滴灌系统灌水器堵塞过程、机理与控制

　　《滴灌系统灌水器堵塞过程、机理与控制》综合利用水利、机械、材料、电子等多学科理论及精细结构显微分析、分子微生物学等现代研究方法，结合大量现场原位试验，研究黄河水、再生水、微咸水等复杂水源滴灌条件下灌水器堵塞行为，建立灌水器狭小空间内堵塞物质提取及特征组分测试方法，揭示灌水器物理、化学、生物堵塞诱发机理；创建灌水器内部三维流动可视化的测试及固|液|气多场耦合模拟方法，建立灌水器抗堵塞设计理论与方法，研发抗堵塞灌水器高效制造技术；建立过滤器合理配置、系统运行优化、化学加氯、毛管冲洗等滴灌系统灌水器堵塞控制方法及集成应用模式。

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目录
序
前言
第1章绪论1
1.1滴灌技术及其应用前景1
1.1.1滴灌技术及其发展过程1
1.1.2滴灌技术主要应用区域与主要对象3
1.1.3滴灌技术应用前景与发展态势4
1.2滴灌系统灌水器堵塞特性及机理4
1.2.1滴灌系统灌水器物理堵塞特性与形成机理5
1.2.2滴灌系统灌水器化学堵塞特性与形成机理6
1.2.3滴灌系统灌水器生物堵塞特性与形成机理8
1.2.4滴灌系统灌水器物理|化学|生物堵塞耦合作用机理9
1.3滴灌系统灌水器堵塞控制技术与方法10
1.3.1滴灌系统灌水器抗堵塞产品开发10
1.3.2滴灌系统灌水器堵塞控制的颗粒物沉淀|过滤处理13
1.3.3滴灌系统灌水器堵塞控制的加酸、加氯配合毛管冲洗方法14
1.3.4滴灌系统灌水器堵塞控制的新途径14
1.4我国滴灌系统灌水器堵塞研究的新问题与新挑战15
1.4.1我国滴灌水源多元化使得灌水器堵塞风险急剧增加15
1.4.2滴灌系统功能提升对灌水器抗堵塞能力提出更高要求16
1.5滴灌系统灌水器堵塞机理与控制研究的总体思路17
1.5.1滴灌系统灌水器堵塞机理与控制研究的目标17
1.5.2滴灌系统灌水器堵塞机理与控制研究的总体框架体系18
1.5.3滴灌系统灌水器堵塞机理与控制研究的主要内容18
1.6作者研究团队灌水器堵塞机理与控制研究取得的主要进展20
1.6.1滴灌系统灌水器堵塞发生特性与快速预估方法20
1.6.2滴灌系统灌水器堵塞诱发、生长及调控机理22
1.6.3滴灌系统高效抗堵塞灌水器设计理论与方法26
1.6.4滴灌系统灌水器堵塞控制的技术与方法29
1.6.5复杂水源滴灌系统灌水器堵塞控制技术体系与应用模式31
参考文献32
第2章滴灌系统灌水器性能评价与结构特征37
2.1滴灌系统灌水器研发历程37
2.1.1国外灌水器研发历程37
2.1.2我国灌水器研发历程38
2.1.3灌水器产品发展趋势39
2.2滴灌系统灌水器典型产品结构分析41
2.2.1灌水器主要构成部分41
2.2.2压力补偿式灌水器44
2.2.3非压力补偿式灌水器45
2.3滴灌系统灌水器流量及其影响因素48
2.3.1灌水器流量|压力关系48
2.3.2灌水器制造偏差50
2.3.3灌水器流量对滴灌水温的敏感性51
2.3.4堵塞对灌水器流量的影响51
2.4滴灌系统灌水器典型产品水力性能与宏观水力学特性52
2.4.1灌水器结构形式对水力性能的影响52
2.4.2灌水器流道几何参数对水力性能的影响54
2.4.3灌水器宏观水力学特性与消能机理56
参考文献62
3.1滴灌系统灌水器堵塞评价指标体系64
3.1.1单个灌水器堵塞轨迹跟踪评价指标64
3.1.2系统多个灌水器堵塞统计评价指标65
3.1.3灌水器堵塞率分布评价指标66
3.2滴灌系统灌水器堵塞测试方法与装置66
3.2.1滴灌系统灌水器堵塞测试方法66
3.2.2滴灌系统灌水器性能平台技术指标要求68
