浅谈一种用于景观工程中浅埋滴灌的新型滴头

杨金鑫，张晓孟

（中国电建集团港航建设有限公司，天津 300457）

毛里塔尼亚位于非洲西北部，地处北纬15～27度之间，西濒大西洋，东部与撒哈拉沙漠接壤，属于典型的热带沙漠性气候。该区域全年高温少雨，蒸发量大，土壤抗旱能力差。由中电建港航公司承建的五星级宾馆项目位于毛里塔尼亚首都努瓦克肖特，其主要工程内容包括景观灌溉工程的建设。为了缓解当地需水量与水资源短缺之间的矛盾，采用一种节水、节能的灌溉设备是关键。浅埋滴灌是近年来发明的一种将滴灌带浅埋于地下3～5cm的滴灌技术。能够减小地表无效蒸发，水分得到更有效的利用。并明显提高劳动效率，减少成本投入，因此有效地应用于实际生产中。但由于毛里塔尼亚灌溉的水源多为地下水，在滴灌带输送的水流中常常混有杂质，经过滴头的消能流道发生堆积现象，造成滴头堵塞。另一方面，由于滴灌带浅埋于土壤之中，作物根系及昆虫常常由于趋水性侵入滴头的出水口，容易造成滴头堵塞。除此之外，当灌溉结束时，由于负压作用，发生回流现象，滴头的出水口处常常会被土壤、泥沙堵塞。综上所述，浅埋滴灌的滴头要求更灵敏、有效的防堵效果，否则会严重影响滴灌带的使用寿命。因此，如何设计一种更能适用于浅埋滴灌技术的滴头成为本项目工程部技术人员亟需解决的问题。

1 滴头设计说明

图1 、图2分别为本文设计的新型滴头平面与立体示意图。其中：1为进水口处过滤器，2为消能流道，3为温差控制阀，4为弧形塑料薄片，5为螺旋弹簧，6为外挡土侧板。新型滴头依据于热胀冷缩与流速越快，压力越小的原理，和现有技术相比，灌水时出水口处于打开状态，停水时出水口可瞬时关闭，灵敏度性能大幅提高，使其更有效地防止滴头出水口处的堵塞。外挡土侧板的设计更加抵挡了滴灌带上层土壤的压力以及土壤的入侵，其直达作物根部，引导水流直接被作物根部吸收利用，最大程度地满足了作物生长所需水分的供给，提高了水分利用效率，使浅埋滴灌技术的节水、节能、增效的作用优势得以更好地发挥。

图1 新型滴头平面示意图

图2 新型滴头立体示意图

2 实施方式

新型滴头进水口一端与管带内壁连通，另一端与消能流道连通，且在水流垂直方向上设置半透膜材料的过滤器。消能流道呈迷宫形，外侧由一段120°上突圆弧和一段30°下凹的角重复组成。出水口一端与消能流道相连，另一端与作物根区相连，由温差控制阀、弧形塑料薄片、螺旋弹簧和外挡土侧板组成。其中，温差控制阀一端与消能流道固定，另一端无固定端。弧形塑料薄片位于自动控制阀上方，通过螺旋弹簧与消能流道连接。外挡土侧板一端与消能流道连接，另一端贯穿滴灌带与作物根区连通，位于温差控制阀、弧形塑料薄片和螺旋弹簧的外侧，将它们包围起来。温差控制阀由空心方形单元结构纵向重复堆积成空心方形体，内壁横截面与消能流道末端横截面吻合，外壁横截面面积小于其上方的弧形塑料薄片。其中，一个单元结构包括一个导热性能好的金属方形环和一个内装有热胀冷缩形变效果显著的材料外包裹一层可发生弹性形变的材料组成。外挡土侧板直达作物根部。

当长期停水时，温差控制阀处于伸长状态。其自由一端与弧形塑料薄片接触，出水口处于关闭状态，且此时与弧形塑料薄片相连的螺旋弹簧处于伸长状态；当灌水时，温差控制阀受到地下水传导的低温度发生收缩现象，整体处于缩短状态，此时出水口张开，滴灌水分得以流出，且此时与弧形塑料薄片相连的螺旋弹簧处于自由伸长状态；当瞬时停水时，滴灌带发生负压现象，出水口处空气、水流均以较大流速回流，导致弧形塑料薄片下方流速大于上方，弧形塑料薄片向下移动，直至温差控制阀自由一端与弧形塑料薄片接触，此时出水口处于关闭状态，有效防止了泥沙对出水口的堵塞，且此时与弧形塑料薄片相连的螺旋弹簧处于压缩状态，等滴灌带内水流回流结束，由于热传递原理，温差控制阀恢复伸长状态，其自由一端继续与弧形塑料薄片接触，使出水口处于关闭状态，有效阻挡了作物根系、昆虫、土壤堵塞出水口。

3 结语

本文提供了一种用于景观工程中浅埋滴灌的新型滴头，克服了传统滴头出现的堵塞问题，有效地解决灌水期间滴头进水口处的堵塞及瞬时停水期间和长期停水期间泥沙回流、作物根系和昆虫造成滴头出水口处堵塞等问题，提高浅埋滴灌技术中滴头的使用寿命，有利于促进浅埋滴灌技术的推广，使其更有效地发挥技术节水、节能、增效的优势。