引黄灌区微灌砂石过滤理论与技术

图书标准信息

• 作者 蔡九茂 著；翟国亮；张文正
• 出版社 中国农业科学技术出版社有限公司
• 出版时间 2022-07
• 版次 1
• ISBN 9787511657794
• 定价 68.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 字数 265.000千字

【内容简介】

书依据作者承担的国家自然科学基金项目和“十五”以来的项目研究成果编著而成。全书针对微灌石英石滤层过滤泥沙颗粒存在的科学与技术问题，重点研究了非均质滤料对过滤后水质影响效应及对排污水指标随时间的变化规律，通过多孔介质模型和分形理论相结合对砂石过滤器开展数值模拟研究。介绍了微灌系统常用过滤器及存在的主要问题，探讨了能够代表石英砂颗粒形貌特征相关参数指标，开展了滴灌带堵塞对水力学的影响、非均质滤料对泥沙颗粒的过滤和反冲洗试验研究、非均质滤料滤层水力性能研究等。

【作者简介】

翟国亮，男，研究员，博士研究生导师，原中国农科院农田灌溉研究所成果转化处处长，新乡市民革副主委，长期从事节水灌溉技术研究与微灌设备研发。主持了“863”攻关计划、国家科技支撑计划、公益性行业专项、国家自然科学基金、科技部农业成果转化项目等30余项重量研究课题。作为主要发明人取得发明专利20余项，其中4项专利进行了成功转让，获得国际优选水平的科技成果6项。第一或通讯作者发表文章30余篇，EI核心收录8篇；编写著作5部，其中2部副主编；参与起草编写行业标准和国家标准各1部。获河南省科技进步奖励4项，获水利部大禹科技二等奖1项，获农业节水科技奖二等奖1项。在研究平台建设方面，建立完整的过滤实验室，在国内具有领先水平，开展了大量的实验研究，培养了8位硕士及2名博士研究生；新乡市政协委员，河南省注册高级咨询师，农业工程学会高级会员，塔里木大学客座教授。

【目录】

1绪论

1.1概述

1.2微灌系统的堵塞

1.3微灌系统的过滤器

1.4微灌用过滤器存在的问题.

1.5石英砂过滤技术理论研究回顾

2石英砂颗粒形貌特征分析.

