专利名称：一种灌溉的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对种植于土壤中的植物进行灌溉的技术领域，特别涉及一种可以节水的灌溉的方法，以及实现该方法的装置。
背景技术：
灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收、形成产量，主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施，组成一个完整的节水灌溉技术体系，包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。其中节水灌溉工程技术是该技术体系的核心。
目前，节水灌溉工程技术主要包括渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、微灌技术、改进地面灌溉技术、水稻节水灌溉技术及抗旱点浇技术。直接目的是减少输配水过程的跑漏损失和田间灌水过程的深层渗漏损失，提高灌溉效率。
渠道防渗技术采用混凝土护面、浆砌石衬砌、塑料薄膜等多种方法进行防渗处理，与土渠相比，渠道防渗可减少渗漏损失60％-90％，并加快了输水速度。这种方式无法防止输送过程中的蒸发损失，且水进入土壤后的蒸发和渗漏无法避免。
管道输水技术用塑料或混凝土等管道输水代替土渠输水，可大大减少输水过程中的渗漏和蒸发损失，输配水的利用率可达到95％。另外还能有效提高输水速度，减少渠道占地。低压管道输水技术在我国北方井灌区已经普及，但大型自流灌区尚处于试点阶段。这种方式是当水离开管道进入土壤后的仍然无法避免蒸发和渗漏损失。
喷灌技术喷灌是一种机械化高效节水灌溉技术，具有节水、省劳、节地、增产、适应性强等特点，被世界各国广泛采用。喷灌几乎适用于除水稻外的所有大田作物，以及蔬菜、果树等，对地形、土壤等条件适应性强。与地面灌溉相比，大田作物喷灌效果不好。一般可节水30％-50％，增产10％-30％，但耗能多、投资大，不适宜在多风条件下使用。
微灌技术包括微喷和滴灌，是一种现代化、精细高效的节水灌溉技术，具有省水、节能、适应性强等特点，灌水同时可兼施肥。这种方式同样无法避免水进入土壤后的蒸发和渗漏损失。
目前，任何一项节水灌溉技术都有其适用的自然条件、经济条件。以上节水灌溉工程技术其中主要的缺点是灌溉水的有效利用率低，一般在0.4左右。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种灌溉的方法及装置，可以减少水进入土壤后的渗漏和蒸发损失，提高水的利用率，从而达到节水的目的。
本发明的灌溉的方法包括以下步骤1)通过水管将水送入埋于种植植物的土壤层下方的多孔介质层，供水压力为0.01～0.1MPa；2)利用毛细作用使多孔介质层内的水渗透到所述种植植物的土壤层。
所述多孔介质层的下方和两侧设有防渗层。
所述多孔介质层与种植植物的土壤层交界的位置向两侧开有导渗孔，每侧的导渗孔间隔设置。
所述水管为管壁上设有出水孔的微孔管，所述水管的外侧包覆有过滤层。
本发明的灌溉用的装置，包括水管，所述水管管壁上设有出水孔，所述水管设置于一多孔介质层中，所述多孔介质层下方和两侧设有防渗层，所述多孔介质层上方为土壤层；所述土壤层、多孔介质层和防渗层均位于在地面上开挖的沟槽中。
所述沟槽内两侧土壤层与多孔介质层接触的位置设有导渗孔，每侧的导渗孔间隔设置。
所述水管的直径为20～100mm，所述水管上的出水孔为直径0.15～1.0mm的圆孔或0.5×2.0mm的长孔。
所述水管外侧包覆有过滤层。
