一种滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统与方法与流程

本发明涉及灌水器堵塞机理的测试领域，尤其是涉及一种滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统与方法。

背景技术：

滴灌是一种将水流通过全管道化系统均匀、稳定地滴入作物根区土壤的高效节水灌溉技术，可随水实现作物根区水、肥、气、热、盐多重生境状况的协同调控，已成为实现农业节水、高效生产的重要平台，发展潜力巨大。灌水器是滴灌系统的核心部件，其质量好坏直接决定了系统工作稳定性及灌水质量高低，但因消能设计需要以及追求良好的水力性能，导致其流道结构复杂、空间狭小(仅0.25-1.0mm²)，极易被水中的颗粒物等杂质堵塞而导致系统报废，堵塞已经成为滴灌领域的国际性难题。以色列netafim等许多企业试图通过“抗堵塞”灌水器研发来寻求突破，但依然未能从根本解决，核心问题在于灌水器的堵塞机理不明。

与发达国家不同，我国水资源短缺与水污染并重迫使滴灌水源多元化，黄河水、再生水、微咸水等劣质水常作为滴灌水源，劣质水源中所含有的悬浮固体颗粒、盐分离子、有机质、微生物菌群等物质在颗粒物表面发生一系列的吸附、絮凝等胶体界面化学动力学行为，这种复杂的多物质竞争体系，使得灌水器堵塞过程极为复杂。并且随着我国滴灌系统也由单纯的灌溉向灌溉、施肥、加气等多功能转变，利用滴灌系统施肥已成为常见的技术模式，但由于肥料中含有大量的化学元素，随着肥料注入到滴灌系统中容易发生化学离子的重新组合和沉淀，水中气体的释放与破裂与将会影响到灌水器的堵塞行为，复杂水质-肥气耦合作用使得灌水器堵塞的机理更为复杂。

构建滴灌系统堵塞机理的测试平台是探究灌水器堵塞机理与评估灌水器堵塞机理的前提。目前，国内外许多研究人员与生产机构都有自己的测试平台与方法。例如：魏青松等公开了一种微灌实验室多功能强化堵塞实验装置(专利号：zl200810246361.9)，可以实现对灌水器水力性能、抗堵塞性能的测试，但是没有考虑复杂水源、水温等环境因素对灌水器堵塞的影响；李云开等公开了一种滴灌灌水器堵塞机理综合测试装置(专利号：zl201110121453.6)，解决了以往抗堵塞性能测试装置功能单一、智能化程度偏低的问题，但难以实现滴灌系统施肥、加气等过程耦合测试。除了灌水器本身的抗堵塞性能外，灌水器堵塞的发生主要受到水质、温度、肥料、光照、加气等外界因素的影响，但目前仍缺乏能够统筹考虑上述环境影响下的灌水器堵塞机理测试平台。

也有学者通过搭建室外原位测试平台来探究堵塞发生机理，虽然能真实还原外部环境条件，但却难以实现对外部环境的调控，致使精细化的灌水器堵塞机理试验难以开展，例如不同温度对灌水器堵塞的影响等，并且我国水质复杂、肥料多样，搭建原位测试平台因其工程规模大、测试周期长以及成本较高等因素难以实现不同工况条件下灌水器堵塞机理的评估。此外，灌水器的使用寿命往往在1-10年，依照实际工况则使得灌水器堵塞机理的测试周期过长，循环加速试验则是解决该问题的唯一方法。

因此，急需构建一套能够切实还原外部环境，可实现对温度、光照、水质、肥料、加气等多因素进行调控的滴灌系统灌水器堵塞机理循环加速测试系统。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明目的在于提供一种滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统与方法，，可以实时调控光照、温度、施肥等外在因素，切实模拟外部环境，排除了环境变异性大对灌水器堵塞过程的影响，且构建的循环加速测试系统显著降低了测试成本和周期；利用再生水、含沙水及微咸水等劣质水源的水质模拟方法及其配套的施入装置，解决了采用原位取水困难、成本较高以及水质变异较大的问题；基于实际滴灌系统运行工况的滴灌系统灌水器堵塞机理的标准化测试方法，主要包括系统的运行时间、运行压力、灌水施肥方式和冲洗方式等主要参数，解决了因测试标准不统一导致测试结果偏差大的问题；综合考虑滴灌系统灌水器堵塞的随机性、可恢复性和持续性等堵塞性能评估参数，构建了灌水器堵塞的多因素评价体系，解决了以往灌水器堵塞评估参数较为单一难以有效评估灌水器的堵塞过程。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案。

