CN1175723C - 一种装配式精确渗灌装置及其中所使用的连接件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种装配式精确渗灌装置，其包括输水支管、连接管件、地上变地下毛管和多孔渗头，输水支管包括若干支管管段，连接管件，其具有三个以上分支管口，相邻的两根所述支管管段通过与连接管件上的两个管口密封连接构成密闭的所述输水支管路，地上变地下毛管由不透水的柔性材料制成，其一端与所述连接管件上的其余的分支管口密封连接，其另一端连接有所述多孔渗头。本装置不用埋设地下渗水管道便可实现渗灌，且可以根据作物种植的株距任意调节渗头的间距，对植株的根部进行精确渗水灌溉；进一步地，本装置铺设、使用、检查和维修均简便易行，不易堵塞，且比滴灌更为节水。因此，本装置可广泛应用于蔬菜、果树、花卉、绿化造林等农业种植中。

Description

一种装配式精确渗灌装置及其中所使用的连接件

技术领域

本发明提供一种节水灌溉装置，尤其是一种装配式精确渗灌装置及其中所使用的连接件。

背景技术

随着世界性的水资源问题的日益突出，许多国家和地区十分重视农业节水技术的研究，节水技术一直是国内外农业研究的热点。在现有技术中，农业节水灌溉技术有渠道衬砌、管灌(末端仍是漫灌)、喷灌、微灌(包括滴灌、渗灌、微喷灌、小管出流灌溉)等。其中喷灌和滴灌技术已是成熟的技术，可提高水分利用率30-40％。【水利部农村水利司编，喷灌与微灌设备，中国水利水电出版社，1998】目前这种灌溉方式已成为节水灌溉发展的主流，发展迅速，全世界喷灌面积已发展到2000多万hm²。美国的喷灌面积1082万hm²、微灌面积60万hm²，分别占到总灌溉面积的43.88％和2.43％。人均水资源仅为370m³(我国的1/6)的以色列，到80年代中期喷、微灌分别占灌溉面积的2/3和1/3，90年代初喷灌占总灌溉面积的比例下降到30％，微灌则上升为70％，正是依靠其先进的喷灌、滴灌等节水技术，水分生产效率已由1949年的1.6kg/m³提高到90年代初的2.32kg/m³，实现了粗放农业向精确农业的转变，农业用水占总用水量50％以下。目前，约有80多个国家和地区推广应用微灌技术。但是，目前国内外微滴灌系统中存在滴水孔间距固定，难以满足多种蔬菜不同株行距的需要的问题；特别是在诸如我国北方等地区由于水质偏硬，滴水孔容易堵塞，经常会造成灌水不均的问题【郑耀泉，喷灌微灌设备使用与维修。中国农业出版社，2000】。

渗灌也是微灌的一种，是通过埋在作物主要根系活动层的渗灌管，以压力水通过渗灌管的微孔以渗流的形式湿润其周围的土壤，由于它减少了水分在土壤表面的蒸发，因此渗灌在大幅度节水的同时，并能保持良好的土壤结构和生态环境【钱晓辉等，试述农业节水灌溉中的渗灌技术。农机化研究，2000，4：72～73】。不少国家(包括我国)把地下滴灌称之为渗灌，或者把地下的隔一定距离钴一个孔的塑料管、多孔渗水瓦管的灌溉也称之为渗灌【曹守卫等，山丘区果园地下陶管渗灌技术应用。水利水电科技进展，1999，3：60～61】。而目前我国研究最多的是微孔橡塑渗灌管，以废旧橡胶粉和塑料为主原料研制微孔渗灌管最早的国家是美国和法国。中国灌溉排水技术开发培训中心1993年购进美国渗灌管，1997年北京市农场局等与美国环太平洋公司合作进行渗灌实验。近几年，我国从试用国外渗灌管到研制渗灌管取得了较大进展，先后有北京三环北航农业工程科技有限公司、河南华源渗灌科技开发总公司、中国科学院长春应用研究所等单位，利用再生胶粉研制出塑胶渗灌管或橡塑渗灌管，有的已进行了小批量生产，有的尚处在研制改进阶段。渗灌已作为一种新的节水灌溉方式在我国农业生产中开始应用，并越来越受到广大人士的关注。但是，对美国和国内几家渗灌管多次测试，结果发现渗灌管产品存在着灌水不均的问题，特别是存在渗水量不稳定和米流量偏差较大的问题【张书函等，新型微孔渗灌管渗水性能初步试验研究。灌溉排水，1998，17(2)：57～60】。同时，现有技术中的渗灌采用的渗灌管全部埋设在地下，这种地下渗灌装置存在铺设管道费力、费工，铺设不便和检查维修困难的问题【张国祥，地下滴灌(渗灌)地技术状况与建议。山西水利科技，1995，4：1～4】。这些问题限制了其在生产中的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种不用埋设地下渗水管道便可实现渗灌，且可以根据作物种植的株距任意调节渗头的间距，对植株的根部进行精确渗水灌溉的装配式精确渗灌装置；本发明进一步的目的在于提供一种铺设、使用、检查和维修均简便易行，不易堵塞，且比滴灌更为节水的装配式精确渗灌装置。

