專利名稱：防止地下滴灌系統(tǒng)負(fù)壓及根系堵塞的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于地下滴灌的防堵塞裝置，特別涉及一種防止地下滴 灌系統(tǒng)負(fù)壓及根系堵塞的裝置。
背景技術(shù)：
地下滴灌是由地面滴灌發(fā)展而來(lái)的一種更為節(jié)水的灌溉技術(shù)，它通過(guò)埋
于地下一定深度處(通常埋設(shè)深度為20 — 40cm)的毛管和灌水器(亦稱為滴 頭)在作物的根區(qū)直接供水，從而減小了水分的表土蒸發(fā)損失，提高了灌溉 水的利用效率。滴頭(亦稱為灌水器)是滴灌毛管上的最關(guān)鍵部件，其作用 是使有壓水流通過(guò)其內(nèi)部流道充分消能，以穩(wěn)定、均勻的低流量滴入土壤。 滴頭的出水流量很小， 一般單個(gè)滴頭的流量只有l(wèi)一8L/h，滴頭內(nèi)部流道結(jié)構(gòu) 多為鋸齒形或迷宮形，流道寬度很窄，通常僅為0.3-2ram左右。此外，滴頭 出水孔也很小， 一般只有0.5 1.2mm左右，因此滴頭的致命弱點(diǎn)是極易被污 物堵塞而導(dǎo)致報(bào)廢。
負(fù)壓吸泥堵塞和根系入侵堵塞是造成埋地的滴頭堵塞的兩個(gè)最主要因 素。在地下滴灌條件下，滴頭處在一個(gè)被土壤及作物根系所包圍的環(huán)境中。 在地下滴灌系統(tǒng)工作時(shí)，管網(wǎng)內(nèi)的水壓力(由水泵提供)大于大氣壓力Pa， 此時(shí)滴頭可正常出流，為作物根系供水。當(dāng)供水量滿足需求，地下滴灌系統(tǒng) 關(guān)閉閥門停止供水時(shí)，即關(guān)閉水泵時(shí)，由于管網(wǎng)中壓力的突然降低，使滴灌 毛管內(nèi)外產(chǎn)生逆向壓差，滴灌毛管內(nèi)的壓力小于大氣壓力Pa，即負(fù)壓狀態(tài)， 將造成滴頭周圍土壤細(xì)顆粒被吸入滴頭流道內(nèi)部而引起堵塞。這種堵塞就是 地下滴灌系統(tǒng)的負(fù)壓吸泥堵塞。
為解決負(fù)壓堵塞問(wèn)題， 一些學(xué)者嘗試在滴頭出水口處采用反濾料作攔截 防護(hù)，以切斷土顆粒進(jìn)入滴頭流道內(nèi)的必由途徑。具體做法是分別選用無(wú)紡 布和粗砂兩種材料作反濾料進(jìn)行了田間對(duì)比試驗(yàn)，其具體方案為將100g針 刺無(wú)紡布，剪裁成3cmX3cm小片，包裹在孔口上；另一種是將粗砂過(guò)篩，除 去粉粒、細(xì)砂粒，洗去粘粒，將其裝入用lmmXlmm尼龍網(wǎng)做成的5cmX5cm 袋中，再將砂袋放在出水口上防護(hù)。連續(xù)運(yùn)行多年的試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種反 濾材料均可取得一定的防負(fù)壓堵塞的效果。比較而言，粗砂材料的抗負(fù)壓堵塞效果要優(yōu)于無(wú)紡布材料。若采用無(wú)紡布，運(yùn)行一段時(shí)間后，可能產(chǎn)生出流 不暢現(xiàn)象。然而，反濾料法需要對(duì)各個(gè)滴頭逐一進(jìn)行人工包裹處理，且操作 程序過(guò)于繁雜，因此工作量過(guò)大是其無(wú)法克服的缺點(diǎn)。
針對(duì)地下滴灌的負(fù)壓吸泥問(wèn)題，還有些是從滴頭內(nèi)部流道入手，設(shè)計(jì)了 一種內(nèi)鑲式壓力補(bǔ)償?shù)晤^。例如，中國(guó)實(shí)用新型專利"地下滴灌灌水器"，其
授權(quán)公開(kāi)號(hào)為CN2403233,滴頭流道末端帶有一個(gè)硅橡膠材質(zhì)的壓力補(bǔ)償片， 該壓力補(bǔ)償片能根據(jù)系統(tǒng)工作壓力變化的程度自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)流斷面的大小，確 保出流的均勻性；當(dāng)?shù)晤^入口處的壓力小于零時(shí)，即灌溉停止出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)， 壓力補(bǔ)償片由于彈性自動(dòng)收縮而緊壓在流道末端的凸緣上，完全鎖閉流道， 從而避免土壤顆粒被吸入滴頭流道內(nèi)。但此種滴頭的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，需要對(duì) 當(dāng)前的生產(chǎn)線進(jìn)行大規(guī)模改造，使得滴頭的生產(chǎn)成本上升，因此并不具備巿 場(chǎng)前景。
