CN102430488B - 一种引黄滴灌用片式灌水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引黄滴灌用片状灌水器。所述灌水器包括上壳体和与该上壳体相配合的下壳体；所述上壳体为封闭的壳体，所述上壳体的顶部上设有若干个进水栅格，所述上壳体的底部上设有至少一排出水栅格；所述上壳体的底部上近所述出水栅格处设有向远离所述上壳体的方向延伸的插板；所述下壳体为顶部开口的壳体，所述下壳体内与所述插板的位置相应处设有与所述插板相配合的槽体，所述槽体与所述下壳体的一端设有间距；所述下壳体内与出水栅格的位置相应处设有进水流道；所述进水流道通过所述间距延伸至所述槽体的另一侧；所述进水流道的出水口与至少一个泥沙预沉池相连通；所述泥沙预沉池的出水口与消能流道相连通；所述下壳体的底部上近所述消能流道的出水口处设有出水孔。本发明有效解决了灌水器水力性能和抗堵塞性能的同步提升问题，使用于具有自适应调控能力的引黄滴灌系统中。

Description

一种引黄滴灌用片式灌水器

技术领域

本发明涉及一种引黄滴灌用片式灌水器。

背景技术

黄河流域属资源型缺水区，水少沙多、水沙关系不协调，水资源与耕地资源分布极不均衡等特点，决定了引黄灌溉对农业生产的重要作用。实行水资源总量控制以及水权分配与合理转让已成为黄河流域水资源可持续利用、社会经济与灌溉农业协调发展的重要保障措施。滴灌是以低压小流量出流将灌溉水输送到作物根区缓慢而均匀渗入土壤，满足作物需要，具有显著的省水增产效果。滴灌技术已被全世界公认为最能有效节水的灌溉方式，其增加产量、提高农产品品质、节水节肥、省肥省工等功能与优点被广泛认同，在实践中已经形成了完整成熟的理论。但随着黄河流域工农业的快速发展，黄河水资源日趋紧张，干旱缺水问题已经严重制约引黄灌区经济和社会的发展，采用引黄滴灌已成为缓解沿黄地区水资源紧缺问题的重要途径，内蒙古自治区新增“四个千万亩”节水灌溉、宁蒙黄河水权转换等一批重大工程的实施过程中引黄滴灌技术也扮演了重要角色。

滴灌系统堵塞的突出表现为灌水器的堵塞，其主要原因在于灌水器流道尺寸一般只有0.5-1.2mm，水中的悬浮物、溶解盐、化学沉淀、有机物、微生物等杂质都极易引起灌水器的堵塞。灌水器堵塞已成为滴灌技术推广应用中的关键性障碍问题，它解决的好坏直接决定着滴灌系统的使用寿命和应用效益。国内外厂商开发了管间式管式滴头、微管滴头、孔口滴头、迷宫流道式滴头、可调式滴头、压力补偿式滴头等灌水器产品，滴灌管(带)已开发双腔滴灌管、内镶式迷宫滴灌管、单腔滴灌带、双腔滴灌带、内镶式滴灌带、复合流道薄壁滴灌带等系列产品，部分厂商更是提出了“抗堵塞滴头”和“自清洗滴头”的概念，但也未能解决灌水器的堵塞问题。开发适宜引黄滴灌专用的灌水器产品已成为目前引黄灌溉领域目前急需解决的问题。由于黄河水体本身的高泥沙含量，虽然利用各种工程措施可以有效地控制悬浮微粒含量，但不可能将其完全清除，仍然有大量粒径较小的颗粒通过过滤器进入滴灌系统。国内外也有部分也开发了适宜高含沙水源的灌水器产品，例如：西安交通大学范兴科等(专利号：03262561.8)人公开了一种自冲洗抗堵塞滴灌灌水器，可实现自冲洗及压力补偿功能，在一定程度上提高了灌水器的抗堵塞性能，但是无法避免细小颗粒物在流道底部发生的沉淀，戴伯欣(公开号：CN101244407A)公开了一种抗堵塞滴头，通过压力嘴可实现压力补偿功能，但由于没有消能结构单元，消能效果不好。但总体而言，目前还未见引黄滴灌专用的滴灌灌水器产品报道。事实上，目前几乎所有数据显示灌溉水质与灌水器堵塞密切相关，水源中悬浮颗粒物的存在是导致滴灌系统堵塞的直接因素，水质越好灌水器堵塞的几率和程度就越小。黄河水质复杂，水中悬浮固体微粒将与其中盐分离子、有机质、微生物菌群等物质在颗粒物表面发生一系列的吸附/解吸、絮凝等一系列胶体界面化学动力学行为，并与固体颗粒物附近微观流场水动力学耦合作用，这使得引黄滴灌系统发生堵塞的风险大大增加。急需开发同时具有高抗堵塞性能及高水力性能的引黄滴灌专用灌水器是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种引黄滴灌用片状灌水器，有效解决了灌水器水力性能和抗堵塞性能的同步提升问题，可用于具有自适应调控能力的引黄滴灌系统。

