振动水压下滴灌灌水器水力性能演变与调控规律研究

针对滴灌应用面临的灌水器堵塞和运行成本高两大难题，本项目提出以高频低幅振动模式的工作水压替换传统恒压模式的工作水压，试图在降低工作水压控制滴灌运行成本的基础上，利用振动水压的连续波动效应缓解灌水器的堵塞问题。结合理论分析与实验室及田间试验，探索性地研究振动水压新模式下滴灌灌水器的流量与压力关系、出水均匀度以及堵塞特征等基础问题。具体包括：建立工作水压典型振动模式下等效工作水压、灌水器流态指数计算方法，对比等效恒压滴灌并优化最佳水压振动参数，揭示振动水压滴灌条件下流量与水压的响应特征；揭示振动水压沿滴灌管网衰减特性，推导振动参数与支管极限长度的函数关系，得出振动参数对灌水器出水均匀度的定量影响规律；研究振动水压条件下灌水器堵塞试验方法，揭示振动参数对灌水器堵塞的定量影响规律，建立灌水器堵塞的无量化评价理论与方法。通过该该项目的基础研究，为该种新型滴灌技术应用于实际工程奠定理论与技术基础。

本项目针对滴灌技术发展与应用面临的灌水器堵塞和运行成本高两大难题，提出一种振动水压滴灌新模式，试图在降低工作水压来控制滴灌运行成本的基础上，利用振动水压的连续振动效应缓解灌水器的堵塞问题。主要完成了如下工作：构建了振动水压实验室测试平台，完成振动源及其控制系统的设计、实施与软件调试。选取四种不同灌水器产品：NetafimST 16125、NetafimST16150、HWP绕流滴灌带和热压折叠式滴灌带来实施振动条件下水力性能试验研究。振动模式分别为矩形、梯形、锯齿波形和正弦波形。在每种振动模式下，分别选取基础水压H、波幅W和振动周期T为变量因素实施了系列试验。分析和建立了工作水压在典型振动模式下的等效工作水压计算方法。得出了水压振动参数对灌水器出水均匀度的定量影响规律。揭示了振动水压滴灌条件下振动参数对灌水器堵塞的定量影响规律。通过数值模拟的方法可视化了灌水器振动水压条件下的内流场特征，同时针对振动水压与等效恒压时灌水器堵塞变化规律进行了对比。研究结果表明：齿形流道灌水器相比其他灌水器更适用于振动水压模式；正弦波振动水压的响应时间较小，可作为振动水压的振动模式。通过本项目的研究，可为缓解滴灌应用中的灌水器堵塞问题提供了科学依据，达到节省滴灌系统运营成本和提高灌水器在低压条件下抗堵塞性能的目的，同时也为该种新型滴灌技术应用于实际工程奠定理论与技术基础。针对项目研究成果，公开发表学术论文8篇，获一项实用新型专利授权、一项发明专利授权。