CN111519701B - 一种用于旱区土壤的固土锁水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于旱区土壤的固土锁水装置，属于土壤环境保护技术领域，一种用于旱区土壤的固土锁水装置，主储水机构实现对水分的收集，尤其针对干旱少雨环境，引风机将外界热的空气导入主集液管内的冷凝导流机构处，热空气中含有大量蒸汽，蒸汽遇冷液化收集于储液箱内，再通过储液箱向地表之下的周边干裂土壤进行引流润湿，而固土机构不仅对土壤起到稳扎固土作用，其还具有一定的自然水露引流作用，将由于夜间的低温会让空气冷凝成水滴，形成的露水或霜聚集在集液罩上，可通过自然导流机构的配合，将水滴引流至锁水盒内，锁水盒内的锁水棉将自然收集到的水分锁住，当其四周土壤缺水时，再通过多个第二引流绒绳将水分扩散渗流出去。
Description
技术领域
本发明涉及土壤环境保护技术领域，更具体地说，涉及一种用于旱区土壤的固土锁水装置。
背景技术
近年来，由于气候异常和水资源的困乏，区域环境承载压力随之加大，环境日益恶化，生态受到严重威胁，我国西北部的土壤沙漠化情况越来越严重，防止土地沙漠化和水土流失是环境保护的重大课题。
目前，进行沙漠绿化和防止水土流失的主要办法是种植植被，但由于天气过于干焊，地表上的水分极易蒸发，这也导致了地面上的一些水分无法渗透至地表之下，土壤过于干旱后会造成土地干裂，植被成活率低，达不到土壤的固土以及锁水功能，这就形成了水土流失以及土壤干裂沙漠化。
为此，我们提出一种用于旱区土壤的固土锁水装置来有效解决现有技术中所存在的一些问题。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于旱区土壤的固土锁水装置。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于旱区土壤的固土锁水装置，包括主储水机构和分布于主储水机构周边的固土机构，所述主储水机构包括主集液管和固定连接于主集液管的底端的储液箱，所述主集液管的上端部一侧设有集风罩，所述主集液管的顶端部安装有与集风罩位置对应的引风机，所述主集液管靠近底端的外侧壁上包覆有绝热套管，所述主集液管的内部固定安装有与绝热套管位置对应的冷凝导流机构，所述储液箱靠近下端的两侧侧壁上嵌设安装有引流层，所述引流层上固定连接有多个第一引流绒绳，所述固土机构包括分布于主集液管边缘侧的固土管，所述固土管的顶端固定连接有集液罩，所述固土管靠近下端的外侧壁沿其圆周方向固定连接有多个固土支撑架，所述固土管的底端固定连接有与储液箱位置对应的锁水盒，所述固土管的底端与锁水盒相连通，所述锁水盒内部填充有锁水棉，所述固土管的内部安装有与锁水棉相衔接的自然导流机构，所述锁水盒的四周侧壁上设有多个第二引流绒绳，位于所述储液箱一侧的第二引流绒绳与第一引流绒绳交错分布。
进一步的，所述冷凝导流机构包括固定套设于主集液管内壁上的内隔热层，所述内隔热层内安装有冷凝引流架，所述冷凝引流架为上下交错分布的微晶玻璃陶瓷复合条，微晶玻璃陶瓷复合条为玻璃与陶瓷的复合材料，具有低热传导性，不易受外界温度环境影响，针对一些旱区，昼夜温差较大，白天温度较高，当由引风机将热空气导入至主集液管内后，热空气遇到温度较低的冷凝引流架，空气中的热蒸汽遇冷液化，所形成的小液滴能够顺随冷凝引流架以及主集液管的内壁向下导流，最后存储收集于储液箱内，储液箱内的水分为其周边土壤起到润湿作用。
进一步的，所述主集液管的上端固定安装有风车以及太阳能电池板，所述主集液管的内顶部固定安装有蓄电池，所述风车和太阳能电池板与蓄电池电连接，所述储液箱的底端四角均固定连接有第一插钉，风车以及太阳能电池板可专为主集液管内的引风机以及一些其他控制器起到蓄电作用，利用光能以及风能实现装置的电能控制。
进一步的，所述储液箱的内外侧壁上均涂覆有防腐涂料，所述引流层为多缝隙渗水岩壁层，多个所述第一引流绒绳嵌设连接于多缝隙渗水岩壁层内，且多个所述第一引流绒绳向边缘扩张式分布于储液箱的外侧，多缝隙渗水岩壁层具有多孔隙，储液箱内的水可从引流层处慢慢地向外渗出，为地表以下的周边土壤起到润湿作用。
