微灌砂石过滤器滤层泥沙的沉积与迁移特征

作者：宋蕾; 蔡九茂^*; 翟国亮; 冯俊杰; 张文正

来源：农业工程学报, 2023, 39(04): 76-83.

• 泥沙
• 压强
• 流速
• 微灌
• 砂石过滤器
• 粒度分布
• 沉积

为探明泥沙颗粒在砂石过滤器滤层中沉积与迁移的规律，选用3种粒径（>0.90～1.25、>1.25～1.60、>1.60～2.00 mm）的石英砂作为滤料，通过滤柱模型开展0.4‰的浑水过滤试验，分析滤层沉积与迁移的泥沙质量、泥沙粒度分布以及过滤时的水力性能。结果表明：过滤过程3种滤柱泥沙截留率分别为97.07%、94.53%、90.50%，滤后水均满足微灌水质要求，但构成砂滤柱的滤料粒径越大，泥沙在滤层中分布越均匀。各砂滤层截留泥沙的粒径分布宽度自上向下分别为1.86、3.37、4.12、4.21，随滤层深度增加，截留泥沙颗粒粒径减小；在>0.90～2.00 mm范围内，随滤料粒径增大，更多的细颗粒泥沙可以随水流排出过滤器，但中砂与粗砂全部截留在滤层中。综上，3种砂滤柱过滤效率的差异主要体现在小粒径泥沙截留量上，而在满足微灌水质标准的情况下，该部分小颗粒泥沙并不会使灌水器流道产生物理堵塞。同时，根据流速与压强分析得，大粒径的砂滤柱不仅流速稳定，压强升高较慢，而且纳污能力强。因此，在滤后水满足微灌水质的情况下，应当优先采用大粒径滤料，这样不仅可以提升过滤效率，而且节能省材。研究结果对砂石过滤器滤料粒径及滤层高度的优化具有重要意义。

• 单位
  中国农业科学院农田灌溉研究所; 中国农业科学院研究生院