CN105359934B - 一种回流抗堵塞滴灌系统及抗堵塞滴灌毛管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回流抗堵塞滴灌系统及抗堵塞滴灌毛管，包括滴灌带，所述的滴灌带由多条抗堵塞滴灌毛管组成，多条抗堵塞滴灌毛管的尾端均与回流管连通，回流管与储水池连通形成闭路循环滴灌系统；所述的抗堵塞滴灌毛管，包括毛管主体，毛管主体上开设有出水滴孔，所述的毛管主体内壁上出水滴孔所在的位置安装有消能挡板，消能挡板上设置有进水口，所述的进水口上设置有半封闭式倾斜挡板。本发明通过提高环状滴灌系统毛管内水流流速，提高毛管的输沙排沙潜力，减少毛管内泥沙沉积的数量。本发明使得毛管主体中的水逆流从进水口进入消能挡板，降低毛管内主流区内的泥沙颗粒和毛管底部沉积颗粒进入滴头内部的数量，提高滴灌系统的抗堵塞性能。

Description

一种回流抗堵塞滴灌系统及抗堵塞滴灌毛管

技术领域

本发明属于滴灌领域，涉及滴灌装置的堵塞，具体涉及一种回流抗堵塞滴灌系统及抗堵塞滴灌毛管。

背景技术

我国西北内陆地区水资源相对短缺，农业灌溉用水紧缺，传统的农业灌溉方式水资源浪费严重。滴灌作为近年来兴起的一种新型灌溉方式，相对传统灌溉方式具有节水、节能、高效的优点。虽然滴灌系统具有以上诸多优点，但是由于滴灌系统中滴头的结构尺寸较小、水流运动规律复杂，因此滴灌系统也存在易堵塞的缺点，从而严重制约滴灌系统的推广应用。尤其是针对西北内陆黄河灌区，黄河水泥沙含量较高，泥沙颗粒进入滴头内部极易造成滴头的严重堵塞。

传统的支状滴灌系统对灌溉水质要求极高，因此对引黄灌区的高浊度灌溉水源的处理设施提出了更高的要求。目前多采用水力旋流机、碟片式过滤机等机械式过滤方式，同时还有使用砂石过滤器、网式过滤器、平流沉淀池等传统的物理过滤方式。但经上述处理之后的水源中仍含有部分泥沙颗粒，当这部分泥沙颗粒进入支状滴灌系统后在毛管内泥沙颗粒随着水流的运动，在重力的作用下容易沉积在毛管内壁，泥沙颗粒沉积多集中在毛管末端，毛管内泥沙无法有效排出滴灌系统。随着滴灌次数的增加，沉积在毛管内的泥沙颗粒累积造成毛管过水断面减小，影响毛管内水流稳定的层流状态。

传统的支状滴灌系统多采用布置在滴灌毛管内壁的迷宫式滴头来完成布水，通过迷宫式滴头的锯齿结构完成水流能量的耗散实现滴头的稳定出水。引黄滴灌水源中的泥沙颗粒在滴灌系统毛管内随水流运动，流经滴头时在水流裹挟作用下进入滴头流道，多数颗粒随水流流出滴头，少量颗粒在滴头内部沉积。但是传统的内镶贴片式迷宫滴头的水流入口方向与管壁垂直且无任何避砂结构，因此滴灌毛管主流区域的泥沙和毛管内沉积泥沙可以从各个方向通过迷宫式流道的入口进入滴头内部，极大的增加了滴头堵塞的风险。

因此，传统的支状滴灌系统存在对原水水质要求高、无法输沙排沙、滴头不具备避沙功能等诸多缺点。此外，现有的滴灌系统实际运行过程中多为人工田间操作，自动化程度低、管理不便。上述缺点是制约滴灌在我国干旱地区大面积推广应用的直接原因。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种回流抗堵塞滴灌系统及抗堵塞滴灌毛管，解决传统支状滴灌系统由于无法实现排沙输沙导致的对滴灌水源水质要求高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种回流抗堵塞滴灌系统，包括滴灌带，所述的滴灌带由多条抗堵塞滴灌毛管组成，多条抗堵塞滴灌毛管的尾端均与回流管连通，回流管与储水池连通形成闭路循环滴灌系统；