2.1微灌石英砂颗粒形貌参数

2.2砂颗粒图像处理方法

2.3砂颗粒形状参数计算与分析

2.4微灌砂石过滤器砂滤料颗粒粗糙度参数计算结果分析…

2.5砂颗粒表面滞纳杂质颗粒粒径计算与分析·

3滴灌带堵塞试验、均匀度系数研究及堵塞水质与过滤要素分析

3.1三级流道滴灌带的堵塞对水力性能影响试验

3.2不同过滤条件下堵塞滴灌带的泥沙颗粒分布规律试验·

3.3微灌均匀度参数关系研究·

3.4微灌对水质与过滤性能的要求·

3.5小结

4基于浊度指标下非均质滤料对泥沙颗粒的过滤与反冲洗试验

4.1试验目的与方法

4.2滤层厚度为100cm时过滤与反冲洗试验…

4.3不同滤层厚度对滤后水浊度影响规律试验

4.4不同滤层厚度时排污水浊度随时间变化规律试验

4.5小结

5基于粒度分布、颗粒含量指标下非均质滤料对泥沙颗粒过滤与反冲洗试验

5.1基于粒度分布指标下过滤与反冲洗试验研究

5.2基于泥沙颗粒含量指标下过滤与反冲洗试验分析

5.3小结

6非均质滤料滤层水力性能试验研究

6.1过滤过程中滤层水头损失研究

6.2过滤条件下滤层水头损失的试验

6.3非均质滤料滤层膨胀高度试验

6.4小结

7均质石英砂滤料对泥沙的过滤与反冲洗试验

7.1均质滤料的引入…

7.2试验方案

7.3过滤试验数据与分析

7.4均质滤料反冲洗试验

7.5小结

8数值模拟的关键性技术研究

8.1多孔介质模型的数值模拟方法

8.2关键性仿真参数

8.3小结

9过滤压降的二维模型及计算

9.1基本理论与方法

9.2流场数值计算

9.3模拟数据及图像处理

9.4小结

10反冲洗状态的数值模拟与求解

10.1基本理论和方法

10.2流场数值计算

10.3模拟数据及图像处理·

10.4小结·

参考文献…

内容摘要

1绪论

1.1概述

黄河流域水资源孕育了许多灌区，引黄灌区是农业生产重要基地，引黄灌溉对农业的发展起着重要的作用。黄河流域存在生态环境脆弱、水资源保障形势严峻、发展质量有待提高等问题，推进水资源节约集约利用，对于黄河流域生态保护与高质量发展具有重要意义。在黄河流域推广节水灌溉技术，能够提高水资源利用率。然而，在引用黄河水灌溉时，会携带泥沙进入到管网，危害灌溉系统的安全运行。微灌技术是20世纪60年代蓬勃发展起来的一种节水灌溉方式，与传统的渠道灌溉相比较具有节水、增产和易于控制的特点[1]。采用传统灌溉方式灌溉1hm2农田的用水量，采用微灌后可以灌溉3~5hm2，可以大大缓解水资源危机[2]。利用微灌技术的可控制性及特有的施肥功能，可以提高作物产量和改善农产品质量，有利于提高农民的收入[3-4]。采用微灌技术是通过用管道连接成管网把水分直接输送到作物根区土壤，通过对管网实施有效的控制，可以方便地实现对灌水量、灌水时间和灌水周期自动控制[5]。使用微灌技术可以克服田间地形平整度的限制，有利于开发更多的山丘旱地为可灌溉农田。另外，在一些经济发达、劳动力成本较高的地区，微灌技术还具有节省灌溉用劳动力数量和降低劳动强度等功效[6]。

以色列是国际上公认的微灌技术先进国家[6]，在20世纪末其微灌面积占灌溉总面积的比例超过了40%，世界上最先进的微灌设备也大多出自以色列的公司。此外在美国[7]、荷兰[9]、印度[10]等国较干旱地区微灌推广面积也是很大的，并且还在逐年递增。我国微灌发展是从20世纪70年代开始，到21世纪初进入高速发展阶段，2000年时全国微灌面积为35万hm2，到了2010年达到了140万hm2，毫不夸张地说，它是我国传统农业准发展中的一场大准命。与此同时在我国新疆等地区已形成了一个庞大的微灌设备产业链条，年值在数百亿元，对我国GDP增长、农村人口就业和发展“三农”经济等都起到积极推动作用。

我国是一个严重缺水的国家，发展微灌技术符合目前党和政府制定的创建节约型社会和现代化新农村建设的方针与政策。“十二五”期间科技部①已经将我国北方大田粮食作物的微灌技术研究列入国家科技发展计划，微灌作物涵盖了玉米、小麦和水稻等。这些有利条件势必会极大地促进微灌面积的快速增加和微灌产业的迅猛发展，因此未来微灌技术仍将以极高的速度向前发展。

1.2微灌系统的堵塞

1.2.1微灌系统堵塞因素

微灌系统一般包括水源工程设施、首部设备、输配水管网、灌水器和辅助设施等。众所周知，微灌技术从开始应用，始终伴随堵塞的问题而存在，它也是微灌最大的缺点之一[10]。从直观上看堵塞的根本原因是由于微灌系统末级管道和灌水器流道的尺寸较小，灌溉水中杂质颗粒无法顺畅通过造成的。从机理上分析堵塞的影响因素相当复杂，许多学者对堵塞因素进行了分析归类，普遍认为堵塞因素包括物理堵塞、化学堵塞和生物堵塞[1-13]。

物理堵塞是指来自水源中固体悬浮物对微灌系统造成的堵塞，堵塞物包括有机物、无机物两类。最常见无机物堵塞是井水中的砂粒，或者来自水库底部、水渠及江河等地表水中的泥粒、粉砂或者黏土颗粒。有机堵塞物主要是水中生长的有机生物体，如浮游生物、藻类、植物体、蜗牛和鱼等。此外，还有一些无法通过过滤系统控制的堵塞，也是物理堵塞，例如，植物根系对地下滴灌灌水器的入侵，地下滴灌灌水器的负压吸附堵塞，昆虫或小动物在地面上布设的微喷头和滴头流道内寄居等。

精彩内容

本书依据作者承担的国家自然科学基金项目和“十五”以来的项目研究成果编著而成。全书针对微灌石英石滤层过滤泥沙颗粒存在的科学与技术问题，重点研究了非均质滤料对过滤后水质影响效应及对排污水指标随时间的变化规律，通过多孔介质模型和分形理论相结合对砂石过滤器开展数值模拟研究。介绍了微灌系统常用过滤器及存在的主要问题，探讨了能够代表石英砂颗粒形貌特征相关参数指标，开展了滴灌带堵塞对水力学的影响、非均质滤料对泥沙颗粒的过滤和反冲洗试验研究、非均质滤料滤层水力性能研究等。