肥沙耦合条件下微孔陶瓷灌水器堵塞研究

发布时间：2020-08-14 14:29

【摘要】：微孔陶瓷灌水器是一种通过内部微孔道过流、依靠灌水器内外水势差向土壤供水的新型灌水器,具有节能和环保等优点。灌水器堵塞问题是制约微灌技术大规模推广应用的关键,但是目前关于微孔陶瓷灌水器堵塞问题研究比较缺乏。为此,本文研究了泥沙、肥料单独作用和肥沙耦合作用对微孔陶瓷灌水器堵塞的影响,分析了微孔陶瓷灌水器平均相对流量随时间的变化特征和灌水器内壁沉积物分布规律,揭示了微孔陶瓷灌水器堵塞机理,并提出了相应的抗堵措施。主要结论如下:(1)浑水中泥沙沉积是导致微孔陶瓷灌水器物理堵塞的主要原因灌溉前期,浑水中泥沙粘粒含量对微孔陶瓷灌水器平均相对流量影响较大,泥沙粘粒含量越高,影响越大,越容易使灌水器发生堵塞。但是,灌溉后期(216 h后),灌水器平均相对流量均稳定在72%附近,泥沙粘粒含量对灌水器平均相对流量影响较小。进入微孔陶瓷灌水器内的泥沙全部沉积在灌水器内壁,形成一层泥沙膜,但泥沙并不会进入灌水器陶瓷微孔中。(2)肥料类型对微孔陶瓷灌水器化学堵塞影响较大,肥液粘滞系数越大,越易堵塞施加尿素,灌水器不会发生堵塞,而施加硫酸钾和复合肥,灌水器发生堵塞。其中,复合肥对灌水器堵塞影响最大,施加复合肥后,灌水器平均相对流量下降速度最快,当灌溉时间达到132 h时,其下降了24%,造成堵塞的主要原因是陶瓷微孔过滤了部分肥料,使肥液浓度下降了5%,灌水器外壁有晶体析出,内壁生成了沉积物,主要成分为(NH_4)H_2(PO_4)_2和K_2(NH_4)P_2O_(10)。施加尿素和硫酸钾后,肥液浓度基本不发生变化,灌水器内壁无沉积物生成。施加肥料后,灌溉水粘滞系数增大,尿素溶液粘滞系数最小,硫酸钾粘滞系数最大,粘度越大微孔陶瓷灌水器越易堵塞。(3)肥沙耦合更易造成微孔陶瓷灌水器堵塞浑水中施加尿素比泥沙单独作用更易使灌水器发生堵塞,堵塞发生时间提前了60h,灌水器平均相对流量减小24%,主要是因为尿素会加速泥沙颗粒团聚,并沉积在灌水器内壁,加快灌水器堵塞。浑水中施加尿素后,灌水器平均相对流量下降速度加快,当灌溉时间达到156 h时,其下降了24%,在灌溉后期(180 h后),灌水器平均相对流量均稳定在70%附近。(4)冲洗可有效改善微孔陶瓷灌水器堵塞问题采用冲洗措施,可冲掉管道和灌水器内壁的沉积物,使灌水器平均相对流量恢复到初始流量的90%以上。对于泥沙单独作用,冲洗前后,灌水器再次堵塞时间和程度变化不大;对于肥料单独作用,冲洗前后,灌水器再次堵塞时间提前(提前24 h),堵塞程度增大;对于肥沙耦合作用,灌水器再次堵塞时间提前(提前12 h),堵塞程度增大。利用浑水灌溉时,当泥沙浓度为0.1 g/L时,建议灌溉90天左右对灌溉系统进行一次冲洗;采用水肥一体化灌溉时,肥料不宜选用溶液粘度较大的硫酸钾和复合肥;采用肥沙耦合水肥一体化灌溉时,当泥沙浓度为0.1 g/L时,建议灌溉60天左右对灌溉系统进行一次冲洗。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S277.9

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本文编号：2793153