專利名稱：一種灌溉的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)種植于土壤中的植物進(jìn)行灌溉的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可以節(jié)水的灌溉的方法，以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
灌溉用水從水源到田間，到被作物吸收、形成產(chǎn)量，主要包括水資源調(diào)配、輸配水、田間灌水和作物吸收等四個(gè)環(huán)節(jié)。在各個(gè)環(huán)節(jié)采取相應(yīng)的節(jié)水措施，組成一個(gè)完整的節(jié)水灌溉技術(shù)體系，包括水資源優(yōu)化調(diào)配技術(shù)、節(jié)水灌溉工程技術(shù)、農(nóng)藝及生物節(jié)水技術(shù)和節(jié)水管理技術(shù)。其中節(jié)水灌溉工程技術(shù)是該技術(shù)體系的核心。
目前，節(jié)水灌溉工程技術(shù)主要包括渠道防滲技術(shù)、管道輸水技術(shù)、噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、改進(jìn)地面灌溉技術(shù)、水稻節(jié)水灌溉技術(shù)及抗旱點(diǎn)澆技術(shù)。直接目的是減少輸配水過(guò)程的跑漏損失和田間灌水過(guò)程的深層滲漏損失，提高灌溉效率。
渠道防滲技術(shù)采用混凝土護(hù)面、漿砌石襯砌、塑料薄膜等多種方法進(jìn)行防滲處理，與土渠相比，渠道防滲可減少滲漏損失60％-90％，并加快了輸水速度。這種方式無(wú)法防止輸送過(guò)程中的蒸發(fā)損失，且水進(jìn)入土壤后的蒸發(fā)和滲漏無(wú)法避免。
管道輸水技術(shù)用塑料或混凝土等管道輸水代替土渠輸水，可大大減少輸水過(guò)程中的滲漏和蒸發(fā)損失，輸配水的利用率可達(dá)到95％。另外還能有效提高輸水速度，減少渠道占地。低壓管道輸水技術(shù)在我國(guó)北方井灌區(qū)已經(jīng)普及，但大型自流灌區(qū)尚處于試點(diǎn)階段。這種方式是當(dāng)水離開(kāi)管道進(jìn)入土壤后的仍然無(wú)法避免蒸發(fā)和滲漏損失。
噴灌技術(shù)噴灌是一種機(jī)械化高效節(jié)水灌溉技術(shù)，具有節(jié)水、省勞、節(jié)地、增產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，被世界各國(guó)廣泛采用。噴灌幾乎適用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果樹(shù)等，對(duì)地形、土壤等條件適應(yīng)性強(qiáng)。與地面灌溉相比，大田作物噴灌效果不好。一般可節(jié)水30％-50％，增產(chǎn)10％-30％，但耗能多、投資大，不適宜在多風(fēng)條件下使用。
微灌技術(shù)包括微噴和滴灌，是一種現(xiàn)代化、精細(xì)高效的節(jié)水灌溉技術(shù)，具有省水、節(jié)能、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，灌水同時(shí)可兼施肥。這種方式同樣無(wú)法避免水進(jìn)入土壤后的蒸發(fā)和滲漏損失。
目前，任何一項(xiàng)節(jié)水灌溉技術(shù)都有其適用的自然條件、經(jīng)濟(jì)條件。以上節(jié)水灌溉工程技術(shù)其中主要的缺點(diǎn)是灌溉水的有效利用率低，一般在0.4左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種灌溉的方法及裝置，可以減少水進(jìn)入土壤后的滲漏和蒸發(fā)損失，提高水的利用率，從而達(dá)到節(jié)水的目的。
