滴灌水肥一体化首部装置及使用其的水肥一体化滴灌系统的制作方法

本实用新型涉及用于滴灌系统的过滤和定量施肥的装置，具体涉及滴灌系统的可移动首部装置。

背景技术：

丘陵山地已成为现代农业开发的主要对象。但丘陵山地地形支离破碎、地块面积小，随着水资源严重紧缺，农业用水缺口日益增大，在丘陵山地发展农林业特色作物种植时需要配备滴灌系统。滴灌系统包括水源、增压装置、过滤器、施肥器、进排气装置、压力控制装置、干管、支管、毛管等部分。其中过滤器、施肥器及进排气装置构成首部装置，是每套滴灌系统必不可少的部分。以水肥耦合规律为基础的水肥一体化技术是以实现水肥高效利用为目的，采用压力灌溉系统，将肥料溶解于水中，随灌溉水一起输送到作物根部土壤的技术。近年来，通过发展应用水肥一体化技术，加速了区域规模化高效节水灌溉的实施。

滴灌系统能够灌溉的最大面积主要取决于两个因素：水源供水流量和作物耗水量。灌溉面积越大、亩均投入越小。反之，灌溉面积越小、亩均投入越大(亩均投入成本为总投入成本除以灌溉面积)。在灌溉面积一定的情况下，亩均投入成本中首部装置的占比很大。在年降雨量400mm的半干旱区域，当水源供水量为40m³/h、能够灌溉的最大面积为250亩左右。但在丘陵山地地区，按照传统的滴灌系统布置方式，每套滴灌系统不仅可控制的地块面积小，而且亩均造价高达1200-1700元。由于难以承受如此高额的投入，导致丘陵山地地区种植户无法采用滴灌水肥一体化技术进行高效地灌水施肥。

为了解决分散、零星地块的灌溉需求，并降低滴灌设施的投入，中国专利cn204707645u公开了一种移动首部，其包含水泵动力装置和过滤器设备。但是，水泵动力装置以及控制柜等设施重量较大，难以移动，而且缺少施肥部件。中国专利cn101099445公开了一种移动滴灌方法及滴灌车，其通过投入少量的滴灌带和滴灌车，并采用反复使用的方式来降低成本，忽略了每次灌溉时铺设滴灌带的人工成本，并且不利于在丘陵山地中应用。中国专利cn202663896u公开了一种移动滴灌机，其包括储水装置、移动首部和滴灌主体，相当于包括了整个滴灌系统(包括首部、支管、毛管)，实际操作时，整个设施移动不便，尤其在丘陵山地受地形影响较大。

中国专利cn207820543u公开了一种针对单个农产品进行滴灌的装置，其包括呈一字型排列在聚乙烯管上的过滤器、吸肥器，其中吸肥器采用外壳两侧分别设置调节栓和外接吸肥管道及阀门的设计，但该滴灌装置主要解决喷嘴滴灌量的精确控制问题，缺乏对于方便首部装置移动的结构设计，也不利于解决降低滴灌管网成本投入的问题，同时，由于无法单独灌水，在使用中存在管网水肥残留、滋生细菌，以及水肥渗透性差的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种滴灌水肥一体化首部装置及使用其的水肥一体化滴灌系统，从而促进滴灌水肥一体化技术在山区(丘陵山地)果园小面积分散地块推广应用。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种可移动的滴灌水肥一体化首部装置，该首部装置包括u字型的主管以及设置在该主管上的第一过滤部件、第一控制阀门、施肥部件和进排气部件，所述施肥部件包括并联管道、施肥器和第二控制阀门，并联管道的两端分别连接于主管上的第一控制阀门的两侧，第一过滤部件及进排气部件分别位于并联管道的两侧，施肥器和第二控制阀门设置在并联管道上。