本发明提供的一种引黄滴灌用片状灌水器包括上壳体和与该上壳体相配合的下壳体；所述上壳体为封闭的壳体，所述上壳体的顶部上设有若干个进水栅格，所述上壳体的底部上设有至少一排出水栅格；所述上壳体的底部上近所述出水栅格处设有向远离所述上壳体顶部的方向延伸的插板；所述下壳体为顶部开口的壳体，所述下壳体内与所述插板的位置相应处设有与所述插板相配合的槽体，所述槽体与所述下壳体的宽度方向的一端设有间距；所述下壳体内与出水栅格的位置相应处设有进水流道；所述进水流道通过所述间距延伸至所述槽体的另一侧；所述进水流道的出水口与至少一个泥沙预沉池相连通；所述泥沙预沉池的出水口与消能流道相连通；所述下壳体的底部上近所述消能流道的出水口处设有出水孔。

上述的片状灌水器中，所述灌水器沿其宽度方向的断面可为上窄下宽的梯形，目的是减少迎流方向阻力。

上述的片状灌水器中，所述上壳体的顶部上可设有两排进水栅格，所述进水栅格的作用是对进水有过滤作用，水中较大颗粒物将被所述进水栅格挡在外部，由于入水口垂直于滴灌管的主流方向，因此被阻挡在外部的较大颗粒物会随主流向前运动而不会堵塞所述灌水器的入水口。

上述的片状灌水器中，所述泥沙预沉池可为设置在所述下壳体底部上和其腔体内的圆柱体形槽体，所述泥沙预沉池的进水口和出水口分别设置在所述圆柱体形槽体的圆周上，其进水口和出水口采用独特的漩涡设计，进水方向设计可使水流在其内部产生漩涡，使颗粒物有效产生沉淀，出口方向逆向漩涡方向，减少颗粒物的流出，较为清澈水流通过所述进水流道流入所述消能流道中。

上述的片状灌水器中，所述进水流道的出水口可依次与3个泥沙预沉池相连通，所述进水流道较浅，可保证所述泥沙预沉池上部较为清澈的水流出。

上述的片状灌水器中，所述消能流道可为弯曲设置的，目的是增加消能单元，较大程度提高所述灌水器的灌水均匀度。

上述的片状灌水器中，所述消能流道可由锯齿型流道和圆弧型流道组成，具有连续扰动优点，可实现内部流体高强度的湍流运动。

上述的片状灌水器中，所述消能流道的出水口处可设有凹槽，所述出水孔设于所述凹槽内，所述凹槽可作为缓冲区，其作用是使水流在流经所述出水孔之前有缓冲的作用，降低水流出速度，保证水一滴滴的下落。

上述的片状灌水器中，所述下壳体的底部上可设有若干个沉孔，可以节省材料。

上述的片状灌水器中，所述下壳体内与所述消能通道位置相应的腔体上设有弹性片，所述弹性片与所述上壳体之间为沿所述片状灌水器的长度方向相通的通道，所述弹性片可由工业橡胶制成；为提高灌水器的灌水均匀度，本发明加入了上述弹性材料制成的压力补偿结构，具体过程为当进口处压力增加时，上述压力补偿结构(即所述弹性片)上方的压力也将增加，压力补偿结构向下变形，流道的过流断面面积减小，相应流量减小，实现补偿功能。

本发明还提供了一种滴灌装置，包括滴灌管和设于所述滴灌管的底部上的若干个上述片状灌水器，所述若干个灌水器之间设有间距。

上述的滴灌装置中，所述滴灌管的底部上与所述泥沙预沉池的位置相应处设有通孔，所述通孔上设有与其配合的一端开口的空心塞体；所述空心塞体的开口端与所述泥沙预沉池的底部相齐平；初次使用所述滴灌装置时，只需将所述灌水器与滴灌管粘结，在所述滴灌管外部与所述泥沙预沉池的相应位置处作标记即可；在所述滴灌装置使用一段时间后进行清理时用，可将上述标记处打成通孔，然后将所述空心塞体与通孔配合，所述空心塞体可容纳较多颗粒物，并能从所述滴灌装置上进行拆卸，进而实现所述灌水器的定期清洗功能，所述空心塞体的底部为方便拆卸的碟形结构。

本发明具有以下优点：

(1)进水栅格、微型泥沙预沉池、旋流取水三级泥沙逐级控制设计，大幅降低了灌水器流道内部悬浮颗粒物浓度水平。进水栅格使得粗颗粒泥沙拦截在滴灌毛管内部，进入灌水器中的细颗粒泥沙，将在三级微型微型泥沙预沉池中借助水力旋流原理而沉淀下来；

