专利名称：地下滴灌防根系入侵灌水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地下滴灌灌水器，特别涉及一种非压力补偿式的地下滴灌 防根系入侵灌水器。
背景技术：
地下滴灌(Subsurface Drip Irrigation,简称SDI技术)是在滴灌技术 (Drip Irrigation,简称DI技术)的日益完善的基础上发展而成的一种新 型高效节水灌溉技术。它是指水通过地埋毛管上的灌水器缓慢出流，入渗到 附近的土壤，再借助毛细管作用或重力作用将水分扩散到整个根层供作物吸 收利用的一种局部灌溉方式。其特点是灌水过程中对土壤结构扰动较小，利 于保持作物根层疏松通透的环境条件，同时灌溉水、肥可通过埋于地下的毛 管和灌水器直接输送到作物根区，从而有效地减少了水分的地表蒸发以及肥 料的淋溶和挥发损失，提高了水、肥的利用效率，具有明显的节水、节肥、 增产效益。此外，地下滴灌的田间输水系统地埋后，还可以克服管道直接曝 晒易于老化的缺陷，并能够防止管道的损坏和丢失，同时方便了田间管理作 业。由于地下滴灌技术这些明显的优点，在水资源日益短缺的今天，使其开 始受到人们越来越多的关注和重视。
从国内外地下滴灌系统近几十年的运行状况来看，灌水器的堵塞问题已成 为直接制约地下滴灌系统运行好坏的关键因素之一。除了存在和地表滴灌相 同原因，即主要由于灌溉水质引起的堵塞外，地下滴灌灌水器还存在着负压 堵塞和根系入侵灌水器造成的堵塞。根系入侵是指灌水器出口处土壤含水量 较高，由于根系向水生长的特性，根系缠绕或伸入灌水器内部流道而造成的 堵塞。根系入侵是造成地下滴灌系统堵塞的重要原因之一，引起了国内外学 者的普遍关注，如Solomon等在1992年，通过实验对草坪灌溉的各种灌水器 进行了评估，发现90%以上灌水器都会受到根系入侵的影响，充分论证了根 系入侵问题存在的普遍性。由于地下滴灌的灌水器埋于地下，作物根系一旦 伸入灌水器内部流道结构，将无法再进行人为干预，只能任由其在灌水器流 道内继续发育，最终堵塞灌水器，因此"预防"是根系入侵问题最有效的解 决方式。 -
目前，针对根系入侵问题的解决方案大致可以分为两类， 一类是化学药剂
注入法；另外一类是开发地下滴灌专用灌水器，包括抗根系入侵专用过滤器 和专用灌水器等。
一、 化学药剂注入法
在化学药剂注入方面，在灌溉水中定期加入氟乐灵、氯化物或磷酸是目前 解决根系入侵问题较为常见的几种方法。
1) 在灌溉系统中定期加入一定量的氟乐灵可以有效抑制根系入侵灌水器， 然而这种方法依然不被广泛应用，其原因是科学合理的确定施药参数包括施 药量和施药时间等问题，及农药残留、污染等关键技术问题均需长期的试验 研究和验证，成熟的施药技术体系亟待建立。
2) 在灌溉系统中适当的注入酸液，可以在一定程度上防止根系入侵堵塞 而且可以改善灌溉水质，降低灌溉水的pH值，减少生物堵塞的发生。但此方 法的不足之处在于，通常氯化物或磷酸在土壤中降解较快，发挥作用的时间 较短，因此在作物的生育期内需要频繁施加，导致对灌溉系统运行管理的劳 动强度增大，因此该方法的应用受到了一定的限制。
二、 地下滴灌专用灌水器
近年来，国外的一些灌溉设备公司，先后推出了一系列的地下滴灌抗根系 入侵专用设备。
1)如Netafim公司专门开发了一种Teachfilter系列地下滴灌专用过滤 器，该过滤器内部含有一个装有除草剂氟乐灵的药桶，使用时在过滤的同时、 可以在灌溉水中加入除草剂，从而在一定程度上避免根系入侵的发生。然而， 该过滤器自1996年问世以来， 一直存在较多的争议，主要是由于该过滤器需 要人工拆卸进行反冲洗，当过滤器堵塞时，沉淀物中附着大量的氟乐灵，其 浓度远超过灌溉水中氟乐灵的浓度，在反冲洗时极易随沉淀物迁移到地表而 污染环境。因此，在解决根系入侵问题时，这种方法并不会被优先考虑。
2)在根系入侵的研究方面走在了世界前列的Geoflow公司，从化学防护 的角度出发，开发了rootguard系列地下滴灌专用灌水器。该公司在生产灌 水器的塑料材料中溶入特定的除草剂，灌水器地埋以后，塑料中的除草剂将 按一定速率以蒸汽形式释放到灌水器周围土壤中，从而在灌水器附近的小范 围形成一个不利于作物根系发育的土壤环境，抑制根系向灌水器附近生长，