所述过滤层的等效孔径为0.01～0.05mm，渗透系数为0.01～0.03cm/s。
所述多孔介质层由本身不吸水的介质颗粒组成，所述介质颗粒的粒径在1～3mm之间，孔隙率在0.25～0.35之间。
在本发明所提供的技术方案中，虽然多孔介质层的介质颗粒本身不吸水，但介质颗粒之间所形成的孔隙却具有很好的吸水和储水功能，且其水阻力小，在供水时只需较小的水压就可出水，节约了能量；多孔介质层中的储水通过毛细作用缓缓的渗入到土壤层，从而被植物最大限度的利用。另外，由于多孔介质层的介质颗粒相对较大，且多孔介质层内储有大量的水，当供水停止时，不会因为供水管内的压力突然降低使水管周围的物质堵塞出水孔。所述多孔介质层下方和两侧的防渗层可以防止水的渗漏。因此，本发明与现有技术相比，灌溉过程中几乎没有蒸发和渗漏，具有工艺简单、节水、节能、运行成本低、可同时施肥等优点，大大提高了水的利用率，可以达到0.8以上。
图1为在地面上开挖沟槽后的断面图；图2为本发明的灌溉用的装置的一种实施例的结构示意图；图3为本发明的水管的一种实施例的纵剖视图；图4为图3中的A-A剖视图。
图中1.地面，2.土壤层，3.水管，4.多孔介质层，5.防渗层，6.过滤层，7.水管管壁，8.出水孔，9.沟槽，10.导渗槽。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明是将水送入一埋于土壤层2下的多孔介质层4内，然后通过毛细作用使多孔介质层4内的水逐渐渗透到土壤层2，从而最大限度的利用灌溉水。
如图1所示，在地面1上开挖沟槽9，沟槽9的宽度一般以1～1.5米为宜，深度以0.4～0.8米为宜，沟槽9的底面设置成弧形或倒梯形为佳。
如图2所示，在沟槽9的底部铺设防渗层5，防渗层5可采用多种材料和形式，如弱渗透水性粘土、塑料布、水泥等；在防渗层5的上方填埋多孔介质层4，多孔介质层4的下方和两侧均有防渗层5。多孔介质层所使用的填料可选择的材料和形式也很多，其介质颗粒应不吸水或不易吸水，如石砾(粒径1-3mm)、多孔(空隙率0.25-0.35)的透水材料等，易得的而又成本低的一种材料是沙子。多孔介质层4的厚度应根据所种植植物的需水量来确定，对需水量小的植物多孔介质层4的厚度可以小一点，对需水量大的植物多孔介质层4的厚度可以大一点，一般在10～15em之间。在多孔介质层4中铺设有水管3，铺设水管3的过程可以是先铺设多孔介质层到其总厚度的一半，然后将水管3铺设在多孔介质层表面上，再铺设多孔介质层到其总厚度。
如图3和图4所示，水管3为一管壁7上有出水孔8的微孔管，水管3的外侧包覆有过滤层6。水管3的直径一般为20～100mm，管壁7上的出水孔8可以是直径在0.15～1.0mm左右的圆孔，也可以是0.5×2.0mm左右的长孔，出水孔8的数量和密度根据水力计算而定；水管3的管材可以采用PVC管、PE管、金属管等，当然，使用PVC管成本低，不易腐蚀，是较佳的选择。水管3外侧的过滤层6一般采用等效孔径在0.01～0.05mm，渗透系数为0.01～0.03cm/s的材料，优选是等效孔径0.03毫米，渗透系数为0.02cm/s的材料，一种较佳的选择是无纺布。
在多孔介质层4的上方为回填的土壤层2，该土壤层2与沟槽9周围的土壤融为一体，用于种植植物，即容纳植物的根系。该土壤层2的厚度根据所种植的植物不同一般在0.3～0.65米之间。
