一種新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。包括：負(fù)壓灌溉滲液器、導(dǎo)水管、儲(chǔ)液器、導(dǎo)氣管及負(fù)壓調(diào)節(jié)器，其中，導(dǎo)水管的一端接入到負(fù)壓灌溉滲液器中，另一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁的導(dǎo)液孔接入至儲(chǔ)液器內(nèi)；負(fù)壓灌溉滲液器傾斜放置；儲(chǔ)液器中容置有水；導(dǎo)氣管的一端通過(guò)導(dǎo)氣孔接入至儲(chǔ)液器內(nèi)，導(dǎo)氣孔與導(dǎo)液孔位于同一水平位置，導(dǎo)氣管的另一端接入負(fù)壓調(diào)節(jié)器內(nèi)；負(fù)壓調(diào)節(jié)器由密封容器及進(jìn)氣管組成，進(jìn)氣管為中空的直通管道，通過(guò)密封容器頂部插入，密封容器內(nèi)容置有水，進(jìn)氣管底部至密封容器內(nèi)水液面的水位差為預(yù)先設(shè)置的負(fù)壓水位差閾值，導(dǎo)氣管內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓水位差閾值對(duì)應(yīng)的閾值壓強(qiáng)之和等于大氣壓。應(yīng)用本發(fā)明，可保障向農(nóng)作物供水的水壓維持恒定。
【專利說(shuō)明】
一種新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)地下灌溉技術(shù)，特別涉及一種新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，土壤往往難以提供農(nóng)作物必需的水分。因此，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)灌溉給土壤補(bǔ)充相應(yīng)水分是農(nóng)事生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的重要一環(huán)。
[0003]在我國(guó)目前水資源短缺較為嚴(yán)重，采用負(fù)壓灌溉技術(shù)是提高水資源利用效率的有效途徑。其中，負(fù)壓灌溉技術(shù)是利用塑料管道將水通過(guò)毛管上的孔口或負(fù)壓灌溉頭輸送到農(nóng)作物根系土壤進(jìn)行局部灌溉的技術(shù)，可以按照農(nóng)作物需水特性，將農(nóng)作物所需的水分均勻而又緩慢地滲入農(nóng)作物根系土壤中。由于負(fù)壓灌溉不破壞土壤結(jié)構(gòu)，可以使得土壤內(nèi)部水、肥、氣、熱保持適宜于農(nóng)作物生長(zhǎng)的良好狀況;同時(shí)，蒸發(fā)損失小、不產(chǎn)生地面徑流、灌水量小，一次灌水延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，水資源利用率高;而且，負(fù)壓灌溉不需要人工加壓，是以作物耗水而產(chǎn)生的負(fù)壓(水勢(shì)差)為作物吸水的主動(dòng)壓力，因而能夠較準(zhǔn)確地控制灌水量，可減少無(wú)效的棵間蒸發(fā)，有效提高水分利用效率。因而，是一種可應(yīng)用于缺水地區(qū)的節(jié)水灌溉方式，適用于果樹(shù)、糧食、蔬菜、經(jīng)濟(jì)作物等農(nóng)作物以及溫室大棚灌溉。
[0004]圖1為現(xiàn)有技術(shù)負(fù)壓灌溉灌水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖1，該負(fù)壓灌溉灌水系統(tǒng)包括:灌水頭11、儲(chǔ)水器12以及負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置13，其中，
[0005]負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置13包括:U形管21以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管22，其中，負(fù)壓調(diào)節(jié)管22的一端連通伸入U(xiǎn)形管21的左側(cè)管內(nèi)，另一端連通伸入U(xiǎn)形管21的右側(cè)管內(nèi)；
[0006]用于存放有水的儲(chǔ)水器12為密封的容器，水液面上方與儲(chǔ)水器頂部之間形成負(fù)壓室，U形管21的左側(cè)管連通伸入負(fù)壓室內(nèi)，U形管21的右側(cè)管與大氣相通，U形管21的左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出負(fù)壓調(diào)節(jié)管22伸入U(xiǎn)形管21左側(cè)管內(nèi)的位置；
[0007]灌水頭11與儲(chǔ)水器12底部相連通，放置于土壤中生長(zhǎng)有農(nóng)作物根系的位置；
[0008]負(fù)壓室內(nèi)充滿預(yù)設(shè)壓強(qiáng)的空氣，使得灌水頭的水勢(shì)高于使農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)，小于土壤處于田間持水量時(shí)的土壤水勢(shì)；
[0009]所述預(yù)設(shè)壓強(qiáng)與U形管21內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓。
[0010]該負(fù)壓灌溉灌水系統(tǒng)中，負(fù)壓室與左側(cè)管連通，初始狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)水器內(nèi)充滿有水，負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓。