使灌水器的本身产生斥根性。然而这种灌水器的生产工艺复杂，价格过分昂 贵，它的价格是普通灌水器的两倍。由于价格因素的限制，此类抗根系入侵 专用设备通常仅用于园林景观或高尔夫球场的灌溉，而对于非经济或中等经 济的大田作物而言并不具有可行性。
3)此外，据报道， 一些公司通过在灌水器出水口处增设机械屏障 (mechanical barriers),以达到抗根系入侵灌水器的效果。据相关文献报 道，Netafim生产了一种叫做"Techline"的灌水器，它是在灌水器出水孔末 端设一凸缘，当根系靠近出水孔时，先绕着凸缘生长，凸缘的高度大约能缠 绕3英寸长的根， 一般在100天左右时间内不会产生根系入侵的现象。 "Techline"灌水器属于压力补偿式灌水器，费用较贵，且到目前为止，在 我国市场上并没有见到与此相关的产品，国内相关产品更是空白。从相关专 利数据库的检索情况分析来看，也没有检索到与此有相的专利申请报告。
综上所述，防止根系入侵地下滴灌灌水器的有效方法有多种， 一是从地下 滴灌系统的灌溉运行管理模式着手，在这类方法里，随水施加氟乐灵的方法 带来的施药技术、环境污染问题依然没有很好解决，在实际推广应用中存在 很多问题。二是研发与抗根系入侵有关滴灌专用设备，如灌水器材料里加排 根物质，然而，目前市场上此类技术产品具有的显著的价格昂贵和环境污染 问题，在实际推广应用中依然存在不小阻力。
因此从地下滴灌灌水器本身的物理结构着手，发明一种可以有效避开价格 昂贵和环境污染问题的防止根系入侵地下滴灌灌水器，也就是本发明的宗旨。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种可以有效避开价 格昂贵和环境污染问题的防止根系入侵地下滴灌灌水器。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是 一种地下滴灌防根系入侵 灌水器，包括分别设于两侧的含有锯齿型流道的进水腔和含有出水口的出水 腔，为了防止根系入侵，所述出水口为窄缝式出水口。
为了更好的防止根系入侵，靠近所述锯齿型流道处的出水腔橫向中心位 置设有与出水腔相连的物理式屏障，物理式屏障周围设有凹槽。
所述物理式屏障为顺次设置的"一"字型屏障和"T"字型屏障，"一" 字型屏障与出水腔的横向中心垂直设置，"T"字型屏障沿出水腔的横向中心
水平放置。
为了提高本发明抗物理堵塞功能，所述进水腔内的锯齿型流道上方设有 筛状过滤网格。
为了提高了锯齿状流道内流体运动的紊动性，所述锯齿型流道的锯齿高
度为1.7mm,锯齿间距为1.8mm，齿角度为108°C，锯齿型流道深度为lmm， 锯齿型流道长度为19.8mm，整个灌水器长度为45mm。
本发明的有益效果是相比现有技术，本发明从灌水器本身的物理结构 着手，采用了窄缝式出水口的结构、及出水腔内部设有物理式屏障的结构， 不仅有效的解决根系入侵问题，而且还具有价格便宜、不会污染环境的优点。 另外，本发明设置了筛状过滤网格并优化了锯齿状流道的尺寸，使本发明改 善了灌水器抗堵塞性能并保证了其内部流量的均匀性。
图1是本发明的整体结构示意图2是本发明所述出水口的放大示意图3是图1的A-A剖视放大图。
图中1进水腔、2过滤网格、3 " — "字型屏障、4凹槽、5 "T"字型屏 障、6出水腔、7锯齿型流道、8窄缝式出水口、 9出水口位置。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明 的限定。
本发明人首先对灌水器的流道结构参数进行了大量的组合多因素正交试 验和和单因数试验，以灌水器的水力性能和抗堵塞性能相关参数为考核指标， 初步建立了锯齿型灌水器的设计理论体系，即灌水器内部流道结构的设计采 用目前常用的锯齿状流道结构设计。如图1所示的一种地下滴灌防根系入侵 灌水器，包括分别设于两侧的含有锯齿型流道7的进水腔1和含有出水口的 出水腔6。出水口位置9如图l所示。如图2所示，所述出水口为扁平的细 长的窄缝式出水口 8，这样形成了防止根系入侵的第一道屏障。如图1、 3 所示，为了更为有效的防止根系入侵，靠近所述锯齿型流道7处的出水腔6 横向中心位置设有与出水腔6相连的物理式屏障，物理式屏障周围设有凹槽4。 所述物理式屏障为顺次设置的" 一"字型屏障3和"T"字型屏障5。" 一"字
