CN103270924A - 农田小定额灌溉装置 - Google Patents

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贾建明
范凤翠
石玉芳
刘胜尧
刘佳岱
张文华
刘俊波
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Abstract

本发明属于农田灌溉装置,特别是指一种农田小定额灌溉装置。包括埋设于地下的主管道,间隔分布并与主管道连通且开口于地上的输水管,与输水管出水端连通的喷头;喷头包括由内向外叠置的底板、压片、压盖,底板、压片及压盖的周边穿接固定连接为一整体,底板中心开设有输水管的出水端适配的中心孔,沿中心孔呈放射状分布有曲线形出水槽,该曲线形出水槽的一端与中心孔连通,其另一端开口于底板的外周边,压片采用柔性材质为制作材料,压盖采用环形结构。本发明解决了现有技术存在的灌溉不均匀的问题,具有灌溉均匀,灌水定额低、化肥利用率高、不易造成地下水的污染等优点。

Description

农田小定额灌溉装置
技术领域
本发明属于农田灌溉装置,特别是指一种农田小定额灌溉装置。
背景技术
农田地面灌溉有很多方法。以往研究最多的有以下几种:
一是地下管道输水+小畦灌溉。该技术是应用面积最大,推广应用最为广泛的灌溉方法之一,适用于不同作物灌溉,如小麦、玉米等。据研究和应用结果证明可有效节约灌溉水,灌水定额(每亩每次)最小可达到50m3。但存在问题,一是当作物前期由于根系浅、灌水量大导致部分土壤水肥根层外渗漏,容易造成肥料(特别是氮肥)的浪费(据统计氮肥的利用率约为50%左右)以及地下水的污染。二是畦田首端和末端水分不均匀。
二是沟灌。沟灌是地面灌溉方法之一,适用于稀植作物,如玉米。每沟灌溉一次,依次进行。与畦灌相比可以节约较多的水。灌水定额(每亩每次)最小可达到30m3。但存在问题是灌水沟首端和末端水分不均匀。
三是波涌灌溉。波涌灌溉是基于畦灌和沟灌基础上的地面灌溉方法之一。其灌溉方法是当灌溉时采用间歇灌溉,水流间断地从灌溉过的土壤表面流过使水流速度加快。此方法适用于一次灌溉规模大的稀植、密植多种作物,如小麦、玉米等。最低灌水量介于畦灌和沟灌之间。同样,灌溉均匀度优于畦灌和沟灌,但仍存在不均匀问题。
四是喷灌。喷灌是在田间布置主管道、支管和喷灌管网络。喷灌优点,一是可以任意控制水量,节水效果明显,适用于小麦、玉米、蔬菜和果树等多种作物灌溉。二是灌溉均匀度高,整个农田均可达到灌溉用水均匀一致。但喷灌问题,一是成本高,一般1500元/亩以上。二是需要高压才能实施,使用喷灌灌溉农田需要附加加压泵才能正常工作,增加耗电量,每亩每次增加用电量20-30元。三是一次性灌溉面积大,对于小地块灌溉难以实施。
五是滴灌。滴灌田间布局同喷灌。滴灌优点,一是可以任意控制水量,节水效果显著,适用于小麦、玉米、蔬菜和果树等多种作物灌溉。二是灌溉均匀度高,整个农田均可达到灌溉用水均匀一致。但滴灌问题,一是投资成本高(1500元/亩)以上。二是需要高压才能实施,使用喷灌灌溉农田需要附加加压泵才能正常工作,增加耗电量,每亩每次增加用电量20-30元。三是滴灌管容易堵塞,造成灌溉不均匀,是全球性难题。
本项技术发明属地面灌溉范畴。它是利用小流量、多出口的原理,通过橡胶软材料自身缓冲压力和小螺纹槽出水结合,实现农田小定额灌溉和均匀灌溉双重效能,达到节水、高效和控制肥料淋失而污染土壤多重效果。同时,由于小流量出水,不用额外加压而达到节电节能的效果。再是,投资成本在800元/亩左右,相当于喷灌、滴灌的50%-60%,投资低易推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、灌水定额少、投资小的农田小定额灌溉装置。
本发明的整体技术构思是:
农田小定额灌溉装置,包括埋设于地下的主管道,间隔分布并与主管道连通且开口于地上的输水管,与输水管出水端连通的喷头;喷头包括由内向外叠置的底板、压片、压盖,底板、压片及压盖的周边穿接固定连接为一整体,底板中心开设有输水管的出水端适配的中心孔,沿中心孔呈放射状分布有曲线形出水槽,该曲线形出水槽的一端与中心孔连通,其另一端开口于底板的外周边,压片采用柔性材质为制作材料,压盖采用环形结构。
压片的结构主要是为了根据管道中压力的不同灵活调节从中心孔进入曲线形出水槽中的出水量,从而避免因为管道压力的不均衡导致出水量的不均衡,压片可以采用多种柔性材质制作,其中优选采用橡胶,处于降低成本的考虑,更为优选的是采用废旧汽车轮胎等工业废料。
本发明的具体技术构造还有:
经过申请人反复的实验研究,曲线形出水槽较直线型出水槽的出水量受到管道中出水压力的影响更小,这样进行灌溉时不致因为管道中水压的不均衡导致灌溉不均匀,这也是本发明中创新性的重要体现之一。为便于曲线形出水槽的成型,同时降低曲线形出水槽的制作成本,达到便于大面积推广使用的目的,优选的技术方案是,曲线形出水槽在底板表面呈叶轮形分布。
