滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞過程、機理與控制

目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1滴灌技術(shù)及其應用前景1
1.1.1滴灌技術(shù)及其發(fā)展過程1
1.1.2滴灌技術(shù)主要應用區(qū)域與主要對象3
1.1.3滴灌技術(shù)應用前景與發(fā)展態(tài)勢4
1.2滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性及機理4
1.2.1滴灌系統(tǒng)灌水器物理堵塞特性與形成機理5
1.2.2滴灌系統(tǒng)灌水器化學堵塞特性與形成機理6
1.2.3滴灌系統(tǒng)灌水器生物堵塞特性與形成機理8
1.2.4滴灌系統(tǒng)灌水器物理|化學|生物堵塞耦合作用機理9
1.3滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞控制技術(shù)與方法10
1.3.1滴灌系統(tǒng)灌水器抗堵塞產(chǎn)品開發(fā)10
1.3.2滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞控制的顆粒物沉淀|過濾處理13
1.3.3滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞控制的加酸、加氯配合毛管沖洗方法14
1.3.4滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞控制的新途徑14
1.4我國滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞研究的新問題與新挑戰(zhàn)15
1.4.1我國滴灌水源多元化使得灌水器堵塞風險急劇增加15
1.4.2滴灌系統(tǒng)功能提升對灌水器抗堵塞能力提出更高要求16
1.5滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞機理與控制研究的總體思路17
1.5.1滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞機理與控制研究的目標17
1.5.2滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞機理與控制研究的總體框架體系18
1.5.3滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞機理與控制研究的主要內(nèi)容18
1.6作者研究團隊灌水器堵塞機理與控制研究取得的主要進展20
1.6.1滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞發(fā)生特性與快速預估方法20
1.6.2滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞誘發(fā)、生長及調(diào)控機理22
1.6.3滴灌系統(tǒng)高效抗堵塞灌水器設計理論與方法26
1.6.4滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞控制的技術(shù)與方法29
1.6.5復雜水源滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞控制技術(shù)體系與應用模式31
參考文獻32
第2章滴灌系統(tǒng)灌水器性能評價與結(jié)構(gòu)特征37
2.1滴灌系統(tǒng)灌水器研發(fā)歷程37
2.1.1國外灌水器研發(fā)歷程37
2.1.2我國灌水器研發(fā)歷程38
2.1.3灌水器產(chǎn)品發(fā)展趨勢39
2.2滴灌系統(tǒng)灌水器典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析41
2.2.1灌水器主要構(gòu)成部分41
2.2.2壓力補償式灌水器44
2.2.3非壓力補償式灌水器45
2.3滴灌系統(tǒng)灌水器流量及其影響因素48
2.3.1灌水器流量|壓力關(guān)系48
2.3.2灌水器制造偏差50
2.3.3灌水器流量對滴灌水溫的敏感性51
2.3.4堵塞對灌水器流量的影響51
2.4滴灌系統(tǒng)灌水器典型產(chǎn)品水力性能與宏觀水力學特性52
2.4.1灌水器結(jié)構(gòu)形式對水力性能的影響52
2.4.2灌水器流道幾何參數(shù)對水力性能的影響54
2.4.3灌水器宏觀水力學特性與消能機理56
參考文獻62
3.1滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞評價指標體系64
