Page 134 - 2025年第56卷第11期

的距离增大而增加，故 FA-40 和 FA-80 的灌水器堵塞程度的空间分布规律为前部>中部>后部。虽然
ND-15 也具备自动冲洗功能，但由于 FD 较短，泥沙在滴灌带中处于“短距离悬移质运动（冲洗过程）-
沉积与缓慢推移质运动（滴水过程）”的循环运动过程，泥沙不能迅速排出，滴灌带中泥沙含量处于大
幅度上下波动状态，故其 Dra 和 T 比 FA-40 和 FA-80 平均降低了 81.0%。与 CK 相比，虽然 ND-15 可
f 75%
将整条滴灌带上灌水器的 T 由 30 h 延长至 40 h，但大部分试验过程中 ND-15 的灌水器堵塞程度高于
75%
CK，ND-15 在整条滴灌带上的灌水器的 Dra 比 CK 减小了 11.3%。
为解决黄河上游的引黄滴灌泥沙堵塞问题，学者们研究了 q 为 1.4 ~ 2.1 L/h 的灌水器在含沙量 0.8 ~
0
2.6 g/L、泥沙粒径<200.0 μm 下的水力性能变化规律，在无冲洗条件下，T 为 4.0 ~ 24.0 h ［15，31-32］ 。由
75%
于本研究研究区域尊村引黄灌区位于黄河中游，泥沙粒径为 6 ~ 200 μm，大于 50 μm 的粒径占比约为
［33］
66% ，虽然泥沙粒径较大，但泥沙粒径占滴灌带流道最小尺寸的比例为 1/40 ~ 1/4，69.7% 的泥沙处
［34-36］
于灌水器堵塞敏感粒径范围内（<1/10 或>1/6 最小流道尺寸） ，故本研究中 CK 处理的 T 与已有研
75%
究接近，平均为 30 h。但是，本研究中 CK 的前部和中部灌水器的堵塞程度大于后部，与已有部分研
究堵塞程度“后部>中部>前部”的规律不同 ［31，37］ ，主要是由粒径级配差异对泥沙输移和分布规律的影
响造成的：试验水源泥沙中大于 50 μm 粒径的泥沙占比为 66%，其 U 高于滴水过程的滴灌带平均流速
c
（0.155 m/s），泥沙主要处于缓慢推移质运动和沉积状态。有研究表明，当泥沙中值粒径>50 μm 时，发
生堵塞灌水器比例为 85.6% ~ 93.5%，主要集中在滴灌带前中部 ［17，38］ ，与本研究结论类似。
当进一步分析灌水器在滴水 10 h 后 Dra 的变幅（R ）以及灌水器在停水 14 h、通过 AFV 冲洗后的
Dra1
Dra 的变幅（R ）可知，对于滴灌带内泥沙含量较低的 FA-40 和 FA-80 处理，灌水器在 0.10 MPa 压力
Dra2
下可通过自身排沙功能实现出水流量的缓慢恢复 ［15］ ，R >0；但当水泵停止工作、管道系统中的水通
Dra1
过重力作用从灌水器排出时，缓慢的流速会加剧泥沙在灌水器流道中的沉积堵塞，虽然 AFV 可将滴灌
管道内部沉积泥沙排出，但却无法排出进入灌水器流道中的泥沙，故 R 平均为-4.9%。对于滴灌带
Dra2
中泥沙含量处于持续增加的 CK 处理，灌水器呈逐渐堵塞过程，故 R 和 R 平均为-5.1%。ND-15 具
Dra1 Dra2
备一定的冲洗排沙功能，滴灌带中泥沙含量随 T 的变化幅度大，故 R 和 R 随 T 的变化幅度大。在
Dra1 Dra2
滴水过程中，滴灌带内由于固体颗粒聚集导致灌水器发生严重堵塞时，经多次冲洗排出后，灌水器流
量会恢复，但整体上不影响 Dra 下降的趋势，因此会偶尔出现流量恢复情况，如 T = 70 h，Dra 从 9.0%
恢复到了 17.2%，R 为 90.3%。
Dra2
4.3 自动冲洗阀的选型与应用 AFV 适宜安装在果树滴灌等多年使用滴灌系统中，尊村引黄灌区是我
国重要的苹果生产基地，当采用黄河水进行苹果滴灌，含沙量≤1.0 g/L，苹果株行距为 2 m × 4 m，采
用双滴灌带平行布置供水，1个 AFV控制 1条滴灌带，滴灌带和 AFV的型号与本研究一致时，139 ~ 167 mm
的苹果灌水定额 ［39］ 对应的滴灌系统年运行时间为 50 ~ 60 h。已有研究表明，FA-80 在实际工程中运行
稳定 ［40］ ，当 FV 为 0.90 ~ 1.01 m/s 时，按 FA-80 控制滴灌带的 T 为 210 h，FA-80 在理论上可保证苹果
75%
引黄滴灌带运行 3 ~ 4 年的 Dra≥75%。1 个 AFV 控制的滴灌带数量越多，首部供水所需压力越低，AFV
购置费用与系统运行成本越低，但 FV 会随 AFV 控制滴灌带的数量增加而减小 ［23］ ，进而影响泥沙运动
状态与输移量，降低泥沙排出量。AFV 的选型与控制滴灌带数量需综合考虑冲洗抗堵塞效果与经
济性 ［24］ 。
综上所述，AFV 为黄河水滴灌系统提供了泥沙排出通道，可减轻沉沙池和过滤系统的泥沙处理负
担，降低水源及首部工程投资，提高滴灌系统灌水均匀度。但在实际工程中，黄河泥沙表面附生生物
膜、水中微生物、营养盐分、有机物污染等会增大灌水器堵塞过程的复杂性与堵塞风险 ［41］ ，下一步将
围绕 AFV 在引黄滴灌系统中的原位测试开展研究。

5 结论

在含沙量为 1.0 g/L 的水源条件下，本研究选取 3 种规格自动冲洗阀（ND-15，冲洗时长 FD 为 15 s；

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