一种滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统，其包括：环境模拟与控制系统和循环加速测试系统；

所述环境模拟与控制系统包括：温室补光装置、室内温湿度控制器、水质施入设备和通风设备；

循环加速测试系统包括:滴灌系统与供水系统；

滴灌系统包括：调压阀、压力表、滴灌带、阀门、盛水与移动装置和集水槽；所述滴灌系统整体呈由管道组成的矩形框架结构；所述调压阀设置在所述滴灌系统的管道首部，控制管道输送进入所述滴灌系统的水流量；所述压力表设置在所述调压阀与所述滴灌带之间，显示所述滴灌系统的水压；所述滴灌带贯通所述滴灌系统，每根所述滴灌带上等间距设置有多个滴水器；所述盛水与移动装置对应设置在每根所述滴灌带上的滴灌装置下方；所述集水槽设置在所述滴灌带的下方，收集所述滴灌带滴落的水；

所述供水系统包括：水源施入装置、第一阀门、第二阀门、第三阀门、供水池、第一温度传感器、水泵、储肥罐、施肥泵、第五阀门、微纳米气泡加气装置、加热装置、降温装置、第七阀门、第八阀门、水表和管道；所述水源施入装置提供供水系统用水，所述水源施入装置与所述供水池之间设置所述第一阀门；所述供水池用于储存所述滴灌系统回收的水和所述水源施入装置提供的水，所述供水池与所述集水槽之间设置第二阀门，以控制从所述集水槽回收的水，所述供水池与所述水泵之间设置有所述第一温度传感器，以显示提供的水的温度；所述储肥罐与所述施肥泵之间设置第五阀门；所述水泵、施肥泵和微纳米气泡加气装置分别通过所述第七阀门连接的所述加热装置、通过所述第八阀门连接的所述降温装置；所述加热装置和降温装置通过所述水表连接所述滴灌系统。

优选地，所述施肥泵通过所述第四阀门再连接所述第七阀门连接的所述加热装置和所述第八阀门连接的所述降温装置；所述微纳米气泡加气装置通过所述第六阀门再连接所述第七阀门连接的所述加热装置和所述第八阀门连接的所述降温装置。

优选地，所述加热装置和所述降温装置与所述水表之间分别设置所述第二温度传感器。

优选地，所述供水池与所述水泵之间还设置有过滤器；所述水泵为离心泵。

优选地，盛水与移动装置包括：滑轨、杯托和盛水杯子；所述盛水杯子设置在所述杯托上，所述杯托可以沿所述滑轨往复滑动，以调整所述盛水杯子与所述滴水器竖直方向上的位置。

一种应用上述滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统的方法，器包括如下步骤：

步骤一，测试前调节环境控制与模拟系统，模拟真实环境下的温度、湿度以及光照环境；

步骤二，进行复杂水质的模拟，通过所述水源施入装置将水注入到供水池中；

步骤三，待外部环境稳定，打开相应阀门和所述水泵运行系统，调节滴灌系统首部的压力至适宜范围；

步骤四，检查循环加速测试系统运行情况，确认循环加速测试系统正常运行后开始测试，测试中考虑的因素主要有施肥、加气、冲洗，并且定期测定流量。

优选地，为明确单个灌水器堵塞发生的随机性，首先利用公式1对单个灌水器流量q进行计算，

式中，q为单个灌水器流量，单位为l/h；t为流量测试时间，单位为min；mk和mwk分别为空桶和每次测流时间t后小桶与水总质量，单位为g；

将某一测试时间间隔内所测试的滴灌管上的所有灌水器的流量差值的绝对值由高到低进行排序，取最大的前10％的灌水器的测试结果按照公式2进行计算，得到单个灌水器堵塞发生的随机性，表征该灌水器在流量波动能力的强弱；