[0011]隨著灌溉時(shí)間的逐漸增加，儲(chǔ)水器內(nèi)水液面下降，負(fù)壓室內(nèi)空間增大，壓強(qiáng)減小，右側(cè)管的大氣壓驅(qū)動(dòng)左側(cè)管內(nèi)液面上升，右側(cè)管內(nèi)液面下降，直至負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓。
[0012]當(dāng)右側(cè)管內(nèi)液面下降至低于負(fù)壓調(diào)節(jié)管伸入U(xiǎn)形管右側(cè)管內(nèi)的位置下緣時(shí)，隨著儲(chǔ)水器內(nèi)水液面的繼續(xù)下降，負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)進(jìn)一步減小，由于負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體被大氣隔開(kāi)，液體高度差保持恒定，如果負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和小于大氣壓，這樣，在大氣壓的驅(qū)動(dòng)下，負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體沿負(fù)壓調(diào)節(jié)管上升，并通過(guò)伸入U(xiǎn)形管左側(cè)管內(nèi)的管頭注入左側(cè)管內(nèi)。
[0013]在負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體全部注入左側(cè)管后，由于左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出伸入U(xiǎn)形管左側(cè)管內(nèi)的位置。因而，負(fù)壓室、左側(cè)管液面上部空間、負(fù)壓調(diào)節(jié)管與大氣形成連通，大氣通過(guò)負(fù)壓調(diào)節(jié)管、左側(cè)管液面上部空間進(jìn)入負(fù)壓室，使得負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)增大，增大的壓強(qiáng)既可以驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)水器中的水通過(guò)施肥頭進(jìn)入土壤，也可以驅(qū)動(dòng)左側(cè)管內(nèi)的液面下降，從而使得右側(cè)管內(nèi)的液面上升，直至右側(cè)管內(nèi)的液面上升高出第二連通孔，從而隔斷大氣進(jìn)入負(fù)壓室的通路，并使左側(cè)管液面、負(fù)壓調(diào)節(jié)管液面以及右側(cè)管液面達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡，如此循環(huán)往復(fù)。
[0014]但該負(fù)壓灌溉灌水系統(tǒng)，灌水頭的水壓為負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與儲(chǔ)水器內(nèi)液面高度的和值，該和值為灌水頭向農(nóng)作物根系供水的壓力，而由于負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液面高度與U形管內(nèi)液面的高度差相關(guān)，并隨著高度差的波動(dòng)而波動(dòng)，因而，使得灌水頭向農(nóng)作物根系供水的壓力在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，不能維持供水水壓的恒定，從而不能保證農(nóng)作物一直生長(zhǎng)在穩(wěn)定的土壤水分條件下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提出一種新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保障向農(nóng)作物供水的水壓維持恒定，使農(nóng)作物生長(zhǎng)在穩(wěn)定的土壤水分條件下，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)根區(qū)土壤含水率的精準(zhǔn)控制。
[0016]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括:負(fù)壓灌溉滲液器、導(dǎo)水管、儲(chǔ)液器、導(dǎo)氣管以及負(fù)壓調(diào)節(jié)器，其中，
[0017]導(dǎo)水管的一端接入到負(fù)壓灌溉滲液器中，另一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)液孔接入至儲(chǔ)液器內(nèi)；
[0018]負(fù)壓灌溉滲液器傾斜放置，與導(dǎo)水管相連通的一端距離地表的距離小于另一端距離地表的距離；
[0019]儲(chǔ)液器中容置有水，頂部設(shè)置有進(jìn)水口 ；
[0020]導(dǎo)氣管的一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔接入至儲(chǔ)液器內(nèi)，導(dǎo)氣孔與導(dǎo)液孔位于同一水平位置，導(dǎo)氣管的另一端通過(guò)負(fù)壓調(diào)節(jié)器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的氣體調(diào)節(jié)孔接入負(fù)壓調(diào)節(jié)器內(nèi)，所述氣體調(diào)節(jié)孔的位置高于儲(chǔ)液器的進(jìn)水口 ；
