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正弦波动态水压提升迷宫流道滴头抗堵塞性能

农业工程学报 2022年第8期38卷 79-87页

作者：喻黎明池晓清刘柯涵李娜王丹邵社刚崔宁博昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 交通运输部公路科学研究院北京100088 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院成都610065

为明确浑水条件下正弦波动态压力各参数组合对梯形迷宫流道出流量的影响,该研究以正弦波动态压力参数周期、波幅、基础水压为控制因素设计正交试验,进行浑水灌溉试验,对正常工作次数、排出泥沙中值粒径、淤积泥沙D50值进行极差和方差分... 详细信息

为明确浑水条件下正弦波动态压力各参数组合对梯形迷宫流道出流量的影响,该研究以正弦波动态压力参数周期、波幅、基础水压为控制因素设计正交试验,进行浑水灌溉试验,对正常工作次数、排出泥沙中值粒径、淤积泥沙D50值进行极差和方差分析。结果表明:各参数中只有动态周期对正常工作次数、排出泥沙中值粒径和淤积泥沙中值粒径具有显著性;相同基础水压(4、6和8 m,以水头计)的正弦波动态压力的正常工作次数比同水头的恒压状态分别高63.64%、12.50%、36.36%,平均增幅达到37.50%,增幅非常明显;正弦波动态压力对比恒定基础水压有利于不同粒径级别的泥沙通过,上限粒径、中值粒径和下限粒径排出泥沙粒径均有增加,而恒定工作压力下,泥沙粒径越大,越易沉积在流道内,相比正弦波动态压力,中值粒径和下限粒径分别提高了13.41%和18.50%。正弦波动态压力下水流速度波动幅度大,水流紊动强烈,加强了大粒径泥沙的通过,提高了滴头的抗堵塞能力,延长了滴头使用寿命,综合评分得到最优参数组合为周期4 s、基础水压8 m、波幅2 m,动态压力在现有工程基础上较易实现,因而该项研究对滴灌系统的使用具有一定的指导意义。

关键词：灌溉压力泥沙滴头正弦波周期正常工作次数粒径

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加气对滴头堵塞行为的影响

排灌机械工程学报 2023年第4期41卷 400-408页

作者：张二信吕畅张文倩董爱红王彦邦牛文全西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

为探明加气滴灌下滴头堵塞规律及影响因素,选用4种不同特征参数(流量Q、最小断面尺寸min(W,D)和入水栅格面积M)的内镶贴片式滴头E1,E2,E3和E4,分别在加气(AI)和未加气(CK)条件下进行了滴头堵塞测试,并通过泥沙絮凝沉降试验对其结果进行... 详细信息

为探明加气滴灌下滴头堵塞规律及影响因素,选用4种不同特征参数(流量Q、最小断面尺寸min(W,D)和入水栅格面积M)的内镶贴片式滴头E1,E2,E3和E4,分别在加气(AI)和未加气(CK)条件下进行了滴头堵塞测试,并通过泥沙絮凝沉降试验对其结果进行了验证.结果表明:加气和滴头结构对滴头堵塞性能具有显著影响(P滴头入口发生突然堵塞风险是造成加气加剧滴头堵塞的主要原因;当选择入口尺寸较大的E4滴头时,其流道入口堵塞风险降低、流道内泥沙絮凝沉降速率减缓而表现出加气减缓滴头堵塞,而选择入口尺寸较小的E1—E3滴头时,其毛管内泥沙絮凝沉降速率增大、滴头入口堵塞风险增高而表现出加气加剧滴头堵塞.

关键词：滴头迷宫流道浑水加气滴灌堵塞

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网式过滤器水头损失动态变化规律

农业工程学报 2024年第8期40卷 62-70页

作者：郑长娟朱德兰高洒洒张锐赵泽晋李路明 KHUDAYBERDI Nazarov 柳昌新西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 山西省曲沃县水利局曲沃043400 新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830000 塔什干国立农业大学农业生物学学院塔什干100140乌兹别克斯坦

网式过滤器是微灌系统的关键部件之一,对过滤杂质,减缓滴头堵塞起到重要作用,但过滤器水头损失往往随拦截杂质的增多而增大,导致滤网破损或系统被迫停机。为明晰过滤器水头损失变化规律,该研究采用文献数据归纳分析和试验相结合的方法,... 详细信息

