CN102069044A - 微润管及微润灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微润管及微润灌溉系统。传统的农业灌溉方法如浇灌、渠灌等粗效而低效，水的利用率约10％，水资源浪费惊人，而且往往易引起土地盐渍化等一系列问题。为了克服传统灌溉的弊端，国内外都推广应用喷灌、滴灌等灌溉方法，但是这些灌溉方法水的利用率也只有50％左右，仍有约一半的灌溉水被浪费掉了。微润管，其组成包括：由内管(1)和透水性保护套的外管(2)组成的具有双层结构的软管，所述的内管壁上有微通孔(3)，孔径为10～900nm。本产品用于节水型农业灌溉和能减少用水的盐碱地改造。

Description

微润管及微润灌溉系统

技术领域：

本发明涉及一种半透膜或者微通孔透水膜制成的农业灌溉用的密封的水容器及其应用。

背景技术：

灌溉农业的出现是农业文明的巨大进步，进年来，高效灌溉、节水灌溉成为灌溉技术研究核心和发展方向。先后出现了喷灌、渗灌、滴灌等多种灌溉技术方法，但此前已形成的各种技术方法，包括古老的浇灌在内，都是大水量的间歇式灌，尽管浇灌、喷灌、渗灌、滴灌等不同的灌溉方式在灌溉周期，灌溉频度、灌溉的单次用水量方有很大差异，但这四种灌溉方式有一个共同点就是在两次给水之间有一段时间间隔，而且每次灌溉的给水量都大于作物当时的吸收量，意在将水分储存在土壤中供作物在给水间隔时间内吸收。这类“蓄水于土”的间歇式灌溉方式，往往因土面蒸发和土层渗漏造成水分损失，使水分的有效利用率降低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种微润管及微润灌溉系统，以微量水依连续供水方式不断地向土壤供水，使土壤长期保持湿润，作物受到灌溉的同时大大提高了水分的有效利用率。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

微润管，其组成包括：由内管和透水性保护套的外管组成的具有双层结构的软管，所述的内管壁上有微通孔，孔径为10～900nm。

串联式微润灌溉系统，其组成包括：将一组上述的微润管采用直通首尾相连通过阀门连接供水水池。

并联式微润灌溉系统，其组成包括：将一组上述的微润管分别采用三通与供水主管连接，所述的供水主管通过阀门连接供水水池。

双向给水微润灌溉系统，其组成包括：将一组上述的微润管两端分别采用三通与供水支管连接，所述的供水支管连接供水主管，所述的供水主管通过阀门连接供水水池。

有益效果：

1.微润灌溉是以微量水按连续不断地向土壤供水的方式，使土壤长时间保持湿润的一种灌溉方法。在灌溉行为上，它拟合了植物单位时间吸水量微小但每时每刻不停吸水的生理活动特点，克服了此前各种间歇式灌溉在给水数量与时间上与植物吸收过程错位的弊端，提出了一种新型的连续灌溉方式。

微润灌溉的给水器是具有双层结构的软管，内管为用高分子材料制成的管状薄膜，外有一层透水性保护套，软管称微润管。微润管的薄膜状内管壁上有大量微小的孔，孔径为10～900nm，孔径分布在半透膜孔径范围内。这样的孔径允许水分子或盐离子透过，而不允许较大的分子团和悬浮颗粒透过。当微润管内充满水后，水分子穿越管壁缓慢地向外渗透。若将微润管埋入土壤中，从管壁渗出的水首先使接触管壁的土壤润湿。在土水势的驱动下，水分沿着土粒表面或土壤的毛细管逐渐向外迁移，使润湿体变大，最终形成一个以微润管为轴的圆柱状润湿体，使根系处于润湿体内的植物受到灌溉。