式中，表示灌水器堵塞发生随机性的大小；t表示流量测试时间，单位为h；δt表示相邻两次流量测试时间间隔，单位为h；表示灌水器no.i在相邻两测试时间t和t+δt时流量测试差值，单位为l/h；表示no.i灌水器初始流量的平均值，单位为l/h；n表示所测试滴灌管/带上灌水器总数；i表示按照流量差值的绝对值由高到低的排序后的灌水器序号；n10％表示流量差值的绝对值由高到低的排序后的前10％的最末一个灌水器序号；灌水器堵塞机理测试系统中，n＝1，2……45，δt＝60h。

优选地，为明确灌水器堵塞发生可恢复性，将处在同一堵塞水平的所有灌水器的流量恢复值由低到高进行排序，取最小的前10％的灌水器的流量测试结果按照公式3进行计算，定义为该灌水器在该堵塞水平下的可恢复性旨在表征灌水器在某一堵塞水平条件下的流量自恢复能力；且定义当灌水器＞5.0％时，认为该灌水器在该堵塞水平下堵塞存在可恢复性；

式中，表示流量可恢复性的大小；cd表示灌水器某一堵塞水平；n表示该测试时间下处于该堵塞水平条件下的灌水器数量；i表示按照流量差值由低到高排序后的灌水器序号；n10％表示流量差值的由低到高排序后的前10％的最末一个灌水器序号。

优选地，为明确灌水器堵塞发生持续性，由相对平均流量和克里斯琴森均匀系数决定；

相对平均流量采用流量校正方式对实测流量进行校正，消除温度对流量测试的影响；采用校正后的滴灌灌水器流量结果，计算灌水器的dra，具体计算如公式4：

式中：表示第i个灌水器初始时刻经校正后的流量，单位为l/h；表示第i个灌水器在t时经校正后的流量，单位为l/h；n为滴灌带上灌水器的总数；

克里斯琴森均匀系数采用cu评估毛管灌水器的出流均匀度，具体计算如公式5和公式6：

式中：表示t时刻滴灌带上各个灌水器校正流量的平均值，单位为l/h；其余参数意义与公式1相同。

优选地，通过连续运行测试与实际运行测试结果对比，得出随机性、相对平均流量、灌水均匀度的校正方法如下：

△fqt：pi1/4＝1.24pc；pi1/7＝1.57pc

dra:pi1/4＝1.59pc–59；pi1/7＝1.96pc-96

cu:pi1/4＝1.51pc–51；pi1/7＝1.94pc–94

式中：pc表示连续运行测试结果，pi1/4表示实际运行4d/次测试结果、pi1/7表示实际运行7d/次测试结果。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过构建滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统，模拟室外环境，还原滴灌灌水器真实工作环境，充分考虑多种因素的影响，减小了测试误差。

(2)本发明提供了再生水、微咸水和含沙水的水质配比方式，节省了水源取水的过程与时间，提高了测试的效率。

(3)本发明提出一个标准化的灌水器堵塞机理循环加速测试方法，解决了目前测试方法不统一，导致测试结果偏差大的问题。

(4)本发明明确了灌水器堵塞机理的评价指标随机性、可恢复性和持续性指标与流程，针对不同水质对灌水器的影响，更为全面地进行抗堵塞性能的综合性评价。

附图说明

图1是本发明滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统的流程图。

图2是本发明滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统的示意图。

图3是本发明滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统的供水系统的示意图。

图4是本发明滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统的滴灌系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

结合附图1-4对本发明进一步说明。

(1)总体思路流程

本发明综合考虑了劣质水源水质的复杂性以及外部环境环境因素对灌水器堵塞过程的耦合影响，构建了一种能切实模拟温度、光照、湿度等外部环境条件，并且能够还原劣质水源关键组分的滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统；并针对不同水源水质条件，对该测试系统灌水施肥、管道加氧、运行压力、试验水温和冲洗方式等主要参数进行设定，提出了系统的标准化测试方法；基于上述测试系统与方法开展灌水器堵塞循环加速测试，定期进行灌水器的流量测试，因加速试验与实际结果存在偏差，在对灌水器流量矫正后，构建了考虑灌水器堵塞的随机性、持续性和可恢复性的综合评价指标。总体思路流程如图1所示。

