微孔混凝土灌水器形状及其尺寸对流量的影响

李向明，杨建国

（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌 712100）

·农业水土工程·

微孔混凝土灌水器形状及其尺寸对流量的影响

李向明，杨建国※

（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌 712100）

为揭示微孔混凝土灌水器形状及参数对流量的影响，提高微孔混凝土灌水器选用的合理性，该文以砂子、水泥、硅溶胶为原料，采用干压结合雾化加湿法制备开口孔隙率为20.3%～20.5%的微孔混凝土圆片和圆管试样，然后将2种试样组装成灌水器，研究微孔混凝土灌水器的形状及参数对流量的影响。结果表明：片状灌水器的流量随圆片直径增加而增大，随圆片厚度增加而减小，片状灌水器的单位面积流量只取决于圆片厚度，与圆片直径无关，当水头为3 m时，随着圆片厚度由5 mm增至20 mm，片状灌水器的单位面积流量由40.5 mL/(h·cm2)降至25.7 mL/(h·cm2)；管状灌水器流量随圆管长度和直径增加逐渐增大，管状灌水器的单位面积流量随圆管厚度增加而减小，随圆管直径增加逐渐增大。该研究为微孔混凝土灌水器的科学应用提供了理论依据。

流量；结构；形状；渗灌；微孔混凝土；灌水器

李向明，杨建国. 微孔混凝土灌水器形状及其尺寸对流量的影响[J]. 农业工程学报，2017，33(10)：130－136.

doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.10.017 http://www.tcsae.org

Li Xiangming, Yang Jianguo. Influence of shape and size on flow rate of microporous concrete irrigation emitters[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(10): 130－136. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.10.017 http://www.tcsae.org

0 引 言

渗灌是一种节水效果显著的灌溉方法，早在2000多年前中国就有关于微孔陶瓷渗灌的记载[1]。上世纪末，随着塑料工业的发展，众多学者对渗灌的研究主要集中于塑料灌水器的结构设计、性能优化、堵塞机理等方面[2-6]，忽视了对微孔陶瓷渗灌的研究。由于微孔陶瓷内部大量相互连通的微孔道具有很好的毛细作用，灌溉水在经微孔道消能后可稳定入渗到作物根系附近的土壤中供作物吸收[7-13]，因此将微孔陶瓷制成灌水器用于渗灌不仅节水效果显著，而且经久耐用、造价低廉。直至今日，采用各种陶罐和瓦管进行渗灌的做法在一些干旱和半干旱国家均有使用[14-17]。

随着微孔陶瓷渗灌的诸多优点逐渐被认可，一些学者对微孔陶瓷渗灌的灌溉效果和影响因素进行了研究[18-23]，并提出了一些微孔陶瓷渗灌的可行方案。已有研究表明，微孔陶瓷的渗透系数和形状尺寸参数是影响其渗水速率的2个主要因素[14,24-25]，其中渗透系数取决于微孔陶瓷的孔径和开口孔隙率[13,17-19]。截至目前，微孔陶瓷灌水器水力性能的影响因素虽已明确，但由于渗灌用微孔陶瓷的规范化制备未得到重视，因此微孔陶瓷灌水器的渗透系数和形状尺寸参数对水力性能的影响规律尚不明确。在微孔陶瓷渗灌的灌溉效果方面，巴基斯坦的Siyal等[21-22]将高温烧结的微孔陶瓷管首尾相连埋入地下，研究了微孔陶瓷渗灌对土壤含水率的影响。尽管其使用的微孔陶瓷管采用手工拉坯成型，烧结温度也未严格控制，但瑕不掩瑜，该研究充分证明了微孔陶瓷渗灌的优点和可行性。近期，笔者开展了微孔陶瓷灌水器和微孔混凝土灌水器的规范化制备研究，并对 2种灌水器水力性能的影响因素及规律进行了探索。以黏土、硅藻土、炉渣、硅溶胶为原料，采用烧结法制备的微孔陶瓷灌水器具有优异的力学和水力性能[26-28]，通过研究微孔陶瓷灌水器的渗流面积、厚度、开口孔隙率对流量的影响，拟合了微孔陶瓷灌水器的流量与渗流面积、厚度、开口孔隙率的关系函数[29]。以砂子、水泥、硅溶胶为原料，采用干压结合雾化加湿法制备了水力性能优异的微孔混凝土灌水器，详细研究了砂子粒径和水泥含量对灌水器水力性能的影响[30]。综合对比 2种灌水器，微孔混凝土灌水器的制备原料价格低廉，制备过程无需高温烧结，因此制造成本远低于微孔陶瓷灌水器。

