CN101381118A - 咸水淡化灌溉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业灌溉技术领域的一种咸水淡化灌溉装置。该灌溉装置是由凝结壁和凝结片组成顶盖，整个顶盖由塑料制成，并与盛水桶螺旋连接；在凝结壁的正上方固定通气孔、顶盖下边连接接水槽和排水管。由铁制成的盛水桶因吸收太阳能温度升高，进而将温度传递给盛于桶内的咸水，咸水蒸发加快。能够充分的吸收光能和热能，使桶内的水以最快的速度蒸发，水蒸气不断的凝结，这样经过脱盐的淡水就能源源不断的流入大田，保证作物的需求。装置的产水量与温度、光照条件息息相关，而作物需水量也主要由这些因素决定。该装置对作物的供水进行着天然的调节。可以缓解灌溉水资源短缺的严峻形势，并能有效的利用干旱地区丰富的咸水资源。

Description

咸水淡化灌溉装置
技术领域
本发明属于农业灌溉技术领域，特别涉及一种咸水淡化灌溉装置。
背景技术
水资源短缺是我国西北、华北干旱、半干旱地区农业生产的严重制约因素，发展咸水淡化灌溉技术是解决水资源短缺的有效措施之一。我国有着丰富的地下咸水资源，据国土资源部《2003年中国国土资源公报》，我国地下微咸水天然资源(矿化度1～3g/L)多年平均储量为277亿m3，半咸水天然资源(矿化度3～5g/L)多年平均为121亿m3。我国北方可开采的咸水(矿化度2.0～3.0g/L)资源总量约130.0亿m3，其中华北地区23.0亿m3，已利用了6.6亿m3。因此，在我国干旱半干旱地区，充分利用咸水和半咸水资源是缓解灌溉水资源紧缺和节省淡水资源的重要途径。
目前，咸水灌溉的主要技术是采用咸水间歇灌、咸淡混合灌，咸污混合灌等技术措施，灌溉方式是咸水直接渗入土壤，这种灌溉方式可能会对土壤和作物造成一定的危害。由于咸水灌溉带入土壤中的盐分与土壤本身化学元素和土壤颗粒发生相互作用，改变土壤物理和化学特征，导致土壤水分和盐分运移特征的变化，影响土壤水分有效性和作物生长。灌溉水中的盐分会对土壤土壤交换性纳和电导率造成影响，钠离子的增加会引起土壤颗粒收缩、胶体颗粒的分散和膨胀，导致土壤空隙的减少，影响土壤的渗透性和作物根系的发育生长。长期灌溉微咸水导致土壤表层聚盐、氯钠离子比例提高、土壤初始入渗率逐年降低，短期灌溉还能破坏土壤水稳性团聚体，这必然导致表层土壤物理化学性质的恶化，不利于农作物的生长。另外，为了保持农田咸水灌溉后的盐分平衡，需要增加对农田的淋洗量，而淋洗盐分的排水必然会影响到咸水灌溉区域以外或深层地下水的水环境。因此，不当的咸水灌溉，会引起作物的减产，甚至绝收，同时，还会引起土壤的积盐，导致土壤盐渍化，严重的会导致耕地的荒废，使生态环境严重退化。
因此，发明一种咸水灌溉的脱盐装置，将咸水转化为淡水后再进行灌溉，可以避免咸水灌溉对作物和土壤的诸多危害，对发展咸水灌溉、缓解水资源短缺具有十分重要的意义。
世界各地的研究人员都在致力于各种脱盐方法的研究，制造出的脱盐装置也都各不相同。德国科学家日前研制出一种能利用太阳能发电为咸水脱盐提供能源的新型装置，这种装置由一个6平方米的太阳能吸收板、一个小型光电转换模板，以及咸水脱盐设备等组成。咸水在这种装置中经过加热、膜渗透、蒸馏等过程，最终成为干净、卫生的饮用水。虽然已研究出的脱盐装置很多，但基本没有一种装置能很好的应用于咸水灌溉中。另外，以往的装置科技含量普遍较高，设备复杂，制造成本高，不适用于缺水地区的日常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种咸水淡化灌溉装置，其特征在于，在大田中放置简易的咸水脱盐装置，该装置是由凝结壁2和凝结片4组成近似圆锥形的顶盖，顶盖的正上端固定的通气孔1、顶盖下边连接接水槽3和排水管5，接水槽3位于凝结壁2下端边缘内侧，排水管5在凝结壁2下端外侧，凝结片4处于凝结壁内侧，凝结片4的上端与气孔相连，下端置于接水槽3的底面上。整个顶盖由塑料制成，顶盖部分与盛水桶6螺旋连接。
所述顶盖正上方设置的通气孔，桶内咸水减少时从这里补入。
所述凝结壁为近似圆锥形。
所述通气孔上方配有盖子。