[0021]負(fù)壓調(diào)節(jié)器，由一密封容器以及進(jìn)氣管組成，導(dǎo)氣管的另一端通過(guò)密封容器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的氣體調(diào)節(jié)孔接入密封容器內(nèi)，進(jìn)氣管為中空的直通管道，通過(guò)密封容器頂部插入到密封容器內(nèi)，密封容器內(nèi)容置有水，進(jìn)氣管底部至密封容器內(nèi)水液面的水位差為預(yù)先設(shè)置的負(fù)壓水位差閾值，導(dǎo)氣管內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓水位差閾值對(duì)應(yīng)的閾值壓強(qiáng)之和等于大氣壓。
[0022]較佳地，所述負(fù)壓灌溉滲液器安置在農(nóng)作物根系土壤區(qū)域。
[0023]較佳地，在導(dǎo)水管分別與負(fù)壓灌溉滲液器以及儲(chǔ)液器的相連通處、導(dǎo)氣管分別與儲(chǔ)液器以及密封容器的相連通處、儲(chǔ)液器的進(jìn)水口處以及進(jìn)氣管插入到密封容器處，均利用密封圈進(jìn)行密封。
[0024]較佳地，所述負(fù)壓灌溉滲液器為一透水不透氣的陶土管。
[0025]較佳地，所述傾斜放置的負(fù)壓灌溉滲液器與土壤水平面呈1-5°的夾角，且與導(dǎo)水管相連通的陶土管一端距離地表的距離小于另一端距離地表的距離。
[0026]較佳地，所述密封容器內(nèi)的水液面低于氣體調(diào)節(jié)孔。
[0027]較佳地，所述儲(chǔ)液器與密封容器均為圓柱形容器。
[0028]較佳地，進(jìn)一步包括設(shè)置有指示水量消耗刻度的水位計(jì)，水位計(jì)外接于儲(chǔ)液器，水位計(jì)的一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的第一水位孔接入儲(chǔ)液器內(nèi)，水位計(jì)的另一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的第一水位孔接入儲(chǔ)液器內(nèi)，其中，第一水位孔平行或高于導(dǎo)液孔。
[0029]較佳地，所述水位計(jì)為[形。
[0030]較佳地，所述進(jìn)氣管從底端往上設(shè)置有高度刻度。
[0031]由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明提供的一種新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。包括:負(fù)壓灌溉滲液器、導(dǎo)水管、儲(chǔ)液器、導(dǎo)氣管以及負(fù)壓調(diào)節(jié)器，其中，導(dǎo)水管的一端接入到負(fù)壓灌溉滲液器中，另一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)液孔接入至儲(chǔ)液器內(nèi)；負(fù)壓灌溉滲液器傾斜放置，與導(dǎo)水管相連通的一端距離地表的距離小于另一端距離地表的距離;儲(chǔ)液器中容置有水，頂部設(shè)置有進(jìn)水口；導(dǎo)氣管的一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔接入至儲(chǔ)液器內(nèi)，導(dǎo)氣孔與導(dǎo)液孔位于同一水平位置，導(dǎo)氣管的另一端通過(guò)負(fù)壓調(diào)節(jié)器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的氣體調(diào)節(jié)孔接入負(fù)壓調(diào)節(jié)器內(nèi)，導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣充滿至與儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔相連通的位置處，所述氣體調(diào)節(jié)孔的位置高于儲(chǔ)液器的進(jìn)水口；負(fù)壓調(diào)節(jié)器，由一密封容器以及進(jìn)氣管組成，導(dǎo)氣管的另一端通過(guò)密封容器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的氣體調(diào)節(jié)孔接入密封容器內(nèi)，進(jìn)氣管為中空的直通管道，通過(guò)密封容器頂部插入到密封容器內(nèi)，密封容器內(nèi)容置有水，進(jìn)氣管底部至密封容器內(nèi)水液面的水位差為預(yù)先設(shè)置的負(fù)壓水位差閾值，密封容器內(nèi)的水液面低于氣體調(diào)節(jié)孔，導(dǎo)氣管內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓水位差閾值對(duì)應(yīng)的閾值壓強(qiáng)之和等于大氣壓。這樣，利用進(jìn)氣管以及容置有水的密封容器產(chǎn)生恒定的負(fù)壓水位差閾值，使得可以向負(fù)壓灌溉滲液器提供恒定的水壓(大氣壓與負(fù)壓水位差閾值產(chǎn)生的與之壓強(qiáng)之差)，從而保證農(nóng)作物一直生長(zhǎng)在穩(wěn)定的土壤水分條件下。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為現(xiàn)有技術(shù)負(fù)壓灌溉灌水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2為本發(fā)明實(shí)施例新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3為本發(fā)明實(shí)施例新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的初始狀態(tài)示意圖。
