一种农田灌溉方法及其专用机具的制作方法

专利名称：一种农田灌溉方法及其专用机具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种田灌溉方法及专用机具。
当今世界性的水资源严重匮乏，促使各国都在努力寻找一个以节约用水为主要目的并能够多目标综合利用的灌溉方法，虽然从五、六十年代开始人们已经进行了喷灌、滴灌、渗灌等技术的研究和推广，但均因各具有一些不足之处而限制了发展，渗灌因管道堵塞问题不能解决，基本夭折在试验阶段；滴灌不仅堵塞问题不能完全解决，而且主要使用于果树等稀植植物，如应用于大田作物，投资将成倍增加，并因其末级管道布置较浅也会影响农田耕作等；喷灌则因运行管理复杂，水分飘移损失和叶面滞留损失太大等原因，没能受到大多数人们的欢迎。
本发明的目的在于提供一种灌水效率高，省工节能并能节约大量水资源的灌溉方法及专用机具。
本发明的目的通过以下技术方案实现采用一种专用机具——布膜机，沿作物种植方向，在作物根系活动层以下埋入起防渗和蓄水作用的隔水膜，可有效地避免田间深层渗漏的水量损失，从而更有效地发挥灌溉水的作用。
本发明可并在隔水膜上布置散水毛管，毛管与支管、干管及水源设备(包括机泵、过滤器、测试仪表等)相连接，组成灌溉系统。布膜机其主要包括一个牵引机及和牵引机相连接的布膜器构成，布膜器为一个侧面形状为 形的机架，机架的下端为一个横铲，铲尖向前，横铲的后端设有一个缠绕有隔水膜的卷轴。
首先根据隔水膜的宽度和铺设深度要求，挖一个坑，将横铲放入，布膜器在牵引机的牵引下移动时，横铲的铲尖铲入土内，使横铲始终在地下同一深度内移动，已埋入土内的隔水膜拉动卷轴，使之转动，这样，布膜器移动，不断地将隔水膜铺入地下同一深度。
本发明在机架的上端设有毛管卷轴以及连通机架下端的毛管管腔，可在铺设隔水膜的同时，在隔水膜上布置散水毛管。
本发明提供的农田灌溉方法与其它灌溉方法相比较，优点如下(1)灌溉水利用系数可达到98—100％。
在计算作物需水量时，把植株蒸腾和棵间蒸发均看作水分有效利用，而采用本发明方法，不仅避免了输水工程和田间深层渗漏的水量损失，而且最大可能地减少了地面棵间蒸发损失，使水分基本全部被作物吸收利用，从而更有效地发挥了灌溉水的作用。所以灌溉水利用系数达到100％是现实的，与地面灌溉相比节水50—60％，与低压管道灌溉相比节水20—30％。
(2)所有工程全部布置在地面耕作层以下，不影响交通，不影响耕作，有利于发展农业机械化作业。与地面灌溉相比节省水利工程占地3％，并节省了渠道农建用工。且工程不易被外界破坏，同时美化了田园环境。
(3)由于是地下灌溉，地表面干燥，不利于杂草生长和害虫繁殖，减少了地面锄地用工和害虫对作物的损害。
(4)具有灌溉、排渍两种功能，在天旱时引水灌溉，遇渍涝时，可以排渍，并回灌地下水，形成用水良性循环。
(5)实现了农田灌溉自动化，减轻了农民劳动负担。
(6)灌水均匀度高，且同样适用于大田作物和果树等，用于果树灌溉时可只铺设毛管。
(7)最大可能的保证了作物对土壤最佳含水量的要求。同时保证了作物根系对水、气、热、肥的平衡环境，有利于作物增产和提高产品质量。
(8)由于灌溉用水受外界影响小，水温变化不大，所有管径也远远大于1.2mm(管径超过1.2mm，将不易发生堵塞)，如再在水源枢纽处安装过滤器，堵塞的可能性将很小，并且毛管一旦堵塞还可以考虑冲洗。
(9)避免了土壤侵浊(一般明水灌溉均会造成土壤侵蚀)。
(10)可很好的利用浅薄层淡水，如地面灌、管灌、喷灌等将很难利用浅薄层淡水，所以本发明方法特别适用于水资源匮乏的浅薄层淡水区。
(11)由于灌水效率高，不仅省工、节能，而且灌水有效期长，能同时大面积组织灌溉，也就保证了大面积农田都能在最佳灌水期灌溉，缓解了用水高峰期争水矛盾。
(12)可溶性化肥的施用可与灌水同时进行，不仅施肥均匀度高，化肥不易流失，而且减少了施肥工作量。