进一步的，所述储液箱的个数为多个，多个所述储液箱靠近底端的两两之间通过连通管相互连通，且连通管处安装有微型水泵，每个所述储液箱的内底端均固定安装有湿度传感器，且储液箱的内部安装有液位传感器，主集液管下端的储液箱起到储水作用，而通过连通管外接的其他的储液箱，能够将所存储的水分进行扩散，为主集液管地表之下更广范围内的土壤起到润湿作用。
进一步的，所述锁水盒的底端四角均固定连接有多个第二插钉，多个所述第二插钉由紧固圈两两之间固定衔接，给整个固土机构进一步起到稳定的承托作用，同时也对土壤起到固土作用。
进一步的，所述自然导流机构包括固定安装于固土管顶端部的吸水球，所述吸水球的底端固定连接有与锁水棉内部相衔接的引流棉线，所述锁水棉由多个球状的高分子吸水锁水棉组成，在昼夜温差较大的环境中，夜间的低温会让空气冷凝成水滴，形成露水或霜，露水或霜聚集在集液罩上，可通过吸水球以及引流棉线的配合，将水滴引流至锁水盒内，锁水盒内的锁水棉将自然收集到的水分锁住，当其四周土壤缺水时，再通过多个第二引流绒绳将水分渗流出去。
进一步的，多个所述固土支撑架的内部均包覆有绒毛纤维条，且多个所述固土支撑架的侧壁上均开设有渗水孔，所述固土管的内壁上包覆有与绒毛纤维条顶端位置对应的吸水引流棉，且吸水引流棉与引流棉线相接触衔接由固土管向下引流的水分还可部分通过吸水引流棉、绒毛纤维条向外扩散，多个固土支撑架不仅起到固土放松懈作用，包覆于内内部的绒毛纤维条还可将水分向土壤内部外扩散，有效提高水分在土壤内扩散范围。
进一步的，所述固土管以及主集液管均为隔热PVC管材，且隔热PVC管材上均也涂覆有防腐涂料。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过设置主储水机构和分布于主储水机构周边的固土机构，主储水机构实现对水分的收集，尤其针对干旱少雨环境，通过引风机与主集液管以及冷凝导流机构的配合，引风机将外界热的空气导入主集液管内的冷凝导流机构处，热空气中含有大量蒸汽，蒸汽遇冷液化收集于储液箱内，再通过储液箱向地表之下的周边干裂土壤进行引流润湿，而固土机构通过固土管、固土支撑架以及锁水盒等的配合不仅对土壤起到稳扎固土作用，其还具有一定的自然水露引流作用，将由于夜间的低温会让空气冷凝成水滴，形成露水或霜，露水或霜聚集在集液罩上，可通过自然导流机构的配合，将水滴引流至锁水盒内，锁水盒内的锁水棉将自然收集到的水分锁住，当其四周土壤缺水时，再通过多个第二引流绒绳将水分扩散渗流出去。
(2)冷凝导流机构包括固定套设于主集液管内壁上的内隔热层，内隔热层内安装有冷凝引流架，冷凝引流架为上下交错分布的微晶玻璃陶瓷复合条，微晶玻璃陶瓷复合条为玻璃与陶瓷的复合材料，具有低热传导性，不易受外界温度环境影响，针对一些旱区，昼夜温差较大，白天温度较高，当由引风机将热空气导入至主集液管内后，热空气遇到温度较低的冷凝引流架，空气中的热蒸汽遇冷液化，所形成的小液滴能够顺随冷凝引流架以及主集液管的内壁向下导流，最后存储收集于储液箱内，储液箱内的水分为其周边土壤起到润湿作用。
(3)储液箱的内外侧壁上均涂覆有防腐涂料，引流层为多缝隙渗水岩壁层，多个第一引流绒绳嵌设连接于多缝隙渗水岩壁层内，且多个第一引流绒绳向边缘扩张式分布于储液箱的外侧，多缝隙渗水岩壁层具有多孔隙，储液箱内的水可从引流层处慢慢地向外渗出，为地表以下的周边土壤起到润湿作用。
(4)储液箱的个数为多个，多个储液箱靠近底端的两两之间通过连通管相互连通，且连通管处安装有微型水泵，每个储液箱的内底端均固定安装有湿度传感器，且储液箱的内部安装有液位传感器，主集液管下端的储液箱起到储水作用，而通过连通管外接的其他的储液箱，能够将所存储的水分进行扩散，为主集液管地表之下更广范围内的土壤起到润湿作用。