(2)构建滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统

如图2所示，综合考虑外部环境条件、水质参数、过滤装置及肥气耦合等因素，构建了滴灌系统灌水器堵塞机理的循环加速测试系统，所述系统主要包含环境模拟与控制系统及测试系统，其中环境模拟与控制系统主要包括温室补光装置、室内温湿度控制器、水源施入设备和通风设备，测试系统主要包括供水系统、滴灌系统、盛水与移动装置和集水槽。

如图3所示，在上述方案基础上，供水系统包括：供水池、过滤器、温度传感器、离心泵、施肥装置、微纳米气泡加气装置、加热装置、降温装置和水表。滴灌系统包括一个测试系统骨架、首部调压阀、测试用滴灌带和若干阀门管件。盛水与移动装置包括滑轨、杯托、盛水杯子。

在上述方案基础上，温室补光灯采用长条农用高压气体放电灯(led)，条数为6条，灯管长3m，正对下方滴灌带，保证每根灯管能够直射对应的滴灌带。可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱，其波谱宽度小于±30nm，光照强度选取为100～5000lx。

在上述方案基础上，供水池规格采用大小一致的2×3×1.5m³的长方体水池，水池上方为开敞式，供水池分别设置孔径为50mm的出水口与进水口。

在上述方案基础上，集水槽下方向下凹陷，出水口连接至回流管道，回流管道以5°角度倾斜，使得水流可以自流回供水池，达到水源循环的效果。

(3)滴灌系统水质模拟方法

根据诱发灌水器堵塞的关键水质参数及不同水源的特点，通过控制水质的关键参数来实现不同水源的模拟。对于常规水源，考虑悬浮颗粒、ph、硬度和关键离子采用简单水质要素的简单配比，水质主要指标控制参数如表1所示。在常规水源的基础上进行再生水、微咸水、高含沙水等复杂水质的模拟。

表1常规水源指标

在上述方案的基础上，再生水的模拟配制为：主要添加物包括微生物、营养物质和无机离子三大类，营养物质和无机离子采用人工添加药剂的方式。营养物质方面，采用葡萄糖与bod按照比例进行配制(葡萄糖：bod＝1:0.53)，bod控制在10-20mg/l；无机离子方面，ca²⁺和mg²⁺分别控制在60-70mg/l和20-30mg/l；微生物的配制采用超滤膜装置(0.15μmmwcut-off)过滤后的无菌水作为基底，将摇床培养后达到标准的枯草杆菌菌液和气单胞菌菌液按照所需比例，稀释配入无菌水中，总菌浓度通常控制在5±0.2104cfuml^-1，超滤膜装置需要定期替换，配水前进行医用酒精灭菌，保证混合菌种方面满足测试要求。

在上述方案的基础上，微咸水的模拟配制：在常规水源的基础上，采用人工药剂添加无机离子配制微咸水，达到以下指标：ca²⁺含量60-70mg/l、mg²⁺含量90-100mg/l、na和k离子含量总共800-1000mg/l、hco^3-含量400-600mg/l、cl-含量800-1000mg/l、so4^2-含量200-400mg/l、ph在6.5-8.5、矿化度为2-5g/l。

在上述方案的基础上，高含沙水的模拟配制：在常规水源的基础上，添加粘壤土与粒径在0-2000μm的小沙子来进行含沙量的配比。沙子中，粘粒(粒径＜2μm)、粉粒(2μm＜粒径＜50μm)和砂粒(50μm＜粒径＜2000μm)所占比例分别处于5-10％、40-60％、40-50％，中值粒径取40-60μm。最后将模拟配制好的水源加入水源施入装置5，配以清水进行浓度的配比，最后施入到供水池11中。

(4)灌水器堵塞机理测试系统的标准化运行方法

在(2)中所述的构建完滴灌系统循环加速测试系统与(3)中所述的水质模拟方法基础上，构建了一种灌水器堵塞机理测试系统的标准化运行方法。主要步骤为：测试前，调节环境控制与模拟系统，模拟真实环境下的温度、湿度以及光照环境；进行(2)中所述的复杂水质的模拟，通过水源施入装置注入到供水池中；待外部环境稳定，打开相应阀门和水泵运行系统，调节系统首部的压力至适宜范围；检查系统运行情况，确认系统正常运行后开始测试，测试中考虑的因素主要有施肥、加气、冲洗等，并且定期测定流量。