(2)独特的消能流道设计实现了水力性能和抗堵塞性能的协调发展。采用复杂边界的锯齿和圆弧结合型灌水器流道设计，大幅度降低了灌水器流道内的流动滞止区，边界近壁面流速显著增加，有效防止了流道边壁壁面附生生物膜与堵塞沉积物的形成与生长，提升了灌水器的流道边界自清洗能力和抗堵塞能力。而采用连续的弯曲流道，较常规迷宫流道而言在单位长度上的消能节点数量增加，可以显著增加灌水器的水力性能；

(3)微型微型泥沙预沉池底部管壁的靶标、空心塞体设计可以有效清除已堵塞灌水器微型泥沙预沉池中淤积的泥沙，可以有效清除灌水器堵塞状况。对于已堵塞的灌水器可以在靶标位置利用打孔器打孔清除微型微型泥沙预沉池中淤积泥沙，然后利用空心塞体将孔阻塞而完成阻塞灌水器的清洗，大幅度提升了滴灌系统的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的灌水器的分解图的俯视图。

图2为本发明的灌水器的分解图的仰视图。

图3为本发明的滴灌器的整体结构示意图。

图4为本发明的灌水器的泥沙预沉池堵塞前的结构示意图。

图5为本发明的灌水器的泥沙预沉池堵塞后与空心塞体配合的结构示意图。

图中各标记如下：1上壳体、2下壳体、3进水栅格、4出水栅格、5插板、6橡胶片、7槽体、8进水流道、9a、9b、9c泥沙预沉池、10消能流道、11凹槽、12出水孔、13沉孔、14a、14b、14c空心塞体、15滴灌管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

实施例1、引黄用片状灌水器

本实施例提供的引黄用片状灌水器包括上壳体1和与至配合的下壳体2，沿其宽度方向的断面为上窄下宽的梯形，可以减少迎流方向阻力；上壳体1为封闭的壳体，其顶部上设有2排进水栅格3，其作用是对进水有过滤作用，水中较大颗粒物将被进水栅格3挡在外部；其底部上设有出水栅格4，且近出水栅格4处设有向远离4上壳体1的顶部方向延伸的插板5；下壳体2为顶部设有开口的壳体，下壳体2内与插板5的位置相应处设有与其相配合的槽体7，槽体7与下壳体2的宽度方向的一端设有间距；下壳体2内与出水栅格4的位置相应处设有进水流道8，其通过上述间距延伸至槽体7的另一侧；进水流道8的出水口依次与泥沙预沉池9a、9b和9c相连通，泥沙预沉池9a、9b和9c均为设置在下壳体2的底部上和其腔体内的圆柱体形槽体，泥沙预沉池9a、9b和9c的进水口和出水口均设置在圆柱体形槽体的圆周直径的两端，上述进水方向设计可使水流在其内部产生漩涡，使颗粒物有效产生沉淀，出水方向逆向漩涡方向，减少颗粒物的流出，较为清澈水流通过进水流道8；泥沙预沉池9c的出水口与弯曲的消能流道10相连通，消能流道10由锯齿型流道和圆弧型流道组成，从而具有连续扰动的优点，可实现内部流体高强度的湍流运动；消能流道10的出水口处设有凹槽11，出水孔12设于凹槽11内，凹槽11作为缓冲区，其作用是使水流在流经出水孔12之前有缓冲的作用，降低水流出速度，保证水一滴滴的下落；下壳体2的底部上设有2个沉孔13，可以节省材料；下壳体2内与消能流道10的位置相应的腔体上设有弹性片6，弹性片6与上壳体1之间为沿该灌水器的长度方向相通的通道，当进水口处压力增加时，橡胶片6上的压力也将增加，其发生向下变形，消能流道10的过流断面面积减小，相应流量减小，实现补偿功能，从而提高了灌水器的灌水均匀度。

上述的灌水器中，进水栅格3和出水栅格4的大小可根据实际需要进行调控；进水流道8的深度可根据实际需要进行调节；泥沙预沉池的大小和个数可根据实际需要进行调节；消能流道10的弯曲程度也可根据实际需要在一定范围内进行调控。