本发明的另一个目的在于提供一种针对于上述装配式精确渗灌装置使用的可使渗灌输水均匀且不易堵塞的连接管件。

本发明的目的是这样实现的：

一种装配式精确渗灌装置，其包括：输水支管、连接管件、地上变地下毛管和多孔渗头，所述输水支管包括若干支管管段，所述连接管件，其具有三个以上分支管口，相邻的两根所述支管管段通过与所述连接管件上的两个管口密封连接构成密闭的所述输水支管路，所述地上变地下毛管由不透水的柔性材料制成，其一端与所述连接管件上的其余的分支管口密封连接，其另一端连接有所述多孔渗头。所述多孔渗头，埋在根系附近的土壤中，通过与地上变地下毛管连接渗水给土壤。

所述连接管件可以是三通管件、四通管件、五通管件或异型多通管件等等，这可以根据所要渗灌作物的植株分布特点而定。

所述连接管件最好是异径多通管件，其中的两个与所述输水支管连接的分支管口，最好是两个相对的分支管口，且管径较大，其余的分支管口的管径较小。两个相对的较粗管口上连接所述支管管段，另外较细的管口连接所述地上变地下毛管毛管。

所述支管、连接管件和毛管的管径最好是构成多级变径结构，即所述支管的管径大于毛管的管径；在所述连接管件中与支管相连的管口的管径大于与所述毛管连接的管口的管径。

所述连接管件最好是抗堵连接管件，其中与所述毛管连接的管口的管路为渐扩的锥体抗堵结构，即该段管路的靠近该管口根部的管径较小，而靠毛管一侧也就是该管口端部的管径较大。该管口根部的管径也小于毛管的管径。

所述连接管件的一个优选的结构是为四通管件，其中两个相对的管口的管路为直管路，其直径较大，另两个相对的管口的管路为变径抗堵结构：即靠近该管口根部直径较小，且小于该毛管的管径，而靠近该管口端部直径较大，但该管口端部的最大的直径仍小于所述直管路的直径。

所述多孔渗头可以是包括渗头和管状接头两部分组成，所述管状接头的一端与所述毛管密封连接，其另一端与所述渗头固定连接，所述渗头的中心部位设有一管状容水腔，该管状容水腔的壁上布满了许多微细的毛孔，与所述渗头内部的许多个微细毛孔相连通，所述管状接头的所述连接端插设到所述管状容水腔的端口内固接，例如粘接。

所述多孔渗头也可以是由不透水材料制成的外壳和在该壳体内填充的多孔材料组成，所述外壳的一端有一个较细的管状接头与所述毛管密封连接，其另一端敞口，壳体内填充的所述多孔材料露出或不露出其端头于该敞口端。

本装置在使用时是这样设置的，将所述输水支管通过旁通与输水主管相连通，输水主管与自来水管或蓄水池相连接，并装有过滤器。该输水支管铺设在作物行间的畦面上或地面上，将各个所述与地上变地下毛管相连的多孔渗头埋入植物根部附近的地下20厘米左右的耕层土壤中。灌溉用水通过该输水支管进入到地上变地下毛管中，然后，从该多孔渗头渗出湿润植物根部周围的土壤，从而实现了对作物的精确渗灌作业。

