微喷灌与陶瓷渗灌互补装置设计与试验

朱德兰;张锐;赵航;葛茂生;程琪;蔡耀辉

西北农林科技大学水土保持研究所;西北农林科技大学水利与建筑工程学院

摘  要：

针对农果复合种植中农作物和果树的根系深度、灌溉时间和灌水量等指标存在明显差异,采用传统单一灌溉方式难以同时兼顾果树深根和套种作物浅根的灌溉问题,以实现深浅根高效灌溉为目标,开发一种基于水压控制的微喷灌与陶瓷渗灌互补装置。在对装置进行整体结构设计的基础上,重点对3个核心部件:渗灌压力转换器、微喷压力转换器和伸缩装置进行优化配置。对渗灌压力转换器开展二因素六水平全试验优化设计,优选出渗灌压力转换器中弹性膜片的硬度（70 HA）和厚度（1.5 mm）,该条件下,可使地下灌溉的工作压力范围为0.015～0.055 MPa,流量10 L/h,流态指数为0.004。在对微喷压力转换器进行结构设计的基础上,确定弹簧劲度系数为1 500 N/m,可保证微喷头在低压下（小于0.066 MPa）不喷水,理论推导出伸缩装置的临界伸长压力为0.066 MPa,与试验结果（当水压达到0.066 MPa时,伸缩装置开始伸长,0.15 MPa时伸缩装置升至最高点,微喷头开始稳定工作）相符。制作出微喷灌与陶瓷渗灌互补装置实物模型,参照国家标准进行性能测试,并将模型应用在日光温室,结果表明:本装置以水压0.066 MPa为界,低压渗灌灌溉果树深根,高压微喷灌灌溉套种作物浅根系,互补灌溉功能良好,土壤剖面含水率实测值满足设计预期。该研究可为农果复合林深、浅根的高效灌溉提供有效解决方案。

关键词：农果复合种植;微喷灌;陶瓷渗灌;渗灌压力转换器;微喷压力转换器;