一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)與方法，系統(tǒng)由N個(gè)規(guī)格一致的測(cè)量單元構(gòu)成，每個(gè)測(cè)量單元的主體為測(cè)箱（1），其特點(diǎn)是，所述的測(cè)箱（1）為倒T型，由水平管（7）與豎直管（8）相通連接形成，豎直管（8）上端口由上密封塞（4）密封，微型壓力測(cè)量計(jì)（2）通過(guò)上密封塞（4）與豎直管（8）相通，水平管（7）左右兩個(gè)端口分別設(shè)左密封塞（5）和右密封塞（6）；所述的豎直管（8）的下部設(shè)排水閥（3）；其模擬了氧灌的水氣出流邊界條件，通過(guò)水量平衡原理可以得到各個(gè)灌水器的出水流量，依據(jù)氣體基本定律可以計(jì)算出每一個(gè)灌水器的出氣流量，在此基礎(chǔ)上利用有關(guān)的均勻度計(jì)算公式可計(jì)算出氧灌水氣出流的均勻度；本發(fā)明為氧灌水氣出流均勻度的研究提供了技術(shù)支持，為該新型灌溉技術(shù)的進(jìn)一步完善奠定了基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)與方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地講是一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)與方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
氧灌(Oxygation)利用地下滴灌系統(tǒng)把摻氣水或者摻氣水肥混合流體輸送到植物根區(qū)，能有效改善植物根圍的水、肥、氣、熱環(huán)境，維持根系正常的新陳代謝和呼吸功能，促進(jìn)和協(xié)調(diào)植物地上和地下部分的生長(zhǎng)發(fā)育，是一種節(jié)水、省肥、高效的新型灌溉技術(shù)。氧灌解決了普通地下滴灌在灌溉時(shí)造成的植物根系暫時(shí)缺氧問(wèn)題，同時(shí)又具備地下滴灌所固有的一切優(yōu)勢(shì)，為挖掘植物生產(chǎn)潛力提供了新的選擇。考慮到地下滴灌應(yīng)用領(lǐng)域和面積不斷擴(kuò)大，且普通地下滴灌系統(tǒng)連接上文丘里注射器即可改造為氧灌系統(tǒng)，因而氧灌切實(shí)可行。大量的研究表明，氧灌具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，特別是對(duì)于粘土種植條件下的作物效果更為明顯，有的作物增產(chǎn)幅度達(dá)到30%。已有的研究大多停留在氧灌對(duì)作物產(chǎn)量、生理指標(biāo)以及水分利用效率影響的層面，考慮到水氣兩相出流均勻性對(duì)根區(qū)土壤的氧氣含量、微生物活性以及作物生長(zhǎng)有著顯著的影響，有必要對(duì)其開(kāi)展觀測(cè)與研究，以掌握其分布規(guī)律；現(xiàn)有技術(shù)只能采取對(duì)水、氣分別測(cè)量的方式，需要測(cè)量?jī)纱?，并且測(cè)量時(shí)將毛管和灌水器浸泡在水中，改變了水氣出流的邊界條件，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的另一目的是提供一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的方法。
[0005]本發(fā)明主要解決現(xiàn)有技術(shù)只能采取對(duì)水、氣分別測(cè)量的方式，并且測(cè)量時(shí)將毛管和灌水器浸泡在水中改變了水氣出流的邊界條件，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差等問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由N個(gè)規(guī)格一致的測(cè)量單元構(gòu)成，每個(gè)測(cè)量單元的主體為測(cè)箱，其特殊之處在于，所述的測(cè)箱為倒T型，由水平管與豎直管相通連接形成，豎直管上端口由上密封塞密封，微型壓力測(cè)量計(jì)通過(guò)上密封塞與豎直管相通，水平管左右兩個(gè)端口分別設(shè)左密封塞和右密封塞；所述的豎直管的下部設(shè)排水閥。
[0007]進(jìn)一步的，所述的測(cè)量單元的水平管和豎直管的管徑一致，管徑為5?10cm。
[0008]進(jìn)一步的，所述的測(cè)量單元的水平管的長(zhǎng)度小于待測(cè)滴毛管灌水器出水口的間距。
[0009]進(jìn)一步的，所述的測(cè)量單元的豎直管的長(zhǎng)度為25cm。
[0010]進(jìn)一步的，所述的測(cè)量單元的測(cè)箱為硬塑料或者有機(jī)玻璃的透明材質(zhì)，材質(zhì)強(qiáng)度應(yīng)確保在觀測(cè)過(guò)程中不變形。
[0011]本發(fā)明的一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的方法，其特殊之處在于，包括以下步驟:
(I)把待測(cè)的滴灌毛管通過(guò)N個(gè)測(cè)量單元的左密封塞和右密封塞穿過(guò)測(cè)箱的水平管，在水平管中只保留有一個(gè)灌水器出水口，灌水器出水口在水平管的中間位置，開(kāi)口向下，左密封塞和右密封塞與滴灌毛管及水平管所接觸的邊界密封不透氣、不漏水；
(2)拔下每個(gè)測(cè)量單元的豎直管的上密封塞及其上連的微型壓力測(cè)量計(jì)，將實(shí)驗(yàn)所用土壤通過(guò)豎直管均勻的填裝入測(cè)箱內(nèi)，土壤裝填到達(dá)豎直管的排水閥上方3cm ；
(3)向滴灌毛管供應(yīng)水氣混合流體，開(kāi)始氧灌；
