不同沖洗措施下迷宮流道灌水器泥沙運行分布機理研究

喻黎明 余興嬌 李 娜 張桂林 韓 棟 崔寧博

(1.昆明理工大學農業與食品學院， 昆明 650500; 2.農業農村部工程建設服務中心， 北京 100081;3.四川大學水力學與山區河流開發保護國家重點實驗室， 成都 610065)

0 引言

我國干旱半干旱地區灌溉用水日趨緊張，利用含沙率較高的地表水源作為滴灌水源，已成為緩解灌溉用水緊張的有效途徑之一[1]。但滴灌灌水器幾何結構復雜和流道狹窄(僅0.5～1.2 mm)，水中的多種沉積物容易導致灌水器堵塞，直接影響灌水均勻度，甚至使整個滴灌系統失效[2-3]。我國甘肅、寧夏、內蒙古等黃河灌區的灌溉用水含沙量非常高，即使經過沉沙池和多級過濾仍然有大量的泥沙進入滴灌系統[4]。這些泥沙可作為單個顆粒通過過濾器，隨后會絮凝、附著在管道內壁或有機殘留物上，最終變得足夠大，從而堵塞滴頭[5]。因此，需要定期沖洗毛管，以清除毛管側壁內積聚的泥沙顆粒和生物體[6-7]。一般認為，沖洗滴灌帶是一種簡單、方便、有效的抗堵塞方法，為保證沖洗效果，必須以適當的速度和頻率進行沖洗，以移動和清除堆積的沉積物[8]。美國農業和生物工程師協會工程實踐EP-405[9]建議，最小沖洗速度為0.3 m/s；但BRENES等[10]認為，當需要移動排除較大粒徑的沉積物時,建議沖洗速度為0.5～0.6 m/s；PUIGBARGUéS等[11]認為，在沖洗速度為0.64 m/s時，單次沖洗效果較好。對于最佳沖洗流速至今沒有一致的結論。

很多學者還探索了不同沖洗頻率對抗堵塞性能的影響，RAVINA等[12]研究了每日沖洗的影響，HILLS等[13]研究了每周兩次沖洗和每周一次沖洗的影響，PUIGBARGUéS等[14]研究了每兩周沖洗一次的影響。PUIGBARGUéS等[15]還比較了每次灌水結束、每月和季節性灌水結束以3種頻率沖洗毛管的效果，發現在沒有灌水的情況下，毛管遠端灌水器堵塞更為嚴重，而后兩種沖洗頻率對灌水器堵塞的影響沒有顯著差異。LI等[16]在滴灌試驗中評估了3種沖洗頻率(3周、雙周和單周)對灌水器堵塞的影響，發現雙周沖洗優于單周沖洗和3周沖洗。王亞林等[17]認為，當進入滴灌系統的泥沙超過40%時，應該定期沖洗毛管，最好的效果是每次灌水結束都對毛管進行沖洗。張文倩等[18]認為，沖洗周期在5～7 d時效果最好。對于最佳沖洗周期也沒有統一的方案，本文評估3個沖洗流速和5種沖洗頻率對滴灌系統中灌水器堵塞的影響，利用激光粒度儀對滴頭排出泥沙和殘留在滴頭內的泥沙進行級配和粒徑分布分析，為渾水灌區毛管沖洗提供方案選擇。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與裝置

1.1.1試驗材料

試驗中使用Malvern2000型激光粒度分析儀(Malvern Instruments Ltd.，Malvern，英國)分析泥沙和沉積物的級配及粒徑分布，粒度分析儀的尺寸測量范圍為0.02～2 000 μm，顆粒尺寸按升序排列，當累積體積為10%、25%、50%、75%、90%時，測得沉積物中的最大粒徑分別表示為V10、V25、V50、V75、V90。配制渾水的試驗用土采自云南省昆明市呈貢區的砂壤土，由于滴灌系統中通常采用120目網式過濾器，其網眼直徑為0.125 mm[19-20]，因此本試驗用土經自然風干研磨后過120目篩網。灌水器選取大禹節水集團股份有限公司生產的內嵌式齒形迷宮流道灌水器(圖1)進行灌水試驗，滴灌帶的結構參數為：外徑16 mm，壁厚0.36 mm，流道深0.61 mm，流道寬1.02 mm，迷宮流道齒高0.86 mm，齒寬1.25 mm，齒間角38.5°。