3.2.3智能式滴灌系统灌水器抗堵塞性能综合测试平台69
3.2.4灌水器抗堵塞性能原位加速测试平台73
3.3滴灌系统灌水器堵塞行为的原位加速测试方法75
3.3.1试验概况75
3.3.2加速测试方法对灌水器堵塞行为的影响76
3.4灌溉水温对灌水器流量的影响及校正95
3.4.1试验概况95
3.4.2灌溉水温对非压力补偿式灌水器流量的影响及校正98
3.4.3灌溉水温对压力补偿式灌水器流量的影响因素分析108
3.5小结112
3.5.1材料与方法118
3.5.2灌水器相对平均流量及灌水均匀度动态变化特征119
3.5.3灌水器堵塞发生的随机性123
3.5.4灌水器堵塞率分布动态变化特征127
3.6滴灌系统灌水器复合堵塞行为与特征128
3.6.1材料与方法128
3.6.2单个灌水器堵塞发生随机性评价131
3.6.3单个灌水器堵塞发生可恢复性评价135
3.6.4滴灌系统堵塞发生的持续性137
3.7小结141
参考文献113
第4章滴灌系统灌水器堵塞行为及主要特征115
4.1滴灌系统灌水器生物堵塞行为与特性115
4.1.1试验概况115
4.1.2灌水器平均相对流量动态变化特征118
4.1.3灌水器灌水均匀度动态变化特征119
4.1.4灌水器堵塞率沿毛管分布特征121
4.2滴灌系统灌水器化学堵塞行为与特征125
4.2.1试验概况125
4.2.2单个灌水器堵塞发生的随机性评价126
4.2.3毛管上灌水器堵塞的持续性128
4.2.4不同类型灌水器堵塞率沿毛管分布特征132
4.2.5不同矿化度下毛管堵塞率分布对水力性能的影响134
4.3滴灌系统灌水器复合堵塞行为与特征136
4.3.1试验概况136
4.3.2单个灌水器堵塞发生随机性评价138
4.3.3单个灌水器堵塞发生可恢复性评价141
4.3.4滴灌系统堵塞发生的持续性144
4.3.5不同堵塞类型下灌水器堵塞发生特性的差异148
4.4灌水器堵塞特性评估指标之间的定量关系149
4.4.1水质对灌水器堵塞特性评估指标之间关系的影响149
4.4.2不同类型灌水器对灌水器堵塞特性评估指标之间关系的影响153
4.5小结156
参考文献157
5.1灌水器堵塞物质提取方法158
5.2堵塞物质物理组分分析方法159
5.2.1颗粒物干重分析方法159
5.2.2颗粒物粒径组成分析方法159
5.3堵塞物质化学组分分析方法159
5.3.1元素组成的SEM|EDS联合应用分析方法159
5.3.2矿物组分的X射线衍射仪分析方法160
5.4堵塞物质生物组分分析方法161
5.4.1黏性胞外聚合物分析方法161
5.4.2微生物群落结构的PLFAs生物标记分析方法162
5.4.3微生物群落结构的PCR|DGGE测试方法163
5.4.4微生物群落结构的高通量测序分析方法166
5.5堵塞物质表面形貌与空间分布测试方法168
5.5.1堵塞物质表面特征的环境扫描电子显微镜测试方法168
5.5.2堵塞物质表面三维形貌的白光干涉形貌仪测试方法168
5.5.3堵塞物质空间分布的高精度计算机断层扫描无损测试方法169
参考文献173
第6章滴灌系统灌水器内部堵塞物质多尺度分布特征175
6.1滴灌系统灌水器内部生物堵塞物质元素组成及二维形貌特征175
6.1.1灌水器流道主体以及进出口生物堵塞物质元素组成分析175
6.1.2基于ESEM的灌水器生物堵塞物质二维形貌187
6.2滴灌系统灌水器内部生物堵塞物质表面三维形貌特征191
6.2.1取样方法与监测点位191
6.2.2流道结构单元局部微域生物堵塞物质表面形貌特征192
6.2.3流道单元段内部生物堵塞物质表面形貌变化规律196
6.2.4流道多级单元段内部生物堵塞物质表面形貌变化规律199