本發(fā)明的灌溉的方法包括以下步驟1)通過(guò)水管將水送入埋于種植植物的土壤層下方的多孔介質(zhì)層，供水壓力為0.01～0.1MPa；2)利用毛細(xì)作用使多孔介質(zhì)層內(nèi)的水滲透到所述種植植物的土壤層。
所述多孔介質(zhì)層的下方和兩側(cè)設(shè)有防滲層。
所述多孔介質(zhì)層與種植植物的土壤層交界的位置向兩側(cè)開(kāi)有導(dǎo)滲孔，每側(cè)的導(dǎo)滲孔間隔設(shè)置。
所述水管為管壁上設(shè)有出水孔的微孔管，所述水管的外側(cè)包覆有過(guò)濾層。
本發(fā)明的灌溉用的裝置，包括水管，所述水管管壁上設(shè)有出水孔，所述水管設(shè)置于一多孔介質(zhì)層中，所述多孔介質(zhì)層下方和兩側(cè)設(shè)有防滲層，所述多孔介質(zhì)層上方為土壤層；所述土壤層、多孔介質(zhì)層和防滲層均位于在地面上開(kāi)挖的溝槽中。
所述溝槽內(nèi)兩側(cè)土壤層與多孔介質(zhì)層接觸的位置設(shè)有導(dǎo)滲孔，每側(cè)的導(dǎo)滲孔間隔設(shè)置。
所述水管的直徑為20～100mm，所述水管上的出水孔為直徑0.15～1.0mm的圓孔或0.5×2.0mm的長(zhǎng)孔。
所述水管外側(cè)包覆有過(guò)濾層。
所述過(guò)濾層的等效孔徑為0.01～0.05mm，滲透系數(shù)為0.01～0.03cm/s。
所述多孔介質(zhì)層由本身不吸水的介質(zhì)顆粒組成，所述介質(zhì)顆粒的粒徑在1～3mm之間，孔隙率在0.25～0.35之間。
在本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，雖然多孔介質(zhì)層的介質(zhì)顆粒本身不吸水，但介質(zhì)顆粒之間所形成的孔隙卻具有很好的吸水和儲(chǔ)水功能，且其水阻力小，在供水時(shí)只需較小的水壓就可出水，節(jié)約了能量；多孔介質(zhì)層中的儲(chǔ)水通過(guò)毛細(xì)作用緩緩的滲入到土壤層，從而被植物最大限度的利用。另外，由于多孔介質(zhì)層的介質(zhì)顆粒相對(duì)較大，且多孔介質(zhì)層內(nèi)儲(chǔ)有大量的水，當(dāng)供水停止時(shí)，不會(huì)因?yàn)楣┧軆?nèi)的壓力突然降低使水管周圍的物質(zhì)堵塞出水孔。所述多孔介質(zhì)層下方和兩側(cè)的防滲層可以防止水的滲漏。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，灌溉過(guò)程中幾乎沒(méi)有蒸發(fā)和滲漏，具有工藝簡(jiǎn)單、節(jié)水、節(jié)能、運(yùn)行成本低、可同時(shí)施肥等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了水的利用率，可以達(dá)到0.8以上。


圖1為在地面上開(kāi)挖溝槽后的斷面圖；圖2為本發(fā)明的灌溉用的裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的水管的一種實(shí)施例的縱剖視圖；圖4為圖3中的A-A剖視圖。
圖中1.地面，2.土壤層，3.水管，4.多孔介質(zhì)層，5.防滲層，6.過(guò)濾層，7.水管管壁，8.出水孔，9.溝槽，10.導(dǎo)滲槽。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明是將水送入一埋于土壤層2下的多孔介質(zhì)層4內(nèi)，然后通過(guò)毛細(xì)作用使多孔介質(zhì)層4內(nèi)的水逐漸滲透到土壤層2，從而最大限度的利用灌溉水。
如圖1所示，在地面1上開(kāi)挖溝槽9，溝槽9的寬度一般以1～1.5米為宜，深度以0.4～0.8米為宜，溝槽9的底面設(shè)置成弧形或倒梯形為佳。