可以显而易见的是,底板、压片及压盖的结合应以不影响曲线形出水槽的排水为前提,因此可以选用多种现有技术方案,其中包括但不局限于采用如下技术方案,所述的底板、压片及压盖1周边的穿接固定选用螺钉、螺栓、铆钉、U型钉或卡装固定中的一种或其结合,其中较为常见的是采用螺钉或螺栓配合(因底板、压片及压盖均可采用较为常见的塑料或橡胶材质)。
为进一步优化本发明的结构,使输水管的出水端除供应曲线形出水槽的出水外,还兼具其它的功能,优选的结构设计是,所述的输水管的出水端与底板上开设的中心孔之间采用螺纹装配。这样可以通过正反向旋动输水管的出水端,通过控制中心孔表面压片的张进度来控制中心孔的出水量,即兼具开关的功能,这也是本发明结构设计较为巧妙之处。
为简化输水管道与主管道之间的连接,保证零部件之间的结合紧密,优选的结构设计是,所述的输水管的入口通过胶塞与主管道的出水口之间胀紧配合。
为保证胶塞与主管道之间的连接不易松脱,更为优选的技术方案是,胶塞外表面与主管道之间通过压条捆接为一体。
为保证本发明可以通过喷头的旋转控制灌溉,更为优选且显而易见的技术方案是,输水管的出水端通过弯头、连接管件与底板上开设的中心孔配接。
本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于:
1、本发明采用柔性材质的压片结构,使各个中心孔之间的压力接近相等,从而达到各个出水口之间出水量相近或相等,达到农田灌溉均匀,原理先进科学,未见报道。
2、曲线型出水槽的结构设计,使槽的出水量受管道压力影响的变化甚微,与柔性压片共同作用,起到出水均匀的作用。
3、出水量任意控制,但不需额外加压。灌溉时田间由多个出水口组成,灌水量范围在>0—≦井出水量,实现任意水量控制,且水依靠井泵压力由出水口流出,不用额外加压。
4、采用本发明节水效果显著。据测定,采用本设备灌溉小麦、玉米、蔬菜等作物,灌水定额由50m3降至25m3以下,每次节约25m3-30m3,可节约50%左右。小麦—玉米两作农田灌溉定额(全年灌溉用水)由250m3—300m3降至150m3—160m3,每亩每年节约100m3—140m3,全年可节约灌溉用水30%以上。
我国小麦、玉米、蔬菜面积近10亿亩。其中,灌溉面积约占70%,采用该设备灌溉可大幅度节约灌溉用水,具有显著的社会环境效益,特别在我国北方干旱缺水地区更是如此。同时,与喷灌、滴灌相比,不但投资成本低,还可节约由于加压而产生的电能消耗。
5、由于有效减少了灌溉定额,可有效提高化肥,尤其是氮肥的利用率,据试验测定,氮肥的利用率可提高到80%以上,因此本发明的采用对于有效降低地下水的污染,保护环境,推动无排放农业的实现具有积极和现实的重要意义。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明中的压盖结构示意图。
图3是本发明中的压片的结构示意图。
图4是本发明中的底板的结构示意图。
图5是图4的仰视图。
附图中的附图标记如下:
1、压盖;2、压片;3、底板;4、中心孔;5、输水管;6、压条;7、胶塞;8、主管道;9、曲线形出水槽。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述,但不应理解为对本发明的限定,本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准,任何依据说明书所作出的等效技术手段替换,均不脱离本发明的保护范围。
本实施例的整体结构如图示,其中包括埋设于地下的主管道8,间隔分布并与主管道8连通且开口于地上的输水管5,与输水管5出水端连通的喷头;喷头包括由内向外叠置的底板3、压片2、压盖1,底板3、压片2及压盖1的周边穿接固定连接为一整体,底板3中心开设有输水管5的出水端适配的中心孔4,沿中心孔4呈放射状分布有曲线形出水槽9,该曲线形出水槽9的一端与中心孔4连通,其另一端开口于底板3的外周边,压片2采用柔性材质为制作材料,压盖1采用环形结构。
压片的结构主要是为了根据管道中压力的不同灵活调节从中心孔进入曲线形出水槽中的出水量,从而避免因为管道压力的不均衡导致出水量的不均衡,压片可以采用多种柔性材质制作,其中优选采用橡胶,处于降低成本的考虑,更为优选的是采用废旧汽车轮胎等工业废料。
曲线形出水槽9在底板3表面呈叶轮形分布。
所述的底板3、压片2及压盖1周边的穿接固定选用螺栓。
所述的输水管5的出水端与底板3上开设的中心孔4之间采用螺纹装配。这样可以通过正反向旋动输水管的出水端,通过控制中心孔表面压片的张进度来控制中心孔的出水量,即兼具开关的功能。
为简化输水管道与主管道之间的连接,保证零部件之间的结合紧密,优选的结构设计是,所述的输水管的入口通过胶塞与主管道的出水口之间胀紧配合。
为保证胶塞与主管道之间的连接不易松脱,更为优选的技术方案是,胶塞7外表面与主管道8之间通过压条6捆接为一体。
为保证本实施例可以通过喷头的旋转来控制灌溉,输水管5的出水端通过弯头、连接管件与底板3上开设的中心孔4配接。因其属于现有技术,申请人在此不再赘述。

