專利名稱：負壓滲控微灌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種設(shè)施灌溉裝置，具體說就是一種負壓滲控微灌裝置，屬于農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的灌溉技術(shù)可分為地面灌溉和設(shè)施灌溉。地面灌溉包括溝灌，畦灌等；設(shè)施灌溉包括噴灌，滴灌等。現(xiàn)有灌溉技術(shù)都要憑經(jīng)驗進行間隔性灌溉，因此很難避免過量灌水造成水資源浪費和灌水不及時造成產(chǎn)量損失的問題。植物對水分的需求可分為生育期變化和日變化兩種情況。以小麥為例，在苗期的需水量較小，把節(jié)期的需水量迅速增加，在開花灌漿期達到最大，成熟期的需水量逐漸減少，這就是農(nóng)作物需水的生育期變化。在白天，農(nóng)作物的氣孔開放，蒸騰加強，對水分的需求大；在夜晚，氣孔關(guān)閉，蒸騰降低，對水分的需求降低；這就形成農(nóng)作物需水的日變化。雖然現(xiàn)在比較先進的設(shè)施灌溉采用了電腦控制技術(shù)，可以在一定程度上根據(jù)植物需水規(guī)律進行“實時灌溉”，但是，由于需要配備精密昂貴的測控設(shè)備，要有大規(guī)模投資才能實現(xiàn)，影響了該項技術(shù)的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種負壓滲控微灌裝置，實現(xiàn)了根據(jù)土壤濕度自動灌溉，并且使土壤含水量穩(wěn)定保持在設(shè)定范圍。
實現(xiàn)本實用新型的目的采取的技術(shù)方案是這樣的。本實用新型基于以下原理完成(1)一個容器裝滿水，倒置在土壤上，就構(gòu)成一種最簡單的負壓滲控微灌系統(tǒng)；(2)起始過程容器中的水與土壤接觸后，在土壤襯質(zhì)勢和毛細管力作用下，水滲入土壤間隙，水土界面處于不透氣的封閉狀態(tài)。密閉容器內(nèi)由于一定體積的水滲入土壤而產(chǎn)生負壓，負壓阻止密閉容器內(nèi)水的外流，向土壤供水停止；(3)供水過程水士界面的水在毛細作用下向周圍土壤擴散，由于容器中的水在負壓作用下不能自由外流，水土界面大孔徑土壤間隙由外部空氣在大氣壓作用下來補充；由于密閉容器中負壓作用，水土界面土壤間隙中的空氣被吸入密閉容器中，容器中負壓減小，水再次從容器中流出；如此循環(huán)完成供水過程；(4)控水過程當周圍土壤到達一定的含水量時吸水力降低，水向周圍的滲透停止，水土界面保持封閉狀態(tài)，向土壤的供水就停止；當土壤中的水分由于蒸發(fā)或植株蒸騰消耗掉，土壤吸力大于容器中的負壓時，向士壤的供水又自動恢復(fù)。
利用以上原理，負壓滲控微灌技術(shù)描述為利用大氣壓、負壓、水柱壓和土壤吸水四種力相互作用的平衡過程，就像一個自動開關(guān)一樣不斷關(guān)閉和開啟，實現(xiàn)了根據(jù)土壤濕度自動灌溉。具體地，本實用新型所說的負壓滲控微灌裝置的結(jié)構(gòu)是這樣的在儲水容器下端有出水口，出水口與輸水管相連，輸水管連接埋設(shè)在土壤中的滲水管，滲水管上連接著滲水器，滲水管末端連接通氣管，通氣管上設(shè)有進氣口并與進氣管連接，進氣管與大氣相通，通氣管末端連接儲水容器上端的容器進氣口。整個裝置中，儲水容器-輸水管-通氣管-儲水容器幾部分組成一個對外界封閉的環(huán)狀連通器，只是在進氣管部位和外界大氣連通。
本實用新型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟實用，可達到實時灌溉、保持土壤水、氣均衡穩(wěn)定的效果，不附加任何測控設(shè)備，用管道系統(tǒng)實現(xiàn)了較大規(guī)模的“實時灌溉”。


圖1給出的是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各標號代表的含義是1、密閉的儲水容器2、加水口3、儲水容器進氣口4、出水口5、負壓腔6、輸水管7、滲水管8、滲水器9、豎通氣管10、進氣管、通氣管進氣口12、橫通氣管13、進氣管進氣口。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