微润管的出水量与所接触土壤的土水势及管内压力两个因素有关：在管内没有压力的情况下，土水势越低驱动水分从管内向土壤迁移的水势差越大，管在单位时间内向外迁移的水分越多。另一方面，当管内有压力时，微润管单位时间内的出水量与压力大小成正比。因此，可以通过调控管内压力来调控微润管的出水量，从而控制润湿体内的水量和体积的大小，使润湿体的体积大于作物的根体积，主根区处于润湿体的包容范围内，使作物受到充分灌溉。

2.只要水源部分有水，水分就会经微润管向土壤渗出，一周七天，每天24小时，从不停顿，因此，灌溉过程是一个连续给水的过程，解决了以住灌溉系统间歇供水与植物连续吸收二者之间的供需错位问题，首次实现了连续灌溉，使灌溉的给水过程与作物的吸水过程，在时间上同步，在数量上恰当匹配。进而实现在作物的全生长期内，按作物的生命信号对作物实施精准的连续灌溉。

3.微润管埋于地下，灌溉水分直接到达作物根区，灌溉过程中地表层仍保持干燥，避免或减少了地表的蒸发损失。

4.微润管的出水量是和管内压力成正比。通过调节水箱水位或给水压力，可准确地控制微润管的出水量。水位高低或压力大小是连续可调的，因此，微润管的出水量也是连续可调的。通过调节，可以使管的出水量和农田的耗水量相当。避免因水量不足作物受到干旱胁迫，也避免因水量过大造成水分的渗漏损失。不丰不欠，长期稳定地保持根区层处于最佳水分状态。灌溉过程中没有多余的水分释出，是一种非常节水的灌溉方式。

5.微润灌溉系统不需用高压水泵等动力设备驱动，系统运行过程只消耗水分不消耗动力，是一种节能灌溉系统。

6.全系统唯一调控点是水位或水压调控，只要将水位/水压调至预设数值，系统即可“傻瓜”自动运行，因此，微润灌溉系统是一个自动灌溉系统。

附图说明：

附图1是微润管的结构示意图。

附图2是串联式微润灌溉系统的结构示意图。

附图3是并联式微润灌溉系统的结构示意图。

附图4是双向给水微润灌溉系统的结构示意图。

本发明的具体实施方式：

实施例1：

微润管，其组成包括：由内管1和透水性保护套的外管2组成的具有双层结构的软管，所述的内管壁上有微通孔3，孔径为10～900nm。

实施例2：

串联式微润灌溉系统，其组成包括：将一组上述的微润管采用直通4首尾相连通过阀门5连接供水水池6。

这种实施方式适用于小块，无规则形状的土地，或者园林系统无规则图案设计、其中微润管即是输水管又是给水器。

按物理学原理，在静压体系内，体系中的每一点所受的压强都相同。按上述方式连接的管路可视为准静压系统，管的首端和尾端内压基本一致，不会因沿程压力下降造成出水不均匀。

实施例3：

并联式微润灌溉系统，其组成包括：将一组上述的微润管分别采用三通7与供水主管8连接，所述的供水主管通过阀门连接供水水池。

其中微润管的长度与地块的垄长相同，埋于垄下。每段塑料短管的长度与垄距相同，塑料管的总长度与地块的宽度相同。

实施例4：

双向给水微润灌溉系统，其组成包括：将一组上述的微润管两端分别采用三通7与供水支管9连接，所述的供水支管连接供水主管8，所述的供水主管通过阀门连接供水水池。

这种实施方式，可以防止微润管某点受到异物挤压水流被阻断。被阻后，左右两个方向都可进水。不会造成因部分管内无水而影响灌溉效果。

实施例5：

对于树木等深根植物，微润管可以沿与地面垂直的方向布置，并且，根据树木耗水量较大的特点。将管径适当增大，以扩大释水管壁的面积。

将较大直径的微润管，一端封闭，另一端与三通连接好后，形成一个有一定容量的袋状容器，将它沿与地面垂直的方向埋在树旁，使之与树木的树干及主根平行，长度基本与主根层深度相当的，微润管释放出的水迅速在主根周围形成润湿体，使分布于不同深度根同时受到灌溉。

