专利名称：用于有底测坑土壤排水的控制系统的制作方法
技术领域：
本技术属于一种用于农业试验用土壤排水的控制系统，特别适于有底测坑的土壤排水。
背景技术：
“有底测坑”是在农业科学观测研究中应用的一种试验设施，它修建在田间，由底部和四壁构成，不透水，形状如同一个矩形的坑，因此称其为“测坑”。测坑一般为长330cm、 宽200cm，深度因实际需求从180cm到350cm不等，测坑边缘高出地表面约10cm。测坑的底部铺垫约10 20cm厚的碎石，碎石上铺10 20cm左右厚的粗砂组成透水层(“也称过滤层”)，上面再加入回填土，土面距离测坑上边缘IOcm左右，就成为一个完整的用于农业科学观测研究的“有底测坑”。有底测坑分为两种一种是带有排水装置的可排水有底测坑(以下简称K测坑)，另一种是没有排水装置的有底测坑(以下简称M测坑)。K测坑底部透水层埋有排水管，测坑的侧面需要加建地下室/道用于排水，配套的设备十分昂贵，加建地下室还增加占地面积，相应的防雨设施其面积和费用也要增加，其造价大大高于M测坑，实际应用中受到一定限制。M测坑比K测坑要简单很多，易于建造，费用较低，所存在的不足是不能自然排水，无法解决以下两个实际问题第一，当测坑内水分过大时不能及时排出，只能靠自然蒸腾蒸发减少土壤含水量，过程比较长；第二，在反复使用中因多次灌水，测坑内的土壤会逐渐积累盐分，不仅影响作物生长发育，而且直接影响到试验的准确性，一般田间土壤出现盐分积累时，可以利用灌排技术淋洗盐分，M测坑却无法利用灌排技术淋洗盐分，有人用一种用于抽取土壤溶液的陶瓷渗水管插入M测坑，利用手动气管抽取水分，此法每次的抽取量仅有几毫升，远不能解决M测坑的水分排除，目前解决这个问题只有人工换土一种方法，一般一个测坑的土量在10-20m3，通常每个试验少则几个测坑，多则几十个测坑，人工换土不仅工作量大、耗时、费用高，而且换后的土壤与测坑原来的土壤理化性质不完全相同，土壤结构也被破坏，试验的连续性受到很大影响。
发明内容
本发明的目的是，为解决有底测坑的土壤排水问题，提供一种用于有底测坑土壤排水的控制系统。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是
有底测坑土壤排水的控制系统包括有底测坑，有底测坑底部设有透水层，测坑内竖向设有抽水管，抽水管的入水口位于测坑的透水层处，出水口与贮水罐连接，贮水罐底部密闭设有排水管，罐口设有抽气管与抽水泵连接。有底测坑竖向设有护管，抽水管穿设在护管内。抽水管使用透明材质，透水层中的水分不足时会出现水气同时被抽出，出现管内水气混合状态时，可以关闭排水装置，待透水层内的水分充足时再行抽水，也可以将抽水管移入另一个测坑进行抽水。护管一般埋设在测坑的边角，下端至测坑的透水层，其作用是方便抽水管插入和防止土壤坍塌挤压抽水管。现有M测坑可以用打孔的方式埋入护管，新建M测坑可预设护管。贮水罐罐口处密封连接有第一抽气管、进气管和抽水管，罐体上下分别设有上水位感应装置、下水位感应装置和地线并与第一控制电路装置连接。第一抽气管、进气管和排水管上安装有电磁阀并与第一控制电路装置连接。第一控制电路装置控制连接第一抽气管、进气管和排水管上的电磁阀，与控制连接的上水位感应装置和下水位感应装置构成本系统的排水装置。第一抽气管与缓冲瓶连接。缓冲瓶上设有第二抽气管与抽水泵连接，缓冲瓶瓶体上设有水位感应装置和地线，第二抽气管上设有限压阀，水位感应装置、抽水泵和地线与第二控制电路装置连接。缓冲瓶内出现意外积水并上升至水位感应装置时，水位感应装置与地线导通，第二控制电路装置控制抽水泵停机，防止因水分吸入而损坏抽水泵，实现抽水泵的自动保护，将缓冲瓶内积水倒掉后即可重新工作。抽水泵可以是真空泵或潜水泵。第二控制电路装置与水位感应装置、抽水泵和地线的连接为控制连接。第一抽气管为三通管，以并列的方式连接多个排水装置。第一电路控制装置控制连接第一抽气管、进气管和排水管上的电磁阀，与控制连接的上水位感应装置和下水位感应装置构成本控制系统的排水装置，第二电路控制装置控制连接水位感应装置、抽水泵和地线构成本控制系统的动力装置。排水装置可移动，根据需要将抽水管移入任一测坑内进行抽排水。动力装置可与一个或多个排水装置相接，同时带动一个或多个排水装置实施排水。采用本发明的技术方案，可以方便的移动排水装置或控制系统，根据需要对不同的M测坑进行排水或土壤洗盐；已有的M测坑不需改动，只需在测坑内设一根护管，用于抽水管插入即可；排水装置的数量不受限制，可以单个或几个测坑同时排水；K测坑出现排水故障时，也可使用本系统，只需在测坑内打一竖向孔，插入抽水管即可实施排水。本控制系统使用的均是常规部件，不需要特殊的生产设备和条件，生产起来很方便。