見圖1，負壓滲控微灌裝置，密閉的儲水容器1上端設(shè)有加水口2，儲水容器進氣口3，下端設(shè)有出水口4，輸水管6通過出水口4與儲水容器1連接，輸水管6另一端與滲水管7連通，滲水管7與輸水管是一樣的管子，連接著用多孔材料作成的管狀滲水器8，滲水管7水平埋設(shè)在植物根系最活躍的土層中，滲水管7末端連接豎通氣管9，豎通氣管9最低端應(yīng)低于滲水管7，最高點應(yīng)高于儲水容器1的上蓋。在豎通氣管9上開設(shè)有多個高于或者低于滲水管7的通氣管進氣口11，按設(shè)計需要，數(shù)量至少要不低于5個，具體使用時，進氣管10僅能連接一個通氣管進氣口11，其它進氣口應(yīng)保持密封狀態(tài)，進氣管10的進氣口13要與大氣相通并與橫通氣管12等高。橫通氣管12一端連接豎通氣管9，另一端與儲水容器進氣口3連接。儲水容器1的作用是儲存足夠的水量、產(chǎn)生輸水水位壓差和負壓。儲水容器1底部放置位置應(yīng)高于灌溉區(qū)地面最高點，容器壁由硬質(zhì)的不透氣材料制成，應(yīng)能承受整個裝置內(nèi)最高水柱產(chǎn)生的壓力相當?shù)呢搲?。裝置水柱高度的零基準點在滲水管的位置。密閉的儲水容器的容量、管道的直徑等需要根據(jù)灌溉面積內(nèi)的最大需水量和速率來計算確定。加水口2要有密封性能。通氣管進氣口11的作用是調(diào)節(jié)和穩(wěn)定滲水器8承受的水壓。以滲水管為基準，高于基準的進氣口在滲水器內(nèi)產(chǎn)生正壓，等高于基準的進氣口使?jié)B水器處于零水壓，低于基準的進氣口使?jié)B水器處于負壓工作狀態(tài)，將進氣管10連接在不同位置的進氣口上，就能控制灌溉裝置的輸水速率和土壤的含水量，具體使用時，通過改變與進氣管10的連接部位，控制土壤含水量。豎通氣管9的直徑應(yīng)該在2cm以上。管狀滲水器8是向土壤滲水的工作部件，用多孔材料制造，一般情況，多孔材料的孔徑小于3微米，能產(chǎn)生大于1個大氣壓的水張力，當滲水器處于負壓工作狀態(tài)，可能會有外部空氣被吸入，在滲水管和輸水管中形成氣泡栓塞，土壤吸水力對儲水容器中水的連續(xù)拉力會被切斷。因此，多孔材料的最大孔徑應(yīng)能產(chǎn)生大于1個大氣壓的水張力。豎通氣管9的作用是只允許空氣進入橫通氣管，直徑應(yīng)該較大，以利于從外界進來的空氣進入橫通氣管12。橫通氣管12的作用是提供空氣回路，形成對外界封閉的連通器，使灌溉裝置可以連續(xù)工作，在工作狀態(tài)下，密閉的儲水容器上部自然形成負壓腔5，負壓腔內(nèi)的負壓大小等于裝置內(nèi)最高水面到進氣口之間的水柱產(chǎn)生的壓力。
權(quán)利要求1.負壓滲控微灌裝置，具有密閉的儲水容器和輸水管，其特征是在密閉的儲水容器(1)的上端有進氣口(3)，進氣口(3)與通氣管連通，在密閉的儲水容器(1)下端有出水口(4)，出水口(4)與輸水管(6)相連，輸水管(6)連接埋設(shè)在土層中的滲水管(7)，滲水管(7)上接有用多孔材料作成的管狀滲水器(8)，滲水管(7)末端與通氣管連接，通氣管上設(shè)有通氣管進氣口(11)，通氣管進氣口(11)與進氣管(10)連接，進氣管(10)的上端開有進氣口(13)并與大氣相通。
2.按權(quán)利要求1所述的負壓滲控微灌裝置，其特征是滲水管(7)末端連接豎通氣管(9)，豎通氣管(9)下端設(shè)有通氣管進氣口(11)，進氣管(10)的下端連接通氣管進氣口(11)，進氣管(10)上端的進氣口(13)與橫通氣管(12)等高，橫通氣管(12)一端連接豎通氣管(9)，橫通氣管(12)另一端與密閉的儲水容器(1)上的進氣口(3)連接。
3.按權(quán)利要求2所述的負壓滲控微灌裝置，其特征是豎通氣管(9)最低端低于滲水管(7)，豎通氣管(9)最高點高于儲水容器(1)的上蓋。
4.按權(quán)利要求2所述的負壓滲控微灌裝置，其特征是在豎通氣管(9)上開設(shè)有不少于5個高于或者低于滲水管(7)的通氣管進氣口(11)。
5.按權(quán)利要求1所述的負壓滲控微灌裝置，其特征是滲水器(8)用多孔材料制造而成，多孔材料的孔徑小于3微米。
專利摘要本實用新型涉及一種負壓滲控微灌裝置，屬于農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)是在密閉的儲水容器的上端有進氣口，進氣口與通氣管連接，在密閉的儲水容器下端有出水口，出水口與輸水管相連，輸水管連接埋設(shè)在土中的滲水管，滲水管上有滲水器，在末端與通氣管連通。通氣管上設(shè)有進氣口并與進氣管連接。本裝置利用大氣壓、負壓、水柱壓和土壤吸水四種力相互作用的平衡過程，就像一個自動開關(guān)一樣不斷關(guān)閉和開啟，可以保證灌水過程受土壤含水量控制，并且使土壤含水量穩(wěn)定保持在設(shè)定范圍，實現(xiàn)了根據(jù)土壤濕度自動灌溉。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟實用，不附加任何測控設(shè)備，用管道系統(tǒng)實現(xiàn)了較大規(guī)模的“實時灌溉”。
文檔編號A01G27/06GK2870448SQ200520104708

公開日2007年2月21日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者崔四平 申請人:河北省農(nóng)林科學院遺傳生理研究所