型屏障3与出水腔6的横向中心垂直设置，" 一"字型屏障3靠近出水口那侧 设有凹槽4。" T"字型屏障5沿出水腔6的横向中心水平放置，"T"字型屏障 5远离出水口部位周边设有凹槽4。假如根系己经通过灌水器出水口进入了灌 水器内部，由于凹槽4比周围其它地方更湿润，根系的向水性特征使得根系 沿着凹槽4行走而缠绕在物理式屏障上，绕着物理式屏障生长，从而使得根 系不会进入尺寸较小的锯齿型流道7内部而堵塞灌水器。
如图1所示，所述进水腔1内的锯齿型流道7上方设有具有防堵功能的 筛状过滤网格2，所述过滤网格2的过滤直径为0.4mm、数量至少为二十个， 由于过滤直径为0.4mm，远小于灌水器内部锯齿型流道结构内的最小尺寸， 该灌水器流道结构部分最小尺寸设计为0.86mm，有效地提高了灌水器的抗物 理堵塞能力。在本发明设计体系的指导下，对灌水器的齿间距、齿锥角、齿 重合度、流道深度进行优化选择设计，得出了最优的设计尺寸，所述锯齿型 流道7的锯齿高度为1.7mm，锯齿间距为1.8mm，齿角度为108°C，锯齿型 流道深度为lmm，可有效提高了锯齿状流道内流体运动的紊动性，改善了灌 水器抗堵塞性能及保证了内部流量的均匀性。锯齿型流道7长度为19.8mm, 整个灌水器长度为45mm，便于灌水器出水口腔内的物理机械屏障的设计。
本发明从灌水器本身的物理结构着手，采用了窄缝式出水口的结构、及 出水腔内部设有物理式屏障的结构，不仅有效的解决根系入侵问题，而且还 具有价格便宜、不会污染环境的优点。另外，设置了筛状过滤网格并优化了 锯齿状流道的尺寸，使本发明改善了灌水器抗堵塞性能并保证了其内部流量 的均匀性。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域 的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发 明的保护范围内。
权利要求
1.一种地下滴灌防根系入侵灌水器，包括分别设于两侧的含有锯齿型流道的进水腔和含有出水口的出水腔，其特征在于所述出水口为窄缝式出水口。
2. 根据权利要求1所述的地下滴灌防根系入侵灌水器，其特征在于靠 近所述锯齿型流道处的出水腔横向中心位置设有与出水腔相连的物理式屏 障，物理式屏障周围设有凹槽。
3. 根据权利要求2所述的地下滴灌防根系入侵灌水器，其特征在于所 述物理式屏障为顺次设置的"一"字型屏障和"T"字型屏障，"一"字型屏障与出水腔的横向中心垂直设置，"T"字型屏障沿出水腔的横向中心水平放置。
4. 根据权利要求1-3任一所述的地下滴灌防根系入侵灌水器，其特征在于所述进水腔内的锯齿型流道上方设有筛状过滤网格。
5. 根据权利要求4所述的地下滴灌防根系入侵灌水器，其特征在于所述锯齿型流道的锯齿高度为1.7mm，锯齿间距为1.8mm，齿角度为108°C， 锯齿型流道深度为lmm，锯齿型流道长度为19.8mm,整个灌水器长度为 45mm。
全文摘要
本发明提供了一种地下滴灌防根系入侵灌水器，涉及地下滴灌灌水器，它包括分别设于两侧的含有锯齿型流道的进水腔和含有出水口的出水腔，所述出水口为窄缝式出水口。本发明从灌水器本身的物理结构着手，采用了窄缝式出水口的结构、及出水腔内部设有物理式屏障的结构，不仅有效的解决根系入侵问题，而且还具有价格便宜、不会污染环境的优点。另外，本发明设置了筛状过滤网格并优化了锯齿状流道的尺寸，使本发明改善了灌水器抗堵塞性能并保证了其内部流量的均匀性。
文档编号A01G25/06GK101124883SQ20071016388
公开日2008年2月20日 申请日期2007年10月11日 优先权日2007年10月11日
发明者于颖多, 亮 张, 王建东, 龚时宏 申请人:中国水利水电科学研究院