6.2.5流道入口与出口生物堵塞物质表面形貌特征及动态变化规律201
6.3再生水滴灌系统灌水器内部生物堵塞物质多尺度分布203
6.3.1材料与方法203
6.3.2灌水器内部生物堵塞物质空间分布的整体表现203
6.3.3不同堵塞程度下灌水器流道内部生物堵塞物质空间分布207
6.3.4不同类型灌水器流道内部生物堵塞物质空间分布212
6.4多水源滴灌灌水器内部堵塞物质三维空间分布218
6.4.1不同堵塞程度灌水器堵塞物质空间分布218
6.4.2不同毛管位置灌水器堵塞物质空间分布226
6.5滴灌系统灌水器流道局域水动力-生物堵塞物质耦合作用机制235
6.5.1试验概况235
6.5.2流道局域水动力学特征对生物堵塞物质生长时空分布的影响236
6.5.3壁面附着生物堵塞物质生长对复杂流道局域水动力学特征的影响237
6.5.4流道近壁面水力剪切力与生物堵塞物质局域厚度的相关关系及流道优化方法
238
6.6小结239
参考文献240
7.1滴灌水源颗粒物表面形貌及其对生物堵塞物质的影响241
7.1.1再生水水源及其分形特征241
7.1.2再生水水源颗粒物表面形貌及其分布特征243
7.1.3再生水颗粒物与生物堵塞物质组分的相似性248
7.2滴灌系统灌水器类型对生物堵塞物质形成过程的影响252
7.2.1试验概况252
7.2.2灌水器类型对固体颗粒物形成过程的影响252
7.2.3灌水器类型对胞外聚合物形成过程的影响253
7.2.4灌水器类型对PLFAs形成过程的影响255
7.3滴灌系统灌水器流道深度对生物堵塞物质形成过程的影响257
7.3.1试验概况257
7.3.2灌水器流道深度对固体颗粒物形成过程的影响257
7.3.3灌水器流道深度对胞外聚合物形成过程的影响258
7.3.4灌水器流道深度对PLFAs形成过程的影响259
7.3.5灌水器流道深度对表面形貌的影响260
7.4堵塞物质微生物群落对灌水器堵塞的影响效应与机理266
7.4.1试验概况266
7.4.2灌水器堵塞物质PLFAs动态变化特征269
7.4.3灌水器堵塞物质微生物种类及优势菌271
7.4.4堵塞物质微生物多样性与灌水器堵塞的关系274
7.5滴灌系统灌水器生物堵塞物质特征组分形成动力学过程与模拟276
7.5.1特征组分形成动力学模型假设与构建276
7.5.2灌水器生物堵塞物质固体颗粒物形成动力学过程模拟277
7.5.3灌水器生物堵塞物质胞外聚合物形成动力学过程模拟279
7.5.4灌水器生物堵塞物质磷脂脂肪酸形成动力学过程模拟281
7.6灌水器内部生物堵塞诱发机制与路径分析284
7.6.1试验概况284
7.6.2灌水器内部固体颗粒物形成与堵塞程度之间的定量关系285
7.6.3灌水器内部胞外聚合物形成与堵塞程度之间的定量关系286
7.6.4灌水器内部磷脂脂肪酸形成与堵塞程度之间的定量关系287
7.6.5灌水器生物堵塞诱发因素的路径分析288
7.7小结290
参考文献290
8.1化学堵塞关键组分及其动态变化292
8.1.1试验概况292
8.1.2不同矿化度水质变化293
8.1.3灌水器化学堵塞物质主要矿物组分动态变化特征294
8.1.4灌水器化学堵塞物质总量动态变化特征295
8.1.5不同矿化度下灌水器内部堵塞物质组分的动态变化295
8.1.6不同矿化度下灌水器内部主要矿物组分与灌水器堵塞程度的相关关系分析298
8.1.7不同矿化度下灌水器内部主要矿物组分累积量变化的相关关系分析299
8.1.8不同矿化度下灌水器堵塞物质的表观形貌及粒径分析300
8.1.9不同灌水器类型对化学堵塞物质的影响机理301
8.2水源中多离子共存对碳酸钙析晶污垢形成的影响302
8.2.1试验概况302<>