Page 127 - 2025年第56卷第11期

于云南省地表水源，学者们发现冲洗时长 5 min、冲洗频率 1 ~ 2 d 1 次、冲洗流速 0.75 m/s 时，灌水器
［17-18］
使用时间可提高 39.58% ~ 52.41% 。上述研究通过手动设置冲洗技术参数，为冲洗技术改善含沙水
滴灌系统的抗堵塞能力提供依据。在实际生产中，国内外的冲洗作业大多采用手动打开和关闭滴灌带
末端的方法 ［19］ ，但由于繁琐的冲洗作业和巨大的人力消耗，大多工程只在灌溉季开始或结束时进行 1
次滴灌带冲洗，不能达到预期效果 ［20］ 。
自动冲洗阀（Automatic Flushing Value，AFV）安装在滴灌带末端，可在每次滴灌系统启动时自动进
行设定时长的管道冲洗，随后自动关闭，实现了滴灌带冲洗技术的自动化 ［21］ 。学者们采用 3D 打印和
水力性能测试相结合的方法，针对 AFV 的环形流道、上腔体、上升柱、弹性隔膜等进行了参数组合优
化试验研究，定型的 7 种规格的 AFV 的冲洗时长 FD 为 17.9 ~ 116.4 s，比以色列纳安丹吉和耐特菲姆公
［14，21-22］ ［23］ ［24］
司生产的 AFV 提高了 46.7% ~ 854.1% 。在清水条件下，李文军等 和 Gao 等 针对 AFV 的布置
方式开展了水力性能测试，构建水力计算模型，确定了 AFV 优化配置方案。以上 AFV 研究的水源条
件均为清水，含沙水条件下 AFV 对灌水器抗堵塞能力的提升效果亟待深入了解。此外，AFV 特有的
FD、冲洗频率（和滴灌频率一致）、冲洗时机（水泵启动时）对灌水器堵塞的时空分布规律也需要研究。
为此，本研究在含沙水条件下开展自动冲洗滴灌系统堵塞性能测试试验，旨在：（1）探明 AFV 的
水力性能、排沙效率随运行时间的变化规律；（2）明晰 AFV 对灌水器出水流量和抗堵塞性能的影响机
理，以期为 AFV 的推广应用和黄河水滴灌系统的优化设计和运行管理提供技术支撑。

2 材料与方法

2.1 试验材料 本试验选用尊村引黄灌区一级站首部枢纽处的泥沙，试验水源配置的泥沙含量为
1.0 g/L，中值粒径为 67.23 μm，大于 50 μm 粒径的泥沙占比为 66%（表 1）。该试验水源中不同粒径的泥
［25］
沙起动流速 U 为 0.176 ~ 0.297 m/s，中值粒径泥沙的 U 为 0.191 m/s 。
c c
表 1 水源泥沙粒径分布
粒度分布 d d d d d d d d d
10 14 25 34 50 75 84 90 97
粒径/μm 20.44 25.00 40.50 50.00 67.23 102.60 123.00 142.70 187.80
起动流速/（m/s） 0.297 0.271 0.223 0.207 0.191 0.178 0.176 0.177 0.181
2
注：计算泥沙起动流速所需的水力半径、孔隙率和重力加速度分别设为 16. 2 mm、0. 4 和 9. 81 m/s 。
试验用内镶贴片式滴灌带（ARISE 16150，耐特菲姆）的内径、壁厚和灌水器间距分别为 16.2 mm、
0.38 mm 和 40 cm。灌水器的流量系数和流态指数分别为 2.959 和 0.4826，在 0.10 MPa 下的出水流量为
0.95 L/h。灌水器流道结构参数采用 2.5 次维影像测量仪测量（测量精度：±2.51 μm）。灌水器流道宽 W
1
1.12 mm、深 H 为 0.86 mm、齿宽 W 为 1.48 mm、齿高 H 为 0.80 mm、齿间角 θ 为 30°（图 1）。
1 2 2

注：1-1为灌水器流道截面；W 、W 分别为灌水器流道宽与流道齿宽；H 、H 分别为灌水器流道深与流道齿高；θ为灌水器流道齿间角。
1 2 1 2
图 1 灌水器流道结构示意图

自动冲洗阀安装在滴灌带末端，主要由阀体、弹性隔膜和阀盖三部分构成。其中，阀体包括
进 水 口 、 上 升 柱 、 环 形 流 道 、 出 水 口 和 泄 水 孔（图 2（a））。 在 含 沙 水 条 件 下 ， 从 滴 灌 带 末 端 进 入
AFV 的 水 沙 混 合 物 大 部 分 通 过 泄 水 孔 排 出 阀 外 ， 小 部 分 水 沙 混 合 物 沿 上 升 柱 和 环 形 流 道 进 入 上

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