CN208523304U - 一种咸水水汽利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种咸水水汽利用装置，包括水汽输送管、水汽吸收管及水汽驱动装置；所述的水汽输送管垂直于咸水沟，设置在树与树之间；水汽吸收管设置在树穴处且两端与水汽输送管相连，水汽吸收管为波纹状软管，波纹凸起处分布有小孔，外部缠绕透水防堵塞过滤材料，沿树穴外沿一侧摆放，呈半圆形；所述的水汽驱动装置包括太阳能电池板和排风扇，水汽驱动装置与水汽输送管相连，安装于进气口或出气口。本实用新型装置可将咸水水汽运送至植物根区，增加根区土壤含水量，降低干旱缺水对苗木的伤害，进而提高苗木成活率，解决干旱缺水地区植被建设因缺水成活率低的问题。

Description

一种咸水水汽利用装置

技术领域

本实用新型属于水资源高效利用技术领域，尤其涉及一种咸水水汽利用装置。

背景技术

中国及世界上许多国家，盐碱旱地面积广阔，这些地区淡水资源极其匮乏，但咸水资源储量丰富。我国是一个微咸水储量丰富的国家，据统计，微咸水总量为277亿m³，其中可开采利用资源为 130亿m³，集中分布在地表以下 10～100 m，华北、西北以及沿海地带是我国微咸水主要分布区域。合理地开发利用地下咸水资源发展农业灌溉已成为各国关注的焦点问题。

我国利用微咸水灌溉已有50多年的历史，这些经验为微咸水灌溉的发展提供了可靠的基础。宁夏、甘肃、内蒙古、陕西、河南、河北、山东、新疆、辽宁等省区根据微咸水灌溉的试验和生产实践，都获得高产。徐秉信等、乔玉辉等、吴东忠等认为在干旱情况下利用微咸水灌溉作物，可以达到增产效果；邵玉翠等在天津还得出了作物增产与矿化度、灌溉量及灌溉次数的关系。如果利用微咸水灌溉搭配施有机肥、地膜覆盖、麦秸还田、压沙等管理措施，还能控制积盐、进一步增产。

国外如以色列、美国、突尼斯、埃及等国家利用微成水已经有较长的时间。以色列是一个干旱缺水的国家，采用先进的计算机控制系统，使咸水稀释，通过滴灌、喷灌方式，控制最佳灌水量给作物提供水、肥；美国西南部利用矿化度在2.4-4.8g/L微咸水灌溉棉花、甜菜、小麦等作物，棉花产量竟高于淡水灌溉；突尼斯大多数土壤为重质黏土，在作物生长阶段，土壤干燥容易板结和开裂。利用井水灌溉作物，大麦、高粱、首蓿等能够正常生长；埃及利用改良土壤的排水直接混合尼罗河淡水、交替灌溉作物(大麦、甜菜、野豌豆)等；阿尔及利亚、摩洛哥、巴基斯坦、德国以及瑞典等对咸水灌溉也获得了成功经验。总之，国外在微咸水利用方面历史较长，也得到很多研究成果。

已有农业咸水灌溉研究结果均表明，咸水资源利用是解决淡水资源严重缺乏的有效途径。但咸水灌溉带来的土壤积盐和作物减产等问题始终是研究的重点和难点。优化田间管理农艺措施，优化灌溉方式和灌溉制度，深耕、深松、翻土、塑料薄膜和有机物覆盖等方法，是对咸灌土壤改良最直接、有效的方法。目前，咸水利用方式主要包括咸水直接灌溉、咸淡水交替灌溉和咸淡水混合灌溉。咸水直接灌溉适用于矿化度较低的咸水，主要对于一些淡水资源十分紧张的地区，同时种植一些耐盐性作物，并配合其它措施，维持土地可持续利用。咸淡水交替灌溉是目前常用的咸水利用方法，针对水资源年内分布不均和作物不同生育阶段耐盐差异性的特点，交替使用咸水和淡水灌溉。咸淡水混合灌溉是将咸水和淡水按照一定比例混合后再供给农田，这种措施稀释了高矿化度咸水，使不能用于灌溉的咸水得以利用。咸水灌溉技术涵盖了漫灌、沟灌、滴灌、喷灌等。咸水喷灌易造成作物叶面的灼伤，因此，实际应用多以传统的地面灌以及滴灌为主。咸水滴灌的优点是灌水定额小，灌水频率高，这种高频淋洗作用促使盐分向湿润锋附近累积，在滴头附近范围内形成一淡化区，同时维持较高的土壤基质势，从而为作物生长创造了良好的水分环境。咸水灌溉的技术关键是如何使土壤积盐不超过作物耐盐度， 因此，需要通过试验研究制定合理的咸水灌溉制度，包括咸水灌溉量、灌溉次数、灌溉时期、灌溉水盐分浓度等。