根据笔者研究已知，微孔混凝土灌水器的开口孔隙率对流量具有显著的影响，通过改变微孔混凝土的开口孔隙率可有效调节灌水器的流量，满足不同作物的需水量[30]。笔者近期研究发现，根据微孔混凝土灌水器在不同土壤中的渗水情况，以及不同作物对灌溉水的吸收特点，选用具有合适形状和尺寸的微孔混凝土灌水器，将有助于作物对灌溉水的吸收，进一步提高微孔混凝土灌水器的节水效果。本文以片状和管状 2种微孔混凝土灌水器为研究对象，通过改变水力性能测试平台的水头、微孔混凝土圆片的直径和厚度、微孔混凝土圆管的长度、直径和厚度，研究微孔混凝土灌水器的结构形状及参数对流量的影响规律，以期为微孔混凝土灌水器的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料制备过程

试验使用的原料有砂子、水泥和硅溶胶。标准砂购自厦门艾思欧标准砂有限公司，水泥（强度等级P.O52.5，水泥28 d抗压强度＞52.5 kPa）购自浙江三狮集团特种水泥有限公司，硅溶胶（SiO2质量分数为 25%，SiO2平均粒径为10～20 nm，Na2O质量分数≤0.1%）购自山东百特新材料有限公司。

向硅溶胶中添加去离子水并搅拌，得到SiO2质量分数为 10%的稀释硅溶胶。将标准砂过筛选出粒径范围为1.0～1.7 mm的砂子。将水泥和砂子按18:82的质量比混合，倒入水泥胶砂搅拌机（JJ-5型，华锡，中国无锡）中，边搅拌边喷洒硅溶胶，每100 g水泥喷洒30 g硅溶胶。利用模具将搅拌好的粉料压制成圆柱和圆管试件。将圆柱和圆管试件放入密闭的有机玻璃箱中，每天采用雾化加湿法养护6 h，养护28 d后取出[30]。将养护好的试件进行切割得到不同尺寸的圆片和圆管试样，如图 1所示。圆片试样的厚度分别为5、10、15、20 mm，直径分别为30、40、50、60 mm；圆管试样的长度分别为 40、60、80、100 mm，直径分别为60、80、100、120 mm，厚度分别为5、10、15、20 mm。

图1 微孔混凝土圆片和圆管试样的照片Fig.1 Photos of microporous concrete disk and tube specimens

利用超声波清洗器将试样清洗干净，然后分别安装于相应的塑料外壳中组装成灌水器。图 2给出了片状和管状2种灌水器的示意图。如图2a所示，片状灌水器由上外壳、下外壳、圆片试样和橡胶密封圈组成，灌水器上方设有进水口，下方敞开。圆片位于上、下外壳中间，圆片四周采用橡胶圈进行密封。在对灌水器进行流量测试时，进入灌水器的水经由圆片向下渗流，然后在灌水器下方滴落。如图2b所示，管状灌水器由上外壳、下外壳、圆管试样和橡胶垫片组成，灌水器上方设有进水口，下方封闭。圆管位于上、下外壳中间，圆管与外壳采用橡胶垫片密封。在对灌水器进行流量测试时，进入灌水器的水经由圆管向外渗流，然后沿圆管外壁汇流而下。

图2 微孔混凝土灌水器的示意图Fig.2 Schematic diagram of microporous concrete irrigation emitters