(4)當(dāng)測(cè)量單元的豎直管內(nèi)的土壤表面出現(xiàn)f3cm厚度的積水時(shí)，擇機(jī)記錄好每個(gè)測(cè)量單元的積水面的位置，并用上密封塞將豎直管密封，測(cè)算出此時(shí)豎直管內(nèi)封閉的氣體的體積V (m3)，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；
(5)當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到30min或者積水面高度達(dá)到15cm,以先到的為準(zhǔn),灌溉停止,并記錄計(jì)時(shí)的時(shí)間T(min )，打開(kāi)排水閥并利用量杯接出積水直到積水的位置和開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)的水位重合，記錄所流出的水量V1Oh3)；
(6)觀測(cè)并記錄微型壓力測(cè)量計(jì)的讀數(shù)P(Pa),利用下式計(jì)算出豎直管內(nèi)新增加的氣體數(shù)量V2(m3):V2=(P/PQ-1)V，式中P。為大氣壓力(Pa)；
(7)利用公式Qw=V1Zt和Qa=V2/T可分別計(jì)算出所測(cè)灌水器的出水流量Qw(m3/min)和出氣流量 Qa(m3/min)；
(8)根據(jù)步驟(1)到(7)即可計(jì)算出η個(gè)灌水器的出水流量Qw1、Qw2、Qw3、…Qwn和出氣
幺丨1里 Qa1、Qa2、Qa3、…Qan ;
(9)計(jì)算所測(cè)η個(gè)灌水器的出水平均流量:
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由N個(gè)規(guī)格一致的測(cè)量單元構(gòu)成，每個(gè)測(cè)量單元的主體為測(cè)箱(1)，其特征在于，所述的測(cè)箱(1)為倒T型，由水平管(7)與豎直管(8)相通連接形成，豎直管(8)上端口由上密封塞(4)密封，微型壓力測(cè)量計(jì)(2)通過(guò)上密封塞(4 )與豎直管(8 )相通，水平管(7 )左右兩個(gè)端口分別設(shè)左密封塞(5 )和右密封塞(6 );所述的豎直管(8)的下部設(shè)排水閥(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)，其特征在于，所述的測(cè)量單元的水平管(7)和豎直管(8)的管徑一致，管徑為5~10cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)，其特征在于，所述的測(cè)量單元的水平管(7)的長(zhǎng)度小于待測(cè)滴毛管灌水器出水口的間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)，其特征在于，所述的測(cè)量單元的豎直管(8)的長(zhǎng)度為25cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)，其特征在于，所述的測(cè)量單元的測(cè)箱(1)為硬塑料或者有機(jī)玻璃的透明材質(zhì)，材質(zhì)強(qiáng)度應(yīng)確保在觀測(cè)過(guò)程中不變形。
6.采用上述權(quán)利要求1一 5的任意一種測(cè)量氧灌水氣出流均勻度的系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)把待測(cè)的滴灌毛管通過(guò)N個(gè)測(cè)量單元的左密封塞和右密封塞穿過(guò)測(cè)箱的水平管，在水平管中只保留有一個(gè)灌水器出水口，灌水器出水口在水平管的中間位置，開(kāi)口向下，左密封塞和右密封塞與滴灌毛管及水平管所接觸的邊界密封不透氣、不漏水； (2)拔下每個(gè)測(cè)量單元的豎直管的上密封塞及其上連的微型壓力測(cè)量計(jì)，將實(shí)驗(yàn)所用土壤通過(guò)豎直管均勻的填裝入測(cè)箱內(nèi)，土壤裝填到達(dá)豎直管的排水閥上方3cm ； (3)向滴灌毛管供應(yīng)水氣混合流體，開(kāi)始氧灌； (4)當(dāng)測(cè)量單元的豎直管內(nèi)的土壤表面出現(xiàn)f3cm厚度的積水時(shí)，擇機(jī)記錄好每個(gè)測(cè)量單元的積水面的位置，并用上密封塞將豎直管密封，測(cè)算出此時(shí)豎直管內(nèi)封閉的氣體的體積V (m3)，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)； (5)當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到30min或者積水面高度達(dá)到15cm,以先到的為準(zhǔn),灌溉停止,并記錄計(jì)時(shí)的時(shí)間T(min )，打開(kāi)排水閥并利用量杯接出積水直到積水的位置和開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)的水位重合，記錄所流出的水量V1Oh3)； (6)觀測(cè)并記錄微型壓力測(cè)量計(jì)的讀數(shù)P(Pa),利用下式計(jì)算出豎直管內(nèi)新增加的氣體數(shù)量V2(m3):V2=(P/PQ-1)V，式中P。為大氣壓力(Pa)； (7)利用公式Qw=V1Zt和Qa=V2/T可分別計(jì)算出所測(cè)灌水器的出水流量Qw(m3/min)和出氣流量 Qa(m3/min)； (8)根據(jù)步驟(1)到(7)即可計(jì)算出η個(gè)灌水器的出水流量Qw1、Qw2、Qw3、…Qwn和出氣幺丨1里 Qa1、Qa2、Qa3、…Qan ; (9)計(jì)算所測(cè)η個(gè)灌水器的出水平均流量二,O -込:二込,1::::込!;
Mw ~u'η (10)計(jì)算所測(cè)η個(gè)灌水器的出氣平均流量-,O=；
βαa^(11)計(jì)算所測(cè)η個(gè)灌水器的出水流量平均差
【文檔編號(hào)】G01F11/28GK103727992SQ201310554711
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】張振華 申請(qǐng)人:張振華