一种节能环保的负压灌溉自动调控系统的制作方法

本实用新型涉及灌溉自动调控系统，具体说，是一种节能环保的负压灌溉自动调控系统.

背景技术：

灌溉技术的发展，在经历了农耕时代的天浇、地流、漫灌等落后的技术，国内外发展出了许多新型的灌溉技术，比如滴灌、喷灌以及负压灌溉等。然而世界水资源的减少，以及人类对灌溉的精准要求也越来越高，现有的技术也无法全方面的解决这些问题。

传统的滴灌技术滴头以水滴的形式缓慢均匀的滴入作物根部土壤，可以有效的减少土壤水分的无效蒸发，它还可以及时的为作物供肥，省水省功。但是滴灌系统造价较高，杂质和矿物质的沉淀也会影响毛管滴头堵塞，必须经常维修更换管道以保证系统的正常使用。其次，滴灌的均匀度也不易保证，灌水量较小，容易造成盐分的累积。

喷灌可以有效的作用在许多大田作物，它对地形以及土壤的适应性也比较强，其机械化特点使得农田灌溉从传统的人工作业转向了自动化作业，极大的节省了人力资源，加快了农业现代化的发展。但是由于喷灌技术受限于天气条件，在多风或者蒸发强烈的地区无法发挥其作用。其次，造价昂贵，节水效益不强。

负压灌溉是一种水源低于灌水器高程，以土壤动力学为理论基础的技术。它可以实现节水节能的效果，但是由于前人学者大部分采用的是陶土板作为灌水器，以至于灌溉不均匀，而且由于陶土板直接与土壤接触导致渗水孔隙经常被堵塞，应用前景不是很理想。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种灌水器不堵塞、灌溉均匀的节能环保的负压灌溉自动调控系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种节能环保的负压灌溉自动调控系统，包括水箱、恒定水位控制器、进水管道、测压管、陶土管、出水管道、纤维网、循环水水池；陶土管埋在土壤中，水箱的最高水位低于陶土管的位置，陶土管的一端通过进水管道与水箱连通，在进水管道上设置有测压管，恒定水位控制器与水箱底部相连，控制水箱的水面处于恒定的高程，陶土管另一端通过出水管道连接到循环水水池，陶土管的外侧包有纤维网。

在出水管道上还设置有阀门和用于排尽管道内空气的水泵。

所述恒定水位控制器包括密封的供水容器、位于容器顶部的注水口和位于容器下部的进气口，进气口的高度与水箱液面保持同一高程。

本实用新型的有益效果是：通过对现有技术的负压灌溉技术进行改进，在保证其节水节能的基础上，解决灌水器堵塞、灌溉不均匀、管道不耐腐蚀等问题，而且实现灌溉的自动调控，相比以往的灌溉系统更加完善，利于推广。

附图说明

图1是本实用新型的节能环保的负压灌溉自动调控系统的结构示意图。

图2是图1中A-A剖面图。

图3本实用新型的系统的试验湿润峰变化图。

图4本实用新型的系统的试验管旁含水率变化图。

图5本实用新型的系统的试验灌水量变化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1、2所示，本实用新型的节能环保的负压灌溉自动调控系统，包括水箱10、恒定水位控制器1、进水管道2、测压管3、陶土管4、出水管道12、纤维网7、循环水水池11；陶土管4埋在土壤中，水箱10的最高水位低于陶土管4的位置，陶土管4的一端通过进水管道2与水箱10连通，在进水管道2上设置有测压管3，恒定水位控制器1与水箱10底部相连，控制水箱的水面处于恒定的高程，陶土管4的另一端通过出水管道12连接到循环水水池11，陶土管4的外侧包有纤维网7。

