专利名称：负压渗控微灌装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种设施灌溉装置，具体说就是一种负压渗控微灌装置，属于农业灌溉技术领域。
背景技术：
目前的灌溉技术可分为地面灌溉和设施灌溉。地面灌溉包括沟灌，畦灌等；设施灌溉包括喷灌，滴灌等。现有灌溉技术都要凭经验进行间隔性灌溉，因此很难避免过量灌水造成水资源浪费和灌水不及时造成产量损失的问题。植物对水分的需求可分为生育期变化和日变化两种情况。以小麦为例，在苗期的需水量较小，把节期的需水量迅速增加，在开花灌浆期达到最大，成熟期的需水量逐渐减少，这就是农作物需水的生育期变化。在白天，农作物的气孔开放，蒸腾加强，对水分的需求大；在夜晚，气孔关闭，蒸腾降低，对水分的需求降低；这就形成农作物需水的日变化。虽然现在比较先进的设施灌溉采用了电脑控制技术，可以在一定程度上根据植物需水规律进行“实时灌溉”，但是，由于需要配备精密昂贵的测控设备，要有大规模投资才能实现，影响了该项技术的推广。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种负压渗控微灌装置，实现了根据土壤湿度自动灌溉，并且使土壤含水量稳定保持在设定范围。
实现本实用新型的目的采取的技术方案是这样的。本实用新型基于以下原理完成(1)一个容器装满水，倒置在土壤上，就构成一种最简单的负压渗控微灌系统；(2)起始过程容器中的水与土壤接触后，在土壤衬质势和毛细管力作用下，水渗入土壤间隙，水土界面处于不透气的封闭状态。密闭容器内由于一定体积的水渗入土壤而产生负压，负压阻止密闭容器内水的外流，向土壤供水停止；(3)供水过程水士界面的水在毛细作用下向周围土壤扩散，由于容器中的水在负压作用下不能自由外流，水土界面大孔径土壤间隙由外部空气在大气压作用下来补充；由于密闭容器中负压作用，水土界面土壤间隙中的空气被吸入密闭容器中，容器中负压减小，水再次从容器中流出；如此循环完成供水过程；(4)控水过程当周围土壤到达一定的含水量时吸水力降低，水向周围的渗透停止，水土界面保持封闭状态，向土壤的供水就停止；当土壤中的水分由于蒸发或植株蒸腾消耗掉，土壤吸力大于容器中的负压时，向士壤的供水又自动恢复。
利用以上原理，负压渗控微灌技术描述为利用大气压、负压、水柱压和土壤吸水四种力相互作用的平衡过程，就像一个自动开关一样不断关闭和开启，实现了根据土壤湿度自动灌溉。具体地，本实用新型所说的负压渗控微灌装置的结构是这样的在储水容器下端有出水口，出水口与输水管相连，输水管连接埋设在土壤中的渗水管，渗水管上连接着渗水器，渗水管末端连接通气管，通气管上设有进气口并与进气管连接，进气管与大气相通，通气管末端连接储水容器上端的容器进气口。整个装置中，储水容器-输水管-通气管-储水容器几部分组成一个对外界封闭的环状连通器，只是在进气管部位和外界大气连通。
本实用新型的有益效果是结构简单，经济实用，可达到实时灌溉、保持土壤水、气均衡稳定的效果，不附加任何测控设备，用管道系统实现了较大规模的“实时灌溉”。
图1给出的是本实用新型的结构示意图。
图中各标号代表的含义是1、密闭的储水容器2、加水口3、储水容器进气口4、出水口5、负压腔6、输水管7、渗水管8、渗水器9、竖通气管10、进气管、通气管进气口12、横通气管13、进气管进气口。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