Claims (8)

1.农田小定额灌溉装置,包括埋设于地下的主管道(8),间隔分布并与主管道(8)连通且开口于地上的输水管(5),与输水管(5)出水端连通的喷头;其特征在于所述的喷头包括由内向外叠置的底板(3)、压片(2)、压盖(1),底板(3)、压片(2)及压盖(1)的周边穿接固定连接为一整体,底板(3)中心开设有输水管(5)的出水端适配的中心孔(4),沿中心孔(4)呈放射状分布有曲线形出水槽(9),该曲线形出水槽(9)的一端与中心孔(4)连通,其另一端开口于底板(3)的外周边,压片(2)采用柔性材质为制作材料,压盖(1)采用环形结构。
2.根据权利要求1所述的农田小定额灌溉装置,其特征在于所述的曲线形出水槽(9)在底板(3)表面呈叶轮形分布。
3.根据权利要求1所述的农田小定额灌溉装置,其特征在于所述的底板(3)、压片(2)及压盖(1)周边的穿接固定选用螺钉、螺栓、铆钉、U型钉或卡装固定中的一种或其结合。
4.根据权利要求1所述的农田小定额灌溉装置,其特征在于所述的压片(2)采用橡胶片。
5.根据权利要求1所述的农田小定额灌溉装置,其特征在于所述的输水管(5)的出水端与底板(3)上开设的中心孔(4)之间采用螺纹装配。
6.根据权利要求1或5所述的农田小定额灌溉装置,其特征在于所述的输水管(5)的入口通过胶塞(7)与主管道(8)的出水口之间胀紧配合。
7.根据权利要求6所述的农田小定额灌溉装置,其特征在于所述的胶塞(7)外表面与主管道(8)之间通过压条(6)捆接为一体。
8.根据权利要求1所述的农田小定额灌溉装置,其特征在于所述的输水管(5)的出水端通过弯头、连接管件与底板(3)上开设的中心孔(4)配接。
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