低水头滴灌过滤器的研制与应用

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1、低水头滴灌过滤器的研制与应用秦永果(山西省运城市人民政府移民办公室，山西运城 044000)摘要：为解决传统微灌系统中使用的各种过滤装置孔口堵塞及水头损失较大这一问题，设计了几种不同截面型式的开敞式滤网过滤器，其结构有箱式、圆柱体式及棱柱体式三种型式，并分别对其进行水力性能测试。测试结果表明：额定流量为2 m ／h时，以圆柱体式结构的滤网过滤器水头损失为最小(7．95 era)；额定流量为5 m ／h时，以箱形结构的滤网过滤器水头损失为最小(16．93cm)，两者均满足水头损失在30 cm以下的要求。实践应用结果表明，优选的两种开敞式滤网过滤器具有过滤效果好、水头损

2、失小等优点，对于减缓灌水器堵塞、延长系统寿命发挥了重要作用，是适于低水头微灌系统的一种较为理想的过滤装置。关键词：低水头滴灌；开敞式滤网过滤器；微灌系统；水头损失中图分类号：$275．6 文献标识码：A 文章编号：1005—6254(2007)O4—0043一O3上世纪九十年代初，山西运城市技术人员应用了一种新的节水技术一地下渗灌(亦称地表下滴灌)，它是在塑料管上用锥针之类的打孔器进行人工打孔，然后按一定间距将其埋入土壤一定深度，并利用地头蓄水池中的低水头自压，使水以4~：fL出流的形式湿润作物根部土壤，以此达到灌溉作物的目的 lI2 J。该项技术应用前期效果很好，

3、节水效果显著，但随着应用期的延长，后期出现了较为严重的灌水器(1~lJ：fL口)堵塞现象，致使灌水质量严重下降。大量研究表明，这是由于水源水质不洁而导致的内堵，而蓄水池不封闭，尤其是进水口不设任何过滤设施或过滤设施简陋(大多以双层窗纱做为滤网)是致其堵塞的一个重要原因。为解决这一问题，山西省科委将其列入“九五”科技攻关项目，并委托运城市水科所、中国农业大学等单位承担了这一任务。笔者旨在通过对低水头过滤器的研究，以提供一种造价低廉、使用方便以及水头损失小的过滤装置，从而促进低水头滴灌技术的发展。1 研制思路低水头滴灌(或重力式滴灌)的工作压力一般仅0．01～0．03 

4、MPa

5、3 ]，在传统微灌系统中使用的各种过滤器，如滤网式、叠片式、砂过滤器等，由于采用封闭式装置，在通过额定流量时的水头损失均较大，一般都在1 m 以上，因此不适于低水头滴灌系统。 鉴于低水头滴灌工作压力小、流量小的特点，为降低其水头损失，保证系统一定的供水压力，采用网式过滤器比较合适。因而将开敞式滤网过滤器做为研究对象。 2 开敞式滤网过滤器的结构2．1 开敞式滤网过滤器的结构型式根据低水头滴灌系统的特点，共设计了圆形、正方形、正六边形三种不同截面形状的适于低水头滴灌系统使用的开敞式滤网过滤器。                            研制的开敞式

6、过滤器由骨架与滤网组成，骨架采用40 mm×40 mm的Φ3镀锌钢丝网，外面的滤网采用尼龙、不锈钢或铜滤网。滤网用压片和拉铆钉固定于骨架之上。过滤器出口为Φ25～Φ40 mm镀锌钢管。两端面骨架亦采用镀锌钢丝，拉铆钉为3．2 mm ×11 mm铝制铆钉。以上结构除滤网外全部采用镀锌材料，其目的是为了有效提高整个结构的耐锈蚀性和使用寿命，保证过滤器本身不致因锈蚀而造成灌水器堵塞。根据所设计的截面形状，过滤器的结构型式设计有箱式、圆柱体式及棱柱体式三种，图1为圆柱体式过滤器结构示意图。2．2 开敞式滤网过滤器的结构参数据设计的截面结构型式，共研制了五种过滤器，其结构参数

7、见表1。 3 水力性能测试及结果分析 3．1 水力性能测试开敞式过滤器的水力性能测试装置如图2所示。该测试系统由补水管、水池、过滤器、测压管、控制阀门、离心泵及量水堰等组成。其中流量由量水堰测量；水头损失则由设于水池之上的测压管1与设于出水管之上的测压管2间的水头损失之差并减去出口弯头至测压管间的沿程和局部水头损失计算而得。                    3．2 测试结果与分析 表2为根据试验数据以Ah=KQ 的形式回归出的过滤器的水头损失与流量之间的函数表达式。由表1及表2中可以看出：在开敞式过滤器的额定流量相同时，影响过滤器水头损失的主要因素是过滤元件滤

8、网的净面积，即净面积愈大，水头损失愈小。从另一方面分析，过网流速又与其滤网净面积的大小有着直接的关系，两者成一反比例关系(在额定流量相同时)。本试验中，从过网流速上也可分析出其水头损失的变化规律，由于通过滤网水流的水头损失主要为局部水头损失，而局部水头损失的大小又与流速的平方成正比例关系，通过计算各结构型式滤网的过网流速可知，1 ～5 过滤器的过网流速依次为：0．003 4，0．003 8，0．004 9，0．006 2和0．005 8 m／s，可以看出，1 与5 过滤器的过网流速分别是额定流量为2 m ／h及5 ITI ／h时的最小值，显然，其相应的水头损失亦