本发明利用一个调压装置供水，调压装置的供水压力通常为0.01-0.1Mpa。该装置可采用多种形式如混凝土水池、压力罐、水泵等；同一高度的水管一般只设一个调压装置即可。调压装置的大小可根据灌溉面积等计算，调压装置的供水水源为地表水或地下水。调压装置可以设计为自动控制、半自动控制等多种形式。调压装置与水管3相连通，水从水管3的出水孔8流出，再透过过滤层6进入到多孔介质层4，使多孔介质层4中的水位达到多孔介质层4的顶部。出水孔8的出水压力不宜太高，应以多孔介质不发生较大的管涌为好，这可以通过计算或试验确定。多孔介质层4内的孔隙可以容纳大量的灌溉水，多孔介质层4内的水通过毛细作用上升渗透到土壤层2，供给种植在土壤中的植物生长使用。在供应的灌溉水中加入肥料，就可以实现供水的同时施肥，这样施肥均匀，效果好。
当停止供水时，由于多孔介质层4中储存有大量水分，且多孔介质层4的介质颗粒相对较大，再加上过滤层6的保护，水管3上的出水孔8不会被堵塞。
如图1和图2所示，为了使沟槽9周围的土壤中也能得到足够的水分，可以在沟槽9内土壤层2与多孔介质层4接触的位置向两侧设置导渗孔10，用于将多孔介质层4中储存的水分渗透到沟槽9周围的土壤中。导渗孔10沿沟槽9方向间隔0.2～1米设置，其密度根据土壤的渗透系数确定，渗透系数大的土壤间隔相对也大，也可以不设导渗孔。
权利要求
1.一种灌溉的方法，包括以下步骤1)通过水管将水送入埋于种植植物的土壤层下方的多孔介质层，供水压力为0.01～0.1MPa；2)利用毛细作用使多孔介质层内的水渗透到所述种植植物的土壤层。
2.根据权利要求1所述的灌溉的方法，其特征在于，所述多孔介质层的下方和两侧设有防渗层。
3.根据权利要求1所述的灌溉的方法，其特征在于，所述多孔介质层与种植植物的土壤层交界的位置向两侧开有导渗孔，每侧的导渗孔间隔设置。
4.根据权利要求1所述的灌溉的方法，其特征在于，所述水管为管壁上设有出水孔的微孔管，所述水管的外侧包覆有过滤层。
5.一种灌溉用的装置，包括水管，其特征在于，所述水管管壁上设有出水孔，所述水管设置于一多孔介质层中，所述多孔介质层下方和两侧设有防渗层，所述多孔介质层上方为土壤层；所述土壤层、多孔介质层和防渗层均位于在地面上开挖的沟槽中。
6.根据权利要求5所述的灌溉用的装置，其特征在于，所述沟槽内两侧土壤层与多孔介质层接触的位置设有导渗孔，每侧的导渗孔间隔设置。
7.根据权利要求5所述的灌溉用的装置，其特征在于，所述水管的直径为20～100mm，所述水管上的出水孔为直径0.15～1.0mm的圆孔或0.5×2.0mm的长孔。
8.根据权利要求5所述的灌溉用的装置，其特征在于，所述水管外侧包覆有过滤层。
9.根据权利要求8所述的灌溉用的装置，其特征在于，所述过滤层的等效孔径为0.01～0.05mm，渗透系数为0.01～0.03cm/s。
10.根据权利要求5所述的灌溉用的装置，其特征在于，所述多孔介质层由本身不吸水的介质颗粒组成，所述介质颗粒的粒径在1～3mm之间，孔隙率在0.25～0.35之间。
全文摘要
本发明公开了一种节水灌溉的方法及其所使用的装置。本发明通过水管将水以0.01～0.1MPa的压力送入埋于种植植物的土壤层下方的多孔介质层；然后利用毛细作用使多孔介质层内的水渗透到所述种植植物的土壤层。本发明用到的装置包括水管，所述水管管壁上设有出水孔，所述水管设置于一多孔介质层中，所述多孔介质层下方和两侧设有防渗层，所述多孔介质层上方为土壤层；所述土壤层、多孔介质层和防渗层均位于在地面上开挖的沟槽中。本发明与现有技术相比，灌溉过程中几乎没有蒸发和渗漏，具有工艺简单、节水、节能、运行成本低、可同时施肥等优点，大大提高了水的利用率，可以达到0.8以上。
文档编号A01G27/06GK101080999SQ200710118698
公开日2007年12月5日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者石青 申请人:石青