优选的，所述首部装置还包括分别设置在主管两端的水源接口(进口)和支管接口(出口)，水源接口、支管接口均采用可快速连接、密封性好的标准接口，例如，内扣式消防接头。

优选的，所述第一过滤部件位于并联管道的水源接口侧(即设置在水源接口与并联管道之间)，进排气部件位于并联管道的支管接口侧(即设置在并联管道与支管接口之间)。

优选的，所述并联管道上还设置有第二过滤部件，第二过滤部件位于施肥器的出口侧。例如，并联管道上依次设置有一个第二控制阀门、施肥器、第二过滤部件及另一个第二控制阀门。

优选的，所述主管一端的弯折位置位于第一过滤部件与并联管道之间，主管另一端的弯折位置位于进排气部件与并联管道之间。

优选的，所述进排气部件包括进排气阀和压力表。

优选的，所述施肥器选自水力驱动比例式施肥泵。

优选的，所述并联管道垂直于主管所在平面。

一种适用于山区果园的水肥一体化滴灌系统，包括上述首部装置以及分散布置在若干个地块内的滴灌管网，每个地块内的滴灌管网包括若干个支管以及与支管对应相连的毛管，所述首部装置的主管分别与水源及任意支管相连。

优选的，所述每个地块根据该地块面积划分为若干个小区，每个小区布置一个支管，各小区的支管相互独立。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型的首部装置利用并联管道将施肥器安装在u型主管上，结构紧凑、稳固，可以方便的在山区果园小面积分散地块之间搬运移动，并通过在不同地块进行滴灌时使用同一个首部装置，降低山区果园滴灌管网投入成本(例如，省却干管材料及铺设成本)和劳力消耗；同时，通过控制并联管道上的阀门和调节施肥器的开度，既可以实现水肥一体化施肥，也可以实现灌水、施肥的控制，从而提高山区果园水肥一体化滴灌效果。

进一步的，本实用新型中，主管端口采用的内扣式消防接头为标准连接件，使得首部装置可以方便快捷的与水源及滴灌区域布置的支管连接。

进一步的，本实用新型中，采用水力驱动比例式施肥泵，可以增加施肥的均匀性，精确控制水肥比例。

附图说明

图1为滴灌水肥一体化首部装置的结构示意图；

图中：1.标准连接进口；2.主过滤器；3.u型主管；4.并联管道进口段；5.并联管道出口段；6.施肥器；7.主管控制阀；8.并联管道进口控制阀；9.肥液过滤器；10.并联管道出口控制阀；11.肥液吸入口；12.进排气阀；13.压力表；14.标准连接出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型提出了一种用于山区小面积分散地块滴灌系统的水肥一体化首部装置，其包括滴灌系统首部的过滤器、施肥器及进排气部件，结合一些管材、控制阀门和连接件组装成一个独立的装置，该首部装置结构紧凑、功能齐全、便于搬运移动。

参见图1，上述首部装置包括水平方向的过滤及进排气组件和垂直方向的施肥组件。过滤及进排气组件具体包括主过滤器2、u型主管3、主管控制阀7、压力表13和进排气阀12。其中，u型主管3利用安装在其进、出口的内扣式消防接头分别形成标准连接进口1、标准连接出口14；压力表13和进排气阀12安装在u型主管3出口侧的弯折管段上，主过滤器2安装在在u型主管3进口侧的弯折管段上，主管控制阀7安装在u型主管3中间的管段上。施肥组件具体包括施肥器6、肥液过滤器9及安装在主管3上的并联管道，并联管道分为两段，即连接于施肥器6与主管控制阀7进口侧之间的并联管道进口段4和连接于施肥器6与主管控制阀7出口侧之间的并联管道出口段5，并联管道进、出口段4、5上分别安装有并联管道进口控制阀8、并联管道出口控制阀10，肥液过滤器9安装在并联管道出口段5上。

上述主管控制阀7及并联管道进、出口控制阀8、10，选择能节流和控制流量的球阀或蝶阀。

上述主过滤器2和肥液过滤器9，采用满足《微灌工程技术规范》(gb/t5485-209)对水质要求的过滤设备，过滤设备的进出口接口，采用螺口连接方式，以减少连接长度。例如，主过滤器2和肥液过滤器9均采用120目过滤精度的网式过滤器或叠片过滤器，能够阻止微小颗粒进入滴灌管网、堵塞滴头出水口。