图1为本发明排水系统的结构图2为本发明自动排水装置的工作原理框图3为本发明动力装置抽水泵自动保护功能的原理框图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例1:
有底测坑的排水如图1所示，将抽水管4竖向插入测坑1护管3内，使入水口位于测坑1的透水层2处，出水口密闭连接到贮水罐5，贮水罐选用透明材质的，罐口的第一抽气管8直接连接到真空泵21上，使用时先将贮水罐5底部的排水管10关闭，接通电源，开启真空泵21，贮水罐5中产生负压，透水层2的水经抽水管4进入贮水罐5，当贮水罐5内水量接近第一抽气管8管口时关闭电源，将贮水罐5的排水管10打开，把罐内的水排出，然后关闭排水管10，再开启真空泵21，继续抽水一排水过程，直至测坑1透水层2内水分排完。实施例2:
有底测坑的土壤洗盐如图1所示，抽水管4竖向设在测坑1的护管3内，使入水口位于测坑1的透水层2处，贮水罐5上密闭连接抽水管4、进气管6、第一抽气管8和排水管10， 罐体上设有上水位感应装置12、下水位感应装置13和地线15，进气管6上设有电磁阀7，第一抽气管8上设有电磁阀9，排水管10上设有电磁阀11。电磁阀7、电磁阀9、电磁阀11和地线15与第一控制电路装置14连接，缓冲瓶18密闭连接第一抽气管8的出气口和第二抽气管16的进气口，瓶体上设有水位感应装置19和地线22，第二抽气管16上设有限压阀17 并与抽水泵21连接，水位感应装置19、地线22和抽水泵21与第二控制电路装置20连接。 第一控制电路装置14与电磁阀7、电磁阀9、电磁阀11、上水位感应装置12、下水位感应装置13和地线15的连接为控制连接，构成本控制系统的排水装置，即图1中虚线框对的部分。第二控制电路装置20与水位感应装置19、地线22和抽水泵的连接为控制连接，构成本控制系统的动力装置。实施时，首先向测坑1内灌足水，水分经下渗至透水层2，将抽水管4竖向插入测坑 1的护管3中，使入水口位于测坑的透水层2，接通电源，开启抽水泵21，在第一控制电路装置14的作用下，电磁阀9打开，电磁阀11和电磁阀7关闭，测坑透水层2的水经抽水管4 进入贮水罐5，罐内水位上升至上水位感应装置12时，第一控制电路装置14控制电磁阀9 关闭，电磁阀11和电磁阀7打开，贮水罐5内的水从排水管10排出，实现一个抽水一排水过程，当水位降至下水位感应装置13以下时，第一控制电路装置14控制电磁阀7和电磁阀 11关闭，同时打开电磁阀9，再次开始抽水。待测坑1内的下渗水分排完，再向测坑1内灌水并再次抽一排水，反复三次“灌水一抽水一排水”过程，测坑1 土壤中的大部分盐分可被淋洗出去，土壤达到可使用标准。本系统工作原理接通电源开启抽水泵21时，第一控制电路装置14控制第一抽气管电磁阀9打开，排水管电磁阀11和进气管电磁阀7关闭，贮水罐5中产生负压，测坑1透水层2的水经抽水管4进入贮水罐5，贮水罐5水位上升至水位上限感应装置12时，感应装置12与地线15导通，第一控制电路装置14控制抽气管电磁阀9关闭，排水管电磁阀11和进气管电磁阀7打开，贮水罐5的水从排水管10排出，当水位降至下水位感应装置13以下时，感应装置13与地线15不导通，第一控制电路装置14控制电磁阀7和电磁阀11关闭， 同时打开电磁阀9，抽水一排水过程再次开始，实现自动排水，工作原理见图2 ；贮水罐5排水时第二抽气管16内的气压发生变化，限压阀17自行调整气压，保证抽水泵21处在正常工作状态；缓冲瓶18若因某种原因使瓶内积水至水位感应装置19时，水位感应装置19与地线22导通，第二控制电路装置20控制抽水泵21停止运行，实现抽水泵21的自动保护， 人工将缓冲瓶18内水分倒掉后，即可继续工作，原理见附图3。实施例3:
多个测坑排水第一抽气管8的三通口依次连接多个排水装置23等，各排水装置与图 1中虚线对所框部分设置相同，使用时将不同排水装置的抽水管分别插入不同的测坑内的护管中，入水口位于测坑的透水层处，接通电源，开启抽水泵21，在第一控制电路装置14的作用下，第一抽气管电磁阀9打开，排水管电磁阀11和进气管电磁阀7关闭，贮水罐5中产生负压，测坑1透水层2的水经抽水管4进入贮水罐5，罐内水位上升至上水位感应装置12 时，第一控制电路装置14控制电磁阀9关闭，电磁阀11和电磁阀7打开，贮水罐5内的水从排水管10排出，当水位降至下水位感应装置13以下时，第一控制电路装置14控制电磁阀7和电磁阀11关闭，同时打开电磁阀9，抽水一排水过程再次开始。
当一个排水装置的贮水罐排水时，其它排水装置的贮水罐可以继续抽水或同时排水，相互之间不受影响；当有抽水管内出现水气混合状态时，要及时关闭排水装置，待透水层内的水分充足时再行抽水，或将抽水管移入另一个测坑进行抽水。只用于排水时，测坑透水层的水分排完可停止该测坑排水装置运行或将抽水管转至另一测坑继续工作；当某一测坑需要淋洗盐分时，采用实施例2的方法反复三次进行“灌水一抽水一排水”过程可达到要求。缓冲瓶18内积水至水位感应装置19时，水位感应装置19与地线22导通，第二控制电路装置20控制抽水泵21停止运行，实现抽水泵21的自动保护，人工将缓冲瓶内水分倒掉后，即可继续工作。
权利要求
1.一种用于有底测坑土壤排水的控制系统，包括有底测坑，有底测坑底部设有透水层， 其特征在于测坑内竖向设有抽水管，抽水管的入水口位于测坑的透水层处，出水口与贮水罐连接，贮水罐底部密闭设有排水管，罐口设有抽气管与抽水泵连接。
2.如权利要求1所述的用于有底测坑土壤排水的控制系统，其特征在于所述有底测坑竖向设有护管，抽水管穿设在护管内。
3.如权利要求1所述的用于有底测坑土壤排水的控制系统，其特征在于所述贮水罐罐口处密封连接有第一抽气管、进气管和抽水管，罐体上下分别设有上水位感应装置和下水位感应装置并与第一控制电路装置连接。
4.如权利要求3所述的用于有底测坑土壤排水的控制系统，其特征在于所述第一抽气管、进气管和排水管上安装有电磁阀并与第一控制电路装置连接。
5.如权利要求4所述的用于有底测坑土壤排水的控制系统，其特征在于所述第一控制电路装置控制连接第一抽气管、进气管和排水管上的电磁阀，与控制连接的上水位感应装置和下水位感应装置构成本系统的排水装置。
6.如权利要求5所述的用于有底测坑土壤排水的控制系统，其特征在于所述第一抽气管与缓冲瓶连接。
7.如权利要求6所述的用于有底测坑土壤排水的控制系统，其特征在于所述缓冲瓶上设有第二抽气管与所述抽水泵连接，缓冲瓶瓶体上设有水位感应装置，第二抽气管上设有限压阀，水位感应装置和抽水泵与第二控制电路装置连接。
8.如权利要求7所述的用于有底测坑土壤排水的控制系统，其特征在于所述第二控制电路装置与水位感应装置和抽水泵的连接为控制连接。
9.如权利要求3所述的用于有底测坑土壤排水的控制系统，其特征在于所述第一抽气管为三通管，以并列的方式连接多个排水装置。
全文摘要
一种用于有底测坑土壤排水的控制系统，包括有有底测坑，有底测坑底部设有透水层，测坑内竖向设有抽水管，抽水管的出水口与贮水罐连接，贮水罐底部密闭设有排水管，罐口设有抽气管与抽水泵连接。使用时将抽水管插入测坑护管至透水层，开启抽水泵即可将测坑透水层内的水分抽排出去。控制系统可以方便移动，根据需要对不同的测坑进行排水或土壤洗盐，可以单个或几个测坑同时排水。
文档编号E02B11/00GK102418331SQ20111022347
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者刘安能, 宗洁, 张笑培, 杨慎骄, 王和洲, 陈金平 申请人:中国农业科学院农田灌溉研究所