(13)利用全封闭灌溉技术，每亩投资80—100元。
附


图1为本发明布膜机构示意图。
附图2为本发明布膜器扬起状态示意图。
附图3为本发明布膜器机架结构示意图。
附图4为本发明布膜器附图3A—A向剖视图。
附图5为本发明隔膜腔结构示意图。
附图6为本发明布膜器布膜状态示意图。
附图7为本发明布膜器机架俯视图。
附图8为本发明布膜后管分布示意图。
附图9为本发明毛管结构示意图。
附
图10为本发明松土器结构示意图。
附
图11为本发明松土器俯视图。
如附
图1和附图7所示，本发明机架5是一个侧面为 形状的臂杆，其下端为一个横铲4，铲尖向前，横铲4的后端设有一个隔膜腔3，隔膜腔3内有一个两端固定，并可转动的卷轴10，卷轴10上绕有隔水膜11，如附图5、6所示，横铲4宽度为1.0-3.0米。
如附
图1所示，本发明在机架5的上端设有毛管卷轴7，毛管卷轴7上缠绕有毛管6并可转动，如附
图1、4、7所示，机架5上端设有连通下端的毛管管腔9，毛管管腔9位于隔水膜卷轴10的上部，毛管6通过毛管管腔9到机架5的下端，这样布膜器移动时，埋入土内的毛管6拉动毛管卷轴7转动，将毛管6埋入地内隔水膜11的上部，其铺设后截面示意图如附图8所示。
本发明连接架2装有液压器8，液压器8升降杆的一端和机架5的上端连接，液压器8收缩，能够将机架5升起，如附图2所示。
采用本发明铺设地下防水膜11，不但易于施工，而且毛管6和防水膜11同时铺设，毛管6可铺设在防水膜11的上部中间部位，效率高，使所铺设的田地在灌溉后形成一个地下的饱合含水层，如附图8所示，不但节约水资源，而且实现了农田灌溉自动化。
本发明毛管6具有输水和均匀散水双重作用，采用土工布和塑料管热合成复合管，如附图9所示，用土工布13作为毛管6的下管壁塑料管12为上管壁，管径为φ10—20mm。
土工布起反滤作用，应选择密实、均匀、高质量的土工布为原材料，利用塑料的热合性制成毛管，在工程设计时，选择毛管要保障土工布与土壤有足够大的接触面，在工作中，尽量不造成土颗粒拢动。(根据资料，当渗速为3—7.6cm/s时，可拢动0.25—0.5mm的沙粒；当为1.8cm/s时，只能拢动粘土粒。)经计算上述几种规格的毛管在一般情况下毛管处最小断面渗速远远小于1.0cm/s。
为保证安全，年排沥使用频率多于一次时，应适当加宽加厚土工布。
不同的作物种类及同种类作物的不同生长期，其根系活动层深度不相同；对不同的土壤地质条件，其毛吸强度不相等，毛管水上升高度也不相等，这就要求必须对作物种植种类和土壤地质条件两方面都要调查清楚，再确定含水层埋深。对作物各生长期所要求的饱合含水层适宜深度的差宜可通过调整灌水制度来解决。
由于毛管布置是有间隔的，所形成的饱合含水层实际上是断面近似为椭圆形的且相平行的饱合含水体，如图8所示，灌溉时，不允许地面出现明水，并且为避免渍涝现象的发生，某时段(或连续灌水时间)内饱合含水体最小埋深必须大于在相应长的时段内作物对饱合含水体的允许埋深。
灌溉后，在两隔水膜中间点，毛吸现象最弱，土壤含水量最少。
为同时满足上述要求，各参数可参考下列数值隔水膜埋深H＝1.0—1.5米(沙性土浅，粘性土深)隔水膜宽度M＝1.5—3.0米(沙性土宽，粘性土窄)隔水膜间距L’＝0—3.0米(沙性土窄，粘性土宽)本发明的隔水膜采用聚乙烯薄膜，由于其深埋地面以下，超过了植物根系的活动深度，且避免了日光晒，所以不易被外界破坏，不易老化，采用市场上最薄的聚乙烯薄膜即可满足要求，壁厚δ＝0.005-0.01mm。
隔水膜厚度δ＝0.005mm，设计铺设最大长度150米，膜轴d＝25mm，若膜轴室直径设计为54mm，考虑间隙2mm，计算直径D＝54-2＝52mm，薄膜平均周长为c＝π/2(D+d)，层数n＝(D-d)/(2×0.005)，此时膜长为A＝n·c＝326m。完全满足膜长设计要求。
