CN104255394A - 地埋滴灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地埋滴灌系统，包括首部枢纽；和与该首部枢纽连接的输配水管网；以及与该输配水管网连接的田间灌水单元，所述的首部枢纽包括：水泵机组，该水泵机组进口通过上水管与水源连接，该水泵机组出口通过输水干管与所述的输配水管网连接；释压阀，其设于所述输水干管和所述输配水管网的连接处，用于控制所述输配水管网进口处的压力；以及回水管，其进口与所述释压阀连接。本发明的系统确保输配水管网入口压力控制在安全范围内，保护管网安全。同时避免了水泵启动时长时间处于大流量、低扬程的运行状态，防止水泵过载，还提高水泵的运行效率。还大幅减少机械耕作时调头次数和调整作业状态的频次，更利于机械化耕作。

Description

地埋滴灌系统

技术领域

本发明涉及农业灌溉技术领域，特别涉及一种地埋滴灌系统。

背景技术

滴灌是通过滴头直接将水或水肥混合液均匀、精确的输送到作物根部的灌溉系统。滴灌系统一般由首部、输配水管网、田间灌水单元等三部分构成。

首部包括水源、首部加压系统、过滤系统等，主要功能是实现向输配水管网提供满足滴灌要求的足量、清洁、有压的水流。目前，滴灌系统发生首部加压水泵过载导致电机损坏事故的频率较高，其主要原因：水泵刚启动时，输配水管道还处于充水状态，整个系统内压力较低，水泵处于大流量、低扬程的运行状态，若这种状态持续的时间较长，水泵的流量会越来越大，所需要的电动机功率也不断增加，电动机电流也不断增加，超过电机的最大允许电流而使电机烧坏。

输配水管网是一套封闭的管网系统，入口接收水源提供的经加压、过滤的水流，末端与田间灌水单位的入口闸阀系统连接，当闸阀开启后，通过田间灌水单元的滴灌管向作物供水。目前，由于受地形条件和管理水平的限制，目前滴灌系统输配水管网存在如下安全隐患：一是田间灌水单元大小不一，在滴灌系统轮灌组设计时，不同轮灌组灌溉面积相差较大，而首部加压水泵是按照最大轮灌组供水量选型的，则当灌溉面积偏小的轮灌组时，由于初期进入管网系统的水量大于灌溉水量，管网内压力会逐步上升，泵站供水量会逐步减少，直到平衡，但许多滴灌工程在实现平衡之前，管网的薄弱点就出现爆管，导致系统瘫痪。二是管护人员操作疏忽，水泵开启，而田间闸阀没有按要求开启，水泵向管网供水，而系统出水口未开启或未按要求开启，导致管网内压力上升，薄弱点出现爆管，导致系统瘫痪。

田间灌水单元是滴灌系统的配水单元，负责将水均匀的输送到作物根部。目前，田间灌水单元一般由田间首部、支管、滴灌管、排污管构成。一般，支管和排污管垂直于作物种植方向铺设，滴灌管平行于作物种植方向铺设。由于受灌水均匀度的制约，滴灌管铺设长度一般不超过100m，即在不超过100m的范围内，有一条供水支管和一条排污管垂直于作物种植方向，即使考虑双向布管，田间灌水小区沿滴灌管方向的长度也不超过200m。受此限制，地块长度一般也不超过200m，机械化耕作时200m需要调头一次，且在埋设支管和排污管附近(间隔一般不超过100m)需调整作业状态以保护地埋管道和出地接头，这增加了机械操作难度并浪费了工时。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地埋滴灌系统，从而克服滴灌时加压水泵过载和管网内薄弱点处容易爆管并导致系统瘫痪的问题。

本发明的另一目的在于提供一种地埋滴灌系统中田间灌水系统，从而克服地块机械化耕作难度大，效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种地埋滴灌系统，包括首部枢纽；和与该首部枢纽连接的输配水管网；以及与该输配水管网连接的田间灌水单元，所述的首部枢纽包括：水泵机组，该水泵机组进口通过上水管与水源连接，该水泵机组出口通过输水干管与所述的输配水管网连接；释压阀，其设于所述输水干管和所述输配水管网的连接处，用于控制所述输配水管网进口处的压力；以及回水管，其进口与所述释压阀连接。

