[发明专利]一种渗灌装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种渗灌装置。

背景技术

当今滴灌渗灌中遇到的一个最大问题就是灌水器出水孔的堵塞。为了防堵目前普遍的做法就是在灌溉管网的供水端进行水处理，这不但需要很大的设备成本投入，而且由于水处理不当还会造成整个管网的报废。

经研究发现，滴灌的出水孔径多在0.2-1mm之间，渗灌主要出水孔径分布从几十微米到一百多微米，造成堵塞的杂质颗粒也是在以上孔径范围内众多直径大小不一的杂质共同淤积的结果，颗粒直径范围从几十微米到小于一微米。仔细观察发现，这些出水孔被堵塞的过程是这样：管道中的水在压力作用下沿轴向流动，其中部分水在管道沿径向通过出水孔流出，即为灌溉水，水中夹带的与出水口直径相近或若干较小直径颗粒在透过出水孔水流的快速冲带下，形成搭桥卡在出水孔道内，这样在搭桥的周围就剩下更小的孔隙，这些孔隙又会被其他颗粒或更小的颗粒搭桥占据，如此被一点点堵死。径向的出水水流与管道内流动的平行水流成垂直方向，平行水流也形成一定的剪切力，但由于径向出水水流速度快，杂质速度也快，杂质卡入的出水孔道位置深，堵塞位置也深，附着力大，管道内的平行水流剪切力的效能微乎其微，根本不足以将卡在出水孔内的堵塞物清理出来。

进一步研究发现，当渗灌出水孔孔径足够小时，在渗灌出水孔出水流速足够低的情况下，杂质很难卡堵在出水孔道内，而是轻微附着在孔道入水口表面，管道中平行水流形成的剪切力很容易将其清理。充分利用这一特性，就可制成不堵塞又极其节水的灌溉渗灌装置。使用这种渗灌装置的整个灌溉系统无需任何水处理设备，只利用灌溉管道内部的水流就可以完全进行自动清洗，长久使用不会堵塞。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够充分利用管道中水流动产生的搅动，自动清理自身堵塞物的渗灌装置。

经试验发现，管道中水流能否冲刷开堵在出水孔道上的杂质颗粒取决于杂质在出水孔道上的附着力。杂质在出水孔上的附着力直接受到杂质粒径以及杂质被径向水流带到出水孔时，卡在出水孔上的“撞击速度”的影响。杂质卡在出水孔时的“撞击速度”速度越快，其卡入出水孔道内的位置越深，附着力就越大，轴向平行水流不易冲开；反之，杂质卡入出水孔道内的位置浅，附着力小，横向水流就容易冲开。而杂质粒径的大小就决定了本身在水中沉降的“撞击速度”，下面以泥沙颗粒为例说明颗粒粒径与沉降速度的关系：颗粒直径为1毫米的粗沙在水中每秒可下降1米，直径0.1毫米的细沙每秒下降8毫米，直径10微米的细土每秒下降0.154毫米，而直径1微米的细黏土每秒下降0.00154毫米。粘土颗粒的比重和粗泥砂的比重相同，之所以产生沉降速度的巨大差异是由于布朗运动的结果，水中杂质的粒径越小布朗运动越强烈。因此，受布朗运动的影响，越微小的杂质在出水孔上的附着能力也越低，即使是很轻微的水体振荡也能令其产生较大位移，很容易被管道中的水流清理。为此，本发明选择最大孔径10微米以下的多孔滤膜作为渗灌的出水通道，以用来拣选具有较强布朗运动特性的杂质颗粒与多孔滤膜孔隙配合，这样配合的结果是：能够堵塞多孔滤膜孔隙的杂质颗粒反而不易附着在多孔滤膜孔隙上，可以被流经多孔滤膜表面的水流冲刷走。更小的杂质粒径则远远小于多孔滤膜的孔隙，很容易穿过这些孔隙不会造成堵塞；较大的杂质由于不会卡在膜孔内，附着力大为降低，也容易被水流冲走；更大颗粒杂质之间有大量孔隙，即使停留在多孔滤膜表面也不会堵塞多孔滤膜的孔隙。

同时，需要保证透过多孔滤膜孔隙时具有尽量低的出水流速，因为即使微小杂质颗粒受布朗运动的影响不宜堵塞多孔滤膜孔隙，但水透过孔隙具有较高的出水流速时，水流夹带的微小颗粒速度也会加快，孔隙被堵塞的可能性就会大幅增加。