CN104542189B - 一种高稳定度负压灌溉装置及其负压灌溉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高稳定度负压灌溉装置及其负压灌溉的方法，包括一个密闭的储水罐，储水罐内部设置有一补气管，补气管伸入到储水罐的底部，储水罐的顶部设置有加水补气口，储水罐的底部通过第一出水管与负压控制器相连接，负压控制器包括若干根控压粗管，每根控压粗管内部设置有供水细管，供水细管的进水口穿过控压粗管的底部并与储水罐相连通，控压粗管之间通过供水细管相并联，供水细管的出水口伸入到控压粗管的上部，控压粗管的顶部设置有加水口，控压粗管的底部通过第二出水管与多管连接器相连通，多管连接器通过连接管与渗吸器连通，所述的渗吸器埋在土壤中。本发明的负压灌溉装置高度不大于一米，结构简单且方便可调，负压变幅极小。

Description

一种高稳定度负压灌溉装置及其负压灌溉的方法

技术领域

本发明涉及一种高稳定度负压灌溉装置及其负压灌溉的方法，属于农业灌溉领域。

背景技术

负压地下灌溉技术是针对温室盆栽作物而提出的一种新型节水主动灌溉技术。该技术将灌水器深埋于盆体底部，利用作物水分生理特性和土壤毛管吸力特性，使灌水器中水分自动渗入土壤，从而在输水管内形成负压。在大气压的作用下，水从供水器被压入输水管来补充灌水器中流入土壤的水分，从而保证整个系统不间断地运行，实现作物对水分连续自动获取，将被动灌溉变为主动灌溉。在负压灌溉系统中，供水器与灌水器间的水平面高程差决定了负压地下灌溉系统的供水吸力。

负压灌溉与其他诸多灌水技术相比，无疑是目前最好的一种，能够时时刻刻为旱地作物在土壤中生长提供一种类似于空调性质，较适宜的土壤湿度环境，从而获得高数量和高品质的农产品。其实这样的环境在自然界并不鲜见，地下水位适当时就能为作物提供适宜的土壤湿度环境，只不过随着腾发量的增大和地下水位的变化，地下水供给土壤中的水分减少或过多，从而造成土壤变干、变涝，不再适合作物生长。既如此，那么调整土壤地下水位到合适深度就可以了，但实际运用中往往很难实现，特别是在进行盆栽小范围计量灌溉试验研究中，需要将储水装置放于操作者管理观测方便的位置，将供试的渗吸器埋于低于储水装置的不同深度，将表面上的正压水头转变为负压水头。现有的负压灌溉装置虽然有可实现此功能的装置，但要么装置复杂，负压变幅大，要么需要用到电控装置，不仅有能耗，而且存在安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种高稳定度负压灌溉装置及其负压灌溉的方法，解决了现有负压灌溉装置装置复杂、储水装置与渗吸器的距离远、操作不方便等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高稳定度负压灌溉装置，包括一个密闭的储水罐，所述的储水罐内部设置有一补气管，所述的补气管伸入到储水罐的底部，储水罐的顶部设置有加水补气口，储水罐的底部通过第一出水管与负压控制器相连接，所述的负压控制器包括若干根控压粗管，每根控压粗管内部设置有供水细管，供水细管的进水口穿过控压粗管的底部并与储水罐相连通，控压粗管之间通过供水细管相并联，所述的供水细管的出水口伸入到控压粗管的上部，所述的控压粗管的顶部设置有加水口，控压粗管的底部通过第二出水管与多管连接器相连通，所述的多管连接器通过连接管与渗吸器连通，所述的渗吸器埋在土壤中。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的储水罐上设置有液位计。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的控压粗管的底部设置有排水管。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的多管连接器为一个上端有通气口的容器，容器上部伸出多根连接管，连接管与渗吸器连接。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的多管连接器上部设置有排气口。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的渗吸器是以多孔陶瓷为材料制作的一端密封的圆管，圆管中空用作水流通道。

