高含沙水滴灌灌水器堵塞机制及防堵技术研究进展

为解决黄河水中粒径小于0.10 mm细小泥沙颗粒引发的滴灌灌水器堵塞问题。通过文献调研,回顾了高含沙水滴灌条件下灌水器物理堵塞机制相关研究进展,并提出了进一步研究方向。细小泥沙颗粒含量较高的浑水滴灌时,滴头堵塞主要是含沙量、泥沙粒径与颗粒级配耦合作用的结果。滴灌系统工作条件如工作压力的动态变化有助于移除流道内黏、粉等细颗粒堵塞物质,促进较大泥沙颗粒排出流道;灌溉水温越高,滴头抗物理堵塞性能越强;对浑水加气和磁化处理可改变毛管内水流水力特性及悬浮泥沙运动规律,增强水流拖拽力,减小管道内泥沙淤积量。此外,施肥增强了水体中泥沙颗粒间的絮凝作用,对浑水水肥一体化滴灌滴头堵塞具有明显加速作用。浑水含沙量、粒径和颗粒级配是引发滴头物理堵塞的重要因素,确定易引发滴头堵塞的敏感含沙量、颗粒粒径段,选用适宜肥料种类和施肥浓度阈值,优化滴灌系统工作条件参数是改变毛管内泥沙颗粒运移和沉积规律、延缓滴头堵塞进程、提高水肥一体化滴灌水肥利用效率的有力措施;采用统一的灌水试验方法,充分利用现代测试手段,结合生产实际有针对性地改进工程技术处理措施是解决滴头堵塞问题的必要途径。

膨胀珍珠岩调控固化淤泥物理-力学性能的方法

疏浚淤泥含水率高导致干化和固化成本过高。充分利用膨胀珍珠岩(expanded perlite,简称EP)的多孔吸水性,局部分离淤泥中的自由水,使其变为不均匀分布,营造泥-水分离的固化环境。试验发现,掺入EP可以有效提高固化淤泥的无侧限抗压强度(unconfined compressive strength,简称UCS),但其掺入方式影响固化强度的增长速率和孔隙分布特征。焖料方式最有利于提升固化效果,即把EP先掺入到淤泥中,混合24 h后再加水泥固化;养护28 d时,焖料试样的强度是直接固化试样(EP掺入后直接加水泥固化)强度的1.56倍,是仅掺入水泥固化试样强度的2.15倍,说明EP营造的局部泥-水分离环境可有效提高固化淤泥的强度。同时,水化热试验结果表明,EP促进了水泥水化作用。EP-淤泥固化土的孔隙分布曲线和表观形貌照片显示,虽然掺入EP引入了气孔,但也为水化产物提供了生长空间,使得淤泥和EP界面形成嵌入式胶结,共同构成固化土骨架。EP调控淤泥含水率属于物理方法,方便快捷,并且EP是高硅轻骨料,与淤泥相容性好,兼具环境友好性。

全固废基固化剂对高含水率淤泥土性能的影响研究

为实现对地下工程及海洋工程中的高含水淤泥土的资源化利用,并协同利用大宗固体废弃物,本研究采用活化煤矸石、粉煤灰、矿粉和激发剂等大宗固废制备固化剂,研究了固化剂组成及比例对固化剂工作性和力学性能的影响规律,确定了最优配比为30%活化煤矸石、20%粉煤灰、50%矿粉与激发剂。采用最优配比制备的固化剂可有效固化高含水率(100%)的淤泥,当固化剂掺量从10%提升至15%时,固化土的强度提升幅度最大(28d无侧限抗压强度达1.58MPa),固化后淤泥具有良好的工作性、力学性能和抗渗透性能。

高吸水材料改善高含水率淤泥流动性的试验研究

城市疏浚和建设过程中产生的高含水率淤泥具有高流动性的典型特点,导致此类淤泥运输、周转都极为不便。开展了利用高吸水材料改善淤泥流动性的试验,研究结果表明,淤泥的流动性随着含水率的升高而显著上升,曲线拟合结果显示两者之间近似成二次函数关系。通过添加较少量的高吸水材料就可以使淤泥的流动性迅速降低到非常利于运输和周转的程度;引入"净流动值"定量地描述高吸水材料对淤泥流动性的改善效果,不同初始含水率的淤泥在添加一定比例的高吸水材料后其"净流动值"降低比例处于相同水平;高吸水材料对淤泥流动性的改善效果在极短时间内可以得到显著体现,未进行充分搅拌混合的情况下淤泥流动值改善就已接近最优值,搅拌的持续时间和强度对淤泥流动性改善效果并无明显影响,工程应用时的工作耗时和工作强度将会明显降低。

含沙高浊水架桥絮体的质量分形

处理含沙量在20～30kg/m3以上的高浊水时须采用高分子絮凝剂,然而对架桥絮体的构造特征却知之甚少,为此采用沉降及图像分析技术,探讨了含沙高浊水架桥絮体的分形结构特征。结果表明,稳态絮体具有多孔、开放的分形结构,渗透率较大。这种分形构造对絮体的混凝及沉降性能影响显著,质量分维值不同则沉速差异较大。

