CN103262779A - 一种平板紧密叠合与管体结合的毛细渗灌器 - Google Patents

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Abstract

一种平板紧密叠合与管体结合的毛细渗灌器，根据狭窄缝隙中的水受毛细作用力上升这一物理现象，利用至少两块光洁硬质平板材料紧密叠合形成狭窄缝隙，外部以不透水材料包围，只留上下两端狭窄缝隙不予封闭，形成狭窄缝隙通道，狭窄缝隙通道与一段管体以“T”形结合，狭窄缝隙通道的一端置于管体内，另一端置于管体外，组成毛细渗灌器，可以实现把水从埋设在土壤里的管体向植物主要根系活动层土壤进行局部灌溉的功能，利用狭窄缝隙限制植物根系入侵，利用毛细作用力避免渗灌器堵塞。

Description

一种平板紧密叠合与管体结合的毛细渗灌器
技术领域
本发明涉及一种毛细渗灌器，具体是一种平板紧密叠合与管体结合的毛细渗灌器，可以实现把水从埋设在土壤里的管体向植物主要根系活动层土壤进行局部灌溉的功能。
背景技术
渗灌是一种地下灌溉技术，是当今国际上最先进的设施化灌溉技术之一，它将管状灌水器埋入作物主要根系活动层内，渗灌管四周与土壤接触，微压水从渗灌管中缓慢渗出，进入土壤孔隙内对接后马上形成土壤水，这样就消除了土壤的干湿循环，降低了作物的水应力，具有省水，节能，增产的优点。
但渗灌也有它的局限性，为了避免水在渗灌管内渗漏速度过快，造成水资源浪费，一般将渗水孔孔径做得很小，在微压工作条件下，堵塞是渗灌管难以克服的难题。
渗灌管的堵塞有三种原因，泥沙堵塞，生物堵塞，化学堵塞，由于渗灌管是埋在地下的，一旦发生堵塞，维护的难度很大，成本很高，如果解决这一问题，就能提高渗灌管的寿命，降低使用成本，获得更大的经济效益与生态效益。
参考文献<<农业节水灌溉技术及应用实例>>崔毅主编   出版社：化学工业出版社  出版时间：2005-4-1  I S B N：9787502566548 。
发明内容
为克服渗灌管容易发生堵塞这一缺陷，本发明设计一种毛细渗灌器，图1是毛细渗灌器的主视图，图2是图1的A-A剖面图，图3是图1的俯视图，其特征在于，至少一块光洁硬质平板材料（1）与另一块形状相同的光洁硬质平板材料（2）紧密叠合，形成狭窄缝隙，外部以不透水材料包围，只留上下两端狭窄缝隙不予封闭，形成狭窄缝隙通道（3），狭窄缝隙通道与一段管体（4）以“T”形结合，狭窄缝隙通道的一端置于管体内，另一端置于管体外。
当然，也可以在一段管体上制作多个平板紧密叠合结构的狭窄缝隙通道，降低材料消耗，也可以在管体两端制作螺纹或其他形式的连接工艺，使多个毛细渗灌器形成管网状态同时工作。
图4是毛细渗灌系统结构示意图，使用管道将水源（5）与控制阀（6），水位控制器（7），毛细渗灌器（8），排气阀（9）依次相连，其中要注意各毛细渗灌器安装时应处于同一水平线上，并使毛细渗灌器狭窄缝隙通道上沿略高于水位控制器最高工作水位线（10），同时最尾部的排气阀也应高于最高工作水位线，当然，在一个毛细渗灌系统中只要各毛细渗灌器安装于同一水平线上，毛细渗灌器的数量是任意的。
由连通器原理可见管体内的重力水受水位控制器控制工作水位，这个工作水位使水不能从渗灌器满溢造成深层渗漏形成浪费，同时又浸润部分狭窄缝隙通道，水受狭窄缝隙毛细力作用上升至狭窄缝隙通道上沿与土壤对接，由于土壤孔隙毛细力大于狭窄缝隙，水将进入土壤孔隙，形成土壤水供作物吸收利用。
图5是毛细渗灌器工作时水份分布图，由于作物水势>土壤水势>狭窄缝隙通道水势>重力水势，形成仿生态的水势梯度，分为重力水区（11），狭窄缝隙毛细上升区（12），土壤水毛细上升区（13），土壤水毛细扩散区（14），干土区（15），其中土壤水毛细上升区可以帮助作物轻松地从土壤中获取充足的水供蒸腾使用，减少植株吸收水份时的附加能量损耗，促进植株根系发育，土壤水毛细扩散区土壤通透性极佳，可以使植株获得理想的气，热环境，干土区可以减少土壤水的无效蒸发。
毛细渗灌系统工作时，作物蒸腾使土壤含水率下降，土壤水势增大，土壤将狭窄缝隙通道内的水吸出速率加快，狭窄缝隙通道又将管体内的内补充入狭窄缝隙通道内，使管体内重力水有下降趋势，水位控制器又将水源的水补充到管体内，当土壤含水率趋于饱和，土壤水势减小，狭窄缝隙通道向土壤供水速率减缓，在这一过程中，毛细渗灌系统的灌溉速率是主要由作物蒸腾自主决定的，这就决定了毛细渗灌系统的高效率。
在狭窄缝隙通道与土壤的接触界面，由于狭窄缝隙极其狭小只能够让水分子通过，而作物根系相比较较粗，无法进入，这就避免了作物根系向管体内部生长，可以避免作物根系入侵，而在狭窄缝隙通道内部，即便有极微细物体进入，相对狭窄缝隙通道的宽度又显然太小，是不会造成堵塞效果的，只需定期以压力水冲洗，就可以将极微细物体从狭窄缝隙通道冲出，而且水从管体向土壤运行的驱动力是毛细力而非压力，即使是大量极微细物质填充了狭窄缝隙通道，水仍会在毛细力驱动下从填充物之间的更狭窄缝隙向土壤扩散，至于化学物质引起的堵塞，则可通过酸洗的方法疏通，不足为患了，这就可以从根本上消除了毛细渗灌器的堵塞风险。
由于毛细渗灌系统工作时，土壤从毛细渗灌器吸取水份的速率是由土壤含水量决定的，当采用间歇灌溉制度作业时，用户还可以从同一毛细渗灌系统所灌溉作物在不同局部区域的长势差异诊断地块中土壤的健康度，提示用户地块中某部分土壤需要改善土壤活性，某部分土壤表现良好，指导用户精确用肥，从而逐渐提高土地质量。
附图说明
附图1是毛细渗灌器的主视图
附图2是附图1的A-A剖面图
附图3是附图1的俯视图
附图4是毛细渗灌系统结构示意图
附图5是毛细渗灌器工作时水份分布图
最佳实施方案
以经久耐用的耐酸碱环氧树脂作管体材料作管体，以化学性质稳定，制作工艺标准化的浮法平板玻璃作光洁平板材料，可制成寿命超长的毛细渗灌器，也可以采用制作成本更低的塑料作管体，以便于加工与运输的有机玻璃板作光洁平板材料，让使用成本快速下降。
有益效果
1 节水,节能  毛细渗灌只湿润地下部分土壤，表层土壤含水率小，土壤无效蒸发量小，由于水势梯度分布的原因，使土壤含水量不超过饱和含水率，避免了土壤水的深层渗漏，田间需水量小，节约输水量引起的能源损耗。
改善土壤环境，提高土壤肥力  水靠土壤的毛细管作用逐渐扩散浸润土壤，不产生重力水，有助于保持土壤团粒结构，同时保证土壤有良好的通透性，解决土壤板结问题，土壤活性有机物增多，肥力提高。
降低环境湿度，减少杂草和病虫害  毛细渗灌只灌溉作物根部，土壤表面较为干燥，棵间蒸发量小，在地表土壤的草种难以发芽，虫卵存活孵化率下降，改善作物品质。
提高作物产量  毛细渗灌过程中，土壤通透性好，水，气，热三相协调，作物根系发育好，光合作用效率高，营养物质产量提高明显。
简化田间劳作，技术门槛低  毛细渗灌系统在渗灌过程中，由水位控制器自动控制水位，作物按蒸腾需求通过影响土壤含水率变化改变水势差，自动调节渗灌器向土壤的供水速率，实现精确自动化灌溉，在灌溉过程中还可以根据需要在水中加入药，肥，使施肥，施药，灌溉同步进行，提高肥药效率，减少化肥农药污染，无需现存微压渗灌技术复杂生涩的工程设计和计算，使没有多年种植经验的农户也能轻松地安装与管护毛细渗灌系统，并获得理想的收成。
降低生产成本，减少重复建设  克服了现存微压渗灌技术的堵塞问题，设备效率高，使用寿命长，降低设备运行与维护成本，减少重复起管埋管清理与更换的机率。
毛细渗灌只浸润作物根系附近土壤，土壤与地下沉水层水气交换相对不活跃，降低土壤盐碱化现象。
毛细渗灌系统的缺点
毛细渗灌系统只适合细根系作物，对于多年生长的粗壮根系作物，因根系潜入管底发育，将托高管体，影响水位控制器工作准确性，使系统灌溉不均匀，甚至停止工作。