1.2 测试指标与方法

利用抗折试验机（DKZ-500型，昊锐，中国沧州）测试微孔混凝土试块的抗折强度，试块的尺寸为150 mm ×150 mm × 550 mm，测试结果取5个试块的平均值。利用压汞仪（Poremaster 60型，美国康塔）测试微孔混凝土试样的孔径分布，测试结果取 4个样品的平均值。随机从不同的圆片和圆管上取下多个小块样品，采用阿基米德排水法测试样品的开口孔隙率，采用式（1）计算每个样品的开口孔隙率，测试结果取5个样品的平均值。

式中φ为微孔混凝土的开口孔隙率，%；ms为微孔混凝土在干燥情况下的质量，g；mw为充水饱和微孔混凝土在空气中的质量，g；mf为充水饱和微孔混凝土在水中的质量，g。

利用自行设计的水力性能测试平台对微孔混凝土灌水器的流量进行测试。如图 3所示，水力性能测试平台由控制电脑、变频稳压器、水箱、水泵、过滤器、压力表、回水管、支管、毛管、质量传感器组成。测试时，将灌水器安装于平台上，采用称质量法测试灌水器在不同水头的流量，每次测试时间为5 min。先对每个灌水器的流量测试 3次取平均值，然后对相同类型灌水器的流量取平均值，每种类型灌水器的测试数量不少于3个。

图3 水力性能测试平台Fig.3 Hydraulic performance test platform

2 结果与分析

2.1 微孔混凝土的基本物理性能

微孔混凝土圆片和圆管试样的形状不满足抗折强度的测试要求，故测试标准混凝土试块的抗折强度，结果为3.2 MPa。表1对比了微孔混凝土圆片和圆管试样的平均孔径和开口孔隙率。微孔混凝土圆片试样的平均孔径和开口孔隙率分别为2.5μm和20.3%，微孔混凝土圆管试样的平均孔径和开口孔隙率分别为2.6μm和20.5%。排除测试误差的影响，可以认定圆片和圆管试样的平均孔径和开口孔隙率较一致，因此本文在研究灌水器的结构形状及参数对流量的影响时，无需考虑圆片和圆管试样的本征物理性能差异对灌水器流量测试结果的影响。

表1 微孔混凝土试样的平均孔径和开口孔隙率Table 1 Mean pore size and opening porosity of microporous concrete specimen

2.2 片状微孔混凝土灌水器的流量影响因素

以圆片厚度为10 mm的片状灌水器为例，通过改变水力性能测试平台的水头，研究水头变化对片状灌水器流量的影响。图4给出了片状灌水器的流量随水头的变化规律。如图4所示，随着水头由1 m增至9 m，圆片直径为30 mm的片状灌水器流量由0.11 L/h缓慢增至0.63 L/h，圆片直径为60 mm的片状灌水器流量由0.45 L/h快速增至2.53 L/h。可以看出，水头变化和圆片直径变化对片状灌水器流量均有显著影响，随着水头增加，片状灌水器的流量快速增大，而且圆片直径越大，片状灌水器的流量增幅越大。这可能是因为在圆片厚度确定之后，圆片的渗水孔道长度随之确定，圆片上单位面积的渗水孔道对水流的阻力也随之确定，此时在其他因素不变的情况下，片状灌水器的流量随水头的增加而增大。随着圆片直径的增大，圆片中的渗水通道增加，圆片直径较大的片状灌水器在水头增加时的流量增幅较大。由于片状灌水器的流量随水头的增加而增大，后续在研究片状灌水器的流量时，不再考虑水头的影响，将水头固定为3 m。

