CN108344666A - 一种野外模拟地下滴灌的便携式装置 - Google Patents

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王增如
刘立超
胡宜刚
王炳尧
谢敏
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Abstract

一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，由通气管、容器瓶、水平仪、进水管、过滤网、进水阀、出水管、出水阀、流速仪、托盘、液压升降杆、升降控制器、升降摇柄、三角支架、导水管和滴水器组成。本发明应用于野外作业，容器瓶通过液压升降杆调节高度，使产生的恒定流速与实验预先设计的流速一致，可调控流速范围为0.5L/h‑3.0L/h，可满足常见土壤类型的入渗模拟实验；滴水器的滴水管呈圆柱形，上端设有耳柄，下端设有入渗孔并由透水棉包裹，末端设计有圆椎头，该设计具有方便插入土壤、对土壤扰动小、经久耐用不变形和防堵塞等特点。本发明为野外原状土条件下，模拟地下滴灌以及研究土壤水分运移提供了一种准确、快速的装置，具有移动、安装、拆卸、操作和维护简便的特点。

Description

一种野外模拟地下滴灌的便携式装置
技术领域
本发明涉及检测仪器领域，具体说是一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，主要用于在原状土条件下进行地下滴灌模拟实验。
背景技术
地下滴灌是一种基于滴灌技术基础上发展而成的一种新型高效节水灌溉技术，在节水、节肥、诱导植物根系向深层发育、减少地表杂草和病虫害等方面具有显著的优势，被认为是一种具有广泛推广和应用价值的先进灌溉方式。这种技术虽然得到国际上的高度认可，但仍然处于理论研究和快速发展的阶段。通过模拟地下滴灌实验来研究土壤水分运移规律及灌溉效果等，是确定地下滴灌设计参数的重要途径之一，也是地下滴灌技术研究和推广应用的前提。目前，地下滴灌模拟实验主要是采用土槽法来实现的，即通过制作透明的方形土槽，来观测土壤水分湿润峰面及土壤水分空间运移，如专利CN202614753U和CN201926654U。这种方法虽然提供了一种可以直观观测土壤水分运移的方法，但存在不可回避的缺限：1）土槽内供试土壤为填充土，与田间原状土的物理性质差异较大，土壤水分运移规律与原状土具有很大差异；2）土壤水分运移受到土槽侧壁的影响，容易产生优先流，结果失真。因此，迫切需要设计出一种野外模拟地下滴灌的装置，可实现在原状土条件下模拟地下滴灌及观测土壤水分运移特征等。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供了一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，可以实现原状土条件下准确、快速进行地下滴灌模拟实验。
本发明的目的是通过以下技术来实现的：
一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，由通气管、容器瓶、水平仪、进水管、过滤网、进水阀、出水管、出水阀、流速仪、托盘、液压升降杆、升降控制器、升降摇柄、三角支架、导水管和滴水器组成，通气管插入容器瓶内，底部与容器瓶不接触，呈悬空状态；进水管连接容器瓶，进水管设有过滤网和进水阀；容器瓶底部连接出水管；出水管连接导水管；导水管连接滴水器。
所述的出水管端设有出水阀和流速仪；导水管一端与流速仪连接，另一端与滴水器连接；所述的三角支架通过升降杆连接托盘；升降杆上设有升降控制器；升降控制器上设有升降摇柄。
所述的容器瓶放置在托盘之上；所述的托盘上装有水平仪。
上述的滴水器由滴水管、耳柄、透水棉、入渗孔和圆椎头组成；所述的滴水管上端设有耳柄，下端管壁周围设有入渗孔，末端设计有圆椎头；所述的滴水管有入渗孔的区域包裹有透水棉。
上述的容器瓶加水时，出水阀处于关闭状态，进水阀处于开启状态；模拟地下滴灌作业时，进水阀处于关闭状态，出水阀处于开启状态，容器瓶运用马氏瓶底原理产生恒定的流速向滴灌器供水。
上述的进水管之内的过滤网，用于过滤水中杂物。
上述的液压升降杆通过升降控制器上的升降摇柄调节升降高度，进而控制出水管流速；液压升降杆可调节高度范围为30cm-200cm，可调控出水管流速范围为0.5L/h-3.0L/h，可满足常见土壤类型的入渗模拟实验。作业时，通过调节液压升降杆的高度，使流速仪读数与预先设计的流速一致。
上述的水平仪安装在托盘一侧，作业时通过调节三角支架使托盘处于水平状态。
上述的升降杆的垂直方向上标有刻度，用于观察和记录液压升降台的升降高度。
上述的滴水管和圆椎头的制作材料为不透钢。
上述的导水管和滴水管内径均为10mm，与常规滴灌毛管标准管直径相同，便于模拟的实验结果为田间地下滴灌设计参数直接提供参考。
上述的滴水器长度≥20cm，作业时垂直插在土壤中。
上述的滴水管上的耳柄，可借助锤子或用手通过向耳柄垂直方向施加压力，使滴水器顺利插入土壤中，减小对土壤的扰动。
上述的滴水管下端的入渗孔的孔径为1-2 mm；其最上端入渗孔和最下端入渗孔的距离为5-6cm。
上述的滴水管有入渗孔的区域之外包裹的透水棉，用于防止土壤大颗粒物质进入滴水器。
上述的滴水管末端的圆椎头，有助于减小滴水器插入土壤时的阻力。