见图1，负压渗控微灌装置，密闭的储水容器1上端设有加水口2，储水容器进气口3，下端设有出水口4，输水管6通过出水口4与储水容器1连接，输水管6另一端与渗水管7连通，渗水管7与输水管是一样的管子，连接着用多孔材料作成的管状渗水器8，渗水管7水平埋设在植物根系最活跃的土层中，渗水管7末端连接竖通气管9，竖通气管9最低端应低于渗水管7，最高点应高于储水容器1的上盖。在竖通气管9上开设有多个高于或者低于渗水管7的通气管进气口11，按设计需要，数量至少要不低于5个，具体使用时，进气管10仅能连接一个通气管进气口11，其它进气口应保持密封状态，进气管10的进气口13要与大气相通并与横通气管12等高。横通气管12一端连接竖通气管9，另一端与储水容器进气口3连接。储水容器1的作用是储存足够的水量、产生输水水位压差和负压。储水容器1底部放置位置应高于灌溉区地面最高点，容器壁由硬质的不透气材料制成，应能承受整个装置内最高水柱产生的压力相当的负压。装置水柱高度的零基准点在渗水管的位置。密闭的储水容器的容量、管道的直径等需要根据灌溉面积内的最大需水量和速率来计算确定。加水口2要有密封性能。通气管进气口11的作用是调节和稳定渗水器8承受的水压。以渗水管为基准，高于基准的进气口在渗水器内产生正压，等高于基准的进气口使渗水器处于零水压，低于基准的进气口使渗水器处于负压工作状态，将进气管10连接在不同位置的进气口上，就能控制灌溉装置的输水速率和土壤的含水量，具体使用时，通过改变与进气管10的连接部位，控制土壤含水量。竖通气管9的直径应该在2cm以上。管状渗水器8是向土壤渗水的工作部件，用多孔材料制造，一般情况，多孔材料的孔径小于3微米，能产生大于1个大气压的水张力，当渗水器处于负压工作状态，可能会有外部空气被吸入，在渗水管和输水管中形成气泡栓塞，土壤吸水力对储水容器中水的连续拉力会被切断。因此，多孔材料的最大孔径应能产生大于1个大气压的水张力。竖通气管9的作用是只允许空气进入横通气管，直径应该较大，以利于从外界进来的空气进入横通气管12。横通气管12的作用是提供空气回路，形成对外界封闭的连通器，使灌溉装置可以连续工作，在工作状态下，密闭的储水容器上部自然形成负压腔5，负压腔内的负压大小等于装置内最高水面到进气口之间的水柱产生的压力。
权利要求1.负压渗控微灌装置，具有密闭的储水容器和输水管，其特征是在密闭的储水容器(1)的上端有进气口(3)，进气口(3)与通气管连通，在密闭的储水容器(1)下端有出水口(4)，出水口(4)与输水管(6)相连，输水管(6)连接埋设在土层中的渗水管(7)，渗水管(7)上接有用多孔材料作成的管状渗水器(8)，渗水管(7)末端与通气管连接，通气管上设有通气管进气口(11)，通气管进气口(11)与进气管(10)连接，进气管(10)的上端开有进气口(13)并与大气相通。
2.按权利要求1所述的负压渗控微灌装置，其特征是渗水管(7)末端连接竖通气管(9)，竖通气管(9)下端设有通气管进气口(11)，进气管(10)的下端连接通气管进气口(11)，进气管(10)上端的进气口(13)与横通气管(12)等高，横通气管(12)一端连接竖通气管(9)，横通气管(12)另一端与密闭的储水容器(1)上的进气口(3)连接。
3.按权利要求2所述的负压渗控微灌装置，其特征是竖通气管(9)最低端低于渗水管(7)，竖通气管(9)最高点高于储水容器(1)的上盖。
4.按权利要求2所述的负压渗控微灌装置，其特征是在竖通气管(9)上开设有不少于5个高于或者低于渗水管(7)的通气管进气口(11)。
5.按权利要求1所述的负压渗控微灌装置，其特征是渗水器(8)用多孔材料制造而成，多孔材料的孔径小于3微米。
专利摘要本实用新型涉及一种负压渗控微灌装置，属于农业灌溉技术领域。其结构是在密闭的储水容器的上端有进气口，进气口与通气管连接，在密闭的储水容器下端有出水口，出水口与输水管相连，输水管连接埋设在土中的渗水管，渗水管上有渗水器，在末端与通气管连通。通气管上设有进气口并与进气管连接。本装置利用大气压、负压、水柱压和土壤吸水四种力相互作用的平衡过程，就像一个自动开关一样不断关闭和开启，可以保证灌水过程受土壤含水量控制，并且使土壤含水量稳定保持在设定范围，实现了根据土壤湿度自动灌溉。本实用新型结构简单，经济实用，不附加任何测控设备，用管道系统实现了较大规模的“实时灌溉”。
文档编号A01G27/06GK2870448SQ200520104708
公开日2007年2月21日 申请日期2005年11月25日 优先权日2005年11月25日
发明者崔四平 申请人:河北省农林科学院遗传生理研究所