图 5a给出了片状灌水器的流量随圆片直径的变化规律。如图5a所示，随着圆片直径由30 mm增至60 mm，圆片厚度为 5 mm的片状灌水器流量由 0.29 L/h增至1.15 L/h，圆片厚度为20 mm的片状灌水器流量由0.18 L/h增至0.73 L/h。可以看出，随着圆片直径的增加，片状灌水器的流量逐渐增大，而且流量增幅逐渐变大。将图 5a中片状灌水器的流量除以对应圆片的渗水面积，得到片状灌水器的单位面积流量。图5b给出了片状灌水器的单位面积流量随圆片直径的变化规律。如图5b所示，随着圆片直径由30 mm增至60 mm，圆片厚度分别为5、10、15、20 mm的片状灌水器的单位面积流量分别保持在40.5、35.4、30.6、25.7 mL/(h·cm2)基本不变。

图5 片状灌水器的流量和单位面积流量随圆片直径和厚度的变化规律Fig.5 Flow rate and that per unit area of disk-type irrigation emitters as function of diameter and thickness of disk

对比图5a和5b的结果可以看出，在圆片厚度不变的情况下，片状灌水器的单位面积流量保持不变，与圆片的直径无关；圆片直径的增加会增大片状灌水器的渗水面积，从而使得片状灌水器的流量增大。由于片状灌水器的流量等于其单位面积流量与圆片渗水面积的乘积，故准确得出片状灌水器的流量与圆片直径的关系函数如下：

式中Q为片状灌水器的流量，mL/h；q为片状灌水器的单位面积流量，mL/(h·cm2)；S为圆片的渗水面积，cm2；d为圆片的直径，cm。由式（2）可以看出，片状灌水器的流量随圆片面积的增加呈线性增大，也可以理解为随圆片直径增加呈幂函数（R2=0.998，P<0.05）增大。

根据图5b的结果，每组圆片厚度相同但直径不同的4个片状灌水器具有相同的单位面积流量，对这4个灌水器的单位面积流量取平均值，图5c给出了片状灌水器的单位面积流量随圆片厚度的变化规律。如图5c所示，随着圆片厚度由5 mm增至20 mm，片状灌水器的单位面积流量由 40.5 mL/(h·cm2)呈线性的缓慢降至 25.7 mL/(h·cm2)。通过分析，随着圆片厚度增加，圆片中渗水孔道的长度增加，渗水孔道对水流的消能作用随之增强，因此在其他因素不变的情况下，片状灌水器的单位面积流量必然随圆片厚度的增加逐渐减小。

2.3 管状微孔混凝土灌水器的流量影响因素

以圆管厚度为10 mm、长度为40 mm的管状灌水器为例，图6给出了管状灌水器的流量随水头的变化规律。如图6所示，随着水头由1 m增至9 m，圆管直径为60 mm的管状灌水器流量由0.39 L/h缓慢增至3.13 L/h，而圆管直径为120 mm的管状灌水器流量由0.86 L/h快速增至7.30 L/h。可以看出，水头变化和圆管直径变化对管状灌水器的流量均有影响，管状灌水器的流量随水头增加而增大，而且圆管直径越大，管状灌水器的流量增幅越大。通过分析，在圆管厚度确定之后，圆管中渗水孔道对水流的阻力随之确定，在其他因素不变的情况下，管状灌水器的流量必然随水头的增加而增大，而且由于直径较大的圆管内部渗水孔道较多，其对应的管状灌水器流量增幅自然更大。由于管状灌水器的流量随水头的增加线性增大，后续在研究管状灌水器的流量时，同样不再考虑水头的影响，将水头固定为3 m。

图6 管状灌水器的流量随水头的变化规律Fig.6 Flow rate of tube-type irrigation emitters as function of water head

仍以厚度为10 mm的管状灌水器为例，图7a给出了管状灌水器的流量随圆管长度的变化规律。如图7a所示，随着圆管长度由40 mm增至100 mm，直径为60 mm的管状灌水器流量由2.09 L/h逐渐增至5.22 L/h，直径为120 mm的管状灌水器流量由4.86 L/h快速增至12.16 L/h。将图7a中灌水器流量除以对应的圆管长度，得到管状灌水器的单位长度流量。图7b给出了管状灌水器的单位长度流量随圆管长度的变化规律。如图7b所示，随着圆管长度由40 mm增至100 mm，直径为60 mm的管状灌水器单位长度流量保持在520 mL/(h·cm)，直径为120 mm的管状灌水器单位长度流量保持在1 215 mL/(h·cm)。对图7a和7b的结果进行分析，在圆管的直径和厚度均确定的情况下，管状灌水器的单位长度流量为一定值，随着圆管长度的增加，管状灌水器的渗水面积线性增加，因此其流量也随之线性增大（R2=0.997，P<0.05）。另外，在圆管长度增加相同的情况下，直径较大的管状灌水器渗水面积增速更快，故而其流量增速也更快。

