牛文全 张二信 吕 畅 孙 军 董爱红 邬梦龙

(1.西北农林科技大学水土保持研究所， 陕西杨凌 712100； 2.中国科学院水利部水土保持研究所， 陕西杨凌 712100；3.西北农林科技大学水利与建筑工程学院， 陕西杨凌 712100)

0 引言

滴灌过程中，滴头附近作物根区土壤处于低氧状态，易造成植物根系缺氧，严重时会影响作物根系的正常生理活动。加气滴灌具有协同调节作物根区水、肥、气状况，改善根系生长环境，缓解作物根部缺氧问题，提高作物水肥利用效率、果实产量和品质等优点，被广泛应用于蔬菜、大田作物和果树种植上[1-3]。地下滴灌是加气灌溉的最佳方法，但滴头狭窄的流道易被水中的颗粒、化学沉淀、溶解盐、微生物和其他杂质堵塞[4]，众多学者试图通过过滤设备配置、滴头流道优化及毛管冲洗等方法解决堵塞问题[5-7]，但该难题至今仍没有得到很好解决。

灌溉水源的复杂性决定了滴头堵塞类型的多样性，一般有物理、化学和生物堵塞3种类型。灌溉水中细小泥沙颗粒(粒径小于0.1 mm)易在流道内发生聚积、沉降、黏附等行为造成滴头发生物理堵塞[8-9]，文献[10]发现粒径为0.031～0.038 mm的泥沙在流道内易发生团聚行为形成团聚体，黏附于流道壁面不易随水流输出，文献[11]研究表明，毛管中粒径为0.10～0.15 mm的泥沙主要以推移质的形式进入灌水器，且易引发滴头发生突然完全堵塞。此外，水力特性的改变会影响悬浮颗粒运移过程中所受的黏滞阻力、摩擦力等，从而对滴头抗堵塞性产生影响。文献[12]研究发现，加气能够改变水流水力特性，增大水流流速，文献[13]发现，微气泡破碎时产生巨大的能量能够加速周围颗粒的运移，文献[14]研究表明，加气能够减小壁面的摩擦阻力，降低水流能量损失。……