[0035]圖4為本發(fā)明實(shí)施例新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)在初始狀態(tài)運(yùn)行后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0037]圖2為本發(fā)明實(shí)施例新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖2，該新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括:負(fù)壓灌溉滲液器201、導(dǎo)水管202、儲(chǔ)液器203、導(dǎo)氣管204以及負(fù)壓調(diào)節(jié)器205，其中，
[0038]導(dǎo)水管202的一端接入到負(fù)壓灌溉滲液器201中，另一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)液孔101接入至儲(chǔ)液器203內(nèi)；
[0039]負(fù)壓灌溉滲液器201傾斜放置，與導(dǎo)水管202相連通的一端距離地表的距離小于另一端距離地表的距離；
[0040]儲(chǔ)液器203中容置有水，頂部設(shè)置有進(jìn)水口 102;
[0041]導(dǎo)氣管204的一端通過(guò)儲(chǔ)液器203側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔103接入至儲(chǔ)液器203內(nèi)，導(dǎo)氣孔103與導(dǎo)液孔101位于同一水平位置，導(dǎo)氣管204的另一端通過(guò)負(fù)壓調(diào)節(jié)器205側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的氣體調(diào)節(jié)孔104接入負(fù)壓調(diào)節(jié)器205內(nèi)；
[0042]負(fù)壓調(diào)節(jié)器205，由一密封容器105以及進(jìn)氣管106組成，導(dǎo)氣管204的另一端通過(guò)密封容器105側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的氣體調(diào)節(jié)孔104接入密封容器105內(nèi)，進(jìn)氣管106為中空的直通管道，通過(guò)密封容器105頂部插入到密封容器105內(nèi)，密封容器105內(nèi)容置有水，進(jìn)氣管106底部至密封容器內(nèi)水液面的水位差為預(yù)先設(shè)置的負(fù)壓水位差閾值，密封容器105內(nèi)的水液面低于氣體調(diào)節(jié)孔104，導(dǎo)氣管內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓水位差閾值對(duì)應(yīng)的閾值壓強(qiáng)之和等于大氣壓。
[0043]本發(fā)明實(shí)施例中，負(fù)壓水位差閾值設(shè)為h，對(duì)應(yīng)供水負(fù)壓。作為一可選實(shí)施例，負(fù)壓灌溉滲液器安置在農(nóng)作物根系土壤區(qū)域。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例中，在系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，作為一可選實(shí)施例，導(dǎo)氣管204內(nèi)的空氣充滿至與儲(chǔ)液器203側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔103相連通的位置處。
[0045]儲(chǔ)液器與導(dǎo)氣管的連通處，對(duì)應(yīng)導(dǎo)氣管的一側(cè)為空氣，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)液器一側(cè)的為水，SP在儲(chǔ)液器與導(dǎo)氣管的連通處，有氣液分界面。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例中，在導(dǎo)水管分別與負(fù)壓灌溉滲液器以及儲(chǔ)液器的相連通處、導(dǎo)氣管分別與儲(chǔ)液器以及密封容器的相連通處、儲(chǔ)液器的進(jìn)水口處以及進(jìn)氣管插入到密封容器處，均利用密封圈進(jìn)行密封。
[0047]本發(fā)明實(shí)施例中，土壤水勢(shì)是土壤具有的一種自然屬性，即在絕大多數(shù)自然情況下，土壤養(yǎng)分在土壤中的移動(dòng)依靠土壤水分作為介質(zhì)，水分總是從勢(shì)能高的地方流向勢(shì)能低的地方。因而，水分能否向農(nóng)作物根系流動(dòng)，農(nóng)作物能不能吸收到水分，完全取決于土壤水勢(shì)與農(nóng)作物水勢(shì)之間的水勢(shì)差，通過(guò)灌溉，可以提升土壤水勢(shì)，如果通過(guò)向土壤提供不同土壤含水率恒定對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制不同的土壤含水率，滿足作物不同生育時(shí)期的需要，而在某一時(shí)期，可以保證農(nóng)作物一直生長(zhǎng)在穩(wěn)定的土壤水分條件下。
[0048]所應(yīng)說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例后續(xù)所述的負(fù)壓，是相對(duì)于大氣壓而言，即所述系統(tǒng)中的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的相對(duì)值，由于本系統(tǒng)供水水頭小于大氣壓強(qiáng)，因而也稱之為負(fù)壓灌溉。
[0049]本發(fā)明實(shí)施例中，作為一可選實(shí)施例，負(fù)壓灌溉滲液器為一透水不透氣的陶土管。