微灌离心分离器内部流场分布数值模拟

在缺水地区,利用高含沙水作为微灌水源的条件下,低浓度混合多相流模型已不能适用于微灌用离心分离器的数值模拟。该文以高含沙水作为微灌水源,结合离心分离器的结构参数,在流体力学基本方程基础上,通过网格划分和边界条件设定,采用有限体积法进行离散和求解,控制方程采用k-ε模型模拟分析了离心分离器的内部流场特征,并通过试验验证数值模拟成果,模拟值与试验实测值相对误差在10%以内,说明数值模拟采用的算法和模型是合理的。在试验验证的基础上,模拟分析了高含沙水为微灌水源的条件下,离心分离器的速度、湍动能以及静压分布,结果表明:离心分离器内速度分布主要有切向速度、轴向速度和径向速度,沿径向方向具有一定的对称性;离心分离器内湍动能分布具有一定的对称性,由轴中间向器壁两侧逐渐变小;静压分布具有一定的对称性性,由器壁两侧向轴中心逐渐减少。结果可为微灌用离心分离器特性参数的优化提供依据。

滴灌用黄河水泥沙分离参数优化

针对滴灌中黄河水泥沙含量高的问题,根据其基本特征,研制了适于黄河水泥沙分离的碟式分离机,选用FXJ-150-I型旋流器,将分离机与旋流器串联进行泥沙分离。通过三因素二次正交旋转回归试验,考察了底流口直径、旋流入口压力、转鼓转速对溢流颗粒D50的影响,得出D50与影响因素的回归模型。结果表明:底流口直径和旋流入口压力对D50的影响极显著(P<0.01),转鼓转速对D50的影响显著(P<0.05);获得较小D50的最佳结构和操作参数是底流口直径为14 mm,旋流入口压力为0.06 MPa,转鼓转速为3 800 r/min。

不同水质条件下灌水器抗堵塞性能研究

研究不同含沙水滴灌条件下,随着灌水次数的增加滴灌管（带）的堵塞情况;灌水器出流及淤积在滴灌管（带）管腔内的泥沙含量和粒径组成。经过多次灌水试验,试验结果表明：经过11次灌水试验,D120水质情况下滴灌管（带）堵塞情况好于S120;S100和D75水质情况下,经过相同次数的灌水试验,4条滴灌管（带）堵塞灌水器个数及位置相同;S80和D75水质情况下,虽然D75水质下灌水次数多,但4种滴灌管（带）抗堵塞性能明显要好于S80水质情况下;不同水质情况下4条滴灌管（带）的前60 m,管腔内泥沙淤积量很小,70~90 m处泥沙淤积量则不同程度的增加,淤积在管腔内的泥沙中值粒径D50最大值出现在60~90 m。

中草药高效灌溉和水肥耦合调控技术研究

在系统分析三七等中草药种植方面应用高效灌溉和水肥耦合调控技术现状的基础上,针对性提出了目前我国中草药GAP规范化种植生产中亟待解决的关键技术问题,探讨了今后在中草药种植中综合应用高效灌溉和水肥耦合调控技术的研究推广方向及发展趋势,提出在建立基于中草药需水、需肥生理规律的高效灌溉制度的基础上开展水肥耦合调控技术的研究,提高中草药的产量和品质,保障我国中草药生产的健康持续稳定发展。

非全流负压底滤分水自动反冲洗过滤装置设计及试验研究

引用高含沙地表水作为微灌水源是解决干旱地区微灌工程水源的主要途径之一,但是水质过滤一直是困绕微灌工程的首要问题。本文针对高含沙地表水特点结合渠道工程,提出一种高含沙地表水处理装置,试验表明该装置的过滤效果良好,为干旱地区应用高含沙地表水进行微灌提供了新的探索。

粗沙高含沙浑水的沉降特性及粗泥沙的群体沉速

由粗沙高含沙浑水的静水沉降试验资料，分析得出只有在含沙量接近极限含沙量时，垂线含沙量及级配分布才会均匀稳定，并与前人在水槽形成层移质的体积比含沙量Ｓ＿ｖ＝０．４５一致；含沙量小于极限含沙量时，垂线含沙量及级配分布都有梯度。通过分析论证，发现若用浑水的容重、粘性代替清水的容重、粘性，则沙玉清介流区单个球体沉速公式可用以计算粗颗粒泥沙的分组群体沉速。

微灌用高含沙水处理技术研究综述

本文针对黄河高含沙水微灌的严重堵塞问题 ,综述了高含沙水处理技术的研究动态 ,诸如沉沙池、过滤器、化学及生物处理法、非全流过滤法 。

柔性非全流过滤方法及其装置效果的试验研究

针对压力全流过滤器在过滤高含沙水时存在的滤网易破裂等问题 ,本文提出了过滤高含沙水的柔性非全流过滤方法及其装置 ,并用其过滤水进行了滴灌试验。试验结果表明 :在来水量一定时 ,非全流过滤装置的滤水量随滤水管放置的正坡坡度增加而减小 ,当滤水管处于平坡时 ,滤水量最大 ,当滤水管处于负坡时 ,滤网堵塞严重。当水源含沙量介于 1.3～ 3.0kg m3 之间时 ,采用 2 0 0目柔性滤网非全流过滤 ,滤排比介于 1.0 7～ 1.5 5之间 ,滤后水泥沙颗粒均小于 0 .1mm ,且小于 0 .0 74mm的占 98%以上。若配合定期冲洗 ,滴灌管可以正常工作。此装置只要 0 .1m以上的自然水头就可过滤。