本发明提供的渗灌装置其输水支管不用像现有技术中的渗灌装置那样埋入地下，而是通过地上变地下毛管将多孔渗头以及部分毛管埋入植物根部附近的地下实现了渗灌。本发明提供的渗灌装置不仅可直接供水给作物的根系，还可以根据作物不同生长阶段需水量和根系大小调整灌水量，从而实现了精确灌水和更为节水的目的。另外，由于毛管的端部出水口上设有多孔头，水的渗出速度还可以受到其周围的土壤的干湿程度的控制，当周围的土壤比较干时，水的渗出速度就比较快，而当土壤较湿润时，则水的渗出速度就可以慢下来，从而实现均匀灌水。由于本装置中的支管是由各个支管管段和连接管件连接起来的，而地上变地下毛管连接在连接管件上，因此，毛管的位置可以通过对该管段的长度的调节而任意地调整，来适应作物植株间距大小的变化。由于地上变地下毛管是柔性的，多孔渗头可埋在根系附近的任何地方。

本发明之所以可作到将渗头精确地设于作物的根部附近的位置，主要是依赖所述连接管件，其可以将不同长短的支管管段连接成支管管路，并在该支管管路的可以讲是任意位置上接地上变地下毛管及多孔渗头。如果没有这样的连接管件，精确渗灌的目的是难以实现的。

另外，本装置的支管管段、地上变地下毛管以及连接管件的变径结构实现了管道输水均匀分配。

除了在输水主管上装有过滤器外，本发明提供的连接管件的锥体抗堵结构可有效地防止输水中可能夹带的一些杂物堵塞较细的毛管和多孔渗头，由于所述连接管件的与毛管连接的管口的管路是渐扩的结构，可以使一些随水而来的颗粒等滞留在管径较大，其中水的流速较快的支管中，而减少其进入较细的毛管中的机会，而一些能够进入毛管的小的颗粒也可以顺利地通过毛管而不至于将毛管堵塞。另外，在毛管的端头上连接的多孔渗头也对防止渗灌头堵塞有利，因为其具有很多个微细出水孔及一个可容杂物的容水腔。

本发明提供的装配式精确渗灌装置通过设计的地上输水支管、柔性的地上变地下毛管连接多孔渗头的特殊灌水系统结构，实现了在不埋设地下渗水管道的情况下实现渗灌的目的；柔性的毛管和可以通过方便地调整连接在连接管件中间的组成支管的管段的长度使本装置可以将多孔渗头埋设到每棵作物的根部附近的深20厘米耕层的土壤中，解决了国内外微灌设备中滴渗灌出水孔间距固定的缺点，实现了可以根据作物种植的株距任意调节渗头的距离，对植株的根部进行精确渗水的灌溉的目的；而使输水均匀分配的多级变径的管道结构和抗堵的连接管件锥体结构设计克服了现有滴渗灌装置的容易堵塞的缺点，实现了输水均匀分配的目的。因此，本发明具有以下优点：

(1)该系统的输水支管采用管段与连接管件相连接，不仅管段长度可以人为设定，而且管段还可弯曲进行调节，可以根据种植的株距任意调节滴头的距离，从而解决了以往滴灌滴水口间距固定，调节不便的难题。

(2)通过埋在每个植株根系附近的多孔渗头将水渗出后湿润周围土壤，不仅直接供水给作物的根系，还可以根据作物不同生长阶段需水量和根系大小调整灌水量，从而实现了精确灌水和更为节水的目的。本装置比滴灌装置可节水20～50％。

(3)节省能源，该系统在较小的水头(2米左右水柱)压力下，也可实现多孔渗头均匀灌水，满足作物栽培的需要。因此，本装置可广泛应用于蔬菜、果树、花卉、绿化造林等农业种植中。

(4)该系统加上施肥装置后，可直接供应肥料给植物根系，节水节肥效果更为明显。

(5)当作物收获后，所有管道、毛管、多孔渗头等可回收，可多次重复使用，大大减少了使用成本。

(6)该系统设备拆装方便、检修容易、简便实用。技术比较简单，实施容易。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明提供的装配式精确渗灌装置的结构示意图；

图2为本发明提供的渗灌装置中所使用的连接各支管管段的异径四通管件的结构示意图；

图3为本发明提供的渗灌装置中的一种多孔渗头的结构示意图；

图4为本发明提供的渗灌装置中的另一种多孔渗头的结构示意图；

图5为将本发明提供的渗灌装置置于土壤中作物根部附近的断面图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型提供的装配式精确渗灌装置的结构示意图，其中输水支管1包括若干支管管段11，通过异径四通管件12(如图2所示)连接起来，相邻的两根支管管段11通过与四通管件12上的两个相对的粗直管管口121和122密封连接构成密闭的输水支管1；