另外，采用地下滴灌系統(tǒng)進(jìn)行灌溉時(shí)，滴頭附近的土壤含水量較高，由 于作物根系的向水生長(zhǎng)性，作物的根系會(huì)向滴頭處集聚，部分根系有可能會(huì) 伸入滴頭出水口，造成滴頭的根系堵塞。為避免作物根系伸入滴頭內(nèi)部，在 灌溉系統(tǒng)運(yùn)行階段，以往主要通過(guò)在灌溉水中定期注入少量氯化物、酸液或 氟樂(lè)靈等方法來(lái)殺死滴頭附近小范圍內(nèi)的根系來(lái)緩解滴頭的根系堵塞問(wèn)題。 但這些化學(xué)物質(zhì)的頻繁施加，無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致灌溉系統(tǒng)運(yùn)行管理的勞動(dòng)強(qiáng)度增大， 同時(shí)化學(xué)物質(zhì)的大量使用會(huì)對(duì)土壤造成一定的污染。近年來(lái)，美國(guó)的Geoflow 公司針對(duì)根系入侵堵塞問(wèn)題開(kāi)發(fā)了一種專用滴頭，該公司在生產(chǎn)滴頭的塑料 材料中溶入特定的揮發(fā)性除草劑，滴頭地埋以后，塑料中的除草劑將按一定 速率以蒸汽形式釋放到滴頭周圍土壤中，從而在滴頭附近的小范圍形成一個(gè) 不利于作物根系發(fā)育的土壤環(huán)境，抑制根系向滴頭附近生長(zhǎng)，使滴頭的本身 產(chǎn)生斥根性。但這種滴頭在運(yùn)輸、安裝及庫(kù)房?jī)?chǔ)存過(guò)程中，同樣會(huì)緩慢釋放 出含除草劑的有毒氣體而造成環(huán)境污染。
目前國(guó)內(nèi)外地下滴灌所使用的滴頭一般由滴頭進(jìn)水口 、滴頭流道和滴頭 出水口三部分組成，有壓水流通過(guò)滴頭進(jìn)水口進(jìn)入滴頭流道內(nèi)，經(jīng)滴頭流道 充分消能，再通過(guò)滴頭出水口入滲到周圍的土壤中。因此滴頭的出水口是連 接滴頭流道與滴頭外部土壤間的通道，也是在灌溉系統(tǒng)供水停止時(shí)滴頭周圍 的土壤顆粒(在負(fù)壓作用下)被吸入滴頭流道內(nèi)部的唯一途徑；同時(shí)，也是
4作物根系伸入滴頭的唯一途徑。因此在滴頭出水口處設(shè)置屏障，切斷土顆粒
及作物根系進(jìn)入滴頭內(nèi)部的這一途徑即可有效解決滴頭的負(fù)壓堵塞和根系堵
塞問(wèn)題。根據(jù)上述機(jī)理，研制出一種防止地下滴灌系統(tǒng)負(fù)壓及根系堵塞的裝
置是本發(fā)明的宗旨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種防止地下滴灌系 統(tǒng)負(fù)壓及根系堵塞的裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，并 且能夠有效解決滴灌過(guò)程中的負(fù)壓吸泥和根系入侵問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是 一種防止地下滴灌系統(tǒng)負(fù) 壓及根系堵塞的裝置，是設(shè)置在所述地下滴灌系統(tǒng)中的滴頭出水口外部的彈
性部件。在不灌溉時(shí)，即自然狀態(tài)下，滴灌管內(nèi)的壓力和大氣壓力pa相等，
此時(shí)彈性部件與出水口緊密貼，與所述滴頭過(guò)盈配合(過(guò)盈量較小)，使滴 頭出水口處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)水泵開(kāi)啟后，即地下滴灌系統(tǒng)開(kāi)始工作，滴灌管 內(nèi)的水壓力逐漸增大，當(dāng)?shù)喂喙軆?nèi)的水壓力大于大氣壓力并達(dá)到某一設(shè)定
值Pw時(shí)(Pw值的大小與所選用彈性部件的材料有關(guān)，但由于水壓力遠(yuǎn)大
于彈性部件的彈性量， 一般情況下可忽略彈性部件的彈性量)，彈性部件在 壓力的作用下發(fā)生彈性變形，彈性部件與出水口脫開(kāi)，即彈性部件被水流 的壓力頂起、與出水口間出現(xiàn)間隙，使水流順利出流。當(dāng)水泵停機(jī)，即滴
灌結(jié)束，地下滴灌系統(tǒng)關(guān)閉的瞬間，滴灌管內(nèi)的壓力將迅速由Pw減小至Pn (PW>Pa>Pn)，此時(shí)彈性部件則自動(dòng)復(fù)位，與滴頭出水口再次緊密貼和(即 恢復(fù)至過(guò)盈配合狀態(tài)，但過(guò)盈量較大)，從而鎖閉滴頭出水口，防止吸入土 壤微顆粒。并且Pn值越小，彈性部件與出水口結(jié)合的愈緊密。