实施例2、滴灌器

本发明提供的滴灌器包括滴灌管15和设置在该滴灌管15内的多个实施例1提供的灌水器，灌水器沿滴灌管15的径向方向之间设有间距(图中未示出)；内镶式灌水器采用注塑成型技术实现与滴灌管15一体化设计，灌水器的上料、筛选、输送、定量供应、嵌入可连续同步完成，输送功率可根据滴灌带的生产速度调整，确保灌水器能够准确无误的送到与滴灌管15粘合位置并粘结牢固；滴灌管15的底部上与泥沙预沉池9a、9b和9c的位置相应处设有通孔，通孔上设有与其配合的一端开口的空心塞体14a、14b、14c，空心塞体14a、14b、14c的开口端与泥沙预沉池9a、9b和9c的底部相齐平；初次使用该滴灌器时，只需在滴灌管15外部与泥沙预沉池9a、9b和9c的相应位置处作标记即可；在使用一段时间后进行清理时用，可将上述标记处打成通孔，然后将空心塞体14a、14b、14c与通孔配合，空心塞体14a、14b、14c可容纳较多颗粒物，并能从滴灌器上进行拆卸，进而实现灌水器的定期清洗功能，空心塞体14a、14b、14c的底部为方便拆卸的碟形结构。

上述滴灌器中，灌水器的个数和其之间的间距可根据实际需要进行调控。

初期使用上述滴灌器时，滴灌管15外部只有一个通孔，为出水孔12，而与泥沙预沉池9a、9b和9c相应的三个位置则用标号来表示；使用一段时间后，微型泥沙预沉池9a、9b和9c内部累计满了颗粒物，此时可对微型泥沙预沉池9a、9b和9c进行清洗，用打孔器将滴灌管15标记处打穿，利用灌水器内部水流进行自冲洗，然后将空心塞体14a、14b、14c塞入打穿的孔中，空心塞体14a、14b、14c具有微型泥沙预沉池的作用，灌水器正常工作，一段时间后可将空心塞体14a、14b、14c取下进行清洗。

Claims (15)

1.一种引黄滴灌用片状灌水器，其特征在于：所述灌水器包括上壳体和与该上壳体相配合的下壳体；所述上壳体为封闭的壳体，所述上壳体的顶部上设有若干个进水栅格，所述上壳体的底部上设有至少一排出水栅格；所述上壳体的底部上近所述出水栅格处设有向远离所述上壳体顶部的方向延伸的插板；所述下壳体为顶部开口的壳体，所述下壳体内与所述插板的位置相应处设有与所述插板相配合的槽体，所述槽体与所述下壳体的宽度方向的一端设有间距；所述下壳体内与出水栅格的位置相应处设有进水流道；所述进水流道通过所述间距延伸至所述槽体的另一侧；所述进水流道的出水口与至少一个泥沙预沉池相连通；所述泥沙预沉池的出水口与消能流道相连通；所述下壳体的底部上近所述消能流道的出水口处设有出水孔。

2.根据权利要求1所述的灌水器，其特征在于：所述灌水器沿其宽度方向的断面为上窄下宽的梯形；所述上壳体的顶部上设有两排进水栅格。

3.根据权利要求1或2所述的灌水器，其特征在于：所述泥沙预沉池为设置在所述下壳体底部上和其腔体内的圆柱体形槽体，所述泥沙预沉池的进水口和出水口分别设置在所述圆柱体形槽体的圆周上。

4.根据权利要求1或2所述的灌水器，其特征在于：所述进水流道的出水口依次与3个泥沙预沉池相连通。

5.根据权利要求3所述的灌水器，其特征在于：所述进水流道的出水口依次与3个泥沙预沉池相连通。

6.根据权利要求1或2所述的灌水器，其特征在于：所述消能流道为弯曲设置的。

7.根据权利要求5所述的灌水器，其特征在于：所述消能流道由锯齿型流道和圆弧型流道组成。

8.根据权利要求3所述的灌水器，其特征在于：所述消能流道为弯曲设置的。

9.根据权利要求8所述的灌水器，其特征在于：所述消能流道由锯齿型流道和圆弧型流道组成。

10.根据权利要求1或2所述的灌水器，其特征在于：所述消能流道的出水口处设有凹槽，所述出水孔设于所述凹槽内。

11.根据权利要求3所述的灌水器，其特征在于：所述消能流道的出水口处设有凹槽，所述出水孔设于所述凹槽内。

12.根据权利要求1或2所述的灌水器，其特征在于：所述下壳体内与所述消能通道位置相应的腔体上设有弹性片，所述弹性片与所述上壳体之间为沿所述片状灌水器的长度方向相通的通道。

13.根据权利要求3所述的灌水器，其特征在于：所述下壳体内与所述消能通道位置相应的腔体上设有弹性片，所述弹性片与所述上壳体之间为沿所述片状灌水器的长度方向相通的通道。

14.一种滴灌装置，包括滴灌管和设于所述滴灌管的底部上的若干个权利要求1-13中任一所述的灌水器，所述若干个灌水器之间设有间距。

15.根据权利要求14所述的滴灌装置，其特征在于：所述滴灌管的底部上与所述泥沙预沉池的位置相应处设有通孔，所述通孔上设有与其配合的一端开口的空心塞体，所述空心塞体的底部为碟形结构；所述空心塞体的开口端与所述泥沙预沉池的底部相齐平。

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