CN203378363U - 环形垂直线源灌水装置 - Google Patents

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苏李君
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Abstract

本实用新型公开了一种环形垂直线源灌水装置,包括PE材质的环形管,环形管上对称连接有PE材质的毛管,环形管上均匀设置有若干个垂直线源灌水装置,垂直线源灌水装置通过旁通与环形管连接。通过环形结构的硬塑管和设置在其上的若干个垂直线源灌水器,使得灌溉按照植物根系的分布布置,有针对性的灌溉,特别是针对根系范围较大的果树和林木,能更加有效的将水分输送至植物根系范围内,解决了现有垂直线源灌水装置使用时,不适于灌溉根系范围较大的果树和林木,湿润范围较小,灌水时间较长,灌水效率低的问题。

Description

环形垂直线源灌水装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于节水微灌技术领域,涉及一种环形垂直线源灌水装置。
背景技术
[0002] 在极端干旱气候环境下,平均年蒸发量3600mm,作物棵间蒸发成为作物主要的一部分耗水,目前节水灌溉技术主要通过抑制棵间蒸发,减少深层渗漏两个途径节水,渗灌在减少深层渗漏的基础上,减少近地表无效土层的水分,有效抑制棵间蒸发,从而达到节约水资源的目的。
[0003] 渗灌是通过地埋毛管上的灌水器使水分缓慢出流渗入到植物根系层土壤,并借助毛管及重力作用将水分扩散到根区供植物吸收利用的技术。渗灌技术具有明显的节水效果,渗灌比沟灌节水36.7-74%,比管灌节水43.1%,比滴灌节水11.9%。目前灌水器的布设方式集中于水平埋设,水平式渗灌装置的灌溉湿润深度对于果树、林木等深根植物相对有限,难以湿润整个根系剖面,因此并不利于多年生深根植物的根系生,故目前多用于番茄、花卉等浅根系作物的灌溉,所用的灌水装置均存在湿润范围较小,埋设后不易移动位置和调整深度。
[0004] 现有使用的垂直线源灌水器,埋设后易于移动位置和调整深度,但是在灌溉根系范围较大的果树和林木时,所需的灌水时间过长,灌溉效率低。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种环形垂直线源灌水装置,以解决现有垂直线源灌水装置使用时,不适于灌溉根系范围较大的果树和林木,湿润范围较小,灌水效率低的问题。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案是,环形垂直线源灌水装置,包括PE材质的环形管,环形管上对称连接有PE材质的毛管,环形管上均匀设置有若干个垂直线源灌水装置,垂直线源灌水装置通过旁通与环形管连接。
[0007] 本实用新型的特点还在于,
[0008] 环形管包括相对设置的两个半圆环硬塑管,其中一个半圆环硬塑管的两端均通过三通与另一个半圆环硬塑管的两端连接,所述每个三通的端口还与所述毛管连接。
[0009] 毛管的轴线方向与环形管所在面平行,所述垂直线源灌水装置的轴线方向与环形管所在面垂直。
[0010] 环形管的半径为待灌输植物根系水平分布范围半径的1/2。
[0011 ] 毛管直径为40mm或32mm。
[0012] 半圆环硬塑管直径为20mm或16mm。
[0013] 本实用新型的有益效果是,通过环形结构的硬塑管和设置在其上的若干个垂直线源灌水器,使得灌溉按照植物根系的分布布置,有针对性的灌溉,特别是针对根系范围较大的果树和林木,能更加有效的将水分输送至植物根系范围内,解决了现有垂直线源灌水装置使用时,不适于灌溉根系范围较大的果树和林木,湿润范围较小,灌水时间较长,灌水效率低的问题。
附图说明
[0014] 图1是本实用新型环形垂直线源灌水装置的结构示意图;
[0015] 图2是本实用新型装置灌水后土壤深度为Ocm处的湿润范围图;
[0016] 图3是本实用新型装置灌水后土壤深度为20cm处的湿润范围图;
[0017] 图4是本实用新型装置灌水后土壤深度为40cm处的湿润范围图;
[0018] 图5是本实用新型装置灌水后土壤深度为60cm处的湿润范围图。
[0019] 图中,1.旁通,2.毛管,3.半圆环硬塑管,4.三通,5.植物,6.根系,7.垂直线源灌水装置。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
[0021] 本实用新型提供了一种环形垂直线源灌水装置,其结构参见图1,包括环形管,环形管上对称连接有毛管2,环形管上均匀设置有若干个垂直线源灌水装置7,垂直线源灌水装置7通过旁通I与环形管连接。
[0022] 其中,环形管包括相对设置的两个半圆环硬塑管3,其中一个半圆环硬塑管3的两端均通过三通4与另一个半圆环硬塑管3的两端连接,所述每个三通4的端口还与所述毛管2连接;毛管2的轴线方向与环形管所在面平行,所述垂直线源灌水装置7的轴线方向与环形管所在面垂直;环形管的`半径为待灌输植物根系水平分布范围半径的1/2 ;毛管2为40mm或32mm的PE管,半圆环硬塑管3为20mm或16mm的PE管。
[0023] 如图1,本实用新型装置的结构是,通过三通4将毛管2与两个半圆环硬塑管3连接起来,并且每个半圆环硬塑管3上设置两个垂直线源灌水装置7,垂直线源灌水装置7通过其上的旁通I与半圆环硬塑管3连通,组成一个完整的环形灌溉装置。