3.1.1單個灌水器堵塞軌跡跟蹤評價指標64
3.1.2系統(tǒng)多個灌水器堵塞統(tǒng)計評價指標65
3.1.3灌水器堵塞率分布評價指標66
3.2滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞測試方法與裝置66
3.2.1滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞測試方法66
3.2.2滴灌系統(tǒng)灌水器性能平臺技術(shù)指標要求68
3.2.3智能式滴灌系統(tǒng)灌水器抗堵塞性能綜合測試平臺69
3.2.4灌水器抗堵塞性能原位加速測試平臺73
3.3滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞行為的原位加速測試方法75
3.3.1試驗概況75
3.3.2加速測試方法對灌水器堵塞行為的影響76
3.4灌溉水溫對灌水器流量的影響及校正95
3.4.1試驗概況95
3.4.2灌溉水溫對非壓力補償式灌水器流量的影響及校正98
3.4.3灌溉水溫對壓力補償式灌水器流量的影響因素分析108
3.5小結(jié)112
3.5.1材料與方法118
3.5.2灌水器相對平均流量及灌水均勻度動態(tài)變化特征119
3.5.3灌水器堵塞發(fā)生的隨機性123
3.5.4灌水器堵塞率分布動態(tài)變化特征127
3.6滴灌系統(tǒng)灌水器復合堵塞行為與特征128
3.6.1材料與方法128
3.6.2單個灌水器堵塞發(fā)生隨機性評價131
3.6.3單個灌水器堵塞發(fā)生可恢復性評價135
3.6.4滴灌系統(tǒng)堵塞發(fā)生的持續(xù)性137
3.7小結(jié)141
參考文獻113
第4章滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞行為及主要特征115
4.1滴灌系統(tǒng)灌水器生物堵塞行為與特性115
4.1.1試驗概況115
4.1.2灌水器平均相對流量動態(tài)變化特征118
4.1.3灌水器灌水均勻度動態(tài)變化特征119
4.1.4灌水器堵塞率沿毛管分布特征121
4.2滴灌系統(tǒng)灌水器化學堵塞行為與特征125
4.2.1試驗概況125
4.2.2單個灌水器堵塞發(fā)生的隨機性評價126
4.2.3毛管上灌水器堵塞的持續(xù)性128
4.2.4不同類型灌水器堵塞率沿毛管分布特征132
4.2.5不同礦化度下毛管堵塞率分布對水力性能的影響134
4.3滴灌系統(tǒng)灌水器復合堵塞行為與特征136
4.3.1試驗概況136
4.3.2單個灌水器堵塞發(fā)生隨機性評價138
4.3.3單個灌水器堵塞發(fā)生可恢復性評價141
4.3.4滴灌系統(tǒng)堵塞發(fā)生的持續(xù)性144
4.3.5不同堵塞類型下灌水器堵塞發(fā)生特性的差異148
4.4灌水器堵塞特性評估指標之間的定量關(guān)系149
4.4.1水質(zhì)對灌水器堵塞特性評估指標之間關(guān)系的影響149
4.4.2不同類型灌水器對灌水器堵塞特性評估指標之間關(guān)系的影響153
4.5小結(jié)156
參考文獻157
5.1灌水器堵塞物質(zhì)提取方法158
5.2堵塞物質(zhì)物理組分分析方法159
5.2.1顆粒物干重分析方法159
5.2.2顆粒物粒徑組成分析方法159
5.3堵塞物質(zhì)化學組分分析方法159
5.3.1元素組成的SEM|EDS聯(lián)合應用分析方法159
5.3.2礦物組分的X射線衍射儀分析方法160
5.4堵塞物質(zhì)生物組分分析方法161
5.4.1黏性胞外聚合物分析方法161
5.4.2微生物群落結(jié)構(gòu)的PLFAs生物標記分析方法162
5.4.3微生物群落結(jié)構(gòu)的PCR|DGGE測試方法163
5.4.4微生物群落結(jié)構(gòu)的高通量測序分析方法166
5.5堵塞物質(zhì)表面形貌與空間分布測試方法168
5.5.1堵塞物質(zhì)表面特征的環(huán)境掃描電子顯微鏡測試方法168
5.5.2堵塞物質(zhì)表面三維形貌的白光干涉形貌儀測試方法168
5.5.3堵塞物質(zhì)空間分布的高精度計算機斷層掃描無損測試方法169
參考文獻173
第6章滴灌系統(tǒng)灌水器內(nèi)部堵塞物質(zhì)多尺度分布特征175
6.1滴灌系統(tǒng)灌水器內(nèi)部生物堵塞物質(zhì)元素組成及二維形貌特征175
6.1.1灌水器流道主體以及進出口生物堵塞物質(zhì)元素組成分析175
6.1.2基于ESEM的灌水器生物堵塞物質(zhì)二維形貌187
6.2滴灌系統(tǒng)灌水器內(nèi)部生物堵塞物質(zhì)表面三維形貌特征191
