申请代码： E090703
受理部门：
收件日期：
受理编号：
国家自然科学基金
申 请 书
资助类别：面上项目
亚类说明：青年科学基金项目
附注说明：
联通cdma
项目名称：污水滴灌灌水器内液-固-气多维耦合流场特征与堵塞规律 申 请 者：魏青松 电话： 02 7-********
依托单位：华中科技大学
通讯地址：湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号
：430074 单位电话：027-********
：wqs_xn@163
申报日期： 2007年3月20日
国家自然科学基金委员会
基本信息
姓名 魏
魏青松
性别男
出生
年月
1975年5月 民族 汉族 学位 博士
职称
博士后 主要研究领域
节水产品快速开发与流场数值模拟研究
电话 027-******** wqs_xn@163 传
真 027-********
个人网页
工作单位 华中科技大学 /材料科学与工程学院 申 请 者 信 息 在研项目批准号
名
称 华
华中科技大学
代 码
43007402
联系人 张婷姣 kjcjcb@hust.edu 依托单位信息
电
话 027-********
网站地址
www.hust.edu
单 位 名 称
生态环境大数据技术代 码 武
武汉大学
43007201 合作单位信息
项目名称
污水滴灌灌水器内液-固-气多维耦合流场特征与堵塞规律 资助类别 面上项目 亚类说明
青年科学基金项目
附注说明
申请代码 E090703：农田灌溉新技术、新方法
E0907：农田水利 基地类别
1991DA105327：材料成形与模具技术国家重点实验室\国家重点
预计研究年限 2008年1月 — 2010年12月 研究属性
应用基础研究
项 目 基 本 信 息
申请经费
34.0000万元
摘
要
(限400字)：水资源短缺是世界各国面临的重大难题，污水滴灌是缓解该问题的有效途径。然而，污水滴灌时灌水器堵塞种类繁多、堵塞程度严重，成为制约该项技术推广应用的主要瓶颈。本项目以污水中多种堵塞介质的微观水力特性为研究对象，对灌水器内液-固-气多维耦合流场特征及堵塞规律进行基础科学研究。具体内容包括：理论分析与计算污水滴灌灌水器内水流流态、固相和气相堵塞介质存在形态与运移规律以及液-固-气相间作用规律；研究污水滴灌灌水器内固-液、气-液、液-固-气多流场的计算流体动力学建模及其边界与初始条件；通过实验室“长周期”堵塞试验，建立基于滴灌工艺、堵塞介质物理属性、流道结构多因素复杂耦合的灌水器堵塞定量预测模型。本项目旨在揭示污水滴灌中的灌水器堵塞规律，为有效控制污水滴灌的堵塞难题和研制出新型污水滴灌抗堵塞灌水器奠定理论和 技术基础。
关 键 词(用分号分开，最多5个)
污水滴灌；灌水器堵塞；液-固-气多相流；计算流体力学；堵塞试验
第 3 页 版本1.007.676
项目组主要成员（注: 项目组主要成员不包括项目申请者，国家杰出青年科学基金类项目不填写此栏。）
编号 姓 名 出生年月 性别职 称 学 位 单位名称
电话
项目分工 每年工作时间（月） 1 董董文楚 1941-2-1 男 教授 学士 武汉大学 027-*******
2
jieshui@163 水力理论与试验研究 6 2 杨杨中华 1977-2-14 男 讲师 博士 武汉大学 027-********
阳性反应
liu_jier@263 堵塞试验装置研制 6 4 芦芦刚 1982-4-14 男 博士生 学士 华中科技大学 027-********
aimulalg@163 灌水器多相流数值模拟 10 5 邓邓石胜 1983-10-19 男 硕士生 学士 武汉大学 027-********
ssdeng1983@sina 堵塞试验实施
10 6 孙
孙宏 1982-7-1 男 硕士生 学士 华中科技大学 027-******** sunego@gmail 多相流模拟的实现 10 7 8 9
总人数 高级 中级 初级 博士后 博士生 硕士生 7 1
2
1
1
2
连环可解也
说明: 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报（含申请者），总人数自动生成。
经费申请表 （金额单位：万元）
科目
申请经费
备注（计算依据与说明）
一.研究经费 27.4000 1.科研业务费