綜上所述，彈性部件僅在灌溉過(guò)程與滴頭出水口分離，而其它時(shí)段彈 性部件均貼和在滴頭出水口上，鎖閉了作物根系伸入滴頭內(nèi)部的通道，因 此可以有效防止滴頭的根系入侵堵塞問(wèn)題。此外，由于彈性部件對(duì)滴頭出 水口的防護(hù)作用，特別是在易出現(xiàn)負(fù)壓吸泥的灌溉系統(tǒng)關(guān)閉的瞬間，彈性 部件與滴頭出水口亦緊密貼和，鎖閉了滴頭出水口，因此可以有效避免滴 頭的負(fù)壓吸泥堵塞問(wèn)題。
所述彈性部件為彈性圈或彈性片。
本發(fā)明的有益效果是相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明從滴頭出水口處進(jìn)行攔截，設(shè)計(jì)了一種彈性圈對(duì)出水口進(jìn)行了防護(hù)，有效解決了滴頭的負(fù)壓吸泥堵塞 和根系入侵堵塞問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明所述裝置的安裝示意圖2是測(cè)定安裝有本發(fā)明的滴頭的抗負(fù)壓性能裝置的示意圖3是安裝本發(fā)明所述彈性圈的滴頭的抗負(fù)壓堵塞性能的測(cè)定圖。
圖中1滴灌毛管、2滴頭、3滴頭出水口、 4.彈性圈，10加裝了彈
性圈的滴頭試樣、20真空表、30真空泵接入點(diǎn)、40空氣儲(chǔ)箱。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明 的限定。
如圖1所示的一種防止地下滴灌系統(tǒng)負(fù)壓及根系堵塞的裝置，是設(shè)置在 所述地下滴灌系統(tǒng)中滴灌毛管1的滴頭出水口 3外部的彈性部件。所述彈性 部件為彈性圈4或彈性片。即當(dāng)?shù)喂嗝?為管狀時(shí)，滴頭2的滴頭出水口 3 外套接彈性圈4 (參見(jiàn)圖1);當(dāng)?shù)喂嗝?為帶狀時(shí)，滴頭2的滴頭出水口 3 外粘接有彈性片，彈性片的上下兩端粘接在滴頭出水口的上下兩端、中間為 自由狀態(tài)(圖中未示出)。
下面以彈性圈為例，加以說(shuō)明。為檢測(cè)本發(fā)明應(yīng)用效果，在滴灌市場(chǎng)上 隨即選擇了一根帶有圓柱形滴頭的滴灌毛管1，然后在滴灌毛管1上的滴頭出 水口 3位置處安裝了彈性圈4，并根據(jù)滴灌毛管檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法，對(duì)加裝彈性 圈后的滴頭試樣10性能進(jìn)行了檢測(cè)。其中，本次所選用的滴灌毛管的尺寸為 參數(shù)為直徑為16mm，滴頭出水口直徑為0.6腿。所加裝的彈性圈由硅膠制 成，其直徑為15.9咖，彈性圈的厚度為lmm，寬度為0. 8腿。彈性圈的橫斷面 為矩形。所述彈性圈4的橫斷面還可以采用圓形、菱形等常見(jiàn)幾何形狀。
為檢測(cè)所述彈性圈對(duì)負(fù)壓吸泥的防護(hù)效果，采用如圖2所示的試驗(yàn)裝置 (負(fù)壓吸引器)，圖中IO為加裝了彈性圈的滴頭試樣、20為真空表、30為 真空泵接入點(diǎn)、40為空氣儲(chǔ)箱。對(duì)加裝彈性圈后的滴頭的抗負(fù)壓堵塞性能 進(jìn)行了室內(nèi)測(cè)試。該設(shè)備可對(duì)供試滴頭施加0 80Kpa范圍內(nèi)的任何負(fù)壓。實(shí) 測(cè)中將隨即抽取的25個(gè)加裝了彈性圈的滴頭試樣10逐一與負(fù)壓吸引器的測(cè) 試口連接，通過(guò)真空泵分級(jí)產(chǎn)生20Kpa、 40 Kpa、 60 Kpa、和80 Kpa的測(cè)試負(fù)壓，相應(yīng)完成不同壓力下的滴頭抗負(fù)壓性能測(cè)試工作。當(dāng)達(dá)到每個(gè)測(cè)試負(fù)
壓值后，進(jìn)行保壓試驗(yàn)，每隔5min觀測(cè)一次真空表讀數(shù)的變化情況，持續(xù)時(shí) 間40min。如圖3所示，測(cè)試結(jié)果表明，所有加裝彈性圈的滴頭試樣10，在 規(guī)定的測(cè)試時(shí)間范圍內(nèi)，真空表20的讀數(shù)均保持在穩(wěn)定狀態(tài)。彈性圈的加裝 保證了其在負(fù)壓條件下工作時(shí)，沒(méi)有空氣能夠從滴頭的出水孔處進(jìn)入流道， 這就意味著滴頭四周的土壤顆粒無(wú)法被吸入流道，加裝彈性圈后的滴頭具備 了良好的防負(fù)壓堵塞性能。