[0050]本發(fā)明實(shí)施例中，作為一可選實(shí)施例，陶土管內(nèi)徑11mm、外徑18mm、長(zhǎng)250mm。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例中，陶土管是致密的多空結(jié)構(gòu)，在一定的壓強(qiáng)內(nèi)，具有不透氣，但水分可以依靠水勢(shì)差滲出至外部土壤的特性。具體來(lái)說(shuō)，在利用供水負(fù)壓供水時(shí)，陶土管的空隙中充滿水分，而與陶土管的外壁(陶土管與土壤接觸處)的水勢(shì)小于或等于陶土管內(nèi)的水勢(shì)(供水負(fù)壓)，這樣，在系統(tǒng)供水過(guò)程中，儲(chǔ)液器中的水只能流向土壤，或者，保持動(dòng)態(tài)平衡不流出，使得水會(huì)一直充滿陶土管空隙，從而極大地限制了空氣進(jìn)入陶土管，使得陶土管具有不透氣，但滲水的特性。
[0052]本發(fā)明實(shí)施例中，陶土管根據(jù)農(nóng)作物根系分布和需水情況埋入土壤一定深度，例如，如果農(nóng)作物為黃瓜，陶土管的適宜埋深為15-25cm(距離地表)。
[0053]本發(fā)明實(shí)施例中，為了有利于灌溉中產(chǎn)生的空氣泡排出陶土管以進(jìn)入儲(chǔ)液器，設(shè)置傾斜放置的陶土管與土壤水平面呈1-5°的夾角，且與導(dǎo)水管相連通的陶土管一端高于另一端，即與導(dǎo)水管相連通的陶土管一端距離地表的距離小于另一端距離地表的距離。
[0054]本發(fā)明實(shí)施例中，作為一可選實(shí)施例，為了防止新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，在儲(chǔ)液器灌滿水的情況下，儲(chǔ)液器中的水可能沿導(dǎo)氣管(CE管)進(jìn)入負(fù)壓調(diào)節(jié)器，從而影響負(fù)壓調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)精度，本發(fā)明實(shí)施例中，設(shè)置導(dǎo)氣管的E位置處(與密封容器相連通的位置處)的高度高于儲(chǔ)液器的高度，即氣體調(diào)節(jié)孔的位置高于儲(chǔ)液器內(nèi)的水液面。較佳地，氣體調(diào)節(jié)孔的位置高于儲(chǔ)液器的進(jìn)水口。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例中，儲(chǔ)液器中的儲(chǔ)水量可根據(jù)農(nóng)作物在各階段的需水情況，灌入在該階段所需的水量。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例中，作為另一可選實(shí)施例，在負(fù)壓調(diào)節(jié)器中灌入水，水位低于導(dǎo)氣管與負(fù)壓調(diào)節(jié)器相連通的E(氣體調(diào)節(jié)孔)位置處的情形下，為了防止晝夜溫差對(duì)負(fù)壓調(diào)節(jié)器所控制的壓強(qiáng)產(chǎn)生影響，提高負(fù)壓灌溉的控水精度，設(shè)置負(fù)壓調(diào)節(jié)器中的無(wú)水空間盡量小，即設(shè)置負(fù)壓調(diào)節(jié)器中水位盡量接近E位置處，也就是密封容器內(nèi)的水液面稍低于導(dǎo)氣管與密封容器相連通的E位置處下緣(氣體調(diào)節(jié)孔)。
[0057]本發(fā)明實(shí)施例中，作為一可選實(shí)施例，儲(chǔ)液器與密封容器均為圓柱形容器。
[0058]較佳地，該新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)還進(jìn)一步包括設(shè)置有指示水量消耗刻度的水位計(jì)206，水位計(jì)206外接于儲(chǔ)液器，水位計(jì)206的一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的第一水位孔接入儲(chǔ)液器內(nèi)，水位計(jì)206的另一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的第一水位孔接入儲(chǔ)液器內(nèi)。其中，第一水位孔平行或高于導(dǎo)液孔。
[0059]本發(fā)明實(shí)施例中，作為一可選實(shí)施例，水位計(jì)為[形，用于測(cè)量?jī)?chǔ)液器內(nèi)水位的變化，并依據(jù)儲(chǔ)液器的底面積以及水位的變化得到耗水量，以刻度示出。作為另一可選實(shí)施例，水位計(jì)為透明刻度管。
[0000]作為一可選實(shí)施例，導(dǎo)水管的孔徑大于5cm。
[0061]本發(fā)明實(shí)施例中，進(jìn)氣管與外部空氣相通。作為一可選實(shí)施例，進(jìn)氣管從底端往上設(shè)置有高度刻度。
[0062]本發(fā)明實(shí)施例中，密封容器內(nèi)水液面上部空間內(nèi)的氣體壓強(qiáng)小于或等于大氣壓。通過(guò)改變進(jìn)氣管插入到密封容器內(nèi)水液面下的高度，可以控制密封容器內(nèi)水液面上部空間內(nèi)的氣體壓強(qiáng)(氣壓)，進(jìn)而通過(guò)系統(tǒng)向土壤供水可以控制一定土壤范圍內(nèi)的土壤水勢(shì)，使得土壤水勢(shì)與進(jìn)氣管所設(shè)定的系統(tǒng)供水水頭相一致，土壤水勢(shì)與土壤含水率相關(guān)，因而，通過(guò)將土壤水勢(shì)維持在某一值，即通過(guò)調(diào)節(jié)h的高度可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤水分的精準(zhǔn)控制，進(jìn)而在作物不同的生育時(shí)期提供最適土壤含水率。土壤水勢(shì)為系統(tǒng)提供的供水負(fù)水壓強(qiáng)(供水水頭)，大小等于導(dǎo)水管內(nèi)的水壓，而導(dǎo)水管內(nèi)的水壓等于導(dǎo)氣管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，即在于密封的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)，導(dǎo)氣管所在的CE段管道中充滿空氣，因而，負(fù)壓灌溉滲液器內(nèi)腔中的A位置處、導(dǎo)水管的B位置處、導(dǎo)氣管的C位置處與E位置處的壓強(qiáng)均相等，導(dǎo)氣管的E位置處的壓強(qiáng)(供水負(fù)水壓強(qiáng))與進(jìn)氣管氣水隔離液面處至密封容器內(nèi)水液面的水位差產(chǎn)生的壓強(qiáng)的和值為大氣壓。因而，通過(guò)控制進(jìn)氣管插入到密封容器內(nèi)水液面下的高度，可以控制供水負(fù)水壓強(qiáng)，使土壤含水率穩(wěn)持在不同的含量。
