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根灌系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢

自2001年6月以來，根灌技術(shù)成果先后在泉州洛江、新疆庫爾勒、哈密、和田策勒、克拉瑪依等地進行了應(yīng)用性試驗。試驗結(jié)果表明，根灌系統(tǒng)節(jié)水節(jié)肥效果十分突出，灌溉水利用率可達至95％以上，氮肥轉(zhuǎn)化率達到60％，每畝地每年只要260m3灌溉水就可滿足新疆青楊套種棉花的生長需要；荒漠植樹綠化成效也很顯著，在克拉瑪依的重鹽堿地和策勒縣沙漠草甸帶的新墾荒地上，植樹成活率分別達到90％和95％以上，優(yōu)于國家標準(國家標準規(guī)定年均降水量在400衄以下地區(qū)，人工造林成活率>170％)。根灌與滲灌一樣同屬地下灌溉，滲灌技術(shù)的諸多優(yōu)點根灌也都具備。但是滲灌技術(shù)的一些弱點，根灌已經(jīng)克服并且形成了若干獨有的優(yōu)勢。

抗堵塞性能優(yōu)異

地下灌溉系統(tǒng)最致命的缺陷就是出水口(滴頭或滲水孔)易堵塞。出水口的堵塞一方面使出水口不出水或出水流量減少，影響作物的正常生長；另一方面使毛管管路壓力分布起變化，出水均勻度降低。嚴重時會使整個灌溉系統(tǒng)無法正常工作，甚至不得不將整個系統(tǒng)拆除廢棄。

根灌系統(tǒng)所有管道都是埋在地下，設(shè)計壽命長達20年以上，抗堵塞性能尤為重要，所以從多方面采取措施解決了這一難題。

（1）裝設(shè)適宜的過濾、沉淀裝置預(yù)防堵塞

灌溉水在進入根灌管網(wǎng)之前，采用物理方法，預(yù)先進行過濾和沉淀是防止堵塞的最好措施。在根灌系統(tǒng)中，儲水器進水口和出水口各裝有一個不銹鋼網(wǎng)式過濾器，過濾器濾網(wǎng)規(guī)格分別為40目和60目，大于60目孔徑的污物和雜質(zhì)基本上被截留下來，不進入干管。此外，儲水器還兼有沉淀池功能，沉淀下來的雜質(zhì)可從儲水器底面的排污口排出。自出水口濾網(wǎng)延伸出來的所有管道和管件均不用鋼鐵材料制作，以避免鐵銹進入水中。

（2）設(shè)置沉沙井是清淤防堵的長效措施

本系統(tǒng)干管中部、末端均設(shè)置沉沙井。細微的雜質(zhì)隨灌溉水進入地下管網(wǎng)，天長日久可能會在干管中沉淀，經(jīng)過數(shù)月或數(shù)年后，可由沉沙并高出地面的透氣口觀察，若沉淀物較多必須清除時，可以打開干管末端的閥門，然后迅速打開有關(guān)的供水蝶閥，借灌水的沖力將沉淀物排出管外。PVC硬管內(nèi)壁光滑，輸水摩阻和粗糙率小，雜質(zhì)和沉淀物容易被瞬間急流帶出管外。

(3)根灌管獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計使它不會堵塞

根灌管出水是經(jīng)過二級分配排出。一級出水是通過根灌管管壁左右兩側(cè)的一排出水孔分配出去。出水孔直徑2．5～3．5mm，這么大的孔徑，不可能在這里發(fā)生堵塞。二級出水是通過根灌管兩側(cè)沿全長分布的出水縫分配出去。根灌管左右兩側(cè)各有溝槽，溝槽沿全長延伸，有檔板將溝槽分成四道出水縫，每道出水縫的寬度為O．5mm，長度為4m(設(shè)定根灌管每根長度定尺為4Ⅲ)。這么長的縫隙也很難發(fā)生堵塞(見圖2)。