(5)自然导流机构包括固定安装于固土管顶端部的吸水球，吸水球的底端固定连接有与锁水棉内部相衔接的引流棉线，锁水棉由多个球状的高分子吸水锁水棉组成，在昼夜温差较大的环境中，夜间的低温会让空气冷凝成水滴，形成露水或霜，露水或霜聚集在集液罩上，可通过吸水球以及引流棉线的配合，将水滴引流至锁水盒内，锁水盒内的锁水棉将自然收集到的水分锁住，当其四周土壤缺水时，再通过多个第二引流绒绳将水分渗流出去。
(6)多个固土支撑架的内部均包覆有绒毛纤维条，且多个固土支撑架的侧壁上均开设有渗水孔，固土管的内壁上包覆有与绒毛纤维条顶端位置对应的吸水引流棉，且吸水引流棉与引流棉线相接触衔接由固土管向下引流的水分还可部分通过吸水引流棉、绒毛纤维条向外扩散，多个固土支撑架不仅起到固土放松懈作用，包覆于内内部的绒毛纤维条还可将水分向土壤内部外扩散，有效提高水分在土壤内扩散范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的储水机构处的立体图；
图3为图2中加设储液箱后的立体图；
图4为本发明的固土机构处的的结构示意图；
图5为固土管与固土支撑架结合处的内部剖视图。
图中标号说明：
1主集液管、2储液箱、201第一插钉、202连通管、203温度传感器、204液位传感器、3引风机、4风车、5太阳能电池板、6绝热套管、7内隔热层、8冷凝引流架、9引流层、10第一引流绒绳、11固土管、12集液罩、13固土支撑架、14吸水球、15引流棉线、16锁水盒、161第二插钉、162紧固圈、17锁水棉、18第二引流绒绳、19绒毛纤维条、20吸水引流棉。
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做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，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。
实施例1：
请参阅图1-3，一种用于旱区土壤的固土锁水装置，包括主储水机构和分布于主储水机构周边的固土机构，主储水机构包括主集液管1和固定连接于主集液管1的底端的储液箱2，主集液管1插设于地表上，主集液管1的底端延伸至地表之下并与储液箱2相连通，植被种植于地表之上，主集液管1的上端部一侧设有集风罩，主集液管1的顶端部安装有与集风罩位置对应的引风机3，集风罩倾斜向上设置，在雨天时用于雨水收集，在长期不下雨时，利用引风机3将空气向主集液管1内进行引流，主集液管1靠近底端的外侧壁上包覆有绝热套管6，主集液管1的内部固定安装有与绝热套管6位置对应的冷凝导流机构，由于旱区地表温度较高，当热的空气导入主集液管1内的冷凝导流机构处，则会遇冷液化，绝热套管6对主集液管1的下端部起到隔热作用，有效避免外界高气温对主集液管1内的冷凝导流机构造成传热影响，储液箱2靠近下端的两侧侧壁上嵌设安装有引流层9，引流层9上固定连接有多个第一引流绒绳10，液化后的水滴收集于储液箱2内，最后通过引流层9向其周边的干裂土壤进行水分渗透扩散。
请参阅图1，具体的，冷凝导流机构包括固定套设于主集液管1内壁上的内隔热层7，内隔热层7内安装有冷凝引流架8，冷凝引流架8为上下交错分布的微晶玻璃陶瓷复合条，微晶玻璃陶瓷复合条为玻璃与陶瓷的复合材料，具有低热传导性，不易受外界温度环境影响，针对一些旱区，昼夜温差较大，白天温度较高，当由引风机3将热空气导入至主集液管1内后，热空气遇到温度较低的冷凝引流架8，空气中的热蒸汽遇冷液化，所形成的小液滴能够顺随冷凝引流架8以及主集液管1的内壁向下导流，最后存储收集于储液箱2内，储液箱2内的水分通过引流层9为其周边土壤起到渗透润湿作用。
而主集液管1的上端固定安装有风车4以及太阳能电池板5，主集液管1的内顶部固定安装有蓄电池，风车4和太阳能电池板5与蓄电池电连接，储液箱2的底端四角均固定连接有第一插钉201，风车4以及太阳能电池板5可专为主集液管1内的引风机3以及一些其他控制器起到蓄电作用，利用光能以及风能实现装置的电能控制。