[0063]下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明:
[0064]在安裝好本發(fā)明實(shí)施例的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，圖3為本發(fā)明實(shí)施例新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的初始狀態(tài)示意圖。參見(jiàn)圖3，儲(chǔ)液器通過(guò)進(jìn)水口灌滿水，將進(jìn)水口密封，密封容器內(nèi)充注有接近導(dǎo)氣管與密封容器相連通(氣體調(diào)節(jié)孔)位置的水量，將進(jìn)氣管插入密封容器中，進(jìn)氣管底端與密封容器內(nèi)水液面的距離為第一高度，進(jìn)氣管內(nèi)的水液面與密封容器內(nèi)水液面平齊，導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)為大氣壓，導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣未充滿至與儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔相連通的位置處；
[0065]在新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí)，由于導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)為大氣壓，導(dǎo)水管出水口的壓強(qiáng)也為大氣壓，高于土壤水勢(shì)，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)液器中的水通過(guò)導(dǎo)水管以及負(fù)壓灌溉滲液器滲入土壤，使得儲(chǔ)液器中的水位下降，儲(chǔ)液器上方出現(xiàn)空間，從而驅(qū)動(dòng)密封容器水液面上方空間的空氣通過(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入儲(chǔ)液器上方空間，導(dǎo)氣管內(nèi)的水位向與儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔相連通的位置處靠近。
[0066]圖4為本發(fā)明實(shí)施例新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)在初始狀態(tài)運(yùn)行后的示意圖。參見(jiàn)圖4，在密封容器液面上方空間的空氣通過(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入儲(chǔ)液器上方空間后，導(dǎo)氣管內(nèi)氣壓下降，進(jìn)氣管內(nèi)的大氣驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣管內(nèi)的水液面下降，以與密封容器內(nèi)液面產(chǎn)生水位差，使得導(dǎo)氣管內(nèi)氣壓與水位差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，隨著儲(chǔ)液器中水經(jīng)由導(dǎo)水管以及負(fù)壓灌溉滲液器進(jìn)入農(nóng)作物根系土壤中，土壤含水量逐漸升高，對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)逐漸升高，導(dǎo)氣管內(nèi)氣壓逐漸下降；
[0067]導(dǎo)氣管內(nèi)氣壓下降，但仍高于土壤水勢(shì)，使得儲(chǔ)液器中的水位繼續(xù)下降，持續(xù)驅(qū)動(dòng)密封容器液面上方空間的空氣通過(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入儲(chǔ)液器上方空間，進(jìn)而使得導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣充滿至與儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔相連通的位置處，進(jìn)氣管內(nèi)的大氣驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣管內(nèi)的水液面繼續(xù)下降，直至進(jìn)氣管內(nèi)水液面下降至進(jìn)氣管底端，進(jìn)氣管內(nèi)水液面與密封容器內(nèi)水液面產(chǎn)生的水位差達(dá)到第一高度時(shí)，負(fù)壓調(diào)節(jié)器密封容器上部空間中的壓強(qiáng)變?yōu)楹愣ㄖ?，即此時(shí)系統(tǒng)的供水水頭為恒定值，由于系統(tǒng)供水農(nóng)作物根系土壤的土壤含水量增大，當(dāng)增大到一定值時(shí)，與該土壤含水量對(duì)應(yīng)的土水勢(shì)與系統(tǒng)供水水頭相一致，則達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，儲(chǔ)液器停止向土壤供水，新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，如圖2所示；
