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1、 眾所周知，地球上的陸地面積占29%，海洋面積占71%。雖然陸地上環環包圍著的是海洋，但是地球上能夠供人類所使用的淡水面積水資源的2.8%，全球60多億的人口。倘若是無節制的消耗著淡水資源，相信淡水資源很快就會枯竭。在全球許多地方，淡水資源是一種極其缺乏的資源。因此，在一些缺乏水資源的國家以及地區，淡水資源的利用率就成為了首要的問題。在遼闊疆域的中國，雖然大部分的地區的淡水資源目前依然是充足的，可是也有著一些缺乏水資源的地區，例如在中國的新疆地區，這些地區的農作物生長，卻是需要大量的水資源，如何利用淡水資源，能夠造福更多的人，成為了我們最關心的問題。隨著時代在發展，灌水器的出現也隨之帶來
2、了福音，灌水器的利用成為了這些地方最迫切關心的話題，因而，如何提高灌水器的利用率亦成為了學者研究的問題。
在我國, 截止到2005 年底, 全國滴灌面積已達2133. 8 萬hm2 , 但其應用面積僅占我國總灌溉面積的1%, 其主要原因之一就是滴灌工程單位造價過高。通過降低常規滴灌系統的運行壓力來降低滴灌工程單位造價已漸成為目前滴灌技術一個新的熱點研究方向。在低壓滴灌研究方面, 王偉等提出了一種低水頭滴灌系統, 對該系統的關鍵設備--首部控制塔、管材和灌水器進行了選型和研制 。牛文全等通過分析微灌技術的特點和應用現狀, 定義了低壓滴灌系統的概念和原理, 討論了該系統的主要研究內容和現狀 。
3、仵峰等在低壓條件下對內鑲式、微管和補償式3 種灌水器自由出流進行了試驗研究 。但就國內目前的狀況分析來看, 低壓滴灌系統的一些關鍵設備基本沿用原有常壓滴灌系統( 10 m 工作水頭) 的相關設備, 如滴灌帶( 管) 等。然而, 鮮有學者對國內市場中常用的滴灌帶( 管) 在低壓下的水力性能及變化規律開展過系統研究。
低壓滴灌是一種高效節水節能的先進節水灌溉技術, 已被廣泛應用于果園、小型溫室、地下灌溉和庭院經濟等 。灌水均勻度是低壓滴灌設計的一個重要參數之一, 它直接影響到低壓滴灌系統的灌水器工作水頭、灌水質量和工程造價 。已有的關于灌水均勻度的研究多見于工作水頭, 灌水器類型、間距、管道鋪設
4、長度、坡度等對其影響 , 對毛管內水流流態研究很少。本文從水力學基本原理出發, 對水平鋪設的低壓滴灌毛管在不同流態條件下灌水均勻度與灌水器工作水頭的關系,從理論和試驗兩個方面進行了研究, 旨在進一步完善低壓滴灌理論, 為低壓滴灌設計提供理論依據。
灌水器是滴灌系統的最重要的組成部件之一，其水力特性對系統灌水的均勻性、造價和系統壽命影響很大。目前，世界滴灌灌水器研究的發展趨勢主要有兩個方面，一是發展大流道灌水器，增強灌水器的抗堵塞性能；二是開發各種壓力補償式灌水器，提高系統的灌水均勻性。壓力補償灌水器技術含量高，開發難度大，已成為各國滴灌設備生產廠商技術高低的主要標志之一。壓力補償灌水器的發明
5、已成為世界滴灌設備廠商的強手貨，無能力開發壓力補償灌水器的廠商也在購買發明使用權或直接購買壓力補償灌水器成品用以生產自己的滴灌產品。我國滴灌壓力補償灌水器的研究相對滯后，僅有兩種管上式壓力補償灌水器，并且其技術也比較落后，產品性能（穩定性和壓力補償區域）也比較差。研究世界壓力補償灌水器的發展將有助于提高我國滴灌灌水器的生產水平，促進我國滴灌技術的健康發展。
滴灌提供精確滴水灌溉，具有節水、節肥、節能、節地、節約勞動力，降低病蟲草危害，不影響田間耕作等優勢。灌水器是滴灌系統的核心部件，安裝在毛管上用來消散壓力和配水，其價格的高低和性能的優劣對于整個滴灌系統的推廣應用和使用效果起著決定性的作用。
