Page 128 - 2025年第56卷第11期

腔 体 8 内（图 2（b）），上腔体高度为 Z（图 2（c））；随着上腔体内水量增加，弹性隔膜在上腔体（F ）
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和出水口（F ）的水压力共同作用下发生形变，AFV 开始冲洗，并通过泄水孔高速泄水（图 2（b）），直
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至与出水口密封接触时，AFV 停止泄水、冲洗作业结束，滴灌系统开始正常滴水。弹性隔膜由于
形变新增的容积为蓄水容积 9（图 2（d））。弹性隔膜开始发生形变到与出水口密封 接 触 所 需 的 时 间
为 冲 洗 时 长 FD（s）， FD 中 排 出 的 水 量 为 冲 洗 水 量 FQ（L）， 冲 洗 过 程 中 的 管 道 流 速 为 冲 洗 流 速
FV（m/s）。
滴灌系统停水后，AFV 进水口压力逐渐降低，上腔体内的水通过环形流道和上升柱回流到滴灌带
中，弹性隔膜在自身弹力作用下恢复至原有未变形状态（图 2（c））。

注：1. 进水口；2. 上升柱；3. 环形流道；4. 出水口；5. 泄水孔；6. 阀盖；7. 弹性隔膜；8. 上腔体；9. 蓄水腔体。
z 为上腔体高度，F 为弹性隔膜受到的上腔体水压力，F 为弹性隔膜受到的出水口水压力。蓝色颗粒代表水流，
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黄色颗粒代表泥沙，黑色箭头代表水沙混合物通过泄水孔的排出路径。
图 2 自动冲洗阀三维结构剖视图与工作原理示意图

本研究采用了 3 种规格的 AFV。其中，ND-15 为以色列纳安丹吉公司生产，FA-40 和 FA-80 为中
国水利水电科学研究院研发的新产品。3 种 AFV 在进口压力为 0.04 MPa 时的水力性能设计值见表 2，
其水力性能差异主要源于环形流道最小截面积 S 、Z 和弹性隔膜力学特性参数。
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表 2 自动冲洗阀主要结构参数与水力性能设计值
结构参数 水力性能设计值
冲洗阀规格
S /mm 2 Z /mm FD/s FQ/L FV/（m/s）
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ND-15 0.655 12.4 15 2.8 0.93
FA-40 0.582 17.1 40 7.0 0.87
FA-80 0.582 22.1 80 15.5 0.96

2.2 试验平台 含沙水下自动冲洗滴灌系统抗堵塞试验平台位于国家节水灌溉北京工程技术研究中
心，测试平台长 12 m，宽 4 m（图 3），主要包括水源、搅拌机、立式离心泵、闸阀、压力表、球阀、
滴灌带、弯头、自动冲洗阀、量杯、卧式离心泵和回水槽等。滴灌带总长 48 m，共包含 120 个灌水
器，受试验平台长度限制，滴灌带平均分为 4 段，来回弯折布置，每段采用 2 个弯头连接。AFV 安装
在滴灌带末端，AFV 下方放置量杯用于测量 FQ。每个平台可同时测试 3 条滴灌带。空气温度通过空调
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控制，空气温度和水温保持在 23±2 ℃ 。
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