[0068]在新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，由于農(nóng)作物的蒸發(fā)或蒸騰，再次引起根系周圍土壤含水量降低，低于系統(tǒng)供水負(fù)壓時(shí)，產(chǎn)生水勢(shì)差，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)液器向土壤供水，供水導(dǎo)致儲(chǔ)液器中的水位下降，系統(tǒng)供水負(fù)壓下降，導(dǎo)氣管內(nèi)空氣壓強(qiáng)大于系統(tǒng)供水負(fù)壓，從而驅(qū)動(dòng)密封容器內(nèi)的空氣沿導(dǎo)氣管進(jìn)入儲(chǔ)液器上方空間，以維持儲(chǔ)液器中B位置處與C位置處的壓強(qiáng)平衡，從而完成一循環(huán)過(guò)程。這樣，系統(tǒng)供水負(fù)壓在一開(kāi)始發(fā)生變化時(shí)，便可驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣管從外部吸入空氣至密封容器中，從而維持系統(tǒng)供水負(fù)壓恒定，能夠保證農(nóng)作物一直生長(zhǎng)在穩(wěn)定的土壤水分(恒定的土壤含水率)條件下，實(shí)現(xiàn)弄作物對(duì)水的連續(xù)、自動(dòng)、穩(wěn)定控制。
[0069]本發(fā)明實(shí)施例中，由于導(dǎo)氣管內(nèi)的氣壓一直大于或等于土壤含水量對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)，使得空氣只能從導(dǎo)氣管進(jìn)入儲(chǔ)液器上方空間，即儲(chǔ)液器上方空間一直處于從導(dǎo)氣管吸氣的狀態(tài)。
[0070]本發(fā)明實(shí)施例中，系統(tǒng)可以根據(jù)農(nóng)作物不同階段的需水規(guī)律，通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)壓調(diào)節(jié)器中進(jìn)氣管底端位置與密封容器內(nèi)的水液面位置的水位差的大小，從而可以提供適宜的供水量。
[0071]本發(fā)明實(shí)施例中，如果系統(tǒng)在沒(méi)有進(jìn)行灌溉時(shí)，進(jìn)氣管中有一定水位的水，進(jìn)水管內(nèi)水位與密封容器內(nèi)水位等高，當(dāng)供水時(shí)，由于導(dǎo)氣管中空氣壓強(qiáng)降低，為維持導(dǎo)氣管中空氣壓強(qiáng)與高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于大氣壓，需要增大高度差，以使導(dǎo)氣管內(nèi)空氣壓強(qiáng)與水位差的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，由于進(jìn)水管管徑較小，密封容器管徑大，使得進(jìn)氣管中具有水位的水很快被排空，而排入到密封容器內(nèi)的水對(duì)密封容器內(nèi)的水位影響可以忽略，從而快速使得導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)形成恒壓。
[0072]本發(fā)明實(shí)施例中，作為一可選實(shí)施例，如果栽培農(nóng)作物的土壤含水量越低，形成恒壓狀態(tài)所需的時(shí)間也越短，從而實(shí)現(xiàn)在灌溉過(guò)程中，導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)，無(wú)需對(duì)導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)進(jìn)行手動(dòng)或機(jī)械式調(diào)節(jié)。
[0073]作為一可選實(shí)施例，地下負(fù)壓灌溉滲液器包括:陶土管、聚乙烯醇縮甲醛泡沫塑料(PVMF,Polyvinyl Formal)層、基質(zhì)層以及細(xì)孔紗網(wǎng)，其中，所述陶土管、聚乙稀醇縮甲醛泡沫塑料層、基質(zhì)層以及細(xì)孔紗網(wǎng)由內(nèi)向外依次聯(lián)結(jié)；
[0074]陶土管為中空管道，外層用聚乙烯醇縮甲醛泡沫塑料層包裹，在聚乙烯醇縮甲醛泡沫塑料層與細(xì)孔紗網(wǎng)之間，填充基質(zhì)層。
[0075]作為一可選實(shí)施例，陶土管外層用第二細(xì)孔網(wǎng)紗包裹，再利用聚乙烯醇縮甲醛泡沫塑料層包裹第二細(xì)孔紗網(wǎng)。
[0076]作為一可選實(shí)施例，還可以利用第三細(xì)孔網(wǎng)紗包裹聚乙烯醇縮甲醛泡沫塑料層的外部，第三細(xì)孔紗網(wǎng)外層包裹基質(zhì)層。
[0077]作為一可選實(shí)施例，基質(zhì)層為具有一定緊實(shí)度的土壤。
[0078]本發(fā)明實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0079](— )節(jié)能；
[0080]本發(fā)明實(shí)施例無(wú)需外界加壓動(dòng)力裝置，通過(guò)利用農(nóng)作物水分生理特性以及土壤張力特性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物對(duì)水分連續(xù)、自動(dòng)的獲取，并保障向農(nóng)作物供水的水壓維持恒定，使農(nóng)作物生長(zhǎng)在穩(wěn)定的土壤水分條件下。
[0081](二)適用于不同農(nóng)作物以及農(nóng)作物不同生長(zhǎng)時(shí)期的灌溉；
