CN203608647U - 一种土壤水分自平衡节水灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种土壤水分自平衡节水灌溉系统，包括水源、供水主管、密封锁扣、高进气值陶瓷头、供水支管，供水主管铺设于土壤表面，所述供水管的一端与水源连接，多根供水支管与所述供水管连通，每一供水支管的末端与高进气值陶瓷头承插连接，所述高进气值陶瓷头埋设于植物的根系附近，用于向土壤中植物的根系供水。本实用新型采用高进气值陶瓷头向土壤中植物的根系供水，在土壤吸力的作用下，土壤中水分发生迁移并达到自平衡状态，保证土壤含水率始终处于适宜植物生长的范围内，减少了人工干预，省时、省工，且不易淤堵；另外，高进气值陶瓷头在地下向植物根系直接供水，有效减少了水分蒸发和渗漏损失，提高了水的利用率，有显著的节水效果。

Description

一种土壤水分自平衡节水灌溉系统

技术领域

本实用新型涉及节水灌溉技术领域，具体涉及一种土壤水分自平衡节水灌溉系统。 

背景技术

节水灌溉是指用尽可能少的水投入，取得尽可能多的农作物产出的一种灌溉模式，目的是提高水的利用率和水分生产率。 

我国在农业生产上，传统的、粗放的自流灌溉方式普遍存在，造成水资源的极大浪费。近年来，随着农田灌溉技术的不断发展，引进和开发了如管道输水、喷灌、微灌、膜上灌、地面移动软管灌溉、智能灌溉等多种节水灌溉方式。其中，喷灌、微灌、智能灌溉因节水效率较高获得了广泛关注和应用。 

喷灌是用专门的管道系统和设备将有压水送至灌溉地段并喷射到空中形成细小水滴洒到田间的一种灌溉方法；相对于地面灌溉，喷灌节水、省工、提高了土地利用率，但是，耗能大、投资较高，且受风和空气湿度影响较大(当风力在四级以上时，能吹散水滴，使灌溉均匀性大大降低，飘移损失也会增大；在干旱地区，当空气湿度过低时，蒸发损失加大)。微灌是滴灌、膜下滴灌、微喷灌、雾灌的统称，是按照作物需求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物 根部附近土壤的一种灌水方法。微灌具有省水、节能、灌水均匀、增产、对土壤和地形的适应性强、节省劳动力等优点，但是，微灌系统投资一般要远高于地面灌。喷灌、微灌等节水灌溉工程技术通常都需要有精细的田间水份观测和灌溉控制系统，进行数字化、网络化、智能化地监控。根据监测结果，运用高科技的灌溉设施实现农田的灌溉。因此，运行和操作这样一套灌溉系统也是比较复杂的。 

为了提高水的利用率，目前国外研发的常见的智能灌溉系统有： 

(1)电脑控制的水、肥封闭灌溉网：由以色列发明，即把肥料加到水中，经过滴头直接施到植物上直达植物根系达到节水、节肥的效果；可根据土壤质地的差异，设计最佳灌溉水量，减少水分向根区外渗漏。 

(2)电脑辅助智能灌溉系统：这是美国的科学家研制成功的一种自动化灌溉系统。它由以下几个部分构成：时域反射计系统、探测器、电脑和相应软件。它能够随时对土壤湿度进行测量并且自动给农田浇水。探测器置于从几厘米到几十厘米的不同深度的土壤中。时域反射计系统在电脑的控制下通过埋在土壤里的电缆向探测器发送电子脉冲信号，电脑把反射回来的信号转变成土壤湿度的测量数据，然后根据预先设定的土壤湿度要求，自动打开或关闭水泵。 

(3)地面浸润灌溉：这项技术是日本推出的。土壤借助毛细管的吸力自动从含水系统散发器中吸水，当含水量达到饱和度时，吸力变小，系统散发器便自动停止供水。由于系统散发器的流量并不快，盐分无法以溶液状态存在只能聚集于土壤表面，使土壤内的湿度区变为 脱盐的淡水区域。因此，这一系统可采用盐水灌溉而不会破坏土壤酸碱性。 

(4)土壤网灌溉：由奥地利发明，此系统由一个埋在植物根部、含半导体材料的玻璃纤维网，一个埋在深层土壤中由石墨、铁和硅制成的正极板组成。当作物需水时，只要给该网通入电流，纤维网起到了负极的作用，于是土壤深层的水便在电流的作用下，由正极流向负极，从而被作物吸收利用。 

(5)负压差灌溉：将多孔的管道埋入地下，依靠管中水与周围土壤产生的负压差进行自动灌溉。整个系统能根据管子四周土壤的干湿状态自动调节水量，使土壤保持作物生长的最适宜状态。这一技术是由日本科学家发明。 

(6)坡地灌水管灌溉：这是俄罗斯研究的一种田间灌水方法。管长一般为150至200米，管径为145毫米左右。在保证各节管子出水均匀的情况下，使水由管壁孔口注入坡地的灌水沟中。 

(7)波涌灌溉法：由美国和加拿大的科学家共同推出。采用加大水流的办法把水灌入部分沟中后暂停供水，稍过一般时间，再加大流量供水，如此时断时续，使水呈涌波状推进。若用相同水量进行灌溉时，涌波灌溉的水流前进距离为连续灌溉的2至5倍。同时，由于涌波灌溉的水流推进速度快，土壤孔隙自动关闭，在土壤表面层形成一个薄的封闭层，大大减少水的深层渗漏，使水的纵间分布比较均匀。集水灌溉日本科学家在墨西哥特别干旱的地区利用小型干燥器进行集水灌溉。这种干燥器的最大采水量为58升/日，灌水管采用滴灌管。 