图7 管状灌水器的流量和单位长度流量随圆管长度和直径的变化规律Fig.7 Flow rate and that per unit length of tube-type irrigation emitters as function of length and diameter of tube

将图7b中的管状灌水器单位长度流量除以对应的圆管周长，得到管状灌水器的单位面积流量。图7c给出了管状灌水器的单位面积流量随圆管直径的变化规律。如图7c所示，随着圆管直径由60 mm增至120 mm，厚度为5 mm的管状灌水器单位面积流量由35.2 mL/(h·cm2)缓慢增至37.9 mL/(h·cm2)，增幅仅为7.7%；而厚度为20 mm的管状灌水器单位面积流量则由 14.2 mL/(h·cm2)显著增至20.8 mL/(h·cm2)，增幅高达46.5%。可以看出，在圆管厚度不变的情况下，随着圆管直径的增加，管状灌水器的单位面积流量逐渐增大，而且圆管厚度越大，管状灌水器的单位面积流量增幅越大。在圆管直径不变的情况下，随着圆管厚度由5 mm增至20 mm，直径为80 mm的管状灌水器单位面积流量由 36.7 mL/(h·cm2)显著降至17.9 mL/(h·cm2)（P<0.05），直径为 100 mm 的管状灌水器单位面积流量由37.4 mL/(h·cm2)显著降至19.7 mL/(h·cm2)（P<0.05）。可以看出，在圆管直径不变的情况下，随着圆管厚度增加，管状灌水器的单位面积流量显著减小。

通过观察图7c中各曲线的变化规律发现，圆管的直径越大，圆管直径变化对管状灌水器单位面积流量的影响程度越小。以厚度为20 mm的管状灌水器为例，当圆管直径由60 mm增至80 mm时，管状灌水器的单位面积流量由14.2 mL/(h·cm2)快速增至 17.8 mL/(h·cm2)，增幅高达25.4%；当圆管直径由80 mm增至100 mm时，管状灌水器的单位面积流量由 17.8 mL/(h·cm2)增至 19.7 mL/(h·cm2)，增幅为10.7%；当圆管直径由100 mm增至120 mm时，管状灌水器的单位面积流量由 19.7 mL/(h·cm2)缓慢增至20.8 mL/(h·cm2)，增幅仅为 5.6%。

对比图7c和图5b进一步发现，即便圆管与圆片的厚度相等，管状灌水器的单位面积流量始终小于片状灌水器，只是随着圆管直径的增加，管状灌水器的单位面积流量会向片状灌水器趋近。上述现象是由于圆片和圆管的形状不同造成的。对于圆片试样来说，其上、下表面的面积相等，灌溉水在由上向下渗流过程的实时渗水面积始终等于圆片的表面积，因此片状灌水器的整体渗水面积即为圆片的表面积。对于圆管试样来说，不论其直径和厚度如何变化，其结构特点决定了圆管的内表面积必然小于外表面积，灌溉水在由内向外渗流过程的实时渗水面积逐渐增大，因此管状灌水器的整体渗水面积是介于圆管内、外表面积之间的一个值。根据笔者已有的研究[29]，一种材料的渗水性能取决于该材料的开口孔隙率、厚度和渗水面积，而以“单位面积流量”来评价材料的渗水性能就意味着排除了渗水面积的影响，因此在材料厚度不变的情况下，材料的渗水性能完全取决于其自身的开口孔隙率。在本文的研究中，由于微孔混凝土圆片和圆管试样具有相同的开口孔隙率，因此当圆片和圆管的厚度相等时，管状灌水器的理论单位面积流量等于片状灌水器的单位面积流量，即图5b既是片状灌水器的单位面积流量，又是管状灌水器的理论单位面积流量。然而根据前面的分析，管状灌水器的整体渗水面积小于圆管的外表面积，而图7c中管状灌水器的单位面积流量恰恰是利用圆管外表面积计算而来的，因此管状灌水器的实际单位面积流量（图7c）必然小于其理论值（图5b）。

