《黄河水滴灌抗堵塞技术集成与应用》

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引用黄河水灌溉是中国的独有现象,其含沙量大、泥沙颗粒细两大显著特点,常会引起滴头易堵塞、过滤器清洗频繁,有时导致设备运行不良、灌溉系统瘫痪的问题,这也是世界性的长久难题,二者交互影响,使黄河水滴灌变得难上加难。随着水资源日益短缺,引黄灌区迫切需要抗堵塞高效节水灌溉技术。

任务来源于国家863计划、农业成果转化等科研项目,属于农业节水技术领域。团队经过连续十多年的潜心研究,在总结黄河含沙水流的运动变化规律、分析携带悬浮固体物能力的基础上,针对黄河水的杂质特点和滴灌堵塞方式,以“前堵、中输、后排”的研究方法,先优化黄河水滴灌的取水工程,采用“明渠+暗涵管”的明暗结合方式,提出“排浑取清”的高效取水模式;再创新过滤设备、滴头和快速管件等关键产品,突破了滴头易堵塞的技术瓶颈,系统地从引黄取水、拦堵沙粒的过滤水、运送沙粒的输水、末级灌水器的配水排沙的灌溉全过程,集成了滴灌抗堵塞技术;最后,按照定型化设计、标准化配套、作物型专用的原则,提出3套黄河水防堵塞滴灌系统应用模式:定流量移动式滴灌系统、小流量固定式滴灌系统和变流量自调节式滴灌系统。通过示范应用,解决了长期制约黄河水滴灌的应用问题,在宁夏、甘肃、内蒙及河南等得到推广,成效显著。项目的创新成果和主要技术经济指标为:

(1)研究确定了“排浑取清”的高效取水模式,有效去除黄河水中50%以上的泥沙,以明暗结合方式,提高取水保证率到92%,降低黄河取水成本25%以上。

(2)创制“介质式+网式”复合过滤器,选用粒径0.9~1.13mm玻璃球滤料,过滤效果稳定、水头损失小,过滤流量50m3/h的清洁压降仅50kPa,大大低于多类型过滤器的组合清洁压降,为确定黄河水滴灌的水质处理标准、过滤器选型提供技术参数。

(3)创新设计流道宽1.1~1.8mm的专用滴头,允许更大粒径(≤0.17mm)的泥沙顺利通过滴头流道排入田间,提高了抗堵塞性。

(4)优化形成专门适用引黄灌区的3套抗堵塞型滴灌系统应用模式,节水、节能、增产、增收效果明显,改变了不能直接利用黄灌水滴灌的技术难题,并填补了有效实施黄河水滴灌的技术空白。

项目已获得授权发明专利4项、实用新型专利8项,登记计算机软件著作权1项;发表论文31篇,其中EI收录论文9篇;编写著作3部。

成果重点在宁夏、内蒙、河南等省的大田作物、设施经济作物灌溉中应用,累计示范4.3万亩。2015~2017年间,示范区累计节水510万m3以上、节支1120万元,农业增产615万公斤、增收近1510万元。另外,在示范区周边和陕西、甘肃等黄河中上游地区累计辐射推广20.5万余亩,经济、社会和生态效益显著,大力助推了实用、绿色、生态、高效的农业节水灌溉技术普及应用,为全面发展高效节水灌溉提供了技术保障。

成果说明

项目成果的整体技术先进性、实用性突出,已在宁夏、内蒙和甘肃等西北地区以及河南、山东等各地开展技术示范应用面积4.3万余亩,主要用于大田作物和设施农业经济作物,近3年以来,累计节水510万m³以上,促进农业增产615万公斤、节支1120万元、增收1510万元以上。 成果还在示范工程的周边地域和河南、陕西等省进行辐射,截止到2017年底,累计推广近20.5万亩。项目成果的节水、节劳和增产、增效明显,农业产量提高11.6%~29.4%,提高用户的整体经济效益约17.7%,社会、经济和环境效益显著。

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