一般隔水膜埋深范围在1.0—1.5米之间埋设宽度为1.5-3.0米的隔水膜，隔水膜间距为0—3米，例埋深分别为1.0米、1.2米、1.5米，若对应隔水膜宽度为1.5米、2.0米、3.0米，隔水膜间距为0米、1.5米、3米，采用人工埋置方法，在间隔0、1.5米和3米处挖深分别为1.0米、1.2米、1.5米，宽分别为1.5米、2.0米、3.0米的坑，埋入宽度分别为1.5米、2.0米、3.0米的隔水膜。采用本发明所提供的布膜器，若设计布膜深度为1.1—1.3米，按1.3米进行结构计算布膜宽2.0米，布膜器底脚宽2.05米，当施工时土体有两种外形变化的可能，一是地表面不发生变化，布膜机通过全靠土体的自身压缩；二是土体被剪切破坏，但一般情况下两种变化状态兼有，为安全起见，按第二种状态作为设计依据，根据地质条件分析，粘性土壤固结力较大，内摩擦角较小，而沙性土壤固结力较小，内摩擦角较大，但一般情况下粘性土阻力较大，为此按粘性土壤设计。
为减小布膜器阻力，在布膜施工前可用松土器进行松土，此时土壤固结力将大大减小。本发明松土器结构如附
图10和附
图11所示，其主要由一个 形的机架14构成，下端为一个横铲片16，机架14的中部设有一个横铲刀15，松土时，根据隔水膜埋设深度挖一个坑，将横铲片16放入，在牵引机的作用下，松土器移动，达到松土的目的。
本发明的灌溉方法铺设隔水膜后，可在隔水膜上设置散水毛管，也可不设置毛管而采用喷灌等其它方法，也可达到灌溉节水的目的。
权利要求
1.一种农田灌溉方法，其特征在于沿作物种植方向，在作物根系活动层以下埋入起防渗和蓄水作用的隔水膜。
2.根据权利要求1所述的一种农田灌溉方法，其特征在于在隔水膜上布置散水毛管，毛管与支管、干管及水源设备相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种农田灌溉方法，其特征在于隔水膜埋深度H＝1.0—1.5m。
4.根据权利要求1所述的一种农田灌溉方法的专用布膜机，包括牵引机1、和牵引机1相连接的布膜器等，其特征在于布膜器由一个侧面形状为 形的机架5构成，机架5的下端为一个横铲4、铲尖向前，横铲4的后端设有一个缠绕有隔水膜11的卷轴10。
5.根据权利要求2所述的一种农田灌溉方法的专用布膜机，包括牵引机1、和牵引机1相连接的布膜器等，其特征在于布膜器由一个侧面形状为 形的机架5构成，机架5的下端为一个横铲4、铲尖向前，横铲4的后端设有一个缠绕有隔水膜11的卷轴10，机架5的上端设有毛管卷轴7以及连通机架5下端的毛管管腔9。
6.根据权利要求4所述的一种布膜机，其特征在于在机架5的上端设有毛管卷轴7以及连通机架5下端的毛管管腔9。
7.根据权利要求4所述的一种布膜机，其特征在于在横铲4的后端设有一个隔膜腔3，隔膜腔3内有一个两端固定，并可转动的卷轴10。
8.根据权利要求4所述的一种布膜机，其特征在于机架5的上端通连接架2和牵引机1相连接，其中机架5和连接架2采用绞链连接，连接架2上装有液压器8，液压器8升降杆的一端和机架5的上端连接，液压器8收缩，能够将机架5升起。
9.根据权利要求4所述的一种布膜机，其特征在于横铲4宽度为1.0—3.0米。
全文摘要
本发明涉及一种农田灌溉方法及其专用机具，这种方法是使用一种专用机具布膜机，沿作物的种植方向，在作物根系活动层以下埋入隔水膜，并在其中心线上布置散水毛管，毛管与支管、干管及水源设备相连接，组成灌溉系统，隔水膜起到防渗和蓄水的作用，毛管起着输水和均匀散水双重作用，这样水量损失减小到最小限度，可高质量地满足作物对水的要求，且所有的管件均布置在耕作层以下，有利于发展农业机械化作业。
文档编号A01G25/00GK1121765SQ9410909
公开日1996年5月8日 申请日期1994年8月15日 优先权日1994年8月15日
发明者陈玉凯, 师国英 申请人:师国英