本发明也提供了一种负压灌溉的方法，利用本发明的负压灌溉装置，包括以下步骤：

(1)打开储水罐上面的加水排气口，罐内水加满时用胶塞封闭加水排气口；

(2)打开负压控制器上面的加水口，向控压粗管中加水至其空间应能满足需要的负压高度后封闭加水口，加水过程中要保持控压粗管下方的排水管和第二出水管处于夹死状态；

(3)加水完，寻找整个装置正常工作时的平衡点；

(4)找到该平衡位置后，把多管连接器固定置于该位置，并与第二出水管连通，多管连接器通过连接管与渗吸器连通，进行负压灌溉。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的寻找整个装置正常工作时的平衡点具体为：打开第二出水管，将第二出水管管口部略微弯曲，把第二出水管管口缓慢下移，水在重力的作用下从管内流出，随着水的流出，控压粗管内形成负压，水又从储水罐通过第一出水管补给到供水细管中，水到达供水细管顶端后会落入控压粗管中，观察第二出水管管口似流水又不流水时的状态，此位置即为装置正常工作时的平衡位置，储水罐的出水口到该位置的距离即为能控制的最大负压高度。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的多管连接器与渗吸器连通连通前需要把渗吸器内充满水埋入土中；或者先把渗吸器埋入土中，从排气管进行抽气充水。

本发明的有益效果：

本发明的负压灌溉装置克服现有负压灌溉装置负压水头不高和负压波动大的缺陷，通过增加负压控制器的数量和调整控压粗管内的水位得以实现，克服负压水头波动大，对压强变化迟钝，利用正压水头抵消供水细管出水口的表面张力，使其对压强变化极为敏感得以实现。

本发明的负压灌溉装置不用电源，装置高度不大于一米，结构简单但它能实现数倍于其高度的负压值，且方便可调，操作简单，负压变幅极小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的负压灌溉装置的结构示意图；

图2为图1中的储水罐和负压控制器的结构示意图；

图3为图1中的渗吸器的结构示意图；

图中，1.储水罐，2.补气管，3.液位计，4.加水补气口，5.加水口，6.供水细管，7.控压粗管，8.第一出水管，9.排水管，10.第二出水管，11.多管连接器，12.排气口，13.连接管，14.渗吸器，15.排气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，一种高稳定度负压灌溉装置，包括一个密闭的储水罐1，储水罐1内部设置有一补气管2，补气管2伸入到储水罐1的底部，储水罐1的顶部设置有加水补气口4，储水罐1的底部通过第一出水管8与负压控制器相连接，负压控制器包括若干根控压粗管7，每根控压粗管7内部设置有供水细管6，控压粗管7之间通过供水细管6相并联，供水细管6的进水口穿过控压粗管7的底部并与储水罐1相连通，供水细管6的出水口伸入到控压粗管7的上部，控压粗管7的顶部设置有加水口5，控压粗管7的底部通过第二出水管10与多管连接器11相连通，多管连接器11通过连接管13与渗吸器14连通，渗吸器14埋在土壤中。

本发明的负压灌溉装置可以通过设置负压控制器的合理结构来获得所需的负压差，一般安装过程中储水罐1高度不超过一米，负压控制器高度略低于储水罐1，并固定在储水罐1上。每一根控压粗管7，可以提供相当于控压粗管7长度90％左右的负压差，通过调整控压粗管的数量，可以方便快捷的获得所需的负压差。

优选地：储水罐1上设置有液位计3。设置液位计3可以方便快捷的观察储水罐1内的液位变化，方便记录灌溉水量。

优选地：控压粗管7的底部设置有排水管9，方便调节控压粗管7内的水柱高度，装置不用的时候用于排空控压粗管内的水。

优选地：多管连接器11为一个上端有通气口的容器，容器上部伸出多根连接管13，连接管13与渗吸器14连接。采用这样的结构，可以通过多管连接器11，将多个渗吸器14并联，各个渗吸器14互不影响，避免系统出现个别渗吸器14漏气导致整个系统停止工作的情况。

优选地：多管连接器11上部设置有排气口12。

优选地：渗吸器14为多孔陶瓷为材料制作的一段密封的圆管，圆管的内部设置有用作水流通道的空腔，圆管的开口端通过橡胶塞密封，在橡胶塞上设置有排气管15。使用时通过橡胶塞与连接管13相连通。渗吸器14的结构与负压式土壤湿度计的陶土头类似，工作原理：渗吸器14具有许多微小的空隙，被水浸润后，在孔隙中形成一层水膜。当渗吸器14中的孔隙全部充水后，孔隙中水就具有张力，这种张力能保证水在一定压力下通过渗吸器14，但阻止空气通过。当充满水且密封的渗吸器14埋入水分不饱和的土壤时，水膜就与土壤水连接起来，产生水力上的联系。土壤系统的水势不相等时，水便由水势高处通过渗吸器14向水势低处流动，直至两个的系统的水势平衡为止。

一种负压灌溉的方法，将负压灌溉装置连接好，将多管连接器11与渗吸器14连通连通前把渗吸器14内充满水埋入土中；或者先把渗吸器14埋入土中，从排气管15进行抽气充水，包括以下步骤：