微灌系統(tǒng)為什么易被堵塞?因為微灌是以相當小的孔口、以非常小的流量供水，流量一般只有1～10L／h，為達到這樣小的流量，流道及出水口設(shè)計必須非常小。在多數(shù)情況下，滴頭出水口的直徑小于lmm，平均為0．5ml；橡塑滲灌管的滲水孔道平均直徑小于0．06ram，內(nèi)鑲式滴滲灌管的出水通道平均小于0．1mm。微灌灌水器流道口只要有幾個懸浮固體顆粒就可能形成環(huán)形堆積，或者管道內(nèi)的沉積物可能形成團塊涌向灌水器流道口，從而發(fā)生堵塞。

微灌是點出水，而根灌是線出水。微灌滲水孔徑平均為0．6mm，流道斷面積只有0．28mm2。根灌管l道出水縫的面積為2000mm2，是微灌一個滲水孔斷面積的7000多倍，所以根灌管很難發(fā)生堵塞。

(4)管道內(nèi)厭氧生化反應(yīng)形成的酸性環(huán)境有助于化淤防堵

根灌系統(tǒng)各級管道除了正常灌溉出水外，每次灌溉都會留下約半管的水在管內(nèi)。這些水溶液中由于含有有機物，在厭氧條件下會繼續(xù)進行厭氧生化反應(yīng)，使有機物分解而產(chǎn)生CH4、C02和H2S等氣體。

從上圖可看到有機物厭氧生化反應(yīng)過程包含下述兩方面變化：

a 、有機物被微生物利用，濃度降低。

b 、有機物先經(jīng)過水解酸化處理而后被轉(zhuǎn)化為終點產(chǎn)物CH4、C02、NH3、H2S等和合成新細胞。

另有一部分反應(yīng)不完全，則可能僅轉(zhuǎn)化為有機酸及少量的醇和酮等低分子有機物。經(jīng)實測，pH值基本穩(wěn)定在5——6．5之間，由此形成的酸性環(huán)境溶解性好，可消除微小物質(zhì)聚集淤堵。生化反應(yīng)后的水溶液在下一次供水時必然先行流出，滲入土壤中，新的水溶液取而代之，又重復(fù)進行上次管內(nèi)存留水溶液的生化反應(yīng)過程。由于灌溉制度是間歇性的，灌水周期大約為6～7天，有時更長些，地下管網(wǎng)中新輸入的液體與原存留管道內(nèi)的部分微生物菌群接觸，有相對穩(wěn)定的溫、濕條件，使上述生化反應(yīng)得以連續(xù)不斷地進行。根灌系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點決定了上述生化反應(yīng)所形成的酸性環(huán)境，直接起到化淤防堵作用。

(5)停水負壓小，土壤微粒很難進入

微灌系統(tǒng)水源水頭壓力都比較大，例如滲灌水頭壓力為l～3m：滴灌系統(tǒng)水源水頭壓力要30～50m，才能保證滴頭工作壓力達到10m。滴灌和滲灌系統(tǒng)在壓力管道停止輸水瞬間均會產(chǎn)生負壓，有可能將管道外部的泥沙吸入流道。而根灌管設(shè)計水頭僅0．5m，根灌管工作壓力屬于微壓，所以很難將泥沙吸入。根灌管兩側(cè)的溝槽與擋板之間形成復(fù)雜的幾何形狀，這種幾何體流道一方面具有消能效果，使灌水均勻度提高，另一方面增強了抗堵塞能力。即使有少量土壤微粒滲入擋板縫隙，不管是由上縫隙或下縫隙的滲水縫進入，均必須經(jīng)過4個彎道，才能到達根灌管內(nèi)。由于土壤中泥沙的容重均大于水，要克服重力向上移動是不可能的。即使有少量微粒粘附在兩個耳狀的出水縫上，也會被外滲的流水帶出。