网式过滤器是微灌系统的关键部件之一,对过滤杂质,减缓滴头堵塞起到重要作用,但过滤器水头损失往往随拦截杂质的增多而增大,导致滤网破损或系统被迫停机。为明晰过滤器水头损失变化规律,该研究采用文献数据归纳分析和试验相结合的方法,对7种网式过滤器水头损失数据开展聚类分析;以Y型网式过滤器为例,测试不同流量、泥沙浓度和沙粒级配对过滤器水头损失的影响,以减少水头损失激增、提高拦沙效果为主要目标开展综合评价,优选过滤器适宜的运行工况。结果表明:1)不同类型网式过滤器水头损失随时间变化可分为平稳增加阶段和突然增加阶段,突然增加阶段的水头损失增长速率更大,堵塞均匀度均大于1。2)相同流量和浓度下,以>100~125μm泥沙为主的Ⅲ级配和以>125~150μm泥沙为主Ⅳ级配含沙水较以>54~75μm泥沙为主Ⅰ级配和以>100~125μm泥沙为主Ⅱ级配含沙水更容易产生水头损失激增。相同流量下,高浓度工况更容易出现水头损失激增;相同浓度下,流量为3.5 m^(3)/h时最容易使过滤器水头损失激增。3)CRITIC-TOPSIS综合评价结果表明排名前3的分别是流量2.5 m^(3)/h、泥沙浓度60 mg/L工况下Ⅲ、Ⅳ和Ⅱ级配含沙水,综合得分指数分别为0.726、0.712和0.711;低泥沙浓度、大颗粒级配和高泥沙浓度、小颗粒级配在流量2.5 m^(3)/h时综合性能好,高泥沙浓度、大颗粒级配在流量4.5 m^(3)/h综合性能好,低泥沙浓度、小颗粒级配在3种流量下综合性能差异不大。研究可为减少过滤器水头损失和增加运行时长提供参考。

关键词：流量滴头泥沙网式过滤器水头损失激增文献分析综合评价

肥料类型及浓度对水肥一体化浑水滴灌滴头输沙能力的影响

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农业工程学报 2018年第1期34卷 78-84页

作者：官雅辉牛文全刘璐李学凯张文倩中科院水利部水土保持研究所杨凌712100 中国科学院大学北京100049 中国旱区节水农业研究院杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100

为研究浑水水肥一体化灌溉过程中,不同肥料对滴头输沙能力的影响,合理配置滴灌系统首部的过滤设备和设施,降低过滤设施的成本,提高滴灌系统工作效率,选取了常用的3种肥料(尿素、硫酸钾和水溶性复合肥)及其3种肥料质量分数(1%、2%和3%),... 详细信息

为研究浑水水肥一体化灌溉过程中,不同肥料对滴头输沙能力的影响,合理配置滴灌系统首部的过滤设备和设施,降低过滤设施的成本,提高滴灌系统工作效率,选取了常用的3种肥料(尿素、硫酸钾和水溶性复合肥)及其3种肥料质量分数(1%、2%和3%),在含沙量为1 g/L的浑水条件下进行间歇灌水堵塞试验,分析了滴头累积泥沙输出量、出流含沙量和泥沙输出率。结果表明:浑水施肥可以增强滴头的输沙能力,肥料类型和浓度不同,对滴头输沙能力的影响也不同。滴头输沙能力随着尿素浓度的增大而增大,当尿素质量分数为3%时,滴头输沙能力比未施肥处理增加了11%(P滴头输沙能力随硫酸钾和复合肥浓度的增大而减小,当硫酸钾质量分数为1%时,滴头输沙能力大于未施肥处理,增大了25%;当复合肥质量分数>2%时,滴头输沙能力小于未施肥处理。标准化的累积泥沙输出量与标准化的累积灌水量的拟合直线斜率也可作为滴头输沙能力的判断依据,肥料质量浓度是影响滴头输沙能力的重要因素,应根据不同的肥料类型,确定适宜的施肥浓度。研究结果对确定滴头防堵塞策略提供一定的参考。

关键词：肥料泥沙灌溉浑水水肥一体化滴头输沙能力

减缓滴头堵塞风险的毛管首次冲洗时间及周期的确定

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农业工程学报 2019年第7期35卷 70-77页

作者：张文倩牛文全李学凯吕敏杨小坤温圣林西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100

为探究引黄滴灌区水肥一体化灌溉过程中毛管冲洗周期对滴头堵塞风险的影响,该研究分别对浑水和浑水+尿素滴灌后不同毛管冲洗周期(3、5、7、10 d)对滴灌滴头堵塞的控制效果进行了研究。结果表明:毛管冲洗周期对滴头相对流量有极显著影响... 详细信息

