痕量灌溉的数值模拟和实验研究

易 鑫，刘 洁，史玉升(华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,武汉 430074)

0 引 言

痕量灌溉技术是一种根据植物的需求，以极其微小的速率(1～500 mL/h)将水或营养液直接输送到植物根系附近，均匀、适量、不间断地湿润植物根层土壤的新型灌溉技术，其关键结构是一种双层过滤膜结构的灌水器(简称控水件)，由面积大、孔径小的过滤膜和面积小、孔径大的毛细管束组成。由于痕灌管具有毛细管结构，故其具有超低流量[1,2]、出水均匀性好[3-5]、抗堵塞性能好[6]、适用多种水源[7]和节能高产[8]等优点。当大于过滤膜孔径的固体颗粒到达过滤膜表面时，将被拦截在管道----过滤膜一侧。而大粒径的固体杂质堆积在痕灌膜表面时，更大颗粒的杂质则不能穿过大粒径颗粒层而到达痕灌膜表面，故其相当于第三层过滤膜。当小于过滤膜孔径的固体颗粒到达过滤膜表面时，可顺利穿过过滤膜，由于毛细管束的孔径大于过滤膜，故杂质可直接穿过毛细管束，而不会堵塞控水件出水口。管道中动荡的水流可将过滤膜上的大粒径颗粒冲离过滤膜表面，从而不会造成物理、化学堵塞，只需定期开启灌溉系统尾部的排气阀就可将杂质排出管道。诸均[9]研究了痕量灌溉管的出水特性，研究结果表明痕灌管在200 m内均匀度高达95%；350 m内灌溉均匀度达到90%，且铺设距离可达500 m。新疆水利厅与水利部推广中心召开会议认可了痕量灌溉技术可解决灌水器容易发生堵塞的世界性难题[6]。……