所述的抗堵塞滴灌毛管，包括毛管主体，毛管主体上开设有出水滴孔，所述的毛管主体内壁上出水滴孔所在的位置安装有消能挡板，消能挡板上设置有进水口，所述的进水口上设置有半封闭式倾斜挡板，进水口的开口朝向与毛管主体的主流方向相同，毛管主体中的水逆流从进水口进入消能挡板，再从出水滴孔排出。

一种抗堵塞滴灌毛管，包括毛管主体，毛管主体上开设有出水滴孔，其特征在于：所述的毛管主体内壁上出水滴孔所在的位置安装有消能挡板，消能挡板上设置有进水口，所述的进水口上设置有半封闭式倾斜挡板，进水口的开口朝向与毛管主体的主流方向相同，毛管主体中的水逆流从进水口进入消能挡板，再从出水滴孔排出。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的多条抗堵塞滴灌毛管的尾端均通过回流调速阀和连接弯管与回流管连通。

所述的回流管和储水池之间还设置有泥沙过滤器。

所述的半封闭式倾斜挡板与消能挡板之间的夹角为30°～65°。

所述的消能挡板采用内镶贴片式消能挡板。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的滴灌系统采用回流的方式进行滴灌，通过提高环状滴灌系统毛管内水流流速，提高毛管的输沙排沙潜力，减少毛管内泥沙沉积的数量。通过调节回流滴灌系统的回流流速可以适应不同含砂量条件下的滴灌水源水质，改变了过去传统支状滴灌系统由于无法实现排沙输沙导致的对滴灌水源水质要求高的问题。

本发明的滴灌毛管带有抗堵塞滴头，使得毛管主体中的水逆流从进水口进入消能挡板，降低毛管内主流区内的泥沙颗粒和毛管底部沉积颗粒进入滴头内部的数量，提高滴灌系统的抗堵塞性能。

附图说明

图1是回流抗堵塞滴灌系统的结构示意图。

图2是抗堵塞滴灌毛管的结构示意图。

图3是消能挡板的结构示意图。

图4是消能挡板的截面结构示意图。

图5是回流管连接关系示意图。

图6是控制终端示意图。

图中各个标号的含义为：1-滴灌带，2-抗堵塞滴灌毛管，3-回流管，4-储水池，5-回流调速阀，6-连接弯管，7-泥沙过滤器，8-加压水泵，9-输水干管，10-输水支管，11-自动控制终端模块，12-排泥管，13-自动控制平台，14-弱电控制线；

(2-1)-毛管主体，(2-2)-出水滴孔，(2-3)-消能挡板，(2-4)-进水口，(2-5)-半封闭式倾斜挡板；

(11-1)-检修阀门、(11-2)-Y型过滤器、(11-3)-远传压力表、(11-4)-电磁阀、(11-5)-电磁流量计、(11-6)-检修阀门。

以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种抗堵塞滴灌毛管，如图2至图4所示，包括毛管主体2-1，毛管主体2-1上开设有出水滴孔2-2，所述的毛管主体2-1内壁上出水滴孔2-2所在的位置安装有消能挡板2-3，消能挡板2-3上设置有进水口2-4，所述的进水口2-4上设置有半封闭式倾斜挡板2-5，进水口2-4的开口朝向与毛管主体2-1的主流方向相同，毛管主体2-1中的水逆流从进水口2-4进入消能挡板2-3，再从出水滴孔2-2排出。

