CN111183880A - 负水头灌溉系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农业灌溉技术领域，公开了一种负水头灌溉系统，包括：水箱、供水主管、多根供水支管以及多个点滴式灌水器；所述点滴式灌水器包括微孔接头、吸水管和毛管；所述吸水管的两端均敞口设置，所述微孔接头连接在所述吸水管的底部的敞口处，所述毛管连接在所述吸水管顶部的敞口处；所述供水主管的进水口与所述水箱相连通，所述供水主管的出水口连通有多根所述供水支管，所述供水支管的出水口与所述毛管连通。本发明提供的负水头灌溉系统，能克服以前的负水头灌溉技术中单个供水盘漏气或个别位点漏气导致的系统运行失败，单个点滴式灌水器的漏气不会影响其他灌水器的正常供水功能。

Description

负水头灌溉系统
技术领域
本发明涉及农业灌溉技术领域，特别是涉及一种负水头灌溉系统。
背景技术
目前，精细农业己经快速发展，很多学者己经从“灌溉是浇地”的传统观念转变为“灌溉是浇作物”的新理念，对作物灌溉进行精量控制。多数国内外研究者认为实现精量灌溉就要适时适量地对作物进行灌溉，需要解决“何时灌”和“灌多少”两个关键问题。精量灌溉决策就是通过一种或几种决策指标对作物灌水量进行智能化地指导，进而实现精确灌溉量。
现有技术中的负水头灌溉系统，水源与爬升式负水头供水装置相连，通过爬升式负水头供水装置将水压调整为负压后，再经由负水头灌溉集气室向多排串联的灌水器供水。在实际应用中，这种设计的致命缺陷是，一旦某一灌水器发生漏气，或者系统的某一部位漏气，该负水头灌溉系统就无法保持负压，导致集气室中的水分被迅速消耗，整个系统停止工作。
发明内容
本发明实施例提供一种负水头灌溉系统，用以解决或部分解决现有负水头灌溉系统中某一部位漏气将导致整个系统停止工作的问题。
本发明实施例提供一种负水头灌溉系统，包括：水箱、供水主管、多根供水支管以及多个点滴式灌水器；
所述点滴式灌水器包括微孔接头、吸水管和毛管；所述吸水管的两端均敞口设置，所述微孔接头连接在所述吸水管的底部的敞口处，所述毛管连接在所述吸水管顶部的敞口处；
所述供水主管的进水口与所述水箱相连通，所述供水主管的出水口连通有多根所述供水支管，所述供水支管的出水口与所述毛管连通。
在上述技术方案的基础上，所述负水头灌溉系统还包括设置有第一浮球阀的第一水槽，所述第一水槽分别与所述水箱和所述供水主管相连通。
在上述技术方案的基础上，所述负水头灌溉系统还包括多个设置有第二浮球阀的第二水槽，任一所述第二水槽分别与所述供水支管和所述供水主管相连通。
在上述技术方案的基础上，呈敞口结构的所述供水支管的末端向上设置，以使所述供水支管与大气连通。
在上述技术方案的基础上，所述点滴式灌水器还包括管塞；所述管塞设置在所述吸水管的顶部的敞口处，所述毛管穿过所述管塞与所述吸水管连通。
在上述技术方案的基础上，所述点滴式灌水器还包括滴头；所述滴头固定在所述管塞上，所述毛管通过所述滴头与所述吸水管连通。
在上述技术方案的基础上，所述滴头为细针，所述细针穿过所述管塞，所述细针的顶端与所述毛管连接，所述细针的底端设置在所述吸水管内。
在上述技术方案的基础上，所述供水支管的出水口通过分流器与两个所述毛管连通。
在上述技术方案的基础上，所述微孔接头设置在土壤中，所述吸水管沿竖直方向设置在所述微孔接头上。
在上述技术方案的基础上，呈半透明状的所述吸水管为PVC管、玻璃管、PC管或ABS管。
本发明实施例提供的一种负水头灌溉系统，将供水压设定为负值，实现灌溉过程中土壤含水量的持续精确控制，从而使土壤的水气条件恒定在促进作物经济产量和品质的水平，同时通过限制土壤湿润体积而抑制土表蒸发和地下渗漏，节约灌溉水资源，提高肥料利用率，降低灌溉设备使用过程中对农民的技术要求；将灌溉水以高于地表的水位，通过供水主管和供水支管输送到植物附近，在同一行植物的两株之间插入点滴式灌水器，通过设定点滴式灌水器的高度和吸水管内水位来确定负水头的大小，从而实现土壤湿润体积和湿润水平的控制；能克服以前的负水头灌溉技术中单个供水盘漏气或个别位点漏气导致的系统运行失败，单个点滴式灌水器的漏气不会影响其他灌水器的正常供水功能。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例的一种负水头灌溉系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的另一种负水头灌溉系统的结构示意图；
图3为本发明实施例的点滴式灌水器的结构示意图。
附图标记：
1、水箱；2、第一水槽；3、供水主管；4、供水支管；5、点滴式灌水器；51、微孔接头；52、吸水管；53、毛管；54、管塞；55、滴头；6、第二水槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图2以及图3所示，本发明实施例提供的负水头灌溉系统，包括：水箱1、供水主管3、多根供水支管4以及多个点滴式灌水器5；