1.1.2試驗裝置

試驗測試裝置如圖2所示，主要包括儲存清水和渾水的兩個直徑0.6 m、高1 m的圓柱形蓄水桶，渾水桶內配置一個功率1.8 kW、額定揚程35 m、流量1.8 m3/h的潛水泵提供工作壓力，主干管與渾水桶中的潛水泵相連，進水口處裝有壓力表Ⅰ，量程和精度分別為0.4 MPa和25%，用來調節灌溉時的進口壓力。清水桶配置1個功率0.37 kW、額定揚程16 m的潛水泵，功率較小方便調節沖洗流速，3根平行管道與清水桶中的潛水泵相連，每根管道的前、后端均裝有控制閥和壓力表Ⅱ，量程0.06 MPa，精度25%，用來調節沖洗流速。滴灌系統平臺長3.0 m，寬2.8 m，高0.8 m，13條毛管安裝在試驗平臺上，毛管的兩端均裝有球閥，由于毛管鋪設長度越短，灌水均勻度越好，為控制灌水均勻度，本試驗的毛管鋪設長度2.2 m，毛管間距0.16 m，每條毛管上裝有8個滴頭，滴頭間距0.3 m。

1.2 試驗方案和方法

試驗分清水試驗和渾水灌溉試驗兩部分進行。

1.2.1清水試驗

清水試驗按照ISO 9261的標準進行[21]，測量0.01～0.1 MPa間隔為0.01 MPa的滴頭流量，測量方法：灌水時在每個滴頭下方放置一個1 000 mL量杯用來收集灌水器排出的清水，每次灌水持續時間30 min，間隔1 h，用數字天平稱量，其精度為0.01 g，取各流量的平均值作為每個壓力點的流量。

水力特征可用流量和壓力的關系表示為

q=kdhx

(1)

對式(1)兩邊取自然對數得

lnq=lnkd+xlnh

(2)

式中q——清水流量，m3/s

h——壓力水頭，m

kd——流量系數

x——流態系數

將清水試驗中灌水器在不同壓力下的流量代入式(2)，通過回歸計算可得到流態系數為1.12，流量系數為0.49，0.1 MPa下清水流量為0.42 m3/s。

1.2.2渾水試驗

試驗為短周期間歇性灌水試驗，測試不同沖洗處理(表1)對內嵌式齒形迷宮流道灌水器抗堵塞性能的影響，設定5種沖洗頻率分別為2 d沖洗1次(F1/2)、4 d沖洗1次(F1/4)、7 d沖洗1次(F1/7)、10 d沖洗1次(F1/10)和無沖洗對照組，3種沖洗流速為0.25、0.50、0.75 m/s，對應沖洗壓力為0.004、0.008、0.012 MPa，固定前端閘閥的位置，沖洗時僅打開末端閘閥，依次沖洗毛管，沖洗時間持續5 min。

