淺談一種用于景觀工程中淺埋滴灌的新型滴頭

楊金鑫，張曉孟

（中國電建集團港航建設有限公司，天津 300457）

毛里塔尼亞位于非洲西北部，地處北緯15～27度之間，西瀕大西洋，東部與撒哈拉沙漠接壤，屬于典型的熱帶沙漠性氣候。該區(qū)域全年高溫少雨，蒸發(fā)量大，土壤抗旱能力差。由中電建港航公司承建的五星級賓館項目位于毛里塔尼亞首都努瓦克肖特，其主要工程內(nèi)容包括景觀灌溉工程的建設。為了緩解當?shù)匦杷颗c水資源短缺之間的矛盾，采用一種節(jié)水、節(jié)能的灌溉設備是關鍵。淺埋滴灌是近年來發(fā)明的一種將滴灌帶淺埋于地下3～5cm的滴灌技術。能夠減小地表無效蒸發(fā)，水分得到更有效的利用。并明顯提高勞動效率，減少成本投入，因此有效地應用于實際生產(chǎn)中。但由于毛里塔尼亞灌溉的水源多為地下水，在滴灌帶輸送的水流中常?；煊须s質(zhì)，經(jīng)過滴頭的消能流道發(fā)生堆積現(xiàn)象，造成滴頭堵塞。另一方面，由于滴灌帶淺埋于土壤之中，作物根系及昆蟲常常由于趨水性侵入滴頭的出水口，容易造成滴頭堵塞。除此之外，當灌溉結(jié)束時，由于負壓作用，發(fā)生回流現(xiàn)象，滴頭的出水口處常常會被土壤、泥沙堵塞。綜上所述，淺埋滴灌的滴頭要求更靈敏、有效的防堵效果，否則會嚴重影響滴灌帶的使用壽命。因此，如何設計一種更能適用于淺埋滴灌技術的滴頭成為本項目工程部技術人員亟需解決的問題。

1 滴頭設計說明

圖1 、圖2分別為本文設計的新型滴頭平面與立體示意圖。其中：1為進水口處過濾器，2為消能流道，3為溫差控制閥，4為弧形塑料薄片，5為螺旋彈簧，6為外擋土側(cè)板。新型滴頭依據(jù)于熱脹冷縮與流速越快，壓力越小的原理，和現(xiàn)有技術相比，灌水時出水口處于打開狀態(tài)，停水時出水口可瞬時關閉，靈敏度性能大幅提高，使其更有效地防止滴頭出水口處的堵塞。外擋土側(cè)板的設計更加抵擋了滴灌帶上層土壤的壓力以及土壤的入侵，其直達作物根部，引導水流直接被作物根部吸收利用，最大程度地滿足了作物生長所需水分的供給，提高了水分利用效率，使淺埋滴灌技術的節(jié)水、節(jié)能、增效的作用優(yōu)勢得以更好地發(fā)揮。

圖1 新型滴頭平面示意圖

圖2 新型滴頭立體示意圖

2 實施方式

新型滴頭進水口一端與管帶內(nèi)壁連通，另一端與消能流道連通，且在水流垂直方向上設置半透膜材料的過濾器。消能流道呈迷宮形，外側(cè)由一段120°上突圓弧和一段30°下凹的角重復組成。出水口一端與消能流道相連，另一端與作物根區(qū)相連，由溫差控制閥、弧形塑料薄片、螺旋彈簧和外擋土側(cè)板組成。其中，溫差控制閥一端與消能流道固定，另一端無固定端?；⌒嗡芰媳∑挥谧詣涌刂崎y上方，通過螺旋彈簧與消能流道連接。外擋土側(cè)板一端與消能流道連接，另一端貫穿滴灌帶與作物根區(qū)連通，位于溫差控制閥、弧形塑料薄片和螺旋彈簧的外側(cè)，將它們包圍起來。溫差控制閥由空心方形單元結(jié)構縱向重復堆積成空心方形體，內(nèi)壁橫截面與消能流道末端橫截面吻合，外壁橫截面面積小于其上方的弧形塑料薄片。其中，一個單元結(jié)構包括一個導熱性能好的金屬方形環(huán)和一個內(nèi)裝有熱脹冷縮形變效果顯著的材料外包裹一層可發(fā)生彈性形變的材料組成。外擋土側(cè)板直達作物根部。

當長期停水時，溫差控制閥處于伸長狀態(tài)。其自由一端與弧形塑料薄片接觸，出水口處于關閉狀態(tài)，且此時與弧形塑料薄片相連的螺旋彈簧處于伸長狀態(tài)；當灌水時，溫差控制閥受到地下水傳導的低溫度發(fā)生收縮現(xiàn)象，整體處于縮短狀態(tài)，此時出水口張開，滴灌水分得以流出，且此時與弧形塑料薄片相連的螺旋彈簧處于自由伸長狀態(tài)；當瞬時停水時，滴灌帶發(fā)生負壓現(xiàn)象，出水口處空氣、水流均以較大流速回流，導致弧形塑料薄片下方流速大于上方，弧形塑料薄片向下移動，直至溫差控制閥自由一端與弧形塑料薄片接觸，此時出水口處于關閉狀態(tài)，有效防止了泥沙對出水口的堵塞，且此時與弧形塑料薄片相連的螺旋彈簧處于壓縮狀態(tài)，等滴灌帶內(nèi)水流回流結(jié)束，由于熱傳遞原理，溫差控制閥恢復伸長狀態(tài)，其自由一端繼續(xù)與弧形塑料薄片接觸，使出水口處于關閉狀態(tài)，有效阻擋了作物根系、昆蟲、土壤堵塞出水口。

3 結(jié)語

本文提供了一種用于景觀工程中淺埋滴灌的新型滴頭，克服了傳統(tǒng)滴頭出現(xiàn)的堵塞問題，有效地解決灌水期間滴頭進水口處的堵塞及瞬時停水期間和長期停水期間泥沙回流、作物根系和昆蟲造成滴頭出水口處堵塞等問題，提高淺埋滴灌技術中滴頭的使用壽命，有利于促進淺埋滴灌技術的推廣，使其更有效地發(fā)揮技術節(jié)水、節(jié)能、增效的優(yōu)勢。