在上述方案基础上，测试运行压力可选为0.06、0.08、0.10、0.12、0.14mpa。

在上述方案基础上，测试的灌水频率为1d/次，采用水表进行灌水量的控制，待测试的滴灌带每天的灌水量为0.025m³/m，以常规600m滴灌带可灌溉15m³水设计。

在上述方案基础上，系统间隔1d施肥一次，通过施肥泵将水肥混合液注入到主管道中，测试过程按清水-施肥-清水的流程施加，分别历时1/4、1/2、1/4，纯养分浓度处于0.1～0.5g/l，待测滴灌带的单次过肥总量为2g/m。

在上述方案基础上，若是系统需要加气要求，可将加气装置接入供水系统的连接管路中，加气装置使用微纳米气泡发生装置，进气量为1.0、1.25、1.5、1.75、2l/min。

在上述方案基础上，离心泵流量为6m³/h，扬程为15m。施肥泵流量为6m³/h，扬程为15m。

在上述方案基础上，因为是循环系统，为了避免水质产生较大改变，系统每运行3-5d后需要换水1次。

在上述方案的基础上，测试系统需要进行定期毛管冲洗，通过毛管尾部的阀门来控制冲洗流速，冲洗模式为每运行60h就以0.4m/s的冲洗流速冲洗5min。

在上述方案的基础上，系统每运行3-7d测定一次流量，测试时间可在3-5min。

(5)灌水器堵塞机理的评价流程与指标

构建了滴灌系统灌水器堵塞的的评价指标体系，包含堵塞发生的随机性、持续性和可恢复性。因为本发明为缩短测试周期，采用了循环加速运行方法，但与实际运行中灌水器的堵塞行为有较大差异，因此需进行评价指标体系的矫正。

在上述方案的基础上，灌水器堵塞的评价体系包含随机性持续性以及可恢复性dra和cu，分别如下所述：

①灌水器堵塞发生随机性

为明确单个灌水器堵塞发生的随机性，首先需对单个灌水器流量q进行计算，见公式1。

式中，q为单个灌水器流量，单位为l/h；t为流量测试时间，单位为min；mk和mwk分别为空桶和每次测流时间t后小桶与水总质量，单位为g。

基于单个灌水器流量测试结果显示的灌水器出流的多变特征，将某一测试时间间隔内所测试的滴灌管/带上的所有灌水器的流量差值的绝对值由高到低进行排序，取最大的前10％的灌水器的测试结果按照公式2进行计算，将所得结果定义为单个灌水器堵塞发生的随机性δrtq，旨在表征该灌水器在流量波动能力的强弱。

式中，表示灌水器堵塞发生随机性的大小；t表示流量测试时间，单位为h；δt表示相邻两次流量测试时间间隔，单位为h；表示灌水器no.i在相邻两测试时间t和t+δt时流量测试差值，单位为l/h；表示no.i灌水器初始流量的平均值，单位为l/h。n表示所测试滴灌管/带上灌水器总数；i表示按照流量差值的绝对值由高到低的排序后的灌水器序号；n10％表示流量差值的绝对值由高到低的排序后的前10％的最末一个灌水器序号。在本发明的灌水器堵塞机理测试系统中，n＝1，2……45，δt＝60h。

②灌水器堵塞发生可恢复性

灌水器堵塞的发生具有一定自恢复能力，即在系统持续运行，且无控堵措施额外施加的前提下，灌水器相邻两次测试的流量会产生一定程度的自恢复，因此，将处在同一堵塞水平的所有灌水器的流量恢复值由低到高进行排序，取最小的前10％的灌水器的流量测试结果按照公式3进行计算，定义为该灌水器在该堵塞水平下的可恢复性旨在表征灌水器在某一堵塞水平条件下的流量自恢复能力。且定义当灌水器时，认为该灌水器在该堵塞水平下堵塞存在可恢复性。