本发明的优点及有益效果：
1、本发明的装置可以实现针对原状土进行模拟地下滴灌实验，对原状土扰动较小，为研究地下滴灌条件下水分空间运移提供了一种准确、快速的装置；与常规的非原状土土槽法相比，结果更具有准确性和客观性。
2、本发明的装置对流量或流速的控制准确、简便，可用于多种流速或流量处理的控制模拟实验。
3、本发明的装置结构简单，野外作业时具有运输、安装、移动和拆卸简便的特点。
4、本发明的装置的滴水器设计，具有方便插入土壤、对土壤的扰动小、经久耐用不变形和防堵塞等特点。
5、本发明的装置作业时操作和维护简单，非专业人士经过简单培训即可使用。
6、本发明的装置为模拟研究地下滴灌水分、盐分和养分空间运移等提供了一种装置，还可以用于研究土壤水分入渗、优先流等，并可广泛应用于生态学、生物学、农业科学等相关学科领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中滴水器的结构示意图。
图中：1-通气管、2-容器瓶、3-水平仪、4-进水管、5-过滤网、6-进水阀、7-出水管、8-出水阀、9-流速仪、10-托盘、11-液压升降杆、12-升降控制器、13-升降摇柄、14-三角支架、15-导水管、16-滴水器、161-滴水管、162-耳柄、163-透水棉、164-入渗孔、165-圆椎头。
具体实施方式
下面结合优选的实施例，以砂质土壤（土壤饱和入渗速度为1.21 L/h -1.29 L/h）为地下滴灌模拟实验对象，对本发明做进一步详细说明。
如图1、2所示，一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，是由通气管1、容器瓶2、水平仪3、进水管4、过滤网5、进水阀6、出水管7、出水阀8、流速仪9、托盘10、液压升降杆11、升降控制器12、升降摇柄13、三角支架14、导水管15和滴水器16组成，所述的通气管1垂直插入容器瓶2内，底部与容器瓶2不接触，呈悬空状态；所述的进水管4连接容器瓶2，进水管4设有过滤网5和进水阀6；容器瓶2底部连接出水管7；出水管7连接导水管15；导水管15连接滴水器16；所述的出水管7端设有出水阀8和流速仪9；所述的导水管15一端与流速仪9连接，另一端与滴水器16连接；所述的三角支架14通过升降杆11连接托盘10；升降杆11上设有升降控制器12；升降控制器12上设有升降摇柄13；所述的容器瓶2放置在托盘10之上；所述的托盘10上装有水平仪3。
所述的滴水器16由滴水管161、耳柄162、透水棉163、入渗孔164和圆椎头165组成；所述的滴水管161上端设有耳柄162，下端管壁周围设有入渗孔164，末端设计有圆椎头165；所述的滴水管有入渗孔164的区域包裹有透水棉163。
所述的容器瓶2和升降杆11的垂直方向上标有刻度。
所述的进水管4之内装有过滤网5。
所述的液压升降杆11通过调节升降高度控制出水管7流速；液压升降杆可调节高度范围为30cm-200cm，可调控流速范围为0.5L/h-3.0L/h；作业时，通过调节液压升降杆的高度，使流速仪读数与预先设计的流速一致。
所述的滴水管161长度≥20cm。
所述的入渗孔164的孔径为1-2 mm。
实施例
本发明的容器瓶2为透明材料制作，呈圆柱形，其垂直方向上标有刻度，用于装置作业时观察水位和计算灌水量；容器瓶2容量大小设计理论上可按设计的流速（1.25L/h）持续供水约20h以上。
本发明的容器瓶2加水时，出水阀8处于关闭状态，进水阀6处于开启状态；模拟地下滴灌作业时，进水阀6处于关闭状态，出水阀8处于开启状态，容器瓶2运用马氏瓶底原理产生恒定的流速向滴灌器16供水。
本发明的进水管4之内的过滤网5，用于过滤水中杂物。
本发明的升降杆11的垂直方向上标有刻度，用于观察和记录升降高度。
本发明的液压升降杆11通过升降控制器上12的升降摇柄13调节升降高度，进而调节出水管7流速；针对本土壤类型的滴灌模拟实验，液压升降杆11调节高度为90cm；该高度条件下，流速仪9显示的出水管7流速为1.25 L/h，与土壤饱和入渗速度（1.21 L/h -1.29L/h）基本一致，即保证装置作业时，通过张力计测定入渗孔164处压力值基本为0。
本发明的水平仪3安装在托盘10一侧，作业时通过调节三角支架14使托盘10处于水平状态。
本发明的滴水管161和圆椎头165的制作材料为不透钢。
本发明的导水管15和滴水管161内径均为10mm，与常规滴灌毛管标准管直径相同，便于模拟的实验结果为田间地下滴灌设计参数直接提供参考。
本发明的滴水器长度设计为20cm，作业时垂直插入土壤中的深度为15cm。
本发明的滴水管161上的耳柄162，可用手通过向耳柄垂直方向施加压力，使滴水器16顺利插入土壤中，减小对土壤的扰动。
本发明的滴水管161下端的入渗孔164的孔径为1-2 mm；其最上端入渗孔和最下端入渗孔的距离为5cm。
本发明的滴水管161有入渗孔164的区域之外包裹的透水棉163，用于防止土壤大颗粒物质进入滴水器。
本发明的滴水管161末端的圆椎头165，有助于减小滴水器16插入土壤时的阻力。
以上内容是对本发明的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明的技术方案，但这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。