基于上述分析，对管状灌水器单位面积流量的变化规律进一步分析。当圆管的内、外表面积差异较大时，管状灌水器的整体渗水面积远小于圆管的外表面积，此时管状灌水器的单位面积流量（图 7c）也远小于其理论值（图5b）。随着圆管厚度减小或直径增大，圆管的内、外表面积之差减小，管状灌水器的整体渗水面积与圆管外表面积之差也随之减小，此时管状灌水器的单位面积流量（图7c）逐渐趋近于理论值（图5b）。以直径为60 mm的圆管为例，厚度为5、10、15、20 mm的4种圆管的内、外表面积之比分别为 0.69、0.44、0.25、0.11，此时管状灌水器的单位面积流量与理论值之差分别为5.32、8.25、10.32、11.47 mL/(h·cm2)。可以看出，对于同一直径的圆管，随着圆管厚度的增加，圆管内、外表面积之差逐渐增大，管状灌水器的单位面积流量逐渐减小。再以厚度为20 mm的圆管为例，直径为60、80、100、120 mm的4种圆管的内、外表面积之比分别为0.11、0.25、0.36、0.44，此时管状灌水器单位面积流量与理论值之差分别为11.47、7.81、6.04、4.95 mL/(h·cm2)。由此可见，对于同一厚度的圆管，随着圆管直径的增加，圆管内、外表面积之差逐渐减小，管状灌水器的单位面积流量逐渐增大。

3 结论与建议

本文以砂子和水泥为原料，以硅溶胶为模压黏结剂，采用干压结合雾化加湿法制备了微孔混凝土圆片和圆管试样。将 2种试样分别组装成灌水器，详细研究了微孔混凝土灌水器的结构形状及参数对流量的影响规律。结果表明：

1）片状灌水器的流量随圆片面积的增加而增大，随圆片厚度增加而减小。片状灌水器的单位面积流量完全取决于圆片的厚度，与圆片的直径变化无关。当水头为3 m时，随着圆片厚度由5 mm增至20 mm，片状灌水器的单位面积流量由 40.5 mL/(h·cm2)逐渐降至 25.7 mL/(h·cm2)。

2）管状灌水器的流量随圆管长度和直径增加逐渐增大，随圆管厚度增加逐渐减小。圆管直径和厚度变化对管状灌水器的单位面积流量均有影响，管状灌水器的单位面积流量随圆管厚度增加逐渐减小，随圆管直径增加逐渐增大。

本文的研究为微孔混凝土灌水器的科学应用提供了理论依据。在实际灌溉时，根据本文的研究结果，选用具有合适结构形状及参数的微孔混凝土灌水器，将有助于作物对灌溉水的吸收，进一步提高微孔混凝土灌水器的节水效果。

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通过调整燃烧器摆角，改变火焰中心位置，从而影响辐射、对流受热面吸热比例及炉膛上部受热面不同位置吸热量。燃烧器初始位置向下倾斜15°，将前墙的1#、4#角燃烧器摆角调整至水平位，2#、3#角摆角不变记工况1；1#、4#角燃烧器摆角至向上倾斜5°记工况2，调整后汽温变化情况如表2所示。1#、4#角燃烧器摆角抬高至水平位后，分隔屏、后屏出口汽温偏差明显减小，其中分隔屏出口汽温偏差降低6℃，后屏出口汽温偏差降低10℃；继续调高燃烧器摆角，偏差有增加趋势。