优选地，上述技术方案中，所述回水管的进口与所述释压阀连接，该回水管的出口设于水源处。

优选地，上述技术方案中，在所述输水干管上设有持压阀。

优选地，上述技术方案中，在所述的输水干管上设有过滤器组件，沿着水流方向，在该过滤器组件后的输水干管上设有持压阀。

优选地，上述技术方案中，所述田间灌水单元包括：供水支管，其首端与所述输配水管网中的输配水管连接，末端设有排污阀，所述供水支管为相邻平行铺设，且铺设的方向与植物的种植方向相垂直；以及滴灌管，其首尾两端均与所述供水支管连接，所述滴灌管的铺设方向与植物的种植方向平行。

优选地，上述技术方案中，所述田间灌水单元为双向布管，所述田间灌水单元包括：三条供水支管，所述供水支管的首端均与所述输配水管网中的输配水管连接，末端设有排污阀，所述三条供水支管相邻平行铺设，且铺设方向与植物的种植方向相垂直；以及滴灌管，其首尾两端均与所述供水支管连接，所述滴灌管的铺设方向与植物的种植方向平行。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的滴管系统在输水干管与输配水管网连接处附近旁接释压阀和回水管道，将输配水管网入口安全允许压力值，设定为释压阀泄压阀值，当滴灌系统首部向输配水管网供水，由于某些原因，导致管网内部水头压力高于正常运行状态时，反馈到管网入口，管网入口压力也会高于正常运行状态，当管网入口压力达到管网入口允许压力值时，释压阀会迅速自动开启，将超过的压力通过水流释放出去，然后又自动关闭，确保管网入口压力控制在安全范围内，相应的也将管网压力也控制在安全范围内，保护管网安全，解决了由于管网内薄弱点处容易爆管并导致系统瘫痪的问题。

(2)在输水干管上增设持压阀，将水泵运行特征曲线中高效区最低压力值，设定为水流通过持压阀的压力阀值，当经水泵加压的水流水压大于该压力时才能顺利通过持压阀进入输配水管网系统，这样一方面避免了水泵启动时长时间处于大流量、低扬程的运行状态，防止水泵过载，另一方面可使水泵迅速进入高效区运行，提高水泵的运行效率。

(3)灌溉时，供水支管的阀门同时开启，由相邻两条供水支管同时向滴灌管供水。由于灌水均匀度是制约非压力补偿式滴灌管铺设长度的主要因素，这种连接方式，将传统滴灌管末端水压力最小，改变为滴灌管中间水压力最小，这样能在保证灌水均匀度和不增加工程投资的基础上，将滴灌管的长度增加一倍，即滴灌管长度可从100m左右提高到200m左右，田间灌水单元沿滴灌管方向的长度从200m左右提高到400m左右，大幅减少机械耕作时调头次数和调整作业状态的频次，比原有方法更利于机械化耕作。

附图说明

图1是本发明地埋滴灌系统的结构示意图；

图2为本发明首部枢纽的结构示意图；

图3为本发明田间灌水单元的结构示意图；

图4是图3的Ⅱ-Ⅱ断面剖面图；

图5是图4Ⅱ-Ⅱ断面剖面图中滴灌管的水压力分布图。

主要附图标记说明：

1-水泵机组，2-上水管，3-镇墩，4-涡轮蝶阀，5-空气阀，6-输水干管，7-刀阀，8-过滤器组件，9-持压阀，10-水表，11-压力表，12-释压阀，13-回水管，14-输配水管，15-阀门，16-供水支管，17-滴灌管，18-排污阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1和图2所示，根据本发明具体实施方式的一种地埋滴灌系统，包括首部枢纽；和与其连接的输配水管网；以及与输配水管网连接的田间灌水单元；所述的首部枢纽包括：水泵机组1，用电机驱动水泵机组1工作，该水泵机组1进口通过上水管2与水源连接，上水管2上依次设有镇墩3，涡轮蝶阀4和空气阀5；该水泵机组1出口通过输水干管6与所述的输配水管网的输配水管14连接，输水干管6上依次设有空气阀5、镇墩3、刀阀7(用于检修)、涡轮蝶阀4、过滤器组件8、持压阀9、镇墩3、水表10、镇墩3、空气阀5。在输水干管6上的过滤组件8后设有持压阀9，通过设定合理的持压阀阀值，一方面避免了水泵启动时长时间处于大流量、低扬程的运行状态，防止水泵过载，另一方面可使水泵迅速进入高效区运行，提高水泵的运行效率。释压阀12，其设于所述输水干管6和所述输配水管网的输配水管14的连接处，用于控制所述输配水管网进口处的压力。在该连接处还设有压力表11，压力表11用于检测输配水管网入口处的水压；以及回水管13，回水管13的进口与所述释压阀12连接，该回水管13的出口设于水源处。将输配水管网入口安全允许压力值，设定为释压阀12的泄压阀值，当滴灌系统首部枢纽向输配水管网供水时，由于某些原因，导致输配水管网内部水头压力高于正常运行状态时，反馈到输配水管网入口，输配水管网入口压力也会高于正常运行状态，当输配水管网入口压力超过输配水管网入口允许压力值时，释压阀12会迅速自动开启，将超过的压力通过水流释放出去，水流沿着回水管13流回水源处，管网入口处的压力值降低，释压阀12自动关闭，从而确保管网入口压力控制在安全范围内，相应的也将输配水管网压力也控制在安全范围内，保护输配水管网安全。