在咸水淡化方面，目前主要有以反渗透、纳滤、电渗析为核心的脱盐工艺，其他还有蒸馏法、膜蒸馏法等。咸水反渗透工艺水源适用范围广、出水水质安全，但存在预处理要求苛刻、泵的高能耗以及化学药剂使用量大的缺点，在去除盐分的同时，也去除了对人体有益的元素，目前的研究集中于工艺的优化运行、膜污染的控制和降低运行能耗方面；纳滤淡化苦咸水主要适用于低盐度苦咸水，水源适用范围较窄，但整个系统运行能耗低，相同条件下回收率更高，目前的研究集中于纳滤脱盐性能、工艺的运行优化和国产纳滤膜制备方面；电渗析用于淡化低盐度苦咸水运行成本更低，回收率更高。但我国，由于电渗析器的核心-离子交换膜的性能(膜电阻、分离特性等)较进口膜差异巨大、隔板等其他部件工艺制作水平较国外也差，造成了我国电渗析技术的落后局面。蒸馏法主要用于海水淡化和高盐度苦咸水淡化，且以多级闪蒸装置淡化高盐度苦咸水为主，多级闪蒸主要为大型及超大型淡化装置，在海湾国家主要与火力发电厂联合运行，以汽轮机低压抽汽作为热源，闪蒸法的缺点是耗能高，不利于处理中低盐咸水；膜蒸馏法是料液中挥发性组分在膜两侧蒸汽压差下以蒸汽形式透过疏水微孔膜膜孔的分离过程，但太阳辐射的不稳定性、间歇性和周期性，以及太阳能膜蒸馏系统中集热器的低热效率制约了整个系统的产水量，在现实应用中还存有一定困难。

滨海缺水区淡水资源短缺但浅层咸水资源丰富，植树造林及绿化养护耗水量大，有限淡水资源不能满足需求，尤其是偏远地区。在咸水资源利用方面如上所述科研工作者开展了大量的工作，但还存在操作繁琐、技术参数要求多、设备及技术存在局限性等问题。另外，前人对咸水水汽的直接利用方面还未见报道。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种滨海缺水区利用咸水水汽提高植物成活率的方法，本实用新型利用咸水水汽增加根区土壤含水量，降低干旱缺水对苗木的伤害，提高苗木成活率，并可有效节约淡水资源，省时、省工，提高滨海缺水区生态建设水平。

本实用新型为实现上述目的本实用新型公开了如下的技术内容：

一种咸水水汽利用装置，其特征在于包括水汽输送管、水汽吸收管及水汽驱动装置；所述的水汽输送管1垂直于咸水沟8，设置在树与树之间；水汽吸收管2设置在树穴处且两端与水汽输送管1相连，水汽吸收管为波纹状软管，波纹凸起处分布有小孔，外部缠绕透水防堵塞过滤材料，沿树穴外沿一侧摆放，呈半圆形；水汽输送管1进气口安装排风扇5，排风扇电源线与太阳能电池板4相连；所述的水汽驱动装置包括太阳能电池板4和排风扇5，水汽驱动装置与水汽输送管1相连，安装于进气口3或出气口6。

本实用新型的一种咸水水汽利用装置，其特征在于该咸水水汽利用装置，垂直于宽2.5-3米，深度达到地下水位线以下0.5-2米的咸水沟，水汽输送管末端直通另外一条咸水沟。