请参阅图1和图3，在此需要补充的是，储液箱2的内外侧壁上均涂覆有防腐涂料，引流层9为多缝隙渗水岩壁层，多个第一引流绒绳10嵌设连接于多缝隙渗水岩壁层内，且多个第一引流绒绳10向边缘扩张式分布于储液箱2的外侧，多缝隙渗水岩壁层具有多孔隙，储液箱2内的水可从引流层9处慢慢地向外渗出，为地表以下的周边土壤起到润湿作用，且储液箱2的个数为多个，本领域技术人员可根据实际需要进行设置，多个储液箱2靠近底端的两两之间通过连通管202相互连通，且连通管202处安装有微型水泵，每个储液箱2的内底端均固定安装有湿度传感器203，且储液箱2的内部安装有液位传感器204，主集液管1下端的储液箱2起到储水作用，而通过连通管202外接的其他的储液箱2，能够将所存储的水分进行扩散，为主集液管1地表之下更广范围内的土壤起到润湿作用，可根据湿度传感器203来监测其所处环境中的土壤缺水程度，再通过微型水泵将存储有大量水的其它2内的水导流至此，液位传感器204则实时检测储液箱2内的液位情况，以能够根据具体情况进行水分的实时补充，2的安装位置由本领域技术人员进行设计。
清参阅图1和图4-5，固土机构包括分布于主集液管1边缘侧的固土管11，固土管11的顶端固定连接有集液罩12，固土管11靠近下端的外侧壁沿其圆周方向固定连接有多个固土支撑架13，固土管11的底端固定连接有与储液箱2位置对应的锁水盒16，固土管11的底端与锁水盒16相连通，锁水盒16的底端四角均固定连接有多个第二插钉161，多个第二插钉161由紧固圈162两两之间固定衔接，给整个固土机构进一步起到稳定的承托作用，同时也对土壤起到固土作用。
锁水盒16内部填充有锁水棉17，固土管11的内部安装有与锁水棉17相衔接的自然导流机构，锁水盒16的四周侧壁上设有多个第二引流绒绳18，位于储液箱2一侧的第二引流绒绳18与第一引流绒绳10交错分布。
具体的，自然导流机构包括固定安装于固土管11顶端部的吸水球14，吸水球14的底端固定连接有与锁水棉17内部相衔接的引流棉线15，锁水棉17由多个球状的高分子吸水锁水棉组成，在昼夜温差较大的环境中，夜间的低温会让空气冷凝成水滴，形成露水或霜，露水或霜聚集在集液罩12上，可通过吸水球14以及引流棉线15的配合，将水滴引流至锁水盒16内，锁水盒16内的锁水棉17将自然收集到的水分锁住，当其四周土壤缺水时，再通过多个第二引流绒绳18将水分渗流出去。
请参阅图5，多个固土支撑架13的内部均包覆有绒毛纤维条19，且多个固土支撑架13的侧壁上均开设有渗水孔，固土管11的内壁上包覆有与绒毛纤维条19顶端位置对应的吸水引流棉20，且吸水引流棉20与引流棉线15相接触衔接由固土管11向下引流的水分还可部分通过吸水引流棉20、绒毛纤维条19向外扩散，多个固土支撑架13不仅起到固土放松懈作用，包覆于内内部的绒毛纤维条19还可将水分向土壤内部外扩散，有效提高水分在土壤内扩散范围。
固土管11以及主集液管1均为隔热PVC管材，且隔热PVC管材上均也涂覆有防腐涂料，不易使得固土管11以及主集液管1受到长期土壤腐蚀。
本方案通过设置主储水机构和分布于主储水机构周边的固土机构，主储水机构实现对水分的收集，尤其针对干旱少雨环境，通过引风机3与主集液管1以及冷凝导流机构的配合，引风机3将外界热的空气导入主集液管1内的冷凝导流机构处，热空气中含有大量蒸汽，蒸汽遇冷液化收集于储液箱2内，再通过储液箱2向地表之下的周边干裂土壤进行引流润湿，而固土机构通过固土管11、固土支撑架13以及锁水盒16等的配合不仅对土壤起到稳扎固土作用，其还具有一定的自然水露引流作用，将由于夜间的低温会让空气冷凝成水滴，形成露水或霜，露水或霜聚集在集液罩12上，可通过自然导流机构的配合，将水滴引流至锁水盒16内，锁水盒16内的锁水棉17将自然收集到的水分锁住，当其四周土壤缺水时，再通过多个第二引流绒绳18将水分扩散渗流出去，同时配合固土支撑架13内所包覆的。
本发明中的所采用的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