本发明的有益效果是，能够非常简单的将咸水转化成淡水，有效解决咸水灌溉可能对土壤和作物造成的各种伤害，并且装置造价非常低廉。由于装置淡化的过程完全采用自然能，不会对环境造成污染并能避免资源浪费。在我国西部咸水资源丰富的地区，气候干燥，气温日差较大，光照充足，太阳辐射强，年日照时数为1700～3300h。年均降水量300毫米左右，年均蒸发量1800毫米左右，蒸发量远远大于降水量。由于装置的主要工作原理就是通过太阳光的照射使咸水升温加速蒸发，西部地区的气候特点很适合装置的使用。装置的另一个特点是：装置的工作效率和气候的变化能够有机地结合在一起。根据试验得知，装置的产水量与温度、光照条件息息相关，而作物需水量也主要由这些因素决定。温度高时，作物蒸发量大、需水多，而此时由于温度高装置内的咸水蒸发快，产水量也大；温度低或者雨天时，作物需水量较小，此时的装置产水量也因温度低而减少，对作物的供水进行着天然的调节。可以缓解灌溉水资源短缺的严峻形势，并能有效的利用干旱地区丰富的咸水资源。
附图说明
图1是咸水淡化灌溉装置结构示意图。
图2是凝结片的俯视和侧视图。
图3是脱盐装置的使用示意图。
图中1.通气孔(又可作为补水孔，后同)，2.凝结壁，3.接水槽，4.凝结片，5.排水管，6.盛水桶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
在图1中，由凝结壁2和凝结片4组成近似圆锥形的顶盖，顶盖的正上端固定通气孔1、顶盖下边连接接水槽3和排水管5；凝结壁2为近似圆锥形，通气孔1和凝结壁2与凝结片4连接，通气孔上方配有盖子，接水槽3位于凝结壁2下端边缘内侧，排水管5在凝结壁2下端外侧，凝结片4处于凝结壁内侧，凝结片4的上端与气孔相连，下端置于接水槽3的底面上。整个顶盖由塑料制成，顶盖部分与盛水桶6螺旋连接。盛水桶6用铁制造，吸热多、导热快。凝结片4的形状为如图2a、图2b所示的三叶草草形，
装置每一部分的作用如下：通气孔1在日常的蒸发状态下处于封闭状态，保证水汽能存留于装置内及时回收。盛水桶6内咸水量少时，可开启通气孔1加水。凝结壁2阻挡水蒸气，使水蒸气遇冷变为小水珠停留于凝结壁2和凝结片4上，当小水珠重量增大时，顺着凝结壁2和凝结片4流入接水槽3中。接水槽3暂时储存从凝结壁2和凝结片4上流下的水，水量聚集到一定程度时，从排水管5流出。排水管5一端连接接水槽3，另一端连接滴灌管；随着水汽的汇集，水珠重量增大，在重力作用下顺顶盖流入与顶盖连接的滴灌管(如图3所示)，流入大田灌溉作物。桶内咸水不断蒸发、汇集，这样就会有淡水源源不断地流入大田。
在应用时，盛水桶6因吸收太阳能温度升高，进而将温度传递给盛于桶内的咸水，咸水蒸发加快。由于盛水桶6由铁制成，能够充分的吸收光能和热能，使桶内的水以最快的速度蒸发，水蒸气上升遇到凝结壁2和凝结片4凝结成水珠，随着蒸汽的不断汇集，水珠的重量越来越大，最终顺着凝结壁2和凝结片4流入接水槽内3，接水槽3内的水通过排水管5流入与其连接的滴灌管，进而流入大田灌溉作物。由于蒸发出的水蒸气是纯净不含盐的，最终流入大田灌溉作物的水也是纯净的淡水。盛水桶内的咸水不断的蒸发，水蒸气不断的凝结，这样经过脱盐的淡水就能源源不断的流入大田，保证作物的需求。当盛水桶内的水减少时可以通过通气孔1加入新的咸水，桶内盐分积累过多时，可以旋下顶盖清理盛水桶内壁。
咸水灌溉系统可以由多个这样简易的咸水脱盐装置通过供水管道联结而成。

Claims (4)

1.一种咸水淡化灌溉装置，其特征在于，所述咸水淡化灌溉装置是由凝结壁(2)和凝结片(4)组成顶盖，整个顶盖由塑料制成；顶盖的正上端固定通气孔(1)、顶盖下边连接接水槽(3)和排水管(5)，接水槽(3)位于凝结壁(2)下端边缘内侧，排水管(5)在凝结壁(2)下端外侧，凝结片(4)处于凝结壁内侧，通气孔(1)和凝结壁(2)与凝结片(4)连接相连，下端置于接水槽(3)的底面上，顶盖部分与盛水桶(6)螺旋连接。
2.根据权利要求1所述咸水淡化灌溉装置，其特征在于，所述顶盖的正上端固定的通气孔，在桶内咸水减少时从这里补入。
3.根据权利要求1所述咸水淡化灌溉装置，其特征在于，所述凝结壁为近似圆锥形。
4.根据权利要求1所述咸水淡化灌溉装置，其特征在于，所述通气孔上方配有盖子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103749248A (zh) * 2014-02-20 2014-04-30 天津科技大学 一种废弃水自蒸发灌流方法
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