将各棵树下微润管顶部的三通用塑料管插接好后，接到水源上即可形成与上述几例类似的灌溉网，所不同是的是，按本例方式使用时，水分可直接到达位于深处的根部，使深层根系直接受水，受到及时灌溉。同时也可避免水分集中在浅表层，树木根系不向深处扎的弊端。

由于本例中微润管直径较大，管内可蓄存一定数量的水，每一支管都相当于埋于树旁的一个微型小水库，因此，微润管的垂直灌溉方式也可称为微型水库灌溉方式。

微型水库灌溉有两种供水方式，一种是像前四种一样，水源通过管路向系统内不停供水，系统内保持一定压力，对作物进行连续灌溉。另一种是当系统内的各个垂直布置的微型水库内充满水后，水源停止供水。停水后，库内存量的水分仍在不断释放，使灌溉过程并未停止，而是可以延续一段时间，直至库内水分全部释放光。延续时间的长短取决于库的容积和释放速度，可以是几天，也可以是几十天。假如选定的微型水库的容量足以支撑30天连续释放，那么，第一次注满水后，微型水库供连续执行30天灌溉，至第31天，第二次将水注满，灌溉过程又延续进行下去。过程中虽然给水是断续的，间歇的，但灌溉过程是连续的，不间断的。这是微型水库灌溉所特有的一种给水灌溉方式，称为“间歇供水，连续灌溉”方式。

在某些特殊场合，如远离水源的荒漠区域造林，这种给水灌溉方式将为解决林木灌溉问题提供一种有效的解决方案。

沙漠灌溉迄今为止仍属尚未解决的国际性难题。原因有二：一是沙土保水性差，浇灌的水只有少量蓄存在根层附近，大部分渗漏到根区外，变成无效水，水的利用系数很低。二是沙漠地区往往远离水源，长距离输水、运水非常困难，代价高昂。辛辛苦苦运来的水又不能有效利用，遂使沙漠灌溉成为难题，成为约制沙化土地植被恢复的第一限制因子。

微型水库灌溉解决了这一难题。首先，它给每棵树根部提供了一个小水库，变蓄水于沙为蓄水于库，防止了灌溉水分的渗漏损失，使所用的水量大部分成为有效水。水分每日缓慢的向根层释放使树木受到灌溉。其次，由于微型水库一次充满水后可连续自动释放多日，水分消耗总量大幅度降低，运送次数减少，使运送水的人力、物力、动力消耗降低至经济上合理、操作上可行的程度，为沙漠灌溉提供了一种具有实用价值的解决途径。

另外，微型水库也特别适用于不平整荒地、地面高差大的丘陵或山区的树木灌溉。按第二种方式供水，停水后系统内压力消失，分布在不同高度上的微型水库，各自依靠库存水量独立工作，互不影响，也不受系统压力的影响，避免了某些带压工作系统(如滴灌系统)因各出水点高度不同，各点高差加上系统压力后使各点受压不同，造成灌溉不均匀，效果差的弊端。

在实际应用中，上述几种方式既可单独使用，也可根据地形、地貌的实际情况，将几种方式组合使用。

Claims (4)

1.一种微润管，其组成包括：由内管和透水性保护套的外管组成的具有双层结构的软管，其特征是：所述的内管壁上有微通孔，孔径为10～900nm。

2.一种串联式微润灌溉系统，其特征是：其组成包括：将一组上述的微润管采用直通首尾相连通过阀门连接供水水池。

3.一种并联式微润灌溉系统，其特征是：其组成包括：将一组上述的微润管分别采用三通与供水主管连接，所述的供水主管通过阀门连接供水水池。

4.一种双向给水微润灌溉系统，其特征是：其组成包括：将一组上述的微润管两端分别采用三通与供水支管连接，所述的供水支管连接供水主管，所述的供水主管通过阀门连接供水水池。

Images