表1 毛管沖洗處理措施組合

1.2.3試驗過程

試驗在昆明理工大學實驗室進行，為防止溫度對灌水器流量和抗堵塞性能的影響，試驗于2019年10月7日—11月7日13:00—17:00開展，試驗設置3個重復，重復組開展的時間為2019年11月10日—12月5日，2019年12月10日—2020年1月10日，灌水時段相同，試驗配置渾水質量濃度為3.0 g/L，灌水時工作壓力為0.1 MPa，灌水持續時間30 min，試驗過程中一直攪拌渾水，使水沙均勻混合防止泥沙沉積，在所有滴頭的下方放置一個1 000 mL燒杯，收集滴頭排出的渾水，用數字天平稱量每個灌水器排出的渾水，用來測量滴頭流量，每一條毛管所有滴頭排出的渾水在測量質量后，倒入渾水收集箱中充分混合，用燒杯取樣，考慮所有的毛管，每次灌水取13個樣本，用激光粒度儀對泥沙的粒徑及分布情況進行分析，試驗中一共測量20×13×3個樣本。每一輪灌水試驗結束后，取下所有的毛管放在通風處晾干，然后將毛管分前、中、后3段，剖開滴頭，清洗并收集滴頭內沉積泥沙，分別進行標號，將溶液充分混合后倒入激光粒度儀測量粒徑分布，試驗中共測量13×3×3個(13條毛管，3次重復，每條毛管分為3段)樣本。每組試驗結束后，更換新的毛管并對水桶、水泵進行沖洗，排出支管、干管內的泥沙后進行后續試驗。

1.3 水源泥沙粒徑分析

試驗用土經篩網進行過濾，裝入密封袋攪拌均勻后，從中隨機抽取5個泥沙樣品，經激光粒度儀分析得到試驗泥沙粒徑分布，V10為3.29 μm，V25為7.83 μm，V50為16.86 μm，V75為31.07 μm，V90為48.80 μm。

1.4 評價指標及方法

采用相對流量Dra、克里斯琴森均勻度(灌水均勻度)Cu相結合的方法評價灌水器抗堵塞性能[22]，Dra為灌水器渾水流量占相同進口壓力下的清水流量的百分比，Dra越小，說明灌水器的抗堵塞性能越差，以實測灌水器渾水流量占清水流量百分比小于75%判定滴頭發生堵塞[21]，相對流量計算公式為

(3)

式中qn——第n次試驗滴頭實測平均流量，L/h

qo——0.1 MPa下滴頭清水流量，L/h

n——測試滴頭總數

微灌工程技術規范要求滴灌工程的灌水均勻度Cu>80%[23]，均勻度是根據每個滴頭流量和平均流量之差的絕對值建立的，是各種灌水均勻度的普遍表示方法，可以應用于整個滴灌系統、支管系統或者1條獨立的毛管，Cu計算公式為

(4)

式中qi——第i個滴頭的實測流量，L/h

1.5 數據處理

數據采用SPSS 20.0軟件進行統計分析，采用主效應方差分析不同的沖洗頻率和沖洗流速及兩因素的交互作用對滴頭抗堵塞性能的影響，當方差分析主效應顯著時(P<0.05)，用LSD事后檢驗法檢測組間差異顯著性，所有數據分析前進行方差同質性和正態性檢驗。利用Origin 8.5軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 沖洗處理對灌水器流量的影響

圖3為渾水灌溉時不同沖洗組合措施下灌水器流量與灌水次數的關系，水平直線表示在工作壓力0.1 MPa下初始流量的75%，一般認為當滴頭相對流量小于75%時，滴頭發生嚴重堵塞。

在灌水初期，12種沖洗處理與無沖洗對照組的灌水器流量下降緩慢，該階段沖洗對灌水器流量的影響較小，隨著灌水次數的增加，所有灌水器流量均呈下降趨勢，中后期灌水器流量降幅總體大于灌水初期，表明隨著灌水次數的增加滴頭堵塞程度逐漸加重。流量在下降過程中存在波動，說明灌水器的堵塞存在著堵塞沖開再堵塞的循環過程，灌水8次以后，灌水器流量減小速度加快，灌水20次后所有灌水器的平均流量均低于初始流量的75%，滴頭發生嚴重堵塞。在不同的沖洗組合中，M13(無任何沖洗措施)首先達到初始流量的75%，且在試驗結束時流量最小，僅經過正常灌水8.89次后發生堵塞。在12種沖洗處理組中沖洗頻率最小、沖洗流速最低的M12流量下降最快，最先達到堵塞，其正常灌水次數僅比未沖洗組提高2.27%。沖洗頻率為F1/2、F1/4的灌水器，其平均流量在整個灌水過程中下降緩慢，降幅最大分別為2.18%、6.03%，而沖洗頻率為F1/7、F1/10的沖洗組，灌水器平均流量下降速率較快，最大降幅分別為27.03%、27.83%，且沖洗對灌水器流量恢復影響較小，進入了沖洗無效期，因此毛管的沖洗頻率應不小于F1/7才能獲得較佳的沖洗效果。沖洗頻率為F1/2和沖洗流速為0.75、0.50、0.25 m/s的毛管(M1、M2和M3)比沖洗頻率為F1/4相應沖洗流速下正常灌水次數分別提高15.07%、22.34%、29.58%，表明低速沖洗時，需要頻繁沖洗毛管才能延緩堵塞進程，高速沖洗毛管時沖洗周期可以適當延長，但是不宜超過7 d，12種沖洗處理使灌水器使用年限平均提高了39.58%。本研究在沖洗頻率為F1/2、沖洗流速為0.75 m/s時效果最佳。