Claims (7)

1.一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，由通气管（1）、容器瓶（2）、水平仪（3）、进水管（4）、过滤网（5）、进水阀（6）、出水管（7）、出水阀（8）、流速仪（9）、托盘（10）、液压升降杆（11）、升降控制器（12）、升降摇柄（13）、三角支架（14）、导水管（15）和滴水器（16）组成，其特征在于：所述的通气管（1）垂直插入容器瓶（2）内，底部与容器瓶（2）不接触，呈悬空状态；所述的进水管（4）连接容器瓶（2），进水管（4）设有过滤网（5）和进水阀（6）；容器瓶（2）底部连接出水管（7）；出水管（7）连接导水管（15）；导水管（15）连接滴水器（16）；所述的出水管（7）端设有出水阀（8）和流速仪（9）；所述的三角支架（14）通过升降杆（11）连接托盘（10）；升降杆（11）上设有升降控制器（12）；升降控制器（12）上设有升降摇柄（13）；所述的容器瓶（2）放置在托盘（10）之上；所述的托盘（10）上装有水平仪（3）。
2.如权利要求1所述的一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，其特征在于：所述的滴水器（16）由滴水管（161）、耳柄（162）、透水棉（163）、入渗孔（164）和圆椎头（165）组成；所述的滴水管（161）上端设有耳柄（162），下端管壁周围设有入渗孔（164），末端设计有圆椎头（165）；所述的滴水管有入渗孔（164）的区域包裹有透水棉（163）。
3.如权利要求1所述的一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，其特征在于：所述的容器瓶（2）和升降杆（11）的垂直方向上标有刻度。
4.如权利要求1所述的一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，其特征在于：所述的进水管（4）之内装有过滤网（5）。
5.如权利要求1所述的一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，其特征在于：所述的液压升降杆（11）通过调节升降高度控制出水管（7）流速；液压升降杆（11）可调节高度范围为30cm-200cm，可调控流速范围为0.5L/h-3.0L/h；作业时，通过调节液压升降杆（11）的高度，使流速仪（9）读数与预先设计的流速一致。
6.如权利要求1或2所述的一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，其特征在于：所述的滴水管（161）长度≥20cm。
7.如权利要求2所述的一种野外模拟地下滴灌的便携式装置，其特征在于：入渗孔（164）的孔径为1-2 mm。
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