为探究引黄滴灌区水肥一体化灌溉过程中毛管冲洗周期对滴头堵塞风险的影响,该研究分别对浑水和浑水+尿素滴灌后不同毛管冲洗周期(3、5、7、10 d)对滴灌滴头堵塞的控制效果进行了研究。结果表明:毛管冲洗周期对滴头相对流量有极显著影响,在浑水滴灌条件下,毛管冲洗处理的相对流量比未冲洗的对照处理高14.29%～47.77%(P滴头流量的保持能力可将滴灌系统运行为3个阶段:冲洗钝感期、冲洗敏感期和冲洗无效期,首次冲洗应在冲洗钝感期结束前进行。宁夏中卫段黄河水浑水滴灌和浑水+尿素滴灌后的首次冲洗应该分别在第2灌水和第9次灌水后进行,适宜的毛管冲洗周期分别为5和7 d。研究结果可为宁夏中卫段黄河水滴灌区采取适宜的抗堵塞措施提供参考。

关键词：滴头堵塞泥沙引黄滴灌毛管冲洗周期

根区孔下滴灌施肥对新疆红枣产量品质和氮磷钾利用影响

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农业工程学报 2019年第12期35卷 65-71页

作者：张计峰耿庆龙梁智曹文超陈清中国农业大学资源与环境学院北京100193 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091

选择合理的滴灌施肥方式是实现果园节水减肥的技术关键。该研究分析比较了地表滴灌和根区孔下滴灌施肥对新疆南疆地区红枣生长和氮磷钾吸收的影响,以期为提高果园水肥利用效率提供理论依据。试验设置常规地表滴灌和根区孔下滴灌施肥2种... 详细信息

选择合理的滴灌施肥方式是实现果园节水减肥的技术关键。该研究分析比较了地表滴灌和根区孔下滴灌施肥对新疆南疆地区红枣生长和氮磷钾吸收的影响,以期为提高果园水肥利用效率提供理论依据。试验设置常规地表滴灌和根区孔下滴灌施肥2种灌溉方式,比较其对红枣营养状况、根系生长、产量及品质的影响。结果表明,与常规地表滴灌施肥相比,在相同水肥供给条件下,根区孔下滴灌施肥处理红枣2a平均产量比地表滴灌施肥处理显著提高(P<0.05),增产幅度为6.9%,单果干质量达5.04g。2a红枣果实品质结果显示,根区孔下滴肥处理总糖、还原糖和粗脂肪含量显著高于地表滴灌处理(P<0.05)。该根区孔下滴灌施肥方式显著增加红枣树体各器官对养分的吸收(P<0.05),其中2011年根区孔下滴灌施肥处理红枣叶片中N、P和K含量分别比地表滴灌施肥处理增加6.7%、33.6%和7.3%,2012年红枣叶片中N和P含量差异显著(P<0.05),比地表滴灌分别高3.4%和26.8%。根区孔下滴灌施肥处理红枣果实中P、K含量显著高于地表滴灌施肥处理(P<0.05),2011年和2012年分别比地表滴灌高41.0%、13.6%和46.2%、12.9%;2012年根区孔下滴灌施肥处理叶片、新梢、细根和果实中P累积量显著高于地表滴灌相应器官P累积量(P<0.05),相比于地表滴灌分别提高38.2%、70.7%、159.8%和55.3%,根区孔下滴肥处理的吸收根干物质质量比地表滴灌增加46.7%。根区孔下滴肥的水肥管理方式可以显著增加根系生物量、提高枣树器官养分含量、增加红枣产量和提高肥料的利用效率,研究结果可为今后果园的节水减肥田间管理提供参考。

关键词：滴头灌溉肥根区孔下滴灌施肥红枣产量磷素

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施肥滴灌加速滴头堵塞风险与诱发机制研究

农业机械学报 2017年第1期48卷 228-236页

作者：刘璐牛文全武志广官雅辉李元西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 中科院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

以2种内镶片式迷宫流道滴头为研究对象,采用数学分析方法、扫描电镜/能谱分析技术(SEM-EDS)和X射线衍射技术(XRD)对不同水溶性肥料滴灌后滴头流量、堵塞物表面微形貌及其化学组分进行多角度分析,研究肥料特性和流道结构对滴头堵塞过程... 详细信息

以2种内镶片式迷宫流道滴头为研究对象,采用数学分析方法、扫描电镜/能谱分析技术(SEM-EDS)和X射线衍射技术(XRD)对不同水溶性肥料滴灌后滴头流量、堵塞物表面微形貌及其化学组分进行多角度分析,研究肥料特性和流道结构对滴头堵塞过程的影响效应。结果表明:肥料特性是决定堵塞类型和诱发风险的重要因素(P滴头堵塞的效果较小且与肥料类型关系不大,当施肥质量分数在0.5%~2.0%之间时,各肥料滴灌适用性由大到小依次为:磷肥、尿素、钾肥、复合肥,当施肥质量分数在2.0%~3.0%之间时,尿素滴灌滴头流量降幅为10.26%,显著高于施加磷肥(7.85%)、钾肥(4.07%)和复合肥(2.74%);施加尿素滴灌诱发滴头堵塞主要物质的形成机理为分子态尿素析出物与水中悬浮颗粒物形成团聚体在较差流体的运动粘度下造成的物理堵塞,磷肥主要为吸附作用加速肥料杂质团聚沉淀的物理、化学堵塞,硫酸钾施肥滴灌主要为离子交换形成的钙、镁沉淀导致流道壁面糙度升高、过水断面减小的化学堵塞过程,复合肥诱发滴头堵塞风险最低。施肥滴灌存在诱发或者加速滴头堵塞的风险,但不同肥料诱发滴头堵塞主要物质的形成机理不同,加速堵塞的风险也不同,故对于不同的肥料类型宜采用不同的抗堵塞管理策略。

