“一種與節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉裝置配套使用的新型配水節(jié)流器”

水利科學(xué)與工程學(xué)院

全國大學(xué)生節(jié)能減排大賽

1研發(fā)背景、目的及意義

2作品簡要介紹

3相關(guān)實驗分析

4作品的推廣及應(yīng)用內(nèi)容提要一、研發(fā)背景、目的及意義1.政策支持：2011年頒布《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》明確提出：“十二·五”期間要大力發(fā)展節(jié)水灌溉，把農(nóng)田灌溉水的有效利用系數(shù)提高到0.55以上發(fā)展新型節(jié)水灌溉技術(shù)對促進(jìn)全社會實現(xiàn)節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義2.現(xiàn)實意義：一、研發(fā)背景、目的及意義

我國農(nóng)業(yè)年用水量占全國用水總量的70%以上，其中農(nóng)田灌溉占農(nóng)業(yè)用水量的90%-95%。而農(nóng)田灌溉用水率僅為0.45左右。這要求我國必須走農(nóng)業(yè)節(jié)水之路，農(nóng)業(yè)灌溉必須以節(jié)水求發(fā)展。3.現(xiàn)有農(nóng)業(yè)灌溉方式簡析：一、研發(fā)背景、目的及意義①地面灌溉目前使用范圍最廣的灌溉方式優(yōu)點(diǎn)：工程簡單、易于實施缺陷：破壞土壤結(jié)構(gòu)、水資源利用率低灌溉水利用率僅為0.4—0.53.現(xiàn)有農(nóng)業(yè)灌溉方式簡析：一、研發(fā)背景、目的及意義②噴灌農(nóng)業(yè)灌溉新的新技術(shù)之一優(yōu)點(diǎn)：水資源利用率高、灌溉均勻缺陷：投資極高巨大、高能耗、對風(fēng)力、濕度敏感3.現(xiàn)有農(nóng)業(yè)灌溉方式簡析：一、研發(fā)背景、目的及意義③滴灌農(nóng)業(yè)灌溉新的新技術(shù)之一優(yōu)點(diǎn)：水資源利用率高、保持土壤結(jié)構(gòu)缺陷：滴水器極易堵塞、對水質(zhì)的要求十分嚴(yán)格、引起鹽分積累1.設(shè)計構(gòu)造：二、作品簡要介紹輸水通道進(jìn)水口、套圈、壓環(huán)、節(jié)流筒等流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)流孔、節(jié)流桿、螺紋鎖密結(jié)構(gòu)擋板上部為半圓形、下部為梯形結(jié)構(gòu)節(jié)流器三維效果圖2.工作原理（節(jié)水原理）：二、作品簡要介紹圖一圖二圖三圖一：擋板圖二：節(jié)流筒圖三：節(jié)流桿工作時，節(jié)流桿與節(jié)流筒利用螺紋相互咬合，并通過旋轉(zhuǎn)節(jié)流桿來控制其推進(jìn)距離，使得出水孔的數(shù)目實現(xiàn)連續(xù)性變化，從而可以精確的控制水流的流量。生產(chǎn)應(yīng)用時，將其與傳統(tǒng)灌溉裝置配合起來，針對不同農(nóng)作物，變粗放式灌溉為精確式灌溉，有效節(jié)水，并提高了水的利用率。3.創(chuàng)新特色：灌溉水經(jīng)節(jié)流器直接進(jìn)入溝畦，將水的利用率提高至80%以上；與各種灌溉設(shè)施兼容性好，通過控制流量，可減少灌水浪費(fèi)5%以上；本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，可對灌溉流量實現(xiàn)連續(xù)性、精確性調(diào)節(jié)；采用螺紋鎖密結(jié)構(gòu)，有效避免了水的滴漏損失；擋板消能，避免對地面沖刷。還可以防止水流亂射，提高水的利用率；裝置運(yùn)行不依賴動力設(shè)備，無噪音、無污染、無能量輸入，本身節(jié)能；材料可使用塑料、有機(jī)玻璃等，避免了腐蝕生銹等問題，使用壽命長。二、作品簡要介紹1.實驗原理：利用流體力學(xué)“孔口出流”的原理，建立數(shù)學(xué)模型尋找已知相關(guān)參數(shù)：壓力敏感系數(shù)、出水口的最大出流面積利用公式反算流量系數(shù)μ根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制Q~H~e曲線三、相關(guān)實驗分析2.節(jié)流實驗（e=0.5，p=0.03Mpa）：三、相關(guān)實驗分析3.實驗結(jié)果（e=0.5，p=0.03Mpa）：三、相關(guān)實驗分析開度e=0.5時配水口流量Q（m3/s）與工作水頭H(m)的關(guān)系曲線工作壓力(m)實測流量(m3/s)計算流量(m3/s)相對誤差0.10.0004250.0003920.0768320.30.0005810.000616-0.0591500.50.0007160.000760-0.0611900.70.0008330.000873-0.0471001.00.0009480.001010-0.0653101.50.0011160.001194-0.0692102.00.0013720.0013440.0204662.50.0014750.0014730.0013373.00.0015580.001587-0.0190903.50.0016450.001691-0.0283604.00.0017730.001787-0.0075404.50.0018620.001875-0.0071805.00.0019230.001958-0.0185306.00.0020690.002111-0.0202907.00.0022150.002249-0.0155608.00.0022960.002376-0.0347509.00.0024490.002494-0.01836010.00.0026190.0026040.0056811.經(jīng)濟(jì)效益：該配水節(jié)流器價格30元左右，可以與多種灌溉方式配套使用。與新型灌水方式比較，由于耐久性強(qiáng)，使用壽命五年以上，與滴灌設(shè)備相比，相同條件下每畝可節(jié)省500元左右。與傳統(tǒng)灌溉設(shè)施相比，以每畝地年灌水量為50m3估測，可節(jié)水3m3左右，按我國的灌區(qū)有效灌溉面積達(dá)到9億畝估算，節(jié)水可達(dá)幾億方水，節(jié)省資金幾千萬元。四、作品的推廣及應(yīng)用2.生態(tài)效益：該新型節(jié)流器節(jié)約材料、成本、能源，對灌溉水的高效利用。采用的斜孔出流方式消能效果良好，在山丘區(qū)使用可以有效防止水土流失。在晉中市演武區(qū)對該裝置的節(jié)水效果進(jìn)行試驗，據(jù)測算，可減少灌水浪費(fèi)5%—8%，比現(xiàn)狀節(jié)水5%-10%。四、作品的推廣及應(yīng)用3.社會效益：該設(shè)計與多種農(nóng)業(yè)灌溉方式配套使用，將在促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用，為節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展提供新的思路。這一