根據方差分析(表2,FV×FF為沖洗流速與沖洗頻率的交互項)，沖洗流速和沖洗頻率均對灌水器提供正常灌溉次數有極顯著的影響，其交互作用對灌溉次數無顯著影響，表明在進行渾水灌溉時，增加沖洗流速或者提高沖洗頻率均能有效延緩灌水器流量的下降，延長灌水器的使用時間。

表2 沖洗流速、沖洗頻率對正常灌水次數影響的方差分析

2.2 沖洗處理對灌水均勻度的影響

圖4中Cu隨灌水次數的增加而下降，即隨著灌水時間的增加，滴頭發生了不同程度的堵塞，滴灌系統的Cu越來越差，沖洗頻率為F1/2、F1/4時毛管Cu在整個灌水期間波動變化較小，最大降幅發生在11～18 d，沖洗頻率為F1/7、F1/10的沖洗組Cu下降速率均較快，最大降幅發生在9～16 d，灌水20次后，毛管沖洗處理組Cu比未沖洗對照組提高10.96%～84.05%，沖洗頻率為F1/2和沖洗流速為0.75、0.50、0.25 m/s的毛管Cu在93.2%～69.1%、90.3%～58.6%、94.5%～56.9%之間，下降幅度相差不大，說明每2 d沖洗毛管，流速對Cu的影響較小。當沖洗流速為0.25 m/s，頻率為F1/2、F1/4、F1/7和F1/10時，經過20次灌水后，Cu分別下降到69.12%、50.67%、12.65%和5.53%，表明沖洗頻率為F1/7、F1/10時，Cu快速下降,就整個灌水周期而言，在前6次灌水中沖洗處理和無沖洗組之間沒有顯著的差異，在滴灌系統提供8次灌水以后差異逐漸明顯。這是由于過濾后的泥沙粒徑較小，灌水時泥沙隨水流進入流道，由于流道內水流速度極低，卷入后很難再被沖出，泥沙碰撞凝聚沉降，由于沖洗周期長，流道內的小顆粒泥沙沒有及時排出，形成體積較大的團聚體，造成滴頭堵塞。

2.3 滴頭相對流量與灌水均勻度的動態變化

將滴頭的Dra和Cu進行擬合分析，結果見圖5和表3。由圖5可知，滴頭的Dra與Cu的動態變化具有協同性，兩者均隨著灌水次數的增加而同步減小，Dra與Cu之間呈一定的線性相關關系。從擬合曲線的斜率看，沖洗頻率為F1/2、F1/4的沖洗處理組，其擬合直線斜率最小值分別為1.018、1.047，均大于1，灌水器的Dra下降速率大于Cu的下降速率，表明在高頻沖洗下滴灌帶上的灌水器堵塞進程比較均勻，沒有出現或極少出現大顆粒泥沙進入流道引起突然堵塞現象，滴頭堵塞大多屬于泥沙緩慢累積引起，屬于正常的緩慢堵塞過程。沖洗頻率為F1/7、F1/10時擬合直線斜率最大分別為0.963、0.864，均小于1，表明滴灌系統的Cu下降速率快于Dra，這是由于沖洗頻率較低，大粒徑泥沙進入流道，出現了突發性堵塞現象，少數灌水器的堵塞程度突然加快，從而Dra明顯低于Cu。所有毛管的擬合直線R2均不小于0.845，擬合程度較高，表明在整個灌水期間Dra與Cu的變化存在明顯的線性關系。