如圖2所示，在溝槽9的底部鋪設(shè)防滲層5，防滲層5可采用多種材料和形式，如弱滲透水性粘土、塑料布、水泥等；在防滲層5的上方填埋多孔介質(zhì)層4，多孔介質(zhì)層4的下方和兩側(cè)均有防滲層5。多孔介質(zhì)層所使用的填料可選擇的材料和形式也很多，其介質(zhì)顆粒應(yīng)不吸水或不易吸水，如石礫(粒徑1-3mm)、多孔(空隙率0.25-0.35)的透水材料等，易得的而又成本低的一種材料是沙子。多孔介質(zhì)層4的厚度應(yīng)根據(jù)所種植植物的需水量來(lái)確定，對(duì)需水量小的植物多孔介質(zhì)層4的厚度可以小一點(diǎn)，對(duì)需水量大的植物多孔介質(zhì)層4的厚度可以大一點(diǎn)，一般在10～15em之間。在多孔介質(zhì)層4中鋪設(shè)有水管3，鋪設(shè)水管3的過(guò)程可以是先鋪設(shè)多孔介質(zhì)層到其總厚度的一半，然后將水管3鋪設(shè)在多孔介質(zhì)層表面上，再鋪設(shè)多孔介質(zhì)層到其總厚度。
如圖3和圖4所示，水管3為一管壁7上有出水孔8的微孔管，水管3的外側(cè)包覆有過(guò)濾層6。水管3的直徑一般為20～100mm，管壁7上的出水孔8可以是直徑在0.15～1.0mm左右的圓孔，也可以是0.5×2.0mm左右的長(zhǎng)孔，出水孔8的數(shù)量和密度根據(jù)水力計(jì)算而定；水管3的管材可以采用PVC管、PE管、金屬管等，當(dāng)然，使用PVC管成本低，不易腐蝕，是較佳的選擇。水管3外側(cè)的過(guò)濾層6一般采用等效孔徑在0.01～0.05mm，滲透系數(shù)為0.01～0.03cm/s的材料，優(yōu)選是等效孔徑0.03毫米，滲透系數(shù)為0.02cm/s的材料，一種較佳的選擇是無(wú)紡布。
在多孔介質(zhì)層4的上方為回填的土壤層2，該土壤層2與溝槽9周圍的土壤融為一體，用于種植植物，即容納植物的根系。該土壤層2的厚度根據(jù)所種植的植物不同一般在0.3～0.65米之間。
本發(fā)明利用一個(gè)調(diào)壓裝置供水，調(diào)壓裝置的供水壓力通常為0.01-0.1Mpa。該裝置可采用多種形式如混凝土水池、壓力罐、水泵等；同一高度的水管一般只設(shè)一個(gè)調(diào)壓裝置即可。調(diào)壓裝置的大小可根據(jù)灌溉面積等計(jì)算，調(diào)壓裝置的供水水源為地表水或地下水。調(diào)壓裝置可以設(shè)計(jì)為自動(dòng)控制、半自動(dòng)控制等多種形式。調(diào)壓裝置與水管3相連通，水從水管3的出水孔8流出，再透過(guò)過(guò)濾層6進(jìn)入到多孔介質(zhì)層4，使多孔介質(zhì)層4中的水位達(dá)到多孔介質(zhì)層4的頂部。出水孔8的出水壓力不宜太高，應(yīng)以多孔介質(zhì)不發(fā)生較大的管涌為好，這可以通過(guò)計(jì)算或試驗(yàn)確定。多孔介質(zhì)層4內(nèi)的孔隙可以容納大量的灌溉水，多孔介質(zhì)層4內(nèi)的水通過(guò)毛細(xì)作用上升滲透到土壤層2，供給種植在土壤中的植物生長(zhǎng)使用。在供應(yīng)的灌溉水中加入肥料，就可以實(shí)現(xiàn)供水的同時(shí)施肥，這樣施肥均勻，效果好。
當(dāng)停止供水時(shí)，由于多孔介質(zhì)層4中儲(chǔ)存有大量水分，且多孔介質(zhì)層4的介質(zhì)顆粒相對(duì)較大，再加上過(guò)濾層6的保護(hù)，水管3上的出水孔8不會(huì)被堵塞。
如圖1和圖2所示，為了使溝槽9周圍的土壤中也能得到足夠的水分，可以在溝槽9內(nèi)土壤層2與多孔介質(zhì)層4接觸的位置向兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)滲孔10，用于將多孔介質(zhì)層4中儲(chǔ)存的水分滲透到溝槽9周圍的土壤中。導(dǎo)滲孔10沿溝槽9方向間隔0.2～1米設(shè)置，其密度根據(jù)土壤的滲透系數(shù)確定，滲透系數(shù)大的土壤間隔相對(duì)也大，也可以不設(shè)導(dǎo)滲孔。
權(quán)利要求
