楊金鑫，張曉孟

（中國(guó)電建集團(tuán)港航建設(shè)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(jí)賓館項(xiàng)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(shè)。為了緩解當(dāng)?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(shè)備是關(guān)鍵。淺埋滴灌是近年來(lái)發(fā)明的一種將滴灌帶淺埋于地下3～5cm的滴灌技術(shù)。能夠減小地表無(wú)效蒸發(fā)，水分得到更有效的利用。并明顯提高勞動(dòng)效率，減少成本投入，因此有效地應(yīng)用于實(shí)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(guò)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(chóng)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(dāng)灌溉結(jié)束時(shí)，由于負(fù)壓作用，發(fā)生回流現(xiàn)象，滴頭的出水口處常常會(huì)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(huì)嚴(yán)重影響滴灌帶的使用壽命。因此，如何設(shè)計(jì)一種更能適用于淺埋滴灌技術(shù)的滴頭成為本項(xiàng)目工程部技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

1 滴頭設(shè)計(jì)說(shuō)明

圖1 、圖2分別為本文設(shè)計(jì)的新型滴頭平面與立體示意圖。其中：1為進(jìn)水口處過(guò)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(shù)相比，灌水時(shí)出水口處于打開(kāi)狀態(tài)，停水時(shí)出水口可瞬時(shí)關(guān)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(shè)計(jì)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(dá)作物根部，引導(dǎo)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(zhǎng)所需水分的供給，提高了水分利用效率，使淺埋滴灌技術(shù)的節(jié)水、節(jié)能、增效的作用優(yōu)勢(shì)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(shí)施方式

新型滴頭進(jìn)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(shè)置半透膜材料的過(guò)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(fù)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(wú)固定端?；⌒嗡芰媳∑挥谧詣?dòng)控制閥上方，通過(guò)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(lái)。溫差控制閥由空心方形單元結(jié)構(gòu)縱向重復(fù)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(gè)單元結(jié)構(gòu)包括一個(gè)導(dǎo)熱性能好的金屬方形環(huán)和一個(gè)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(dá)作物根部。

當(dāng)長(zhǎng)期停水時(shí)，溫差控制閥處于伸長(zhǎng)狀態(tài)。其自由一端與弧形塑料薄片接觸，出水口處于關(guān)閉狀態(tài)，且此時(shí)與弧形塑料薄片相連的螺旋彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)；當(dāng)灌水時(shí)，溫差控制閥受到地下水傳導(dǎo)的低溫度發(fā)生收縮現(xiàn)象，整體處于縮短狀態(tài)，此時(shí)出水口張開(kāi)，滴灌水分得以流出，且此時(shí)與弧形塑料薄片相連的螺旋彈簧處于自由伸長(zhǎng)狀態(tài)；當(dāng)瞬時(shí)停水時(shí)，滴灌帶發(fā)生負(fù)壓現(xiàn)象，出水口處空氣、水流均以較大流速回流，導(dǎo)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(dòng)，直至溫差控制閥自由一端與弧形塑料薄片接觸，此時(shí)出水口處于關(guān)閉狀態(tài)，有效防止了泥沙對(duì)出水口的堵塞，且此時(shí)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(fù)伸長(zhǎng)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(guān)閉狀態(tài)，有效阻擋了作物根系、昆蟲(chóng)、土壤堵塞出水口。

3 結(jié)語(yǔ)

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(wèn)題，有效地解決灌水期間滴頭進(jìn)水口處的堵塞及瞬時(shí)停水期間和長(zhǎng)期停水期間泥沙回流、作物根系和昆蟲(chóng)造成滴頭出水口處堵塞等問(wèn)題，提高淺埋滴灌技術(shù)中滴頭的使用壽命，有利于促進(jìn)淺埋滴灌技術(shù)的推廣，使其更有效地發(fā)揮技術(shù)節(jié)水、節(jié)能、增效的優(yōu)勢(shì)。