表3 灌水器滴灌過程中滴頭相對流量與灌水均勻度之間的關系

2.4 滴頭排出泥沙的粒徑分析

由圖6a可知，在不同沖洗流速下V10、V25、V50、V75和V90的平均值分別為1.46、3.14、6.22、11.38、5.35 μm；由圖6b可知，不同沖洗頻率下V10、V25、V50、V75和V90的平均值分別為1.47、2.38、6.30、11.41、15.76 μm，均低于無沖洗(沖洗流速為0 m/s)下相應的粒徑。在低速和低頻沖洗下，毛管內泥沙懸浮液濃度較高，在水流的作用下帶動大顆粒的泥沙進入流道，因此隨著沖洗頻率和沖洗流速的減小，滴頭排出的大顆粒泥沙V50、V75和V90偏大。不同沖洗流速及沖洗頻率對排出泥沙V50、V75和V90的作用顯著，對排出的小粒徑泥沙V10、V25作用不明顯，表明大顆粒泥沙易被困于管道內，且通過流道受沖洗流速和頻率的影響大，而小顆粒泥沙隨水流進入流道，從流道內排出受流速和頻率的影響較小。

2.5 滴頭內滯留泥沙分析

2.5.1不同沖洗流速下滴頭內滯留泥沙粒徑分析

由圖7可知，灌水器內部的沉積物V10、V25、V50、V75和V90均隨著沖洗流速的增加而降低，在無沖洗時沉積泥沙的粒徑最大。無沖洗時前、中、后段滴頭內滯留泥沙V90分別為84.61、86.78、88.05 μm，是沖洗流速0.75 m/s時的1.30、1.27、1.20倍，表明沖洗減少了大粒徑泥沙進入迷宮流道，且隨著毛管入口距離的增加沖洗對灌水器內泥沙粒徑的作用逐漸減弱。沖洗流速為0.75 m/s時灌水器內沉積物V50、V75和V90的平均值分別為33.27、44.54、68.86 μm，比沖洗流速為0.25 m/s時分別下降了13.32%、18.23%和22.62%。所有的灌水器內沉積泥沙V50、V75和V90隨沖洗流速增加而減小，而流速增加對V10和V25的影響較小，表明沖洗流速的增加可以有效減少滴頭內部殘留的大顆粒泥沙。

2.5.2不同沖洗頻率下滴頭內滯留泥沙粒徑分析

圖8中毛管前段灌水器內沉積物V50、V75、V90隨著沖洗頻率的增加而減小，在頻率為F1/2、F1/4時灌水器內滯留泥沙V90的平均值分別為67.12、67.24 μm，比無沖洗降低了21.74%、21.60%。在F1/7和F1/10條件下灌水器內滯留泥沙V90分別為76.11、78.93 μm，比無沖洗降低了11.25%、9.13%，表明沖洗頻率的減少會導致毛管內泥沙堆積，使大粒徑泥沙進入迷宮流道內，從而增大流道內部殘留泥沙粒徑導致堵塞進程加快。為獲得較佳的沖洗效果，沖洗頻率不宜低于F1/7。

3 討論

3.1 沖洗處理對灌水器流量的影響

對于滴灌系統，定期沖洗毛管可以阻止沉積物顆粒的聚集、降低有機殘留物粘附產生大顆粒，從而有效地防止滴頭堵塞[24-25]。研究表明，沖洗頻率為F1/2、F1/4時，灌水器的流量下降緩慢，堵塞時間延長，頻率為F1/7、F1/10時，堵塞進程加快，沖洗進入無效期，沖洗對灌水器的流量恢復影響較小。