6.2.1取樣方法與監(jiān)測點位191
6.2.2流道結(jié)構(gòu)單元局部微域生物堵塞物質(zhì)表面形貌特征192
6.2.3流道單元段內(nèi)部生物堵塞物質(zhì)表面形貌變化規(guī)律196
6.2.4流道多級單元段內(nèi)部生物堵塞物質(zhì)表面形貌變化規(guī)律199
6.2.5流道入口與出口生物堵塞物質(zhì)表面形貌特征及動態(tài)變化規(guī)律201
6.3再生水滴灌系統(tǒng)灌水器內(nèi)部生物堵塞物質(zhì)多尺度分布203
6.3.1材料與方法203
6.3.2灌水器內(nèi)部生物堵塞物質(zhì)空間分布的整體表現(xiàn)203
6.3.3不同堵塞程度下灌水器流道內(nèi)部生物堵塞物質(zhì)空間分布207
6.3.4不同類型灌水器流道內(nèi)部生物堵塞物質(zhì)空間分布212
6.4多水源滴灌灌水器內(nèi)部堵塞物質(zhì)三維空間分布218
6.4.1不同堵塞程度灌水器堵塞物質(zhì)空間分布218
6.4.2不同毛管位置灌水器堵塞物質(zhì)空間分布226
6.5滴灌系統(tǒng)灌水器流道局域水動力-生物堵塞物質(zhì)耦合作用機制235
6.5.1試驗概況235
6.5.2流道局域水動力學特征對生物堵塞物質(zhì)生長時空分布的影響236
6.5.3壁面附著生物堵塞物質(zhì)生長對復雜流道局域水動力學特征的影響237
6.5.4流道近壁面水力剪切力與生物堵塞物質(zhì)局域厚度的相關(guān)關(guān)系及流道優(yōu)化方法
238
6.6小結(jié)239
參考文獻240
7.1滴灌水源顆粒物表面形貌及其對生物堵塞物質(zhì)的影響241
7.1.1再生水水源及其分形特征241
7.1.2再生水水源顆粒物表面形貌及其分布特征243
7.1.3再生水顆粒物與生物堵塞物質(zhì)組分的相似性248
7.2滴灌系統(tǒng)灌水器類型對生物堵塞物質(zhì)形成過程的影響252
7.2.1試驗概況252
7.2.2灌水器類型對固體顆粒物形成過程的影響252
7.2.3灌水器類型對胞外聚合物形成過程的影響253
7.2.4灌水器類型對PLFAs形成過程的影響255
7.3滴灌系統(tǒng)灌水器流道深度對生物堵塞物質(zhì)形成過程的影響257
7.3.1試驗概況257
7.3.2灌水器流道深度對固體顆粒物形成過程的影響257
7.3.3灌水器流道深度對胞外聚合物形成過程的影響258
7.3.4灌水器流道深度對PLFAs形成過程的影響259
7.3.5灌水器流道深度對表面形貌的影響260
7.4堵塞物質(zhì)微生物群落對灌水器堵塞的影響效應與機理266
7.4.1試驗概況266
7.4.2灌水器堵塞物質(zhì)PLFAs動態(tài)變化特征269
7.4.3灌水器堵塞物質(zhì)微生物種類及優(yōu)勢菌271
7.4.4堵塞物質(zhì)微生物多樣性與灌水器堵塞的關(guān)系274
7.5滴灌系統(tǒng)灌水器生物堵塞物質(zhì)特征組分形成動力學過程與模擬276
7.5.1特征組分形成動力學模型假設與構(gòu)建276
7.5.2灌水器生物堵塞物質(zhì)固體顆粒物形成動力學過程模擬277
7.5.3灌水器生物堵塞物質(zhì)胞外聚合物形成動力學過程模擬279
7.5.4灌水器生物堵塞物質(zhì)磷脂脂肪酸形成動力學過程模擬281
7.6灌水器內(nèi)部生物堵塞誘發(fā)機制與路徑分析284
7.6.1試驗概況284
7.6.2灌水器內(nèi)部固體顆粒物形成與堵塞程度之間的定量關(guān)系285
7.6.3灌水器內(nèi)部胞外聚合物形成與堵塞程度之間的定量關(guān)系286
7.6.4灌水器內(nèi)部磷脂脂肪酸形成與堵塞程度之間的定量關(guān)系287
7.6.5灌水器生物堵塞誘發(fā)因素的路徑分析288
7.7小結(jié)290
參考文獻290
8.1化學堵塞關(guān)鍵組分及其動態(tài)變化292
8.1.1試驗概況292
8.1.2不同礦化度水質(zhì)變化293
8.1.3灌水器化學堵塞物質(zhì)主要礦物組分動態(tài)變化特征294
8.1.4灌水器化學堵塞物質(zhì)總量動態(tài)變化特征295
8.1.5不同礦化度下灌水器內(nèi)部堵塞物質(zhì)組分的動態(tài)變化295
8.1.6不同礦化度下灌水器內(nèi)部主要礦物組分與灌水器堵塞程度的相關(guān)關(guān)系分析298
8.1.7不同礦化度下灌水器內(nèi)部主要礦物組分累積量變化的相關(guān)關(guān)系分析299
8.1.8不同礦化度下灌水器堵塞物質(zhì)的表觀形貌及粒徑分析300
8.1.9不同灌水器類型對化學堵塞物質(zhì)的影響機理301
8.2水源中多離子共存對碳酸鈣析晶污垢形成的影響302
8.2.1試驗概況302<>