上述压力表13的测量范围为0-1.0mpa，测量精度为0.02mpa。压力表量程能够涵盖一般滴灌系统首部压力范围及最大压力(不超过0.8mpa)。所要求的测量精度能够反映出滴灌过程中毛管堵塞、管道破裂等故障的发生。

上述进排气阀12的封水压力为3-6psi，保证进排气阀不漏水(管道压力为2-4m时)。

上述施肥器6采用吸肥量为主管流量2％～4％的水力驱动比例式施肥泵。

首部装置外形尺寸为：长50-65cm、宽40-55cm、高55-70cm；重量一般不超过15kg，便于安装、拆卸和搬运。

上述首部装置的工作流程如下：

参见图1，水源接入标准连接进口1，水流首先经过主过滤器2。

当只灌水不施肥时，主管控制阀7全开，而并联管道进口控制阀8和并联管道出口控制阀10关闭，水流通过u型主管3，并经标准连接出口14流入支管，由支管进入毛管并完成灌水。

当需要施肥时，打开并联管道进口控制阀8和并联管道出口控制阀10，调节主管控制阀7(将主管控制阀7从全开状态逐渐关闭)，直到施肥器6通过肥液吸入口11从肥液桶开始吸肥(这时主管控制阀7处于未全关闭状态，如果继续关小主管控制阀7，能够提高水肥混合液中肥料所占的比例)，水流一部分从并联管道进口段4经并联管道进口控制阀8进入施肥器6，与施肥器6吸入的肥液构成水肥混合液，并依次经过并联管道出口段5上的肥液过滤器9、并联管道出口控制阀10进入u型主管3，与另一部分直接流过u型主管3的水流汇合后经过标准连接出口14流入支管，由支管进入毛管并完成施肥。

上述工作流程中，通过联合控制主管控制阀7的开度、并联管道进、出口控制阀8、10的开度，以及肥液吸入口11的开度(通过旋钮调节)来调节进入u型主管3的水肥混合液的流量，从而实现精确控制主管3流出的水和肥液的比例。

对于位于丘陵山地的山区果园，利用上述首部装置连接水源和某个地块的内的支管(如果单个地块面积大于3亩，将每3亩划分为一个滴灌小区；每个滴灌小区安装2级管网，即多个地面毛管和与之相连接的一个地下支管)，然后采取先灌水(不含肥)0.5-1h(根据灌水时土壤的湿润状况决定具体时间；土壤湿润则灌水时间短，土壤干燥则灌水时间长)，然后施肥0.5-1h(根据施肥总量和施肥速率来确定具体时间)，再灌水(不含肥)0.5-1h，毛管的滴头流量为2-4l/h，能够将肥液施入果树根系的主要分布层，同时不发生深层渗漏，确保肥液的高效利用(即确保肥液随灌水渗入30-40cm的土层中)。

本实用新型的首部装置具有以下特点：

1)主管进出口为标准化接口，连接方便快捷、不费工、不漏水。

2)能够准确控制施肥量、施肥的均匀度，以及水和肥的比例。

3)所述首部装置按照“u”字型进行组件组装，以减小总长度和体积，使得首部装置能够放置在小轿车后备箱、三轮摩托车上，甚至单人搬运，从而方便的在山区分散小地块间移动。同时u型主管可以确保整个首部装置可以稳固的放置在地块中。

总之，本实用新型所述首部装置可以便捷移动，从而可以供不同地块的滴灌管网使用，改变了山区滴灌系统管网的布置方式，省去了主管道的布设和费用，可以在单个地块独立形成滴灌系统，实现了一家一户小地块滴灌水肥一体化低成本、高效率管理，从而促进滴灌水肥一体化技术在山区果园(例如，黄土丘陵山地苹果园)小面积分散地块推广应用。