以上；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于旱区土壤的固土锁水装置，包括主储水机构和分布于主储水机构周边的固土机构，其特征在于：所述主储水机构包括主集液管(1)和固定连接于主集液管(1)的底端的储液箱(2)，所述主集液管(1)的上端部一侧设有集风罩，所述主集液管(1)的顶端部安装有与集风罩位置对应的引风机(3)，所述主集液管(1)靠近底端的外侧壁上包覆有绝热套管(6)，所述主集液管(1)的内部固定安装有与绝热套管(6)位置对应的冷凝导流机构，所述储液箱(2)靠近下端的两侧侧壁上嵌设安装有引流层(9)，所述引流层(9)上固定连接有多个第一引流绒绳(10)；
所述固土机构包括分布于主集液管(1)边缘侧的固土管(11)，所述固土管(11)的顶端固定连接有集液罩(12)，所述固土管(11)靠近下端的外侧壁沿其圆周方向固定连接有多个固土支撑架(13)，所述固土管(11)的底端固定连接有与储液箱(2)位置对应的锁水盒(16)，所述固土管(11)的底端与锁水盒(16)相连通，所述锁水盒(16)内部填充有锁水棉(17)，所述固土管(11)的内部安装有与锁水棉(17)相衔接的自然导流机构，所述锁水盒(16)的四周侧壁上设有多个第二引流绒绳(18)，位于所述储液箱(2)一侧的第二引流绒绳(18)与第一引流绒绳(10)交错分布。
2.根据权利要求1所述的一种用于旱区土壤的固土锁水装置，其特征在于：所述冷凝导流机构包括固定套设于主集液管(1)内壁上的内隔热层(7)，所述内隔热层(7)内安装有冷凝引流架(8)，所述冷凝引流架(8)为上下交错分布的微晶玻璃陶瓷复合条。
3.根据权利要求1所述的一种用于旱区土壤的固土锁水装置，其特征在于：所述主集液管(1)的上端固定安装有风车(4)以及太阳能电池板(5)，所述主集液管(1)的内顶部固定安装有蓄电池，所述风车(4)和太阳能电池板(5)与蓄电池电连接，所述储液箱(2)的底端四角均固定连接有第一插钉(201)。
4.根据权利要求1所述的一种用于旱区土壤的固土锁水装置，其特征在于：所述储液箱(2)的内外侧壁上均涂覆有防腐涂料，所述引流层(9)为多缝隙渗水岩壁层，多个所述第一引流绒绳(10)嵌设连接于多缝隙渗水岩壁层内，且多个所述第一引流绒绳(10)向边缘扩张式分布于储液箱(2)的外侧。
5.根据权利要求1所述的一种用于旱区土壤的固土锁水装置，其特征在于：所述储液箱(2)的个数为多个，多个所述储液箱(2)靠近底端的两两之间通过连通管(202)相互连通，且连通管(202)处安装有微型水泵，每个所述储液箱(2)的内底端均固定安装有湿度传感器(203)，且储液箱(2)的内部安装有液位传感器(204)。
6.根据权利要求1所述的一种用于旱区土壤的固土锁水装置，其特征在于：所述锁水盒(16)的底端四角均固定连接有多个第二插钉(161)，多个所述第二插钉(161)由紧固圈(162)两两之间固定衔接。
7.根据权利要求1所述的一种用于旱区土壤的固土锁水装置，其特征在于：所述自然导流机构包括固定安装于固土管(11)顶端部的吸水球(14)，所述吸水球(14)的底端固定连接有与锁水棉(17)内部相衔接的引流棉线(15)，所述锁水棉(17)由多个球状的高分子吸水锁水棉组成。
8.根据权利要求7所述的一种用于旱区土壤的固土锁水装置，其特征在于：多个所述固土支撑架(13)的内部均包覆有绒毛纤维条(19)，且多个所述固土支撑架(13)的侧壁上均开设有渗水孔，所述固土管(11)的内壁上包覆有与绒毛纤维条(19)顶端位置对应的吸水引流棉(20)，且吸水引流棉(20)与引流棉线(15)相接触衔接。
9.根据权利要求1所述的一种用于旱区土壤的固土锁水装置，其特征在于：所述固土管(11)以及主集液管(1)均为隔热PVC管材，且隔热PVC管材上均也涂覆有防腐涂料。
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