地上变地下毛管2，其由一定强度的不透水的塑料软管或橡塑管制成，其一端与四通管件12上的未与支管管段11连接的相对的另两个细管口123或124密封连接，其另一端上连接有一多孔渗头21，为了防止在毛管这样较细的管子和多孔渗头中出现堵塞的问题，可以在所述连接管件上的与毛管连接的细管口的管路设计成渐扩的锥体结构，如图2所示，细管口123和124的靠近根部处的管径端1231、1241较小，靠近端部的管径1232、1242较大，但管径1232和1242要小于管口121和122的管径。

为了使本装置管道输水均匀分配，可以使输水主管(图中未示出)、输水支管1、连接管件12和毛管2的管径构成多级变径结构，即所述主管的管径大于所述输水支管1的管径，而在连接管件12中，与支管1连接的管口121和122的管径大于与毛管连接的管口123和124的管径，毛管2的管径小于支管管段11的管径。

如图3所示为一种多孔渗头21的结构，多孔渗头21由多孔头211(可以由沙头、陶瓷头或其它多孔材料制成)和管状接头212两部分组成，其通过粘接固连而成，多孔头中心部有一管状容水腔213，该管状容水腔213的壁上布满了许多微细的毛孔，与渗头21内部的许多个微细毛孔相连通，所述的管状接头212用于与地上变地下毛管2密封连接。

如图4所示为另一种多孔渗头21’的结构，多孔渗头21’由塑料外壳211’和内填多孔材料212’组成，塑料外壳211’上设有与地上变地下毛管连接的管状接头213’。在塑料外壳211’的腔体中填充多孔的吸水材料块212’，如海绵、泡沫塑料等。来自毛管2的水进入外壳211’的腔体中，将吸水材料块212’浸湿，再由塑料外壳211’的另一端的敞开的筒体端口渗出来湿润其周围的土壤。这种结构的渗头重量轻，成本低。

如图5所示，本装置在使用时是这样设置的，所述输水支管1通过旁通与输水主管(图中未示出)相连通，输水主管与自来水管或蓄水池相连接，其中并装有过滤器(图中未示出)。输水支管1铺设在作物行间的畦面或地面0上，将各个地上变地下毛管2的多孔渗头21埋入植物3根部附近的地下20厘米左右的耕层土壤4中。灌溉用水通过输水支管1进入到地上变地下毛管2中，然后，从该渗头21或21’渗出湿润植物根部周围的土壤，从而实现了对作物的渗灌作业。

Claims (5)

1、一种装配式精确渗灌装置，其特征在于：包括：

输水支管管段：所述输水支管管段为若干根管段；

连接管件：其具有三个以上分支通道，其中有两个较粗的通道，其与所述输水支管管段密封连接，该连接管件将相邻的两根所述输水支管管段通过其上的所述两个较粗通道密封连接构成密闭的输水支管；

地上变地下毛管：采用不透水柔性材料制成，其一端与所述连接管件上较细分支通道密封连接，其另一端连接多孔渗头。

2、根据权利要求1所述的装配式精确渗灌装置，其特征在于：所述连接管件具有抗堵结构：与所述毛管连接的较细的分支通道为锥体结构，该较细的分支通道为渐扩的锥体管道，即该段管路的靠所述输水支管通道一侧的管径较小，而靠所述毛管一侧的管径较大。

3、一种用于装配式精确渗灌装置的抗堵连接管件，其特征在于：其具有三个以上分支通道，其中有两个较粗的通道，用时其与输水支管管段密封连接，该连接管件将相邻的两根所述输水支管管段通过其上的两个较粗通道密封连接构成密闭的输水支管，其余较细的分支通道用于连接地上变地下毛管，该较细的分支通道为渐扩的锥体抗堵结构，即该段分支通道管路的靠管件根部的管径较小，向其端部管径逐渐扩大。

4、根据权利要求3所述的抗堵连接管件，其特征在于：所述连接管件是三通管件、四通管件、五通管件或异型多通管件。

5、根据权利要求3所述的连接管件，其特征在于：所述连接管件为四通管件，其中两个相对的通道的管路为直管路，其直径较大，另两个相对较细的分支内管路为所述的渐扩的锥体抗堵结构：该通道端部的最大的直径仍小于所述直管路的直径。

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