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有关滴灌灌水器堵塞问题及预防措施

作者:张 林          来源:          发表时间:2006-02-26     浏览次数:     字号:    

  滴灌是各种灌溉技术中科技含量最高的一种,也是最行之有效的一种,它对于解决我国水资源短缺问题具有极大的现实意义。滴灌是根据作物对于水分的需要,通过低压管道系统、机泵或高差对水加压,经过压力输水管道,输送到安装在田间的末级管道上的特制灌水器(滴头),由滴头将作物生长所需要的水分和养料以较小的流量均匀、缓慢而又准确地直接输送到作物根部附近的土壤中,使作物根系活动区的土壤经常保持在最佳的水、肥、气含量状态,是一种局部灌水方式。

  滴灌系统是由首部(加压、过滤、施肥、控制及量测)设施、干管网(干管和管件)、支管管网(支管和管件)、毛管和灌水器等部分组成,而灌水器又是整个滴灌系统的核心部件,它质量的好坏直接影响到滴灌系统工作是否可靠及灌水质量的高低,因此其工作性能是滴灌技术研究的重点。进行滴灌灌水器的自主开发,我们首先要解决灌水器的堵塞问题,因为堵塞问题一直是阻碍滴灌发展的重要因素。例如:云南某温室大棚花卉(玫瑰)的滴灌系统全部采用以色列的滴灌产品,但是仅使用了三个月灌水器就堵塞了,只好更换整条滴灌管。因此我们有必要分析其堵塞机理,找出适当的预防措施,以提高灌水器的工作性能。

1.堵塞根源

  1.1从灌水器结构分析

  滴灌的特点是以细小的出水孔口、以较小的滴头流量给作物均匀供水,其流量一般在2~5L/h 之间。为得到这样小的流量,灌水器流道和出水口一般在1mm 左右,所以如此精细的灌水器结构是导致堵塞的根源。将其归纳有二,一是灌水器流道狭窄,大粒径悬浮颗粒无法顺畅通过;二是灌水器及联结灌水器的管道内流速缓慢,水中的一些悬浮物质产生沉积或沉淀,从而缩小过水断面尺寸产生堵塞。

  1.2从水质的角度分析

  水中杂质是造成滴头堵塞的直接原因。一是由于水中含有大量的有机或无机悬浮物(如生物残体、砂、淤泥和粘粒)等不能顺利通过灌水器流道造成堵塞;二是水中的生物(包括藻类、浮游动物、细菌粘质等)活动引起灌水器堵塞;三是水中的化学物质,在一定条件会变成不溶性物质,沉淀在灌水器内部造成堵塞。

2.堵塞形式

  根据水质原因,可将滴头堵塞分为物理堵塞、化学堵塞和生物堵塞3 种类型。

  2.1物理堵塞

  由固体颗粒(如生物残体、砂、淤泥和粘粒等)引起的堵塞。由于未使用过滤器或过滤器未及时冲洗,或者使用高含沙水进行滴灌等都会造成这种堵塞。

  2.2化学堵塞

  化学堵塞主要指溶解在水中的化学物质,在一定条件会变成不溶性物质,沉淀在灌水器内部造成堵塞。如采用了不适宜滴灌系统使用的化肥或不适应滴灌的水质。

  2.3生物堵塞

   生物堵塞指水中的生物(包括藻类、浮游动物、细菌粘质等)进入微灌系统后可能生长和繁殖,并造成管道面积减小,引起灌水器堵塞。如滴灌管道中积水未及时排空,这样就会造成微生物繁殖以引起堵塞。同时,由于滴灌是一种局部湿润灌溉,滴头附近的土壤湿度高于土壤的其他部分,同时根系生长具有向水性,作物根系往往向滴头附近集中,缠绕在滴头表面甚至通过出水孔进入滴头内部,从而造成堵塞。

 滴头堵塞发生及处理措施

堵塞形式

堵塞发生率 %

处理措施

物理堵塞

30

过滤、沉淀、改变毛管与

灌水器接头的形式

化学堵塞

22

加硫酸、盐酸消除碳酸钙

生物堵塞

37

加氯气抑制微生物生长

其 它

10

 

3.预防措施

    基于上述分析,我们解决堵塞问题的主要途径就是:加强水质净化,改善灌水器结构以及定期对系统进行清洗、酸洗和加氯处理等。

  3.1加强水质净化

  对水质净化的处理包括研制应用各种专用的过滤系统(设备),对灌溉水进行精细的过滤。如果水中杂质主要为泥沙,我们可选择用离心式过滤器和网式过滤器组合过滤;如果杂质主要为有机物淤泥藻类,则可选择用砂石过滤器和网式过滤组合过滤;如果水中既有砂石又有淤泥藻类,则需要用离心砂石、砂石过滤器及网式过滤器组合过滤。另外,可以修建水源沉淀池,以净化水质,或者加入化学药物等以抑制水中微生物的生长,这也可以在一定的程度上缓解堵塞问题。

  3.2改善灌水器结构

  改造现有灌水器流道的设计,在采用分级消能的基础上,扩大进口断面尺寸,采用变流道进行消能;在灌水器出口处开一V型槽(或缝隙)或在流道口设一凸点使水在此形成紊流以抗堵;变换流道齿角,采用圆弧形或流线性流齿,防止滴头流道内局部出现流动滞止区;同时还可以增加滴头流道的光洁度,减少微粒及毛状物在滴头内附着的机率。

  3.3新材料的应用

  新材料的出现将会为解决堵塞问题提供一种新途径。随着抗菌材料的发展,陆续研制出一些无毒、高效、持久、耐热、抗菌广谱性、价格低廉的有机类抗菌材料,既适合塑料生产工艺又不影响塑料制品性能。这些抗菌材料己在塑料进水管应用,经测试抗菌效果明显,而且制造成本不高,可望不久能在滴灌系统中广泛应用以解决堵塞问题。

  也有人提出用一种新型材料一纳米材料来解决滴灌系统中的堵塞问题。纳米材料由于自身的结构特点有着无与伦比的特性,被称为“政府关键技术”、“战略技术’。其制备也开始规模化,应用的前景十分广阔。若把这项技术应用到滴灌系统中,其堵塞问题也可得以很大程度的改观。

编辑:张 林    
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