日光温室蔬菜滴灌灌溉配套技术

研究了滴灌灌水与现行常规技术的不适应性,提出了“栽前造墒、浇足定植水;使用完全腐熟的有机肥作基肥,忌用半熟或生粪,基肥中的化肥以钙、镁、磷、生物肥为主,易溶性化肥以随水滴灌为主;挖定植沟,深施基肥,双高垅定植,膜下灌水;室温25℃以上放风;病虫害以防为主”等与滴灌相配套的技术。

一种高含砂水源微灌取水首部的设计

介绍了一种高含砂水源微灌取水首部———非全流负压底滤分水自动反冲洗过滤系统及其设计方法,该装置具有结构简单、施工容易、过滤效率高等特点,同时还能够实现清浑分开、持续供水、自行进行反冲洗、排滤同步,实际应用效果良好。

浑水灌溉下的土壤入渗规律研究

针对黄河流域绝大部分引黄灌区引浑灌溉的特点,阐述了清水与浑水灌溉下的土壤入渗规律的本质区别以及开展浑水灌溉下的土壤入渗规律研究的意义,通过分析国内外浑水入渗规律的研究进展与现状,提出了浑水灌溉下的土壤入渗规律研究领域的结论与建议。

高填方机场湿陷性粉土地基处理现场试验研究

在高填方场地上开展机场建设,原场地天然地基土的工程特性和处理质量是影响机场地基变形和稳定的关键因素。新疆乌鲁木齐机场北区扩建项目场地浅层分布有1~4 m不等的超低含水率、强湿陷性粉土地层,其可能对机场高填方地基带来湿陷沉降的隐患。在机场大面积高填方回填前,开展了2种不同能级的强夯地基处理现场试验研究,以评价常用的强夯法消除此地区粉土湿陷性的可行性和效果。在强夯处理前后,分别进行了粉土层的物理力学性质指标测试、平板载荷、浸水载荷、标准贯入、多道瞬态面波等试验测试,并在强夯夯击过程中开展了试验区周围土体的振动及水平位移测试。基于测试结果,分析了强夯加固前后地基土物理力学性质的变化规律,揭示了强夯法加固湿陷性粉土地基的机理以及强夯对邻近土体的振动及挤压机制,并评价了强夯法处理该地区超低含水率湿陷性粉土的效果。同时,基于试验中发现的问题,提出了针对性的优化措施,解决了该项目高填方场地原场地地基土的湿陷性处理问题,可为类似高填方场地粉土湿陷性处理提供借鉴。

浑水含沙率和泥沙粒度组成对膜孔灌入渗特性的影响

通过室内清水膜孔灌自由入渗试验和4种不同含沙率及4种不同泥沙粒度组成的浑水膜孔灌自由入渗试验,研究了含沙率和泥沙粒度组成对浑水膜孔灌入渗特性的影响。结果表明:综合考虑含沙率和泥沙粒度组成的联系,定义了相对黏粒含量的概念;基于相对黏粒含量建立了单位膜孔面积累积入渗量、水平湿润锋运移和垂直湿润锋运移的数学模型,经检验该数学模型具有较好的相关性;提出了浑水膜孔灌自由入渗情况下灌水均匀度分析的数学模型。研究结果为浑水膜孔灌的进一步研究奠定了基础。

高含水率疏浚淤泥固化的力学性质试验研究

基于以废治废有效利用大掺量粉煤灰治理淤泥的思路,使用水泥和生石灰作为粉煤灰的激发剂,同时使用高吸水树脂内供水进行固化土内养护,进行固化土无侧限抗压强度试验和含水率试验。水泥加高吸水树脂、水泥加粉煤灰及水泥加生石灰双掺固化试验发现,各掺量下固化土的强度随龄期的增长而增长,在水泥掺入比一定时各种固化材料存在最佳掺量;以此为基础的四种材料的正交试验得出了固化淤泥的最佳的配比组合并分析固化机制,可以为低掺量水泥处理高含水率疏浚淤泥的实际工程提供参考。含水率试验得出粉煤灰和生石灰能快速降低固化土的含水率,高吸水树脂能够延缓固化土含水率的降低,能够通过内供水的方式保证水化反应环境,继而促使水化反应更大程度地进行。

汾河流域梯级水库群水沙联合调节计算

关于水库水沙联合调节计算 ,国内外尚无成熟的方法。在工程实践中开发出了一套梯级水库群水沙联合调节计算耦合模型 ,该模型通过数据传输将水库群优化调度动态规划模型、水资源系统模拟模型和水库泥沙冲淤计算模型有机结合起来。耦合模型曾成功应用于汾河上游下静游水库的可行性研究设计中 ,有效地提高了设计成果的精度和可靠性。