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Influence of shape and size on flow rate of microporous concrete irrigation emitters

Li Xiangming, Yang Jianguo※
(College of Water Resources and Architecture Engineering, Northwest A&F University, Yangling712100,China)

Microporous concrete irrigation emitters possess excellent hydraulic performance. The influence of opening porosity on the flow rate of the microporous concrete irrigation emitters has been studied in detail, while the influence of structural shape and parameters on the flow rate of microporous concrete irrigation emitters remains unclear. The water requirement of different crops could be satisfied by adjusting the opening porosity to change the flow rate of the microporous concrete irrigation emitters. In order to make the further improvement of irrigation effect and make rational use of the microporous concrete irrigation emitters, the study in this paper was focused on revealing the influence of shape and parameters on the flow rate of microporous concrete irrigation emitters. We took sands and cement as raw materials and silica solution as adhesive, and prepared 2 kinds of microporous concrete specimens with mean pore size of 2.5-2.6μm, opening porosity of 20.3%-20.5% and flexural strength of 3.2 MPa by using a combined technique of dry pressing and atomizing humidifying curing, and then 2 types of irrigation emitters were made by assembling the disk and tube specimens respectively in plastic casings. The irrigation emitters were installed on the hydraulic performance test platform, and then the flow rate of the 2 types of irrigation emitters was measured. By changing the water head of the hydraulic performance test platform, the diameter and thickness of the disk, the length, diameter and wall thickness of the tube, the influence of structural shape and parameters on the flow rate of microporous concrete irrigation emitters was studied systematically. For the disk-type irrigation emitters, the flow rate increased with the increase of disk diameter while decreased with the increase of disk thickness, the flow rate per unit area depended completely on the disk thickness but had nothing to do with the disk diameter. When the water head was 3 m, the flow rate per unit area of the disk-type irrigation emitters decreases gradually from 40.5 mL/(h·cm2) to 25.7 mL/(h·cm2) as the disk thickness increased from 5 mm to 20 mm. For the tube-type irrigation emitters, the flow rate increased gradually with the increase of length and diameter of the tube while it decreased gradually with the increase of wall thickness,the flow rate per unit area was great impacted by both diameter and the wall thickness of the tube. Basically, the flow rate per unit area of the tube-type irrigation emitters decreased obviously with the increase of wall thickness but increased gradually with the increase of tube diameter. Though the thickness of disk and tube was the same, the flow rate per unit area of the tube-type irrigation emitters was always lower than that of the disk-type irrigation emitters. As the tube diameter increased, the flow rate per unit area of the tube-type irrigation emitters increased gradually and got closer and closer to the flow rate per unit area of the disk-type irrigation emitters. When the water head was 3 m, as the tube diameter increased from 60 mm to 120 mm,the flow rate per unit area of the tube-type irrigation emitters with wall thickness of 5, 10, 15, 20 mm increased gradually and reached to their respective theoretical value of 40.5, 35.4, 30.6 and 25.7 mL/(h·cm2). The results in this paper provide valuable information for scientific use of microporous concrete irrigation emitters. In the actual process of irrigation, according to the results in this study, selecting and using microporous concrete irrigation emitters with suitable shape and parameters will be conducive to water absorption of crop, and also be helpful to improve water-saving effect of the microporous concrete irrigation emitters.

flow rate; structure; shapes; subirrigation; microporous concrete; irrigation emitters

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.10.017

S275.4；TU528

A

1002-6819(2017)-10-0130-07

2016-09-13

2017-03-10

国家自然科学基金项目（51479172）；山东省自然科学基金重点项目（ZR2016JL020）；陕西省水利科技项目（2015slkj-10）

李向明，山东烟台人，副教授，主要从事节水灌溉新材料研究。杨凌 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，712100。

Email：li_xiangming1981@126.com

※通信作者：杨建国，陕西澄城人，副教授，主要从事农村供排水与灌溉工程技术研究。杨凌 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，712100。

Email：yjg632003@nwsuaf.edu.cn