[0024] 垂直线源灌水装置7,其结构见专利《垂直线源灌水装置》(申请号:201020294101.1,公开号:201781828U,公开日:2011-04-06)„
[0025] 使用时,选择植物5作为本实用新型装置的圆心,灌溉水经过毛管2,通过三通4分别进入两侧半圆环硬塑管3,再通过旁通I进入垂直埋入土壤中的垂直线源灌水装置7,直接湿润植物5的根系6。根据植物5的根系分布确定垂直线源灌水装置7的长度及其埋设深度,这样可以减少土面蒸发,使水资源最大程度的利用,提高水的利用效率。
[0026] 通过Hydrus3D软件模拟及实验实测结果表明,对于砂土、砂壤土而言最上端出水孔埋深应低于地表10cm,对于粘壤土、粘土而言应低于15cm。水分在水平方向上靠土壤水吸力扩散,在垂直方向上靠水吸力和重力作用下渗,为一种低压灌溉方式。
[0027] 本实用新型的装置中,毛管2采用直径为40mm或32mm的PE管,半圆环硬塑管3米用直径为20mm或16mm的PE管。
[0028] 考虑供水管网弯头及外接旁通I的影响,实际供水压力需为1.2-1.5倍的水头压力;PVC-U、PE、PP等硬塑料管的单位管长水头损失,可按下式计算:[0029] 水头
Figure CN203378363UD00051
,式中,q为管道流量,单位为L/hr ;r为管道内径,单位
为m ;L为管道长度,单位为m。
[0030] 所以为保证灌水均匀性,管道的供水压力需大于水头沿程损,供水毛管2的管道长度一般应小于15m ;垂直线源灌水装置7需维持5-lOcm水头。
[0031] 本实用新型的环形垂直线源灌水装置,其原理是以植物为中心把环形垂直线源灌水器垂直插入土壤,将水分直接输送至作物根系主要生长的深层土壤,并能够使地表附近根系分布较少的土层保持较低的含水量,从而降低土面蒸发,以达到水分高效利用和节约水资源的目的。相对于垂直线源灌水器和传统灌水方式,本实用新型灌水装置能更加有效的将水分输送至植物根系范围内,并大大减少了单一垂直线源灌溉所需的灌水时间,特别是针对根系范围较大的果树和林木。
[0032] 由于本实用新型灌水装置的布设需要两个重要的参数:环半径和垂直线源的长度,因此在布设前,需要了解土壤和植物的一些基本概况,具体步骤是:
[0033] 步骤1、调查作物根系三维分布,包括水平分布范围、纵向分布范围和垂直分布范围,以确定计划湿润土层的三维范围;
[0034] 步骤2、通过对田间原状土进行入渗试验,确定环形垂直线源灌水装置的湿润范围。根据步骤I中的计划湿润土层三维范围,依据四根垂直线源灌水装置7的水平湿润锋能够交汇、交汇区体积含水量至少为田间持水量、水分、纵向和垂直三个方向上的湿润锋不超过根系分布最大距离的原则,确定本实用新型装置的环半径、垂直线源的长度、灌水定额及灌水时间长短。
[0035] 为了进一步说明灌水装置的特点,取土壤,容重为1.4g/cm3,于2012年采用本实用新型的环形垂直线源灌水装置在新疆吐鲁番市进了土箱入渗试验,并采用Hydrus3D软件模拟入渗试验,其中环形管的半径为30cm,垂直线源灌水装置7的长度为40cm,灌水深度为10cm-40cm,灌水时间为30小时。
[0036] 实验结束后,观测土壤的湿润范围,图2至图5分别为土壤深度为0cm、20cm、40cm、60cm处的湿润范围图,分别从图中可以看出深度为Ocm处的土壤湿润半径为60cm,深度20cm处的土壤湿润半径为70cm,深度40cm处的土壤湿润半径为75cm,深度60cm处的土壤湿润半径为70cm,土壤湿润体呈长椭球体,随着地表随深度的增加先增宽后逐渐变窄,通过调整环形管的半径和垂直线源灌水装置7的长度可以使整个湿润体均位于地表以下。
[0037] 本实用新型的环形垂直线源灌水装置能减少水分在输送过程中的沿程损失,满足深根系植物的根系需水要求,还能减少近地表土层中的无效水分,降低植物的棵间蒸发,达到水资源的高效利用;所需供水压力较低,能够有效节约能源;根据深根系植物的根系分布情况,通过调节环形管的半径及垂直线源灌水装置7的埋入深度改变土壤垂直湿润范围,解决了现有滴灌、渗灌等微灌技术湿润土壤深度有限、难以在深根系植物灌溉中应用的问题,解决了现有垂直线源灌水装置使用时,不适于灌溉根系范围较大的果树和林木,湿润范围较小,灌水效率低的问题。

Claims (6)

1.环形垂直线源灌水装置,包括PE材质的环形管,环形管上对称连接有PE材质的毛管(2),环形管上均匀设置有若干个垂直线源灌水装置(7),垂直线源灌水装置(7)通过旁通(I)与环形管连接。
2.如权利要求1所述的环形垂直线源灌水装置,其特征在于,所述环形管包括相对设置的两个半圆环硬塑管(3),其中一个半圆环硬塑管(3)的两端均通过三通(4)与另一个半圆环硬塑管(3)的两端连接,所述每个三通(4)的端口还与所述毛管(2)连接。
3.如权利要求1所述的环形垂直线源灌水装置,其特征在于,所述毛管(2)的轴线方向与环形管所在面平行,所述垂直线源灌水装置(7 )的轴线方向与环形管所在面垂直。
4.如权利要求1所述的环形垂直线源灌水装置,其特征在于,所述环形管的半径为待灌输植物根系水平分布范围半径的1/2。
5.如权利要求1所述的环形垂直线源灌水装置,其特征在于,所述毛管(2)直径为40_或 32mm。
6.如权利要求2所述的环形垂直线源灌水装置,其特征在于,所述半圆环硬塑管(3)直径为20mm或16mm。
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