一个比较好的实施例是，如图3所示，所述田间灌水单元包括：供水支管16，其首端与所述输配水管网中的输配水管连接，在供水支管首端处设有阀门15，末端设有排污阀18，所述供水支管16为相邻平行铺设，且铺设的方向与植物的种植方向相垂直；以及滴灌管17，其首尾两端均与所述供水支管16连接，所述滴灌管17的铺设方向与植物的种植方向平行。

另一个比较好的实施例是，如图3至图5所示，所述田间灌水单元为双向布管，所述田间灌水单元包括：三条供水支管16，所述供水支管16的首端均与所述输配水管网中的输配水管连接，在每条供水支管首端处设有阀门15，末端设有排污阀18，所述三条供水支管相邻平行铺设，且铺设方向与植物的种植方向相垂直；以及滴灌管17，其首尾两端均与所述供水支管连接，所述滴灌管的铺设方向与植物的种植方向平行。当滴灌前对供水支管16和滴灌管17进行冲洗时，开启位于中间的供水支管16的首端阀门15并关闭其末端的排污阀18，关闭左右两边供水支管16的首端阀门15并开启其末端排污阀18，对滴灌管17和左右两边供水支管16进行冲洗；然后，关闭中间供水支管16的首端阀门15并开启其末端排污阀18，开启两边供水支管16的首端阀门15并关闭其末端排污阀18，对滴灌管17和中间的供水支管16进行冲洗。灌溉时，三条供水支管16的首端的阀门15同时开启，由于是双向布管，位于供水管16间的滴灌管17由相邻的两个供水支管16同时向滴灌管17供水。由于灌水均匀度是制约非压力补偿式滴灌管铺设长度的主要因素，这种连接方式，将传统滴灌管末端水压力最小，改变为滴灌管中间水压力最小。这样能在保证灌水均匀度和不增加工程投资的基础上，将滴灌管的长度增加一倍，即滴灌管长度可从100m左右提高到200m左右，田间灌水单元沿滴灌管方向的长度从200m左右提高到400m左右，大幅减少机械耕作时调头次数和调整作业状态的频次，比原有方法更利于机械化耕作。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种地埋滴灌系统，包括首部枢纽；和与该首部枢纽连接的输配水管网；以及与该输配水管网连接的田间灌水单元，其特征在于，所述的首部枢纽包括：

水泵机组，该水泵机组的进口通过上水管与水源连接，该水泵机组出口通过输水干管与所述的输配水管网连接；

释压阀，其设于所述输水干管和所述输配水管网的连接处，用于控制所述输配水管网进口处的压力；以及

回水管，其进口与所述释压阀连接。

2.根据权利要求1所述的地埋滴灌系统，其特征在于，所述回水管的进口与所述释压阀连接，该回水管的出口设于水源处。

3.根据权利要求1所述的地埋滴灌系统，其特征在于，在所述输水干管上设有持压阀。

4.根据权利要求3所述的地埋滴灌系统，其特征在于，在所述的输水干管上设有过滤器组件，沿着水流方向，在该过滤器组件后的输水干管上设有持压阀。

5.根据权利要求1所述的地埋滴灌系统，其特征在于，所述田间灌水单元包括：

供水支管，其首端与所述输配水管网中的输配水管连接，末端设有排污阀，所述供水支管为相邻平行铺设，且铺设的方向与植物的种植方向相垂直；以及

滴灌管，其首尾两端均与所述供水支管连接，所述滴灌管的铺设方向与植物的种植方向平行。

6.根据权利要求1所述的地埋滴管系统，其特征在于，所述田间灌水单元为双向布管，所述田间灌水单元包括：

三条供水支管，所述供水支管的首端均与所述输配水管网中的输配水管连接，末端设有排污阀，所述三条供水支管平行铺设，且铺设方向与植物的种植方向相垂直；以及

滴灌管，其首尾两端均与所述供水支管连接，所述滴灌管的铺设方向与植物的种植方向平行。