在出水管道12上还设置有阀门5和用于排尽管道内空气的水泵6。

所述恒定水位控制器1包括密封的供水容器、位于容器顶部的注水口8和位于容器下部的进气口9，进气口9的高度与水箱10液面保持同一高程。

具体地说，恒定水位控制器1的主要作用是可以控制系统水源的水面处于恒定的高程，保证负压所需的一定水源高程。进水管道2主要作用是引导水流通过陶土管。测压管3的主要作用是可以随时观测到管道中水压的变化情况，而且可以检测灌水系统是否正常运转。陶土管4(Ceramic，USA)具有管状特性，本身可以作为管道的一部分，具备透水不透气的性能，并且利用土壤基质势将水直接输送到土壤中去。这种灌水器不仅能够灌溉，还可以控制土壤含水量，使土壤含水率时刻保持在最适宜作物生长的数值，实现自动调控，节水节能的效果。阀门5的主要作用是控制出水管道。水泵6的主要作用是排尽管道内的空气。试验证明长期运转下，由于天然水中存在微小气泡，导致陶土管内壁会累集空气，使得灌水效率降低，所以需要定期排气。纤维网7的主要作用是使得陶土管灌水器与土壤接触更加良好，解决输水管被土壤小颗粒堵塞的情况。

下面，按照本实用新型的技术方案设计的实验室装置，测试本实用新型的使用效果数据，恒定水位控制器采用马氏瓶，具体方法如下：

1试验目的

探究本实用新型自动调控系统在实际上可以达到预期目标。

2试验材料

长宽30cm×30cm，高20cm的有机玻璃土箱一个；小水箱一个；有机玻璃管若干；三通一个；直径为1cm的陶土管；风干土分层填入土箱，容重1.68g/cm³，饱和含水率22.15％(质量百分数)；小水泵一台；

3试验方法

首先将马氏瓶安装完成，需要保证马氏瓶工作正常，密封良好。将水箱内水填充到与马氏瓶进气口一个水平面。将纤维网紧密缠绕在陶土管周围。连接测压管、陶土管、阀门与水泵，测试装置气密性。调整土箱与测压管位置，使得水面位置在测压管标尺范围之内，便于读数。分层填入土壤。开启阀门，启动水泵，当输水管道中的空气全部排尽后，关闭阀门。观测到测压管中液面高度与水箱水面一致，并且记录读数。通过观测马氏瓶中水面的变化可以观测到灌水量的变化。通过测压管中液面的变化可以得出陶土管中负压值，也可以检测出系统是否处于正常状态。定期开启阀门，开启水泵将管内集聚的气体排出，排出的水可以循环使用，节约水资源。

采用上述的方式安装系统，陶土管距离水源水面14cm。每日测两次土壤含水率、土壤温度、电导率以及马氏瓶水量变化。

4实验结果

4.1湿润峰变化情况

如图3所示，湿润峰随着时间的变化逐渐变大，并且湿润峰变化均匀，说明灌溉系统灌水均匀。

4.2土壤含水率变化情况

如图4所示，在陶土管旁土壤含水率逐渐增大，最后保持在0.2cm³/cm³左右，说明灌水系统可以自动调控土壤中含水率。

4.3灌水量变化情况

如图5所示，灌水量与时间呈线性变化，相关系数十分接近1。说明系统可以实现负压灌溉，并且灌水量十分均匀。

5试验结论

试验证明本实用新型的系统可以实现灌溉目的，并且根据湿润峰变化以及灌水量的变化可以得出本系统灌溉范围均匀。根据含水率的变化可以得知可以实现灌溉的自我调控。在实际中不需要外界动力，在一定的负压水头下采用此种陶土管负压灌溉系统可以有效的解决许多其他灌溉技术存在的问题。

本实用新型的陶土管本身便是管道的一部分并且在其表面加上一层纤维，不会出现毛管堵塞的情况，而且在管状结构的供水器下，灌溉水分十分均匀的深入土壤中，利用作物吸收。喷灌受限于天气条件，风大及蒸发大地区不易采用。然而采用地下渗入的方式则有效的解决了这个问题。另一方面，此种陶土管负压灌溉系统也可以实现对灌水量大小，土壤含水率的自动调控，可以使得土壤含水率始终保持在作物生长所需最适宜的数值，应用前景十分广阔。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。