Claims (4)

1.一种毛细渗灌器，其特征在于，至少一块光洁硬质平板材料（1）与另一块形状相同的光洁硬质平板材料（2）紧密叠合，形成狭窄缝隙，外部以不透水材料包围，只留上下两端狭窄缝隙不予封闭，形成狭窄缝隙通道（3），狭窄缝隙通道与一段管体（4）以“T”形结合，狭窄缝隙通道的一端置于管体内，另一端置于管体外。
2.如权利要求1，一种毛细渗灌器，其特征在于，至少一块浮法平板玻璃与另一块形状相同的浮法平板玻璃紧密叠合，形成狭窄缝隙，外部以不透水材料包围，只留上下两端狭窄缝隙不予封闭，形成狭窄缝隙通道（3），狭窄缝隙通道与一段管体（4）以“T”形结合，狭窄缝隙通道的一端置于管体内，另一端置于管体外。
3.如权利要求1，一种毛细渗灌器，其特征在于，至少一块有机玻璃板与另一块形状相同的有机玻璃板紧密叠合，形成狭窄缝隙，外部以不透水材料包围，只留上下两端狭窄缝隙不予封闭，形成狭窄缝隙通道（3），狭窄缝隙通道与一段管体（4）以“T”形结合，狭窄缝隙通道的一端置于管体内，另一端置于管体外。
4.如权利要求1，一种毛细渗灌器，其特征在于，在一段管体上制作多个平板紧密叠合结构的狭窄缝隙通道。
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