6、滴灌系統由首部控制、主干管和分干管、支管、毛管、灌水器、水流控制裝置及流量-壓力調節器組成。滴灌一體式灌水器，就是在制造過程中已在其上加工有孔眼或其他出流裝置的整體管、帶孔口或出流裝置的流量在滴灌定義范圍內。管壁較厚卷盤后仍呈管狀的稱作滴灌管；管壁較薄盤卷后壓扁呈帶狀的稱作滴灌帶。目前應用較為廣泛的滴灌一體式灌水器產品，根據流道特征、灌水器形成和進出水口特點，滴灌一體式灌水器分為單翼迷宮式滴灌帶、方形內鑲貼片滴灌管、具有過濾式進水口群和縫隙式出水口的薄壁滴灌帶3 種，其特點、技術參數、適用條件和應用中遇到的問題如下。
壓力補償式灌水器的開發難度大, 技術含量高, 是衡量世界滴灌設備生產廠商技
7、術水平高低的主要標志之一。該灌水器一般都在灌水器結構中加入一種橡膠材料的補償貼片, 在壓力大時補償原理都是利用補償貼片(一般都為橡膠材料),由于這種結構, 使得現有的壓力補償式灌水器價格普遍大大高于非壓力補償式灌水器。
馬富才等對國產膜片式壓力補償灌水器水力性能進行試驗研究, 計算得出壓力補償式灌水器的等效長度和制造偏差, 認為壓力補償式灌水器具有減緩堵塞, 簡化計算, 適用性強等優點。翟國亮等在壓力補償式灌水器水力性能試驗基礎上, 提出了灌水器補償區間的計算方法, 并對其制造偏差進行了分析。何靜等對現有的壓力補償式灌水器結構進行了分析, 發現大多數灌水器都是由多個零件組成, 且都是由于彈性
8、膜片的變形來實現壓力補償功能 ; 姚彬等通過對內鑲補償貼片式滴頭的水力性能進行研究, 分析了該種灌水器的補償機理, 并認為補償膜片的硬度、厚度以及與流道的接觸面積決定了該種灌水器的水力性能?？梢钥闯? 壓力補償式灌水器水力性能優秀, 受壓力影響較小, 但是其結構相對復雜, 且大都采用彈性膜片實現壓力補償, 采用傳統開發手段難以進行新產品的研制。魏正英則基于快速成形技術提出了一體式壓力補償灌水器快速設計新方法, 為壓力補償式灌水器的開發提供了新手段。近年來, 越來越多的學者采用快速成形技術來實現灌水器的水力性能研究, 并輔助新型結構灌水器的開發快速成形技術可以快速制造新型灌水器開發過程中所需的灌
9、水器試驗樣件, 可以大幅度縮短新型灌水器的研發周期和降低開發成本。
圖1 為典型壓力補償灌水器的補償原理示意圖。在灌水器內部添加彈性膜片, 當工作水壓小到一定程度時, 彈性膜片不發生變化, 流道尺寸較大; 當工作水壓增加時, 彈性膜片發生變形并壓向流道使尺寸變小, 從而起到在壓力變化的情況下保持灌水器的流量不變。但是, 由于需要另外設計與制造補償膜片, 大幅度的增加了開發難度和制造成本。
新型一體式變流道壓力補償形, 使得流道的過流截面積逐漸減小,結構, 不需另外添加補償膜片就可以獲得補償效此狀態為補償狀態, 該彈性擋片的設計使得該種果, 其設計方法如圖2 所示。現有灌水器流道多流道具
10、有了壓力調節的作用。這種新型變流道壓為齒狀迷宮流道, 在齒尖部分直接添加彈性擋片力補償結構, 將具有補償作用的彈性擋片與灌水用于實現壓力補償功能。當工作水壓小于一定程器的一體式設計, 不需要另外添加補償片, 可以度時, 彈性擋片將不發生變形, 為沖洗大大的節約設計與制造成本, 降低灌水器產品的狀態; 當工作水壓逐漸增大時, 彈性擋片發生變價格。
通過將補償片、流道進行一體設計的壓力補償流道結構具有很明顯的壓力補償效果, 并且減少了補償片和流道之間的裝配誤差, 減少了因裝配帶來的局部水頭損失。本文從該流道的水力特性分析證明了壓力補償的效果和采用壓力補償的積極作用。對該流道采用快速成形制造, 大
11、幅度縮短生產周期, 提高生產效率。特別在試驗研究方面, 能夠減少流道的模具制造等研發周期, 降低開發成本, 方便進行試驗。這種新型流道不僅可以實現壓力補償, 還可用于內鑲式滴灌帶生產中, 可以解決滴灌帶不宜實現壓力補償的問題。
參考文獻：
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[4]張國祥. 考慮三偏差因素的滴灌系統流量總偏差率[J] . 農業
工程學報. 2006
壓力補償灌水器結構設計與性能實驗文獻綜述