本实用新型更加详细的描述如下：

方法：采用本实用新型技术内容，2017年在天津滨海新区栽植白蜡200棵，春季干旱期（4月、5月、6月）跟踪调查土壤含水量变化及白蜡成活率情况。

步骤：

1、挖掘咸水水汽来源：挖咸水沟，在土地平整的基础上，每隔15米挖一条咸水沟，宽2.5米，深度1.8米；

2、栽植白蜡：在条田上栽植白蜡，白蜡胸径3-5cm，按行距3米、株距2米栽植，每行6棵，共栽植20行120棵，10行按照本实用新型技术方案操作，另外10行为对照。

3、制作和安装咸水水汽利用装置：

1）制作咸水水汽利用装置：装置包括水汽输送管，水汽吸收管及水汽驱动装置；水汽输送管为PVC管，直径10cm，垂直于咸水沟摆放；水汽吸收管与输送管相连，为波纹状软管，波纹凸起处分布有小孔，外部缠绕透水防堵塞过滤材料，沿树穴外沿一侧摆放，呈半圆形；水汽驱动装置由太阳能电池板和排风扇组成，与水汽输送管相连，安装于进气口或出气口；

2）安装：垂直于咸水沟，沿树行挖埋管沟，沟深25-35cm，宽度10-15cm，铺设水汽输送管；树穴处沿树穴外沿挖半圆形沟，沟深30-40cm，宽度20-25cm，用于铺设水汽吸收管；水汽输送管进气口安装排风，排风电源线与太阳能电池板相连；进气口直通咸水沟，树与树之间铺水汽输送管，树穴处铺设水汽吸收管，吸收管两端与输送管相连，末端水汽输送管直通相邻咸水沟，为出气口；水汽输送管用土直接填埋，树穴处水汽吸收管周围回填土要掺拌土壤保水剂25g/株，增强吸水保墒能力；所述的土壤保水剂指的是主成分聚丙烯酰胺。

4、产生水汽：咸水沟覆盖升温膜，塑料膜厚度0.12-0.15mm，将咸水沟整个覆盖，四周密封，咸水在阳光照射下升温产生水汽；

5、水汽输送与利用：安装、连接与固定太阳能电池板，排风扇在太阳能的驱动下，将水汽抽入水汽输送管，水汽沿输送管流动，达到水汽吸收管为植物生长提供水源，进而提高缺水区植物成活率。

2017年3月20日完成栽植及装置安装，并灌溉1次水。分别于3月30日、4月20日，5月10日，6月5日调查土壤含水量（0-40cm）及苗木成活率。

结果：

1、土壤含水量变化

采用本实用新型技术，能显著提高土壤含水量，如表1所示，0-40cm土壤平均含水量与对照相比可提高4.82%至46.56%。春季干旱少雨，土壤含水量逐渐下降，对照由3月份的39.23%下降到6月初的15.12%，下降幅度达到61.46%；采用本实用新型技术土壤含水量虽然也呈下降趋势，但总体下降幅度较小（46.11%），到雨季来临前土壤含水量还能保持在22%左右。

表1 不同时间土壤含水量变化

2、白蜡成活率的变化

采用本实用新型技术可显著提高白蜡成活率（表2），6月5日时与对照相比成活率提高了34个百分点，提高率达到65.38%。前期（4月20日之间）土壤含水量能满足白蜡发芽需求，因此处理与对照之间差异不明显，但随干旱进一步加剧，对照成活率急剧下降，到6月份时成活率仅为52%；此时本实用新型处理成活率依然能够维持在86%。因此采用本实用新型技术内容在干旱缺水时期可以提高植物抵御干旱能力提高成活率。

表2 不同时间白蜡成活率变化

3结论

利用本实用新型技术措施“滨海缺水区利用咸水水汽提高植物成活率的方法”在春季干旱时期无灌水条件下可显著提高土壤含水率，与对照相比可提高4.82%至46.56%；另外，白蜡成活率也显著提高，对照成活率在52%的情况下，利用本实用新型技术措施白蜡成活率可提高34个百分点，雨季来临前成活率能保持在85%以上。

附图说明

图1 为咸水水汽利用装置结构示意图；

图2为 咸水水汽利用田间示意图；

图3 田间剖面图；

注：1：水汽输送管；2：水汽吸收管；3：进气口；4：太阳能电池板

5：排风扇；6：出气口；7：苗木；8：咸水沟；9：土层。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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。

