專利名稱：一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通過對根區(qū)補充空氣來解決氧氣不足的問題， 一直是生產(chǎn)者和研究者 所關(guān)注的問題。人們很早就在理論和實驗層面上認識到土壤通氣的好處， 但由于缺乏適宜的空氣注射設(shè)備導(dǎo)致大田應(yīng)用很難實施。向土壤通氣的理
念首先由Enyeart提出，最早的實驗開始于上個世紀80年代，1979年 Daigger等對馬鈴薯和胡蘿卜開始了地下通氣的實驗，他們利用空氣壓縮機 向地埋邊壁打孔的水龍帶注射空氣，結(jié)果顯示通氣處理可以提高作物的品 質(zhì)， 一級馬鈴薯的產(chǎn)量更多，收獲的胡羅卜的長度更大。Busscher利用同 樣的方法開展了茄子、大豆和番茄的大田和盆栽地下通氣試驗，結(jié)果表明 地下通氣提高了三種作物的產(chǎn)量。但是直接向土壤中注入空氣的方法，因 煙囪效應(yīng)會導(dǎo)致注入氣體很快逸出，令該方法的實際效果大打折扣，導(dǎo)致
其動力消耗費用高而很難大面積應(yīng)用。向根區(qū)中注入H202也是解決土壤氧
氣虧缺問題的一種選擇，但由于H202性質(zhì)不穩(wěn)定使