FENG等[26]通過研究渤海地區的鹽水發現隨著灌水時間的增加迷宮流道灌水器的流量均有所下降，然而高頻沖洗(每天沖洗或每5 d沖洗1次)在一定程度上延緩了灌水器流量的下降，認為每5 d沖洗一次毛管足以控制灌水器堵塞，而其他3種低頻沖洗未能防止堵塞。ELBRRY等[27]研究指出，高頻沖洗下灌水器的流量明顯高于低頻沖洗，上述研究結果與本研究結果一致。然而很多學者研究了不同的沖洗頻率對再生水灌溉中灌水器堵塞的影響，得到了一些不同的結論，PUIGBARGUéS等[14]發現，在沖洗流速為0.6 m/s的再生水灌溉系統(包括地表和地下滴灌)中，不同沖洗頻率對灌水器堵塞的影響沒有顯著差異，每月和每季度沖洗對抑制滴頭堵塞的效果相似，灌水器堵塞主要受灌水器位置和灌水器類型的影響。這可能是由于PUIGBARGUéS等[14]設置的沖洗周期是15 d和30 d，間隔過長，同時滴灌帶長約90 m且地埋等原因，導致沖洗結果不理想，而本文中滴灌帶長2.2 m，易沖洗干凈，最大沖洗間隔僅為10 d，因此效果顯著。此外LI等[28]發現，再生水滴灌系統中，以速度0.45 m/s進行毛管沖洗時，高頻沖洗(1周1次)和低頻(每3周1次)沖洗的毛管沒有達到預期結果，雙周沖洗的效果優于單周和3周，這與本研究的結果不一致，原因可能是此研究中堵塞是由生物膜的生長造成，高頻沖洗導致生物膜的生長停留時間短，生物膜很小但總量較多，生物膜脫落增加，導致排放口堵塞加劇，流量減小。低頻沖洗時，生物膜有足夠的時間生長，微生物大量生長脫落堵塞排放口中，導致灌水器流量快速減小。

此外，本試驗研究了最大目標沖洗流速0.75 m/s與目標流速0.25、0.50 m/s對灌水器流量的影響，發現沖洗流速對灌水器提供有效灌水次數有顯著影響，在渾水灌溉后，采用清水沖洗可使灌水器的使用年限平均提高39.58%，且沖洗流速高能導致滴頭更遲鈍，從而延緩灌水器流量的下降。DURANROS等[29]指出，沖洗流速對沉積物和污染物的去除至關重要，隨著沖洗流速和沖洗量的增加，滴管內固體沉積物的去除量和/或分布更加均勻。此外ZHANG等[30]比較了恒壓和脈沖壓力對迷宮流道滴頭防堵塞性能的影響，發現脈沖壓力可以減輕堵塞、增加灌水器的排放，因為沖洗壓力與沖洗流速呈正比，這與本研究的結果一致。然而HILLS等[13]使用二級廢水灌溉時，研究發現每月以2 m/s的速度沖洗兩次或以較低速度每周沖洗一次均能有效防止灌水器流量下降。PUIGBARGUéS等[15]描述沖洗流速大約在0.3 m/s時就已足夠去除淤積在毛管和流道內的沉積物，沖洗流速的增加對灌水器的流量影響不大，這與本文的研究結果不一致，這可能是因為試驗中采用的灌溉用水的水質不同，所引起的堵塞機理不一樣，PUIGBARGUéS等[15]研究中滴頭的堵塞主要是由化學和生物造成，此外，可能沒有充分考慮灌水器中懸浮泥沙運移的復雜性。