(1)打开储水罐1上面的加水排气口，罐内水加满时用胶塞封闭加水补气口4；

(2)打开负压控制器上面的加水口5，向控压粗管7中加水至其空间应能满足需要的负压高度后封闭加水口5，加水过程中要保持控压粗管7下方的排水管9和第二出水管10处于夹死状态；

(3)加水完，寻找整个装置正常工作时的平衡点，具体方法为：打开第二出水管10，将第二出水管10管口部略微弯曲，把第二出水管10管口缓慢下移，水在重力的作用下从管内流出，随着水的流出，控压粗管7内形成负压，水又从储水罐1通过第一出水管8补给到供水细管6中，水到达供水细管6顶端后会落入控压粗管7中，观察第二出水管10管口似流水又不流水时的状态，此位置即为装置正常工作时的平衡位置，储水罐1的出水口到该位置的距离即为能控制的最大负压高度；

(4)找到该平衡位置后，把多管连接器11固定置于该位置，并与第二出水管10连通，多管连接器11通过连接管13与渗吸器14连通，进行负压灌溉。

本发明的负压灌溉装置通过增加负压控制器的数量和调整控压粗管7内的水柱高度得以实现，克服负压水头波动大，利用正压水头抵消供水细管6出水口的表面张力，使其对压强变化极为敏感得以实现。

本发明的负压灌溉装置不用电源，装置高度不大于一米，结构简单但它能实现数倍于其高度的负压值，且方便可调，操作简单，负压变幅极小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高稳定度负压灌溉装置，其特征在于：包括一个密闭的储水罐，所述的储水罐内部设置有一补气管，所述的补气管伸入到储水罐的底部，储水罐的顶部设置有加水补气口，储水罐的底部通过第一出水管与负压控制器相连接，所述的负压控制器包括若干根控压粗管，每根控压粗管内部设置有供水细管，供水细管的进水口穿过控压粗管的底部并与储水罐相连通，控压粗管之间通过供水细管相并联，所述的供水细管的出水口伸入到控压粗管的上部，所述的控压粗管的顶部设置有加水口，控压粗管的底部通过第二出水管与多管连接器相连通，所述的多管连接器通过连接管与渗吸器连通，所述的渗吸器埋在土壤中。

2.根据权利要求1所述的一种高稳定度负压灌溉装置，其特征在于：所述的储水罐上设置有液位计。

3.根据权利要求1所述的一种高稳定度负压灌溉装置，其特征在于：所述的控压粗管的底部设置有排水管。

4.根据权利要求1所述的一种高稳定度负压灌溉装置，其特征在于：所述的多管连接器为一个上端有通气口的容器，容器上部伸出多根连接管，连接管与渗吸器连接。

5.根据权利要求4所述的一种高稳定度负压灌溉装置，其特征在于：所述的多管连接器上部设置有排气口。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种高稳定度负压灌溉装置，其特征在于：所述的渗吸器是以多孔陶瓷为材料制作的一端密封的圆管，圆管中空用作水流通道。

7.一种负压灌溉的方法，其特征在于，利用权利要求6的负压灌溉装置，包括以下步骤：

(1)打开储水罐上面的加水排气口，罐内水加满时用胶塞封闭加水排气口；

(2)打开负压控制器上面的加水口，向控压粗管中加水至其空间应能满足需要的负压高度后封闭加水口，加水过程中要保持控压粗管下方的排水管和第二出水管处于夹死状态；

(3)加水完，寻找整个装置正常工作时的平衡点；

(4)找到该平衡位置后，把多管连接器固定置于该位置，并与第二出水管连通，多管连接器通过连接管与渗吸器连通，进行负压灌溉。

8.根据权利要求7所述的一种负压灌溉的方法，其特征在于：所述的寻找整个装置正常工作时的平衡点具体为：打开第二出水管，将第二出水管管口部略微弯曲，把第二出水管管口缓慢下移，水在重力的作用下从管内流出，随着水的流出，控压粗管内形成负压，水又从储水罐通过第一出水管补给到供水细管中，水到达供水细管顶端后会落入控压粗管中，观察第二出水管管口似流水又不流水时的状态，此位置即为装置正常工作时的平衡位置，储水罐的出水口到该位置的距离即为能控制的最大负压高度。

9.根据权利要求7所述的一种负压灌溉的方法，其特征在于：所述的多管连接器与渗吸器连通连通前需要把渗吸器内充满水埋入土中；或者先把渗吸器埋入土中，从排气管进行抽气充水。