半封闭式倾斜挡板2-5与消能挡板2-3之间的夹角为30°～65°。

消能挡板2-3采用内镶贴片式消能挡板。

本实施例中使用的抗堵塞滴灌毛管的工作过程如下：运行过程中，随水流进入滴灌系统内部的泥沙颗粒运动至毛管主体2-1的消能挡板2-3处时，消能挡板2-3前方水流中泥沙颗粒从毛管主体2-1内随水流向前运动，运动至半封闭式倾斜挡板2-5区域时，泥沙颗粒受到半封闭式倾斜挡板2-5阻挡，改变运动方向，在重力作用下沉降到毛管主体2-1底部；当泥沙颗粒继续运动到消能挡板2-3的进水口2-4的区域时，泥沙颗粒受进水口2-4水流拖拽力和毛管主体2-1主流水流正向拖拽力减小了颗粒进入消能挡板2-3内部的几率。实验室研究和CFD模拟数据结果均表明，当滴灌系统开始运行的瞬间，毛管主体2-1内沉积的泥沙颗粒会随水流和管内气体的冲击作用进入传统滴头平直的流道入口，进而堵塞出水滴孔2-2。而本实施例中的半封闭式倾斜挡板2-5可以降低滴灌系统初始运行的瞬间由于毛管主体2-1内水击造成的毛管主体2-1底部沉积卷吸进入消能挡板2-3内部几率，提高滴头在系统运行初期抗堵塞的能力。

半封闭式倾斜挡板2-5和内镶贴片式的消能挡板2-3通过混合树脂材料经过高压注射一次成型镶嵌在毛管主体2-1内壁。半封闭式倾斜挡板2-5与消能挡板2-3之间的夹角，即倾角优选45度，半封闭式倾斜挡板2-5形成的进水口2-4的流道入口宽2.4mm，流道入口长2.5mm。进水口2-4的流道长度为28mm，流道宽度0.75mm，流道深度为0.75mm，出水滴孔2-2的流量系数为0.65，流态指数为0.55，额定工作压力为10m水压，额定流量为2.3L/h。使用过程中半封闭式倾斜挡板2-5与毛管主体2-1内水流正向保持45度夹角，半封闭式倾斜挡板2-5在针对高浊水进行滴灌的过程中可以阻挡来自整个滴头前段毛管主体2-1水流和滴头的进水口2-4流道入口下方的泥沙颗粒，并且针对系统运行初始瞬间滴灌毛管主体2-1内的水击现象导致的毛管主体2-1沉泥也具有较好的阻挡效应。

实施例2：

本实施例给出一种回流抗堵塞滴灌系统，如图1至图6所示，包括滴灌带1，所述的滴灌带1由多条抗堵塞滴灌毛管2组成，多条抗堵塞滴灌毛管2的尾端均与回流管3连通，回流管3与储水池4连通形成闭路循环滴灌系统；

所述的抗堵塞滴灌毛管2采用实施例1中的抗堵塞滴灌毛管。

多条抗堵塞滴灌毛管2的尾端均通过回流调速阀5和连接弯管6与回流管3连通。

回流管3和储水池4之间还设置有泥沙过滤器7。

回流抗堵塞滴灌系统首端加压水泵8从储水池4中吸水，经过加压水泵8加压之后输水至输水干管9中。滴灌水源经输水干管9后流经输水支管10至自动控制终端模块11，该自动控制终端模块11依次为检修阀门11-1、Y型过滤器11-2、远传压力表11-3、电磁阀11-4、电磁流量计11-5、检修阀门11-6。通过上述自动控制终端模块11后，水流进入滴灌带1，通过滴灌带1上的抗堵塞滴灌毛管2实现回流滴灌系统的均匀布水。水流经过上述滴灌带1后，通过滴灌带1末端的回流调速阀5，流经45°的连接弯管6之后进入回流管3内，回流水通过重力回流后进入泥沙过滤器7中，对水和泥沙进行过滤分离后，过滤水回流至储水池4中再次利用，泥沙从排泥管12中排出。