1.一種灌溉的方法，包括以下步驟1)通過(guò)水管將水送入埋于種植植物的土壤層下方的多孔介質(zhì)層，供水壓力為0.01～0.1MPa；2)利用毛細(xì)作用使多孔介質(zhì)層內(nèi)的水滲透到所述種植植物的土壤層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌溉的方法，其特征在于，所述多孔介質(zhì)層的下方和兩側(cè)設(shè)有防滲層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌溉的方法，其特征在于，所述多孔介質(zhì)層與種植植物的土壤層交界的位置向兩側(cè)開(kāi)有導(dǎo)滲孔，每側(cè)的導(dǎo)滲孔間隔設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌溉的方法，其特征在于，所述水管為管壁上設(shè)有出水孔的微孔管，所述水管的外側(cè)包覆有過(guò)濾層。
5.一種灌溉用的裝置，包括水管，其特征在于，所述水管管壁上設(shè)有出水孔，所述水管設(shè)置于一多孔介質(zhì)層中，所述多孔介質(zhì)層下方和兩側(cè)設(shè)有防滲層，所述多孔介質(zhì)層上方為土壤層；所述土壤層、多孔介質(zhì)層和防滲層均位于在地面上開(kāi)挖的溝槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的灌溉用的裝置，其特征在于，所述溝槽內(nèi)兩側(cè)土壤層與多孔介質(zhì)層接觸的位置設(shè)有導(dǎo)滲孔，每側(cè)的導(dǎo)滲孔間隔設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的灌溉用的裝置，其特征在于，所述水管的直徑為20～100mm，所述水管上的出水孔為直徑0.15～1.0mm的圓孔或0.5×2.0mm的長(zhǎng)孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的灌溉用的裝置，其特征在于，所述水管外側(cè)包覆有過(guò)濾層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的灌溉用的裝置，其特征在于，所述過(guò)濾層的等效孔徑為0.01～0.05mm，滲透系數(shù)為0.01～0.03cm/s。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的灌溉用的裝置，其特征在于，所述多孔介質(zhì)層由本身不吸水的介質(zhì)顆粒組成，所述介質(zhì)顆粒的粒徑在1～3mm之間，孔隙率在0.25～0.35之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種節(jié)水灌溉的方法及其所使用的裝置。本發(fā)明通過(guò)水管將水以0.01～0.1MPa的壓力送入埋于種植植物的土壤層下方的多孔介質(zhì)層；然后利用毛細(xì)作用使多孔介質(zhì)層內(nèi)的水滲透到所述種植植物的土壤層。本發(fā)明用到的裝置包括水管，所述水管管壁上設(shè)有出水孔，所述水管設(shè)置于一多孔介質(zhì)層中，所述多孔介質(zhì)層下方和兩側(cè)設(shè)有防滲層，所述多孔介質(zhì)層上方為土壤層；所述土壤層、多孔介質(zhì)層和防滲層均位于在地面上開(kāi)挖的溝槽中。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，灌溉過(guò)程中幾乎沒(méi)有蒸發(fā)和滲漏，具有工藝簡(jiǎn)單、節(jié)水、節(jié)能、運(yùn)行成本低、可同時(shí)施肥等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了水的利用率，可以達(dá)到0.8以上。
文檔編號(hào)A01G27/06GK101080999SQ200710118698
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者石青 申請(qǐng)人:石青