实施例1

一种滨海缺水区利用咸水水汽提高植物成活率的方法，其特征是，

第一步，挖掘咸水水汽来源。挖咸水沟（或咸水井），在土地平整的基础上，每隔20米挖一条咸水沟，宽2.5米，深度要求达到地下水位线以下0.5米，以春季干旱时为准，假设旱季地下水位1米，沟深度则要达到1.5米，保证沟内有足够咸水。

第二步，制作和安装咸水水汽利用装置：咸水水汽利用装置包括水汽输送管，水汽吸收管及水汽驱动装置；水汽输送管为PVC管，直径8cm，垂直于咸水沟摆放；水汽吸收管与输送管相连，为波纹状软管，波纹凸起处分布有小孔，外部缠绕透水防堵塞过滤材料，沿树穴外沿一侧摆放，呈半圆形；水汽驱动装置由太阳能电池板和排风扇组成，与水汽输送管相连，安装于进气口或出气口，或两处均安装。

安装方法：垂直于咸水沟，沿树行挖埋管沟，沟深25-35cm，宽度10-15cm，铺设水汽输送管；树穴处沿树穴外沿挖半圆形沟，沟深30-40cm，宽度20-25cm，用于铺设水汽吸收管；水汽输送管进气口安装排风，排风电源线与太阳能电池板相连；进气口直通咸水沟，树与树之间铺水汽输送管，树穴处铺设水汽吸收管，吸收管两端与输送管相连，末端水汽输送管直通相邻咸水沟，为出气口；水汽输送管用土直接填埋，树穴处水汽吸收管周围回填土要掺拌土壤保水剂10-30g/株，增强吸水保墒能力；土壤保水剂指的是主成分聚丙烯酰胺。

第三步，产生水汽。咸水沟覆盖升温膜，选择透光效果好的塑料膜，将咸水沟整个覆盖，四周密封，咸水在阳光照射下升温产生水汽。

第四步，水汽输送与利用。安装、连接与固定太阳能电池板。排风扇在太阳能的驱动下，将水汽抽入水汽输送管，水汽沿输送管流动，达到水汽吸收管时，由于接触面积增大、弯曲，温度降低，致使部分水汽凝结成水，汇集到波纹管内，水经波纹管凸起处小孔渗入土壤，土壤由于掺拌保水剂，可以最大限度的吸收和保持水分，为植物生长提供水源，进而提高缺水区植物成活率。

实施例2

一种咸水水汽利用装置，包括水汽输送管、水汽吸收管及水汽驱动装置；所述的水汽输送管1垂直于咸水沟8，设置在树与树之间；水汽吸收管2设置在树穴处且两端与水汽输送管1相连，水汽吸收管为波纹状软管，波纹凸起处分布有小孔，外部缠绕透水防堵塞过滤材料，沿树穴外沿一侧摆放，呈半圆形；水汽输送管1进气口安装排风扇5，排风扇电源线与太阳能电池板4相连；所述的水汽驱动装置包括太阳能电池板4和排风扇5，水汽驱动装置与水汽输送管1相连，安装于进气口3或出气口6。该咸水水汽利用装置，垂直于宽2.5-3米，深度达到地下水位线以下0.5-2米的咸水沟，水汽输送管末端直通另外一条咸水沟。

Claims (3)

1.一种咸水水汽利用装置，其特征在于包括水汽输送管、水汽吸收管及水汽驱动装置；所述的水汽输送管（1）垂直于咸水沟(8)，设置在树与树之间；水汽吸收管（2）设置在树穴处且两端与水汽输送管（1）相连，水汽吸收管为波纹状软管，波纹凸起处分布有小孔，外部缠绕透水防堵塞过滤材料，沿树穴外沿一侧摆放，呈半圆形；

所述的水汽驱动装置包括太阳能电池板（4）和排风扇（5），水汽驱动装置与水汽输送管（1）相连，安装于进气口（3）或出气口（6）；所述的水汽输送管由直径8-10cmPVC管构成。

2.根据权利要求1所述的一种咸水水汽利用装置，其特征在于该咸水水汽利用装置，垂直于宽2.5-3米，深度达到地下水位线以下0.5-2米的咸水沟。

3.根据权利要求1所述的一种咸水水汽利用装置，其特征在于水汽输送管末端直通另外一条咸水沟（8）。