為進(jìn)一步測(cè)試加裝彈性圈的滴頭的效果，在北京XX灌溉試驗(yàn)基地將該滴 頭用于草坪的灌溉試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)持續(xù)一年的連續(xù)觀測(cè)，草坪草的生長(zhǎng)正常，高 矮整齊。說(shuō)明這種加裝了彈性圈的滴頭具有較好的性能，灌水的均勻度較好， 可充分滿足作物的需求。 一年后，隨機(jī)從土壤中挖出25個(gè)滴頭并剖開(kāi)滴頭流 道，未發(fā)現(xiàn)滴頭內(nèi)有根系殘留，說(shuō)明加裝彈性圈的滴頭也具有較好的抗根系 堵塞效果。
故本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
1. 在滴頭出水口處加裝彈性圈可以有效解決地埋滴頭的負(fù)壓吸泥堵塞 和根系入侵堵塞問(wèn)題；
2. 該彈性部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，安裝方便，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線安裝；
3. 該彈性部件可作為現(xiàn)有滴灌毛管的一種可選零組件。讓客戶有更大 的選擇余地，如果客戶需要進(jìn)行地面地灌，則不需購(gòu)買此彈性圈；如果客 戶需要地下滴灌系統(tǒng)，只需在原基礎(chǔ)上再額外加裝一個(gè)彈性圈即可將普通 滴灌管改造為地下滴灌專用滴灌管。
本發(fā)明從滴頭出水口處進(jìn)行攔截，設(shè)計(jì)了 一種彈性圈對(duì)出水口進(jìn)行了 防護(hù)，有效解決了滴頭的負(fù)壓吸泥堵塞和根系入侵堵塞問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 安裝方便且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā) 明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種防止地下滴灌系統(tǒng)負(fù)壓及根系堵塞的裝置，其特征在于是設(shè)置在所述地下滴灌系統(tǒng)中的滴頭出水口外部的彈性部件；自然狀態(tài)下，彈性部件與所述滴頭過(guò)盈配合，使滴頭出水口處于關(guān)閉狀態(tài)；所述地下滴灌系統(tǒng)工作并達(dá)到壓力設(shè)定值時(shí)，彈性部件在壓力的作用下發(fā)生彈性變形，彈性部件與出水口脫開(kāi)，水流順利出流；滴灌結(jié)束，所述地下滴灌系統(tǒng)內(nèi)的壓力減小，彈性部件自動(dòng)復(fù)位并與所述滴頭出水口再次緊密貼和。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的防止地下滴灌系統(tǒng)負(fù)壓及根系堵塞的裝置，其 特征在于所述彈性部件為彈性圈或彈性片。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防止地下滴灌系統(tǒng)負(fù)壓及根系堵塞的裝置，該裝置是設(shè)置在所述地下滴灌系統(tǒng)中的滴頭出水口外部的彈性部件；其工作過(guò)程為①自然狀態(tài)下，彈性部件與所述滴頭過(guò)盈配合，使滴頭出水口處于關(guān)閉狀態(tài)；②當(dāng)所述地下滴灌系統(tǒng)工作并達(dá)到壓力設(shè)定值時(shí)，彈性部件在壓力的作用下發(fā)生彈性變形，彈性部件與出水口脫開(kāi)，水流順利出流；③當(dāng)?shù)喂嘟Y(jié)束，所述地下滴灌系統(tǒng)內(nèi)的壓力減小時(shí)，彈性部件自動(dòng)復(fù)位并與所述滴頭出水口再次緊密貼和。通過(guò)本發(fā)明所述彈性部件的安裝可以有效解決地埋滴頭的負(fù)壓堵塞及根系堵塞問(wèn)題，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B05B1/20GK101474603SQ20091007683
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者于穎多, 王建東, 馬曉鵬, 龔時(shí)宏 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電科學(xué)研究院