式中，表示流量可恢复性的大小；cd表示灌水器某一堵塞水平；n表示该测试时间下处于该堵塞水平条件下的灌水器数量。i表示按照流量差值由低到高排序后的灌水器序号；n10％表示流量差值的由低到高排序后的前10％的最末一个灌水器序号。

③灌水器堵塞发生持续性

滴灌灌水器堵塞的持续性，由相对平均流量(dra)和克里斯琴森均匀系数(cu)决定，即虽然单个灌水器堵塞具有一定的随机性和可恢复性，但并未影响滴灌系统的dra和cu的整体变化特征，二者仍旧呈现较为一致的先波动平衡后线性下降的动态变化特征，前期波动平衡时间就是滴灌灌水器的持续时间。

相对平均流量(averagedischargevariationrate，dra)采用流量校正方式对实测流量进行校正，消除温度对流量测试的影响。采用校正后的滴灌灌水器流量结果，计算灌水器的dra，具体计算公式如下：

式中：qi0表示第i个灌水器初始时刻经校正后的流量，单位为l/h；qit表示第i个灌水器在t时经校正后的流量，单位为l/h；n为滴灌带(管)上灌水器的总数。

克里斯琴森均匀系数(cristiansenofuniformity，cu)采用cu评估毛管灌水器的出流均匀度，具体计算公式如下：

式中：表示t时刻滴灌管(带)上各个灌水器校正流量的平均值，单位为l/h；其余参数意义与公式1相同。

④通过连续运行测试与实际运行测试结果对比，得出随机性、相对平均流量、灌水均匀度的校正方法，具体方法如下：

△fqt：pi1/4＝1.24pc；pi1/7＝1.57pc

dra:pi1/4＝1.59pc–59；pi1/7＝1.96pc-96

cu:pi1/4＝1.51pc–51；pi1/7＝1.94pc–94

式中：pc表示连续运行测试结果，pi1/4表示实际运行4d/次测试结果、pi1/7表示实际运行7d/次测试结果。

本发明的工作过程

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

(1)本发明循环加速测试系统的组成部分

如图2所示，本发明由两部分组成，分别是一套可以进行环境模拟与控制系统的外围结构1与一套循环加速测试系统2。

环境模拟与控制系统包括温室补光装置3、室内温湿度控制器4、水质施入设备5、通风设备6等关键组成部分。

循环加速测试系统包括滴灌系统7与供水系统10。每部分的具体组成如下：

如图3所示，供水系统10包括：阀门34、阀门31、阀门35、供水池11、过滤器12、温度传感器13、水泵(离心泵)14、储肥罐15、施肥泵16、阀门36、阀门37、微纳米气泡加气装置17、阀门38、加热装置18、降温装置19、阀门32、阀门33、温度传感器29和30、水表20。

如图4所示，滴灌系统7包括：首部的调压阀21、压力表22、滴灌带23、滴灌带首部的阀门24。盛水与移动装置8包括滑轨25，杯托26、盛水杯子27。

(2)本发明的标准化测试工作过程

实施例：在室内构建了一套滴灌系统灌水器堵塞机理循环测试系统的条件下，以某次测试流程为例，标准化测试过程分为：环境控制过程、水质模拟过程、测试过程、冲洗过程、加气测试过程。

①环境控制过程：

测试前，在滴灌系统上装好待测滴灌带23，打开温室补光装置3，模拟真实田间工作环境下的光照条件，设置光强为1000lx，直至光照稳定；调节室内温湿度控制器4，通过对室内输送冷风与暖风，控制室内温度在20℃。还有采用喷雾制冷等方式，模拟真实灌水器工作状态下的温湿度环境；也可使用通风装置6进行室内湿度的调控，使湿度控制在40％。将加热装置与降温装置的水温设定在20℃。提前将肥料尿素加入施肥罐15，将尿素与水充分搅拌混合，使尿素浓度达到0.2g/l。测试压力值选择0.1mpa。设置微纳米气泡发生装置的进气量为1.2l/min。

②水质模拟过程：

先对初始水质的简单要素进行一个标准化的配比，使初始水质的基本要素满足常规水质的指标，如表1所示。在初始水质的基础上进行标准的再生水、微咸水和高含沙水进行配比。本次实施例选择含沙水进行配置。