本实施例中的回流抗堵塞滴灌系统的具体的工作方式如下：

根据作物的需水条件和灌溉要求系统设定灌溉水量定额，通过自动控制平台13经弱电控制线14将控制信号传输至系统的自动控制终端模块11，通过回流滴灌系统中电磁阀调节系统首端的电磁阀11-4的开启程度以此控制系统首端的压力达到抗堵塞滴灌带的避沙滴头所要求的而定工作压力，同时针对系统的进水中泥沙含量和泥沙颗粒粒径的基本情况对照表1设定滴灌系统的基本的回流流速，自动控制平台13通过弱电控制线14控制末端回流调速阀5的开启程度，达到系统所要求的回流流速。若系统回流流速较小则回流滴灌系统中的毛管流速降低，低速的水流的携沙输沙能力降低，不足以将毛管内水源中的泥沙颗粒冲刷进入回流管3内；若系统的回流流速较大则存在回流水量较大系统能耗高的问题。

回流滴灌系统设计部分运行控制参数：

输水干管9和输水支管10管道流速应在经济流速1.0～1.5m/s内，系统设计压力应不大于最大运行工作压力(不含冲击压力)的1.5倍，系统内抗堵塞滴灌毛管2的最大长度不宜大于80m，滴灌带1的滴头流量偏差率应小于20％，系统回水管3的铺设坡度不小于5‰，管径不宜小于100mm，且系统回流管流速不宜小于0.5m/s，滴灌系统滴灌带1的回流流速控制应视灌溉原水的水质情况调节，不能小于0.05m/s。为了防止机泵启闭时造成管道真空或水锤，需要安装保护装置，分别在首部、管道的局部高点等处安装进排气阀。

回流滴灌系统的最小控制回流流速与滴灌水源水质的固体含量与过滤水质的颗粒粒径有直接的对应关系，现将部分水质条件下的最小设计回水流速公布如表1所示。

表1最小回流控制流速

含沙量(kg/m3)	0.5	1.0	2.0	3.0
					回流流速m/s	0.05	0.08	0.1	0.14

Claims (2)

1.一种回流抗堵塞滴灌系统，包括滴灌带(1)，其特征在于：所述的滴灌带(1)由多条抗堵塞滴灌毛管(2)组成，多条抗堵塞滴灌毛管(2)的尾端均与回流管(3)连通，回流管(3)与储水池(4)连通形成闭路循环滴灌系统；

所述的抗堵塞滴灌毛管(2)，包括毛管主体(2-1)，毛管主体(2-1)上开设有出水滴孔(2-2)，所述的毛管主体(2-1)内壁上出水滴孔(2-2)所在的位置安装有消能挡板(2-3)，消能挡板(2-3)上设置有进水口(2-4)，所述的进水口(2-4)上设置有半封闭式倾斜挡板(2-5)，进水口(2-4)的开口朝向与毛管主体(2-1)的主流方向相同，毛管主体(2-1)中的水逆流从进水口(2-4)进入消能挡板(2-3)，再从出水滴孔(2-2)排出；

所述的多条抗堵塞滴灌毛管(2)的尾端均通过回流调速阀(5)和连接弯管(6)与回流管(3)连通；

所述的回流管(3)和储水池(4)之间还设置有泥沙过滤器(7)；

所述的半封闭式倾斜挡板(2-5)与消能挡板(2-3)之间的夹角为30°～65°；

所述的消能挡板(2-3)采用内镶贴片式消能挡板。

2.一种抗堵塞滴灌毛管，包括毛管主体(2-1)，毛管主体(2-1)上开设有出水滴孔(2-2)，其特征在于：所述的毛管主体(2-1)内壁上出水滴孔(2-2)所在的位置安装有消能挡板(2-3)，消能挡板(2-3)上设置有进水口(2-4)，所述的进水口(2-4)上设置有半封闭式倾斜挡板(2-5)，进水口(2-4)的开口朝向与毛管主体(2-1)的主流方向相同，毛管主体(2-1)中的水逆流从进水口(2-4)进入消能挡板(2-3)，再从出水滴孔(2-2)排出；

所述的半封闭式倾斜挡板(2-5)与消能挡板(2-3)之间的夹角为30°～65°；

所述的消能挡板(2-3)采用内镶贴片式消能挡板。