摘要
加气滴灌技术作为一种新型的灌溉技术，其具有协同调节作物根区水、肥、气状况，改善植物根区生长环境，缓解作物根部缺氧问题，提高水肥利用效率、作物产量和品质等优点，已被广泛应用于蔬菜、大田作物及果树种植上。地下滴灌作为加气灌溉的最佳方法，但滴头狭窄的流道易被水中的颗粒、化学沉淀、溶解盐、微生物和其他杂质堵塞，严重制约了加气滴灌技术的应用和推广。基于此，本文以加气滴灌系统为研究基础，以内镶贴片式滴头为研究对象，综合利用数学分析方法、场发射扫描电镜（S-4800）和激光粒度分析仪（APA2000）等现代分析技术对滴头流量、堵塞率、堵塞位置、堵塞物含量及堵塞物空间结构进行了对比分析，探明了加气滴灌条件下滴头和滴灌系统发生物理堵塞的一般规律和基本特征，确定了影响加气滴灌物理堵塞发生规律的内部因素和外部因素，并基于抗堵塞试验，最终从滴头选型及毛管安装方式上提出了面向加气滴灌系统物理堵塞的控制方法。初步得到的结论如下： （1）加气加速入口栅格堵塞引起的滴头堵塞。相较于未加气处理的浑水滴灌系统，加气加速了细小颗粒泥沙在流道入口的黏附，增大了滴头入口发生突然完全堵塞的风险，降低了滴灌系统的灌水效率。其中粒径为0.075～0.100mm的浑水流量下降速率最快，堵塞程度最为严重，粒径为0～0.100mm的浑水流量下降速率最慢，堵塞程度较为轻缓。加气滴灌时滴头栅格面积、流道长和额定流量对滴头抗堵性和系统均匀性具有显著性影响（P＜0.05），但入水栅格面积影响最大，即滴头入水栅格面积越大，泥沙颗粒在流道入口的过流能力越强，滴头入口发生堵塞的风险越低，滴头的抗堵塞性能越好。 （2）加气加剧了毛管内小颗粒泥沙的沉积。相较于未加气处理的浑水滴灌系统，加气增大了水流波动，促进了毛管内泥沙运移和大颗粒的排出，减小淤积泥沙中值粒径，且加气对泥沙运移的影响作用随泥沙最大粒径的减小而减弱；加气对0.050～0.100mm粒径浑水中大颗粒的运移作用大于小颗粒的沉降作用，减少了流道淤积物，而对0～0.050mm粒径浑水作用则相反，增大了流道淤积物。 （3）加气能改变滴头的水力性能。加气增大了滴头流量系数，提升了水流波动，减小了流态指数，降低了流量与压力之间的敏感度，较未加气处理相比，加气增大了滴头出流流量；影响加气滴灌滴头水力性能最为显著的关键结构参数为Mt-入水栅格面积，即滴头入水栅格面积越大，加气对滴头流量系数和流态指数的影响越大； （4）提出了减缓加气滴灌滴头堵塞的“双重”控制措施。相较于滴头额定流量、入水栅格尺寸较小、流道长度较长且安装时滴头出口朝下的对照组而言，选择额定流量和栅格尺寸较大、流道尺寸较短的滴头且安装时滴头出口朝上可有效减缓细泥沙颗粒在流道入口的黏附，降低滴头入口堵塞风险，提高滴头抗堵塞性和系统均匀性。
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