在已配比好的初试水源的基础上，通过添加粘壤土与粒径在0-2000μm的小沙子。先将砂粒按粒径区分好，然后将准备好的粘粒(粒径＜2μm)、粉粒(2μm＜粒径＜50μm)和砂粒(50μm＜粒径＜2000μm)按照比例5％、50％、45％施加到水源施入装置5，与配制好的初始水源进行混合，形成高含沙水，使中值粒径尽量达到50μm。最后将模拟配制好的含沙水施入到供水池11中。

③测试过程：

待环境条件达到稳定，水源配比完成，开始运行系统。打开供水池阀门31和阀门35、所有滴灌带首部的阀门24，开启离心泵14向滴灌系统供水，水源从供水池中吸出，检测管路是否通畅。水流通过过滤器，流经温度传感器13时，会检测水温，控制水流分流，若是水温低于20℃，会打开阀门32，让水流通过加热装置18；若水温高于20℃，则打开阀门33，通过降温装置19，直至水温达到20℃，温度传感器29、30让水温保持恒温。观察压力表22，缓慢调节滴灌系统首部的调压阀21，使压力逐渐稳定在0.1mpa。

待系统运行稳定，并且输送水源一段时间后，再打开阀门37和阀门36，开启施肥泵16，向系统中加肥。

在初始的非测试时间，将盛水移动平台往外拖出一个杯子的距离，移动装置8上的盛水杯子27在滑轨25上左右移动，在水平方向上与灌水器成一条直线，但因为竖直方向不对应，使之与滴灌灌水器错开，通过灌水器的水直接流到集水槽9中，未引入滴灌管中的水也经回流管28流回供水池11中，这样可以冲刷集水槽，避免水质沉淀，从而达到水体浓度均匀，有利于测试的持续进行。

在测试开始的一瞬间，将盛水的移动平台向里推进一个杯子的距离，盛水杯子移动装置上的盛水杯子迅速地移动至滴灌灌水器正下方，使水流恰好滴到盛水杯子的正中心，与此同时，开始使用秒表开始计时。时间到3min后，再将移动平台拉出一个杯子的距离，断开灌水器与盛水杯子之间的水流。分别称取每个盛水杯子中水的重量，记录数据以及当前测试的环境条件。

测试结束，系统继续运行。观察水表20，直至总灌水量达到0.025m³/m的四分之三时，关闭阀门36、阀门37，关闭施肥泵16，停止向系统施肥，单以配制好的水源运行。当灌水量达到0.025m³/m时，关闭离心泵14、阀门31、阀门24，缓慢关闭调压阀21。待水流基本全部从回流管道28流回供水池后，关闭阀门35，至此一天内的系统运行结束。待第二天重复①②③步骤。

④冲洗过程：

因为是循环加速测试系统，为了保证滴灌系统毛管清洁，在测试一段时间后需进行测试系统的毛管冲洗，每运行60h就以0.4m/s的冲洗流速冲洗5min。当系统运行达到60h后，若供水系统中正在施肥，则关闭施肥泵16，关闭阀门37、36，停止向管道中施肥。在供水池11中的测试水源替换成清水，继续运行系统，用清水来冲洗滴灌系统。

⑤加气测试过程：

打开阀门31和阀门35、阀门24，开启离心泵14，检测管路是否通畅。观察压力表22，调节滴灌系统首部的调压阀21，使压力稳定在0.1mpa。待系统运行稳定后，打开阀门37和阀门36，开启施肥泵16，向系统中加肥。与此同时，运行微纳米气泡发生装置17，打开阀门38，向滴灌系统中加气。系统运行稳定后，再用步骤③测试过程的方法来进行测试，测试结束后，灌水量达到0.025m³/m的四分之三时，关闭阀门36、阀门37，关闭施肥泵16，停止向系统施肥，关闭微纳米气泡加气装置17，关闭阀门38，停止向系统加气，单以配制好的水源运行。当灌水量达到0.025m³/m时，关闭离心泵14、阀门31、阀门24，缓慢关闭调压阀21。待水流基本全部从回流管道28流回供水池后，关闭阀门35，至此一天内的系统运行结束。待第二天重复①②③步骤。系统运行60h后，以④冲洗过程的方法来进行冲洗。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。