PVFM渗水器规格对其负压渗水性能的影响

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1、灌溉排水学报２０１５年９月第３４卷第９期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０９－０００７－０８ＰＶＦＭ渗水器规格对其负压渗水性能的影响丛萍，龙怀玉，岳现录（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京１０００８１）摘要：为促进负压灌溉技术的发展，比较了５种不同物理规格聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料（ＰＶＦＭ）渗水器的负压渗水性能，并从中选择最优者与陶瓷头进行不同负压下单位面积累积入渗量、土壤含水率、湿润峰运移状况的比较。结果表明，空心ＰＶＦＭ渗水器的负压渗

2、水性能优于实心，实心ＰＶＦＭ渗水器的累积入渗量与其长度负相关。１５ｃｍ×３ｃｍ（长度×外径）空心ＰＶＦＭ渗水器的负压渗水性能优于陶瓷头，不同负压下，其相同时间内单位面积累积入渗量均高于陶瓷头，土壤水分运移也要快，且能控制比陶瓷头更大的土壤水分空间。在低吸力阶段１５ｃｍ×３ｃｍ空心ＰＶＦＭ渗水器所确定的土壤水吸力随土壤含水率的变化关系与陶瓷头几乎一致，可以代替陶瓷头进行土壤水分特征曲线的测定。在适宜常见作物生长的－１０～－５ｋＰａ范围内，１５ｃｍ×３ｃｍ空心ＰＶＦＭ渗水器比陶瓷头更易满足作物对水分的需求。关键词：聚

3、乙烯醇缩甲醛泡沫塑料（ＰＶＦＭ）；陶瓷头；负压灌溉；累积入渗量；土壤含水率；湿润峰中图分类号：Ｓ２７４．２文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０９．００２丛萍，龙怀玉，岳现录．ＰＶＦＭ渗水器规格对其负压渗水性能的影响［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（９）：７－１４．０引言［１］３２１世纪，中国农业用水面临严重短缺，农业灌溉每年平均缺水３００多亿ｍ，农田灌溉利用率为４０％，仅为发达国家的一半。地上灌溉是传统的灌溉方法，主要有排灌、喷灌和滴灌，其用水量远远大于作物生长［２］所

4、需的水量，造成了水资源的大量浪费，也会造成土壤板结，通气不畅，不利于水土保持和作物生长。因此有必要研究开发“适用、成套、可靠、高效”的节水灌溉技术与设备。负压灌溉是一种应运而生的新型节水灌溉技术，以土水势为取水动力，根据作物自身需要供给水分。而处于水－土界面间的负压渗水器则是整套系统的关键部分，现如今对于负压渗水器的研究仍未有太大突破，［３］主要集中在陶土、陶瓷类无机材料渗水器。邹朝望总结指出，陶土类材料应用于负压灌溉渗透性太小，渗水量不能满足作物需水要求，当水质差时易被堵塞，其研发的中空圆盘式供水盘和中空弧形陶

5、瓷供水器被证［４］实可在负压灌溉装置中应用。赵亚楠等也利用多孔陶土板作为负压灌水器进行研究。上述灌水器缺点包括易碎、韧性差、渗水速率慢等。通过参阅大量文献，发现一种名为聚乙烯醇缩醛的高分子材料，其亲水性非［５］常好、吸水能力强，有小孔为主大孔为辅的泡孔结构，化学稳定性好且抗磨损性能好，被广泛应用于生物医［６－７］学及水质过滤方面。鉴于此，将聚乙烯醇（ＰＶＡ）与甲醛缩合制得有机高分子材料聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料（ＰＶＦＭ），并以此材料为基体设计制作成一定规格的负压渗水器，试验证明可以在负压灌溉系统中应用。渗水器的物理

6、外形对其负压渗水能力有重要影响，观测不同形状规格的ＰＶＦＭ渗水器在不同供水水头条件下的累积入渗量、土壤含水率、湿润峰运移状况等，以期筛选出一种可行的ＰＶＦＭ负压渗水器规格，为ＰＶＦＭ负压灌水器的规模化应用奠定基础。收稿日期：２０１５－０３－１１基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２０１３ＡＡ１０２９０１）作者简介：丛萍（１９８９－），女。硕士研究生，主要从事农业节水技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｐｑｄｊｚ＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：龙怀玉（１９６９－），男。研究员，博士，主要从事土壤水肥调控研究。Ｅ－ｍａｉ

7、ｌ：ｈｙｌｏｎｇ＠ｃａａｓ．ａｃ．ｃｎ７１材料与方法１．１ＰＶＦＭ渗水器的制备称取２０ｇＰＶＡ（１７５０±５０，上海国药集团化学试剂有限公司）于三口烧瓶中，加入１５０ｍＬ蒸馏水，９５℃以上水浴加热溶解，期间可用搅拌机低速搅拌，加速溶解。完全溶解至透明糊状，冷却降温至５５℃，加［８－９］入一定量催化剂浓盐酸（３６％～３８％，北京化工厂）１０ｍＬ，采用机械发泡法，在１０００ｒ／ｍｉｎ转速下搅拌约５ｍｉｎ，加入１５ｍＬ甲醛（３７％～４０％，天津市福晨化学试剂厂），继续搅拌约５ｍｉｎ，倒入不同规格的模具，５５℃烘箱中固化

8、１０ｈ。最后取出产品，置于碱液中浸泡，洗去多余酸和甲醛。制备出的ＰＶＦＭ材料规格如表１所示，无内径的材料为实心，测得所制ＰＶＦＭ的发泡点为５０．５ｋＰａ。陶瓷头及５种ＰＶＦＭ渗水器如图１所示。陶瓷头渗水器由专业厂家批量生产，测得发泡点值为３５．３ｋＰａ。表１不同负压渗水材料的规格规格陶瓷头１２３４５长度／ｍｍ２５０１００１５０２００１５０１５０外径／ｍｍ１８１８１８１８３