14.5000
（1）测试/计算/分析费 6.5000试验用灌水器结构、尺寸测试，试验用各级污水成分、含量的试验测量。
（2）能源/动力费 3.0000加工、实验、数值模拟中的水、电及其他能源/动力损耗。
（3）会议费/差旅费
2.5000项目研究过程中试验调研、参加国内学术会议等活动中的会务、交通和通讯等费用。
（4）出版物/文献/信息传播费 2.5000查阅、复印、购买相关文献，发表论文，信息检索等费用。 （5）其它 2.实验材料费
6.7000
广西青年干部学院
（1）原材料/试剂/药品购置费 6.7000试验用灌水器、管件等原材料，多结构灌水器原型的成形材料以及试验水源等。 （2）其它 3.仪器设备费 4.5000 （1）购置
（2）试制 4.5000自行试制实验室污水滴灌灌水器“长周期”堵塞试验测试平台。
4.实验室改装费 1.7000实验室的水、电改装，模拟用计算机软硬件的升级
5.协作费
二.国际合作与交流费 1.5000
1.项目组成员出国合作交流 1.50001-2人次参加国际灌排会议或学术交流
2.专家来华合作交流
三.劳务费 3.60003人×3年×4000元/人年 四.管理费
1.5000 合 计
34.0000
国家其他计划资助经费
0.0000其他经费资助（含部门匹配）
0.0000与本项目相关的 其他经费来源
其他经费来源合计
0.0000
报告正文
（一）立项依据与研究内容（4000~8000）
1.1项目的立项依据
水资源短缺是世界各国面临的重大难题，而污水滴灌是缓解这一问题的有效途径[1,2]。在我国，应用污水灌溉已有近千年的历史，在欧洲也有将近一个世纪[3]。这种古老方法的现实意义在于：（1）可从灌溉用水中置换出等量优质水，如果污水灌溉的规模提高到年排放量的50%，则置换出的优质水量将相当于2～3个南水北调工程；（2）利用污水进行灌溉，可充分利用土壤的降解能力减小对江、河、湖泊等有限水资源的污染；（3）对比常规水，污水中的氮、钾等元素可明显促进作物生长。
世界范围内，以列、美国等国对污水滴灌进行了推广应用。特别是以列，全国80%的污水经过净化后用于农业和城市园林滴灌，预计到2010年全国将有1/3以上的农业灌溉使用污水[5]。据报道，我国的污水灌溉占总灌溉面积的10%左右，主要集中在水资源严重缺乏的黄、淮、海和辽四大流域，大多采用原始的漫灌和浇灌方式，不符合现代节水农业的发展方向。纵观国内外，污水滴灌的普及程度不高，究其原因是多方面的，其中灌水器堵塞问题尤为突出。
在以列、美国等滴灌应用早、研究深入的国家，有众多学者就污水滴灌中的灌水器堵塞问题进行了针对性的研究。Adin等（1990）利用三种灌水器进行污水滴灌试验，提出了一种“逐步堵塞”的假设，认为沉积物的聚集源自不规则形状粘土的沉淀，加上后续悬浮固体物的不断黏附，最终导致灌水器发生堵塞[6]。Taylor等（1995）对长达两个生长季节的田间污水滴灌进行了系统研究，发现砂粒在流道内部的沉积和滞留是引起灌水器堵塞的主要原因，指出灌水器的流道结构和形式成为决定其堵塞程度的最重要因素[7]。Shatanawi等人（1996）通过试验研究，发现污水中的钙、镁等元素容易导致灌水器发生严重堵塞，过多的微生物则加速了藻类的生长[8]。Schischa等人（1997）通过试验研究如何最大限度地控制污水滴灌中的灌水器堵塞问题[9]。Trooien等人（2000）利用5种滴灌带进行污水滴灌试验，结果表明小流量的滴灌带更容易发生堵塞[10]。Capra等（2004）利用五种未经深度处理的城市污水分别对四种类型灌水器进行滴灌试验，结果发现悬浮固体物和有机物的含量是决定灌水器堵塞程度的最大因素[11]。Puig-Barguses等（2005）研究了二级处理、二级处理加过滤以及三级处理三种条
件下的污水滴灌试验，结果发现二级处理污水时灌水器存在一定程度的堵塞，二级处理加过滤时灌水器堵塞最严重，三级处理污水时灌水器堵塞最轻[12]。Cararo等（2006）通过对15种灌水器的污水滴灌实验，发现采用氯化法比压缩空气法更能有效地减轻灌水器的堵塞程度，而流道结构也是决定堵塞的一个重要因素[13]。污水滴灌在我国的应用基本属于空白，但也有少数研究
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