[0082]本發(fā)明實(shí)施例可根據(jù)農(nóng)作物不同時(shí)期的需水量進(jìn)行灌溉，對(duì)于農(nóng)作物在不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤適宜含水量不同的情形，通過(guò)改變進(jìn)氣管與密封容器內(nèi)液面的高度差，可以調(diào)整系統(tǒng)供水負(fù)壓，對(duì)農(nóng)作物在不同生長(zhǎng)時(shí)期進(jìn)行適時(shí)適量的供水。
[0083](三)避免灌溉時(shí)的堵塞現(xiàn)象。
[0084]本發(fā)明實(shí)施例中，負(fù)壓灌溉滲液器采用透水不透氣的陶土管，能極大地改善土壤顆粒對(duì)灌水器的堵塞問(wèn)題。
[0085]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，該新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括:負(fù)壓灌溉滲液器、導(dǎo)水管、儲(chǔ)液器、導(dǎo)氣管以及負(fù)壓調(diào)節(jié)器，其中， 導(dǎo)水管的一端接入到負(fù)壓灌溉滲液器中，另一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)液孔接入至儲(chǔ)液器內(nèi)； 負(fù)壓灌溉滲液器傾斜放置，與導(dǎo)水管相連通的一端距離地表的距離小于另一端距離地表的距離； 儲(chǔ)液器中容置有水，頂部設(shè)置有進(jìn)水口 ； 導(dǎo)氣管的一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的導(dǎo)氣孔接入至儲(chǔ)液器內(nèi)，導(dǎo)氣孔與導(dǎo)液孔位于同一水平位置，導(dǎo)氣管的另一端通過(guò)負(fù)壓調(diào)節(jié)器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的氣體調(diào)節(jié)孔接入負(fù)壓調(diào)節(jié)器內(nèi)，所述氣體調(diào)節(jié)孔的位置高于儲(chǔ)液器的進(jìn)水口 ； 負(fù)壓調(diào)節(jié)器，由一密封容器以及進(jìn)氣管組成，導(dǎo)氣管的另一端通過(guò)密封容器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的氣體調(diào)節(jié)孔接入密封容器內(nèi)，進(jìn)氣管為中空的直通管道，通過(guò)密封容器頂部插入到密封容器內(nèi)，密封容器內(nèi)容置有水，進(jìn)氣管底部至密封容器內(nèi)水液面的水位差為預(yù)先設(shè)置的負(fù)壓水位差閾值，導(dǎo)氣管內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓水位差閾值對(duì)應(yīng)的閾值壓強(qiáng)之和等于大氣壓。2.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)壓灌溉滲液器安置在農(nóng)作物根系土壤區(qū)域。3.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，在導(dǎo)水管分別與負(fù)壓灌溉滲液器以及儲(chǔ)液器的相連通處、導(dǎo)氣管分別與儲(chǔ)液器以及密封容器的相連通處、儲(chǔ)液器的進(jìn)水口處以及進(jìn)氣管插入到密封容器處，均利用密封圈進(jìn)行密封。4.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)壓灌溉滲液器為一透水不透氣的陶土管。5.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述傾斜放置的負(fù)壓灌溉滲液器與土壤水平面呈1-5°的夾角，且與導(dǎo)水管相連通的陶土管一端距離地表的距離小于另一端距離地表的距離。6.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述密封容器內(nèi)的水液面低于氣體調(diào)節(jié)孔。7.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)液器與密封容器均為圓柱形容器。8.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)置有指示水量消耗刻度的水位計(jì)，水位計(jì)外接于儲(chǔ)液器，水位計(jì)的一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁上部開(kāi)設(shè)的第一水位孔接入儲(chǔ)液器內(nèi)，水位計(jì)的另一端通過(guò)儲(chǔ)液器側(cè)壁下部開(kāi)設(shè)的第一水位孔接入儲(chǔ)液器內(nèi)，其中，第一水位孔平行或高于導(dǎo)液孔。9.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述水位計(jì)為[形。10.如權(quán)利要求1所述的新型無(wú)能耗負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)氣管從底端往上設(shè)置有高度刻度。
【文檔編號(hào)】A01G25/00GK105850662SQ201610329434
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】武雪萍, 李生平, 王相玲, 李景, 王碧勝
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所