3.2 沖洗處理對沉積物位置分布與滴頭內泥沙粒徑的影響

沖洗處理能有效去除滴灌管中的殘余沉積物，并保持迷宮流道的清潔度和通過性。在本研究中采用3種沖洗流速(0.25、0.50、0.75 m/s)和5種沖洗頻率(F1/2、F1/4、F1/7、F1/10和無沖洗控制組)沖洗毛管，研究發現沖洗對迷宮流道中殘余沉積物的粒徑有顯著影響，小顆粒泥沙跟隨性好，易隨水排出流道，大顆粒泥沙在迷宮流道中的滯留、淤積是造成滴頭堵塞的主要因素[31-32]，這可能是高速高頻沖洗的結果。KOU等[33]研究稱散體材料(如粉末、沙子和泡沫)的無序系統在未受到干擾時會形成穩定的結構，但會在外部影響的作用下“松弛”成為流體。此外，NIU等[34]認為，高含沙水中的顆粒數量相當多，在沒有擾動時，這些顆粒易聚集在一起形成較大尺寸的沉積物，而依靠水力剪切力可以排出大量的泥沙顆粒從而有效防止細顆粒泥沙絮凝、固結堵塞滴頭。類似地，無論是沖洗壓力還是沖洗流速、沖洗頻率都會對粒子系統產生微小擾動而使被困在毛管和迷宮流道中的一些粒子不穩定，增加流道中粒子的流動性，從而使滴頭保持更大的排放量，延長灌水器的有效使用時間。

研究發現，在高速高頻沖洗處理下的毛管內壁上沉積物極少出現，未沖洗和低速低頻沖洗的毛管內壁上可見沉積物堆積固結，ZHOU等[35]也發現了類似的現象，認為未進行沖洗的SDI滴管內的沉積物沉積明顯大于沖洗的，并且幾乎是沖洗滴管的3倍。此外，SHANNON等[36]的滴灌支管泥沙輸移與淤積研究表明，沉積物沉積和移動遵循已知的沙丘方式移動理論，并在試驗中觀察到了透明管中沙粒表現為沙丘式的運動，泥沙的堆積位置隨沖洗間隔而變化，在較小的沖洗間隔中，較大的顆粒被帶到下游更遠的地方，沖洗處理會使毛管內懸浮液的沉積速度減慢，在沉積發生之前懸浮泥沙進一步向下移動。為了保持毛管的清潔度，沖洗應以足夠快的頻率進行，在本研究中為保持較佳的沖洗效果沖洗頻率不應小于F1/7。

ABULNAGA[37]發現，在較大的沖洗速度下，單次沖洗的泥沙去除量更大，但隨著沖洗速度降低和沖洗頻率增加，沉積物的去除效果會稍好一些，在固體沉積量較大而沖洗頻率較低時，可能會導致沉積點的局部沖洗速度增加，從而導致沉積物更多地被沖蝕，使沖洗水的清除量更大。除沖洗流速和頻率的影響外，增加沖洗時間可能是一個更重要且成本更低的方法，增加沖洗頻率和提高沖洗流速會增加勞動力需求，且高流速會提高滴灌系統的運行成本，沖洗持續時間的影響應在后續的試驗中加以考慮。

4 結論

(1)采用清水沖洗顯著提高了渾水灌溉中內嵌式齒形迷宮流道灌水器的抗堵塞性能。通過沖洗能夠減少大顆粒泥沙沉積在管道內、保持毛管內壁的清潔度，同時還能降低小顆粒泥沙發生絮凝、吸附在迷宮流道入口及流道內壁的機率，降低灌水器堵塞的風險,延長灌水器使用壽命，12種沖洗處理使灌水器使用年限平均提高了39.58%。

(2)沖洗頻率和沖洗流速對灌水器流量均有顯著影響。低速沖洗時，需要頻繁沖洗毛管才能有效控制堵塞；高速沖洗時，沖洗頻率可以適當降低，但不應低于F1/7；超過7 d毛管進入沖洗無效期，沖洗流速及頻率的變化對沖洗效果影響較小，沖洗不能防止滴頭堵塞。

(3)灌水均勻度和相對流量的變化具有協同性，在整個灌溉期內，二者有明顯的線性相關關系。