关键词：滴灌施肥滴头堵塞风险机理

迷宫流道滴头内流场和颗粒运动的不同湍流模型数值模拟

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农业工程学报 2018年第16期34卷 120-128页

作者：唐学林赵旭红李云开李小芹中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083

为更好研究迷宫流道滴头的内流场水力性能和颗粒运动特性,该文采用k-ε模型和Eulerian-Lagrangian两相流模型进行了一系列数值研究。首先,通过3种湍流模型(标准k-ε、RNG k-ε与Realizable k-ε)预测迷宫流道滴头水力特性并与喻黎明等(2... 详细信息

为更好研究迷宫流道滴头的内流场水力性能和颗粒运动特性,该文采用k-ε模型和Eulerian-Lagrangian两相流模型进行了一系列数值研究。首先,通过3种湍流模型(标准k-ε、RNG k-ε与Realizable k-ε)预测迷宫流道滴头水力特性并与喻黎明等(2009)的试验结果对比分析,标准k-ε模型更适合于模拟迷宫流道滴头的内流场,与PIV试验数据相比,水力性能曲线平均模拟误差仅为2.32%。然后,基于Lagrangian的颗粒离散相模型,数值研究了齿形迷宫流道内不同密度和直径的单个颗粒运动轨迹及运动特性,并与喻黎明等(2009)的相关试验数据比较,结果表明,考虑了重力、浮力、虚拟质量力和曳力的随机轨道模型能够更加准确地模拟颗粒在迷宫流道内的运动,与PIV试验数据相比,颗粒运动速度后平均模拟误差仅为2.34%。颗粒直径变化较密度变化对颗粒运动影响大,随着颗粒直径或密度增大,颗粒运动速度减小,颗粒速度变化幅值大小依次为:速度极小值、平均速度、速度极大值,随着颗粒粒径增大,流经漩涡区时颗粒速度减小较大,颗粒的运动跟随性变差,颗粒在惯性力的作用下沉积在流道拐角内侧的漩涡区,由此可能造成迷宫流道堵塞。同时,以上对比分析表明,相关两相流模型和数值方法可很好预测滴头内部固液两相流动,可为滴头抗堵塞设计提供参考。

关键词：滴头湍流模型数值分析颗粒运动轨迹颗粒曳力

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温度对施肥滴灌系统滴头堵塞的影响

农业机械学报 2016年第2期47卷 98-104页

作者：刘璐李康勇牛文全李元许健张明智西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为探究不同灌水温度下水肥一体化滴灌滴头堵塞成因与过程,采用固定周期间歇滴灌的多因素完全随机试验设计方法,分别在冬、夏两个季节研究了3种不同泥沙级配浑水与3个不同施肥质量浓度组合对滴头堵塞的影响和堵塞变化过程。结果表明,灌... 详细信息

为探究不同灌水温度下水肥一体化滴灌滴头堵塞成因与过程,采用固定周期间歇滴灌的多因素完全随机试验设计方法,分别在冬、夏两个季节研究了3种不同泥沙级配浑水与3个不同施肥质量浓度组合对滴头堵塞的影响和堵塞变化过程。结果表明,灌水温度是影响滴头堵塞的重要因素,与水质交互耦合效应显著,夏季施肥和未施肥2种情况下灌溉滴头的抗堵塞性能均高于冬季,夏季有效灌水次数是冬季的1.26~1.43倍;施肥加速滴头堵塞的作用受泥沙级配和灌水温度的影响,冬季灌溉水中0.034~0.1 mm粒径粗颗粒含量越多,施肥质量浓度对堵塞的影响越敏感,夏季灌溉水中0~0.034 mm细颗粒越多,施肥质量浓度对堵塞的影响越敏感。建议灌水温度较低时,水肥一体化滴灌应控制在较低的施肥质量浓度下灌溉,适当增大次灌水时间,减少灌溉次数。

关键词：滴头堵塞温度施肥质量浓度泥沙级配