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水 利 学 报

2025 年 11 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 11 期

文章编号：0559-9350（2025）11-1517-12

黄河水条件下自动冲洗阀对灌水器堵塞特性的调控机制

高 浩 ，莫 彦 ，李在玉 ，李文军 ，张彦群 ，李 浩 1
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（1. 中国水利水电科学研究院 流域水循环与水安全全国重点实验室，北京 100038；
2. 石河子大学 法学院，新疆 石河子 832000）
摘要：为了探究自动冲洗阀（AFV）的水力性能变化规律及其对灌水器平均相对流量（Dra）的影响规律，提高黄河
水滴灌系统的抗堵塞能力，本研究选取 3 种规格 AFV：ND-15，冲洗时长 FD = 15 s；FA-40，FD = 40 s；FA-80，
FD = 80 s，并设置无 AFV 的对照处理 CK，进行了 400 h 的含沙水滴灌系统水力性能测试试验。结果表明，FA-40
和 FA-80 的水力性能变化幅度较小，为-3.3% ~ 5.2%，ND-15 的水力性能变化幅度为 33.3% ~ 66.6%，稳定性较
差。当 ND-15、FA-40、FA-80 和 CK 分别运行 40、70、210 和 30 h 时，Dra 降至 75%。当运行时间为 170 和 270 h
时，ND-15 和 CK 的 Dra 降至 0。在单次冲洗条件下，FA-40 和 FA-80 输送泥沙的距离分别是滴灌带总长的 72.9%
和 1.6 倍，平均排出泥沙量占输入量的 95.0%，可大幅度降低泥沙进入灌水器流道的概率，其 Dra 比 CK 提高了
559.5% ~ 607.1%；ND-15 由于 FD 较小，排出泥沙效率低（排出量/输入量 = 21.2%），但引入泥沙量高于 CK，故其
Dra 比 CK 降低了 11.3%。对于山西尊村引黄灌区的苹果滴灌系统，当水源含沙量为 1.0 g/L 时，FA-80 在滴灌带运
行 3 ~ 4 年情况下可维持 Dra≥75%。本研究可为 AFV 在黄河水滴灌系统中的推广和应用提供技术支撑。
关键词：自动冲洗阀；冲洗时长；灌水器平均相对流量；泥沙排出量；冲洗效率
中图分类号：S274.5 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20250281

1 研究背景

［1］
黄河流域水土资源不适配，干旱缺水已成为黄河沿线灌区农业可持续发展的刚性约束 。利用黄
［2］
河水进行滴灌是缓解黄河流域水资源紧缺问题的重要途径 ，在 2026—2030 年，山西尊村灌区、内蒙古
2［3-4］ 3［5-6］
河套灌区分别规划新增黄河水滴灌面积 1.0 万和 14.7 万 hm ，但黄河水含沙量高达 3.7 ~ 26.5 kg/m ，
极易引起灌水器堵塞问题 。目前主要通过修建大型沉沙池 和安装多级过滤系统 来处理 90% 以上
［7］
［9］
［8］
的泥沙 ［10］ ，滴灌系统的建设与运维成本大幅增加 ［11］ 。与此同时，在高标准农田建成区往往缺少建设沉
沙池的土地资源，这些因素均为黄河水滴灌技术应用的制约因素。
近年来，学者们提出了“灌水器排沙-滴灌带冲沙-过滤器拦沙-沉沙池沉沙”的黄河水滴灌泥沙
逐级调控技术 ［12-13］ ，可实现泥沙的全过程处理，进而减小沉沙池与过滤器的泥沙处置负荷。其中，滴
灌带冲洗借助了水力剪切力和水流冲刷力，将滴灌带内泥沙沉积物与内壁附着物从滴灌带末端排出，
能减少堵塞物质进入灌水器的几率，可显著提升滴灌系统抗堵塞能力 ［14］ 。对于宁夏中卫黄河段，张文
倩等 ［15］ 通过试验发现冲洗时长 5 min、冲洗频率 3 d 1 次下的灌水器相对流量比未冲洗灌水器提高了
47.8%，首次滴灌带冲洗时间应在灌水 2 次后进行。内蒙古河套灌区的原位试验表明，冲洗时长 6 min、
［7，16］
冲洗频率 60 ~ 64 h 1 次、冲洗流速 0.4 ~ 0.45 m/s 时，灌水器运行寿命可提高 82.90% ~ 184.41% 。对

收稿日期：2025-05-18；网络首发日期：2025-11-19
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网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.TV.20251118.1032.003
基金项目：国家自然科学基金黄河水科学研究联合基金（U2443211）；中国水科院基本科研业务费项目（ID0145B042021）
作者简介：高浩（1995—），博士生，主要从事节水灌溉理论与新技术研究。E-mail：gaohaowsi@163.com
通信作者：莫彦（1989—），正高级工程师，主要从事节水灌溉理论与新技术研究。E-mail：moyansdi@163.com
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