点滴式灌水器5包括微孔接头51、吸水管52和毛管53；吸水管52的两端均敞口设置，微孔接头51连接在吸水管52的底部的敞口处，毛管53连接在吸水管52顶部的敞口处；
供水主管3的进水口与水箱1相连通，供水主管3的出水口连通有多根供水支管4，供水支管4的出水口与毛管53连通。
需要说明的是，通过进水阀门控制进水通道的水流量大小，进水通道与水箱1连通，水箱1中设置有水位控制阀，水位控制阀控制水箱1中的水位。沿供水支管4的长度方向依次设置有多个出水口。供水支管4位于相邻两列植物之间。点滴式灌水器5位于相邻两行植物之间。
需要说明的是，供水支管4紧贴或略低于地面设置。
其中，呈半透明状的吸水管52可采用PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)管、玻璃管、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯管)管或ABS(Acrylonitrile Butadiene Styreneplastic，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)管。为便于点滴，吸水管一般选用呈圆柱状的硬质导管。
该点滴式灌水器通过在吸水管的两端设置微孔接头和毛管，使得该点滴式灌水器能够通过毛管吸水，将吸水管内的积水通过微孔接头持续地向土壤供水，使灌溉过程中土壤含水量变化幅度减小，有利于植物的生长的同时有效地提高水分利用效率。此外，通过调节吸水管的高度可调节不同的供水压力，形成不同水平的土壤含水量，满足不同植物生长所需要的不同土壤水气条件。
在本发明实施例中，水箱1进入供水主管3后，再流入供水支管4，在水箱1水位稳定，供水支管4中均充满水后，将点滴式灌水器的微孔接头51垂直插入同行的两株植物之间，将吸水管52和微孔接头51充满水后，随着土壤从微孔接头51吸水，吸水管52中的水位下降。当水位下降到预设高度，预设高度可根据植物品种和生长周期调整。利用毛管53从供水支管4中吸水，毛管53内水位逐步上升，当毛管53中的水进入吸水管52滴出时，此时系统负压稳定，整个系统将进行持续而稳定的灌溉。灌溉过程中由于土壤基质势的存在，受到土壤张力作用，微孔接头51里面的水缓慢的渗入土壤，由于压差关系，吸水管52内的水进入微孔接头51，此时吸水管52内空气体积增大，压强减小，毛管53内的气体进入吸水管52中，使吸水管52里的气体压强又回到初始的压强值，毛管53由于损失掉部分气体，压强变小，供水支管4内的水在大气压作用下进入毛管53，如此不断的循环，毛管53内的水位不断上升，最后以点滴的方式下降到吸水管52的底部，稳定的负水头形成，水不断地输送到土壤层供作物吸收。在灌溉过程中，调节吸水管52中的水位，即可以调节植物所需要的不同土壤(基质)含水量，提供满足不同植物生长所需的不同土壤水气条件。本发明实施例提供的负水头灌溉系统，将供水压设定为负值，实现灌溉过程中土壤含水量的持续精确控制，从而使土壤的水气条件恒定在促进作物经济产量和品质的水平，同时通过限制土壤湿润体积而抑制土表蒸发和地下渗漏，节约灌溉水资源，提高肥料利用率，降低灌溉设备使用过程中对农民的技术要求；将灌溉水以高于地表的水位，通过供水主管和供水支管输送到植物附近，在同一行植物的两株之间插入点滴式灌水器，通过设定点滴式灌水器的高度和吸水管内水位来确定负水头的大小，从而实现土壤湿润体积和湿润水平的控制；能克服以前的负水头灌溉技术中单个供水盘漏气或个别位点漏气导致的系统运行失败，单个点滴式灌水器的漏气不会影响其他灌水器的正常供水功能。
在上述实施例的基础上，如图1所示，为了使得该系统适用于地势平坦的场景，负水头灌溉系统还包括设置有第一浮球阀的第一水槽2，第一水槽2分别与水箱1和供水主管3相连通。
在本发明实施例中，首先打开进水阀门，灌溉水进入水箱1，再经由第一浮球阀进入第一水槽2，通过第一水槽2进入供水主管3，再流入供水支管4。在水箱1水位和第一水槽2水位稳定，供水支管4中均充满水后，将点滴式灌水器的微孔接头51垂直插入同行的两株植物之间，将吸水管52和微孔接头51充满水后，随着土壤从微孔接头51吸水，吸水管52中的水位下降。当水位下降到预设高度，预设高度可根据植物品种和生长周期调整。利用毛管53从供水支管4中吸水，毛管53内水位逐步上升，当毛管53中的水进入吸水管52滴出时，此时系统负压稳定，整个系统将进行持续而稳定的灌溉。
在上述实施例的基础上，如图2所示，为了使得该系统适用于地势不平坦的场景，负水头灌溉系统还包括多个设置有第二浮球阀的第二水槽6，任一第二水槽6分别与供水支管4和供水主管3相连通。