(8)绳索控制灌溉：这是美国研制的一种地面灌水系统。在田间高处安装一直径约60厘米的竖井，以接受自来水和向输水管供水。在输水管灌水方向一侧，开有供水孔，管内有一受绳索控制的活塞。灌水时，活塞依靠水压由高到低依次打开出水口，将水放入灌水沟内。 

结合我国现阶段国情，上述灌溉技术由于技术要求高、投资大(如(1)～(5))、或受地形条件影响较大(如(1)、(2)、(6)、(7)、(8))等原因而难以大面积推广应用。更主要的是，上述系统大多采用灌溉水自流形式，或电脑控制，不能根据植物或土壤需水状态及时、有效供水，其水分大量蒸发的问题也就在所难免。 

发明内容

本实用新型提供一种土壤水分自平衡节水灌溉系统，采用高进气值陶瓷头在地下向植物根系直接供水，可有效减少灌溉时的水分蒸发和渗漏损失，节水效果显著，而且在土壤吸力作用下，土壤水分迁移并自动达到平衡状态，省时、省工，且不易淤堵。 

本实用新型提供一种土壤水分自平衡节水灌溉系统，包括水源、供水主管、密封锁扣、高进气值陶瓷头、供水支管，所述供水主管铺设于土壤表面，所述供水管的一端与水源连接，多根供水支管与所述供水管连通，每一供水支管的末端与高进气值陶瓷头承插连接，所述高进气值陶瓷头埋设于植物的根系附近，用于向土壤中植物的根系供水。 

如上所述的节水灌溉系统，所述供水支管的末端为塑料管，其内径与高进气值陶瓷头的顶部外径相等。 

如上所述的节水灌溉系统，高进气值陶瓷头的顶部插入供水支管的承口内，供水支管的承口外部用密封锁扣锁紧密封。 

本实用新型采用高进气值陶瓷头，其具有许多均匀小孔，其特点在于水分并非如常规陶瓷渗水器那样流出，而是当土壤中的吸力超过高进气值陶瓷头的进气值时，高进气值陶瓷头中的水就会穿过高进气值陶瓷头进入土中，土壤中水分得到补充，含水率增高，吸力减小，当土壤中的吸力与高进气值陶瓷头的进气值相等时，吸力平衡，水分停止迁移，高进气值陶瓷头停止供水，达到土壤水分自平衡节水灌溉的目的。 

附图说明

图1是本实用新型实施例土壤水分自平衡节水灌溉系统的结构示意图，包括水源、供水管、密封锁扣及高进气值陶瓷头； 

图2是本实用新型实施例土壤水分自平衡节水灌溉系统中向植物根系供水部分的细部结构图，包括供水管、密封锁扣及高进气值陶瓷头。 

图中：1—水源、2—供水主管、3—植物、4—密封锁扣、5—高进气值陶瓷头、6—供水支管。 

具体实施方式

下面结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。 

图1所示为本实用新型实施例土壤水分自平衡节水灌溉系统的结构示意图，包括水源1、供水主管2、密封锁扣4、高进气值陶瓷 头5、供水支管6。 

所述供水主管2铺设于土壤表面，所述供水主管2的一端与水源1连接，多根供水支管6与所述供水管2连通，每一供水支管6的末端与高进气值陶瓷头5承插连接。所述密封锁扣4用于供水支管6和高进气值陶瓷头5连接处的密封，所述高进气值陶瓷头5埋设于植物3的根系附近，用于向土壤中植物3的根系供水。 

请参考图2，所述供水支管6与高进气值陶瓷头5采用承插连接，具体的，所述供水支管6的末端为塑料管，其内径与高进气值陶瓷头5的顶部外径相等，将高进气值陶瓷头5的顶部插入供水支管6的承口内，然后在供水支管6的承口外部用密封锁扣4锁紧密封。 

本实用新型工作原理：植物的根系对水份的需求是“智能化”的，植物根系与周边土壤是一个水份平衡系统，植物通过根系吸水，土壤水分在蒸发和供给植物的条件下消耗，使植物根系周边土壤干燥，土壤吸力上升，在土壤层内形成一定的水力梯度，在土壤吸力的作用下，土层一定范围内的水份发生迁移，从非饱和土的理论上讲，即是吸力平衡原理。利用这种原理，在植物根系附近设置若干与土壤基质吸力相应的高进气值陶瓷头5，当植物根系缺水时，土壤干燥，吸力较高，在吸力作用下，水分就会依次从水源1、供水主管2、供水支管6、高进气值陶瓷头5中往土壤中迁移；一旦水分补充到吸力再次平衡，高进气值陶瓷头5即自动停止供水，实现土壤水分自平衡的功能。同时，供水系统因为埋设在耕植土层以下，最大限度的减少了水分蒸发和渗漏损失，达到节水的效果。 

Claims (3)

1.一种土壤水分自平衡节水灌溉系统，其特征在于：包括水源（1）、供水主管（2）、密封锁扣（4）、高进气值陶瓷头（5）、供水支管（6），所述供水主管（2）铺设于土壤表面，所述供水管（2）的一端与水源（1）连接，多根供水支管（6）与所述供水管（2）连通，每一供水支管（6）的末端与高进气值陶瓷头（5）承插连接，所述高进气值陶瓷头（5）埋设于植物（3）的根系附近，用于向土壤中植物（3）的根系供水。

2.如权利要求1所述的节水灌溉系统，其特征在于：所述供水支管（6）的末端为塑料管，其内径与高进气值陶瓷头（5）的顶部外径相等。

3.如权利要求2所述的节水灌溉系统，其特征在于：高进气值陶瓷头（5）的顶部插入供水支管（6）的承口内，供水支管（6）的承口外部用密封锁扣（4）锁紧密封。

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