在本发明实施例中，首先打开进水阀门，灌溉水进入水箱1，通过供水主管3后，再经由第二浮球阀进入第二水槽6，再流入供水支管4。在水箱1水位和第二水槽6水位稳定，供水支管4中均充满水后，将点滴式灌水器的微孔接头51垂直插入同行的两株植物之间，将吸水管52和微孔接头51充满水后，随着土壤从微孔接头51吸水，吸水管52中的水位下降。当水位下降到预设高度，预设高度可根据植物品种和生长周期调整。利用毛管53从供水支管4中吸水，毛管53内水位逐步上升，当毛管53中的水进入吸水管52滴出时，此时系统负压稳定，整个系统将进行持续而稳定的灌溉。
在上述实施例的基础上，呈敞口结构的供水支管4的末端向上设置，以使供水支管4与大气连通。
在本发明实施例中，多个供水支管4平行设置，且供水支管4的末端垂直向上设置，即供水支管4上远离供水主管3的一端垂直向上设置。
在上述实施例的基础上，如图3所示，点滴式灌水器还包括管塞54；管塞54设置在吸水管52的顶部的敞口处，毛管53穿过管塞54与吸水管52连通。
在本发明实施例中，管塞54可采用翻口橡胶塞。
为便于毛管53滴水，还可增设滴头55。将滴头55固定在管塞54上，毛管53通过滴头55与吸水管52连通。滴头55可选用细针，将细针穿过管塞54，细针的顶端与毛管53连接，细针的底端设置在吸水管52内。
可以理解的是，微孔接头51设置在土壤中，吸水管52沿竖直方向设置在微孔接头51上。为方便计算，还可在吸水管52的侧壁上设置刻度。
本发明实施例中，微孔接头51直接插入吸水管52底部用密封胶粘结，毛管53通过细针与吸水管52连接。在使用时，将微孔接头51插入土壤或吸水性的基质，将吸水管52注入水后用管塞54封住，将细针插入管塞54与吸水管52相通，毛管53的末端与供水支管4相连通。由于土壤基质势的存在，受到土壤张力作用，微孔接头51里面的水缓慢的渗入土壤，由于压差关系，吸水管52内的水进入微孔接头51，此时吸水管52内空气体积增大，压强减小，毛管53内的气体进入吸水管52中，使吸水管52里的气体压强又回到初始的压强值，毛管53由于损失掉部分气体，压强变小，供水支管4内的水在大气压作用下进入毛管53，如此不断的循环，毛管53内的水位不断上升，最后以点滴的方式下降到吸水管52的底部，稳定的负水头形成，容器内的水不断地输送到土壤层供作物吸收。
在上述实施例的基础上，供水支管的出水口通过分流器与两个毛管53连通。
本发明实施例中，供水支管4的出水口通过分流器与两个毛管53连通，即每一个供水支管4的出水口可以为两个点滴式灌水器5供水。
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 (10)

1.一种负水头灌溉系统，其特征在于，包括：水箱、供水主管、多根供水支管以及多个点滴式灌水器；
所述点滴式灌水器包括微孔接头、吸水管和毛管；所述吸水管的两端均敞口设置，所述微孔接头连接在所述吸水管的底部的敞口处，所述毛管连接在所述吸水管顶部的敞口处；
所述供水主管的进水口与所述水箱相连通，所述供水主管的出水口连通有多根所述供水支管，所述供水支管的出水口与所述毛管连通。
2.根据权利要求1所述的负水头灌溉系统，其特征在于，所述负水头灌溉系统还包括设置有第一浮球阀的第一水槽，所述第一水槽分别与所述水箱和所述供水主管相连通。
3.根据权利要求1所述的负水头灌溉系统，其特征在于，所述负水头灌溉系统还包括多个设置有第二浮球阀的第二水槽，任一所述第二水槽分别与所述供水支管和所述供水主管相连通。
4.根据权利要求1所述的负水头灌溉系统，其特征在于，呈敞口结构的所述供水支管的末端向上设置，以使所述供水支管与大气连通。
5.根据权利要求1所述的负水头灌溉系统，其特征在于，所述点滴式灌水器还包括管塞；所述管塞设置在所述吸水管的顶部的敞口处，所述毛管穿过所述管塞与所述吸水管连通。
6.根据权利要求5所述的负水头灌溉系统，其特征在于，所述点滴式灌水器还包括滴头；所述滴头固定在所述管塞上，所述毛管通过所述滴头与所述吸水管连通。
7.根据权利要求6所述的负水头灌溉系统，其特征在于，所述滴头为细针，所述细针穿过所述管塞，所述细针的顶端与所述毛管连接，所述细针的底端设置在所述吸水管内。
8.根据权利要求1所述的负水头灌溉系统，其特征在于，所述供水支管的出水口通过分流器与两个所述毛管连通。
9.根据权利要求1所述的负水头灌溉系统，其特征在于，所述微孔接头设置在土壤中，所述吸水管沿竖直方向设置在所述微孔接头上。
10.根据权利要求1所述的负水头灌溉系统，其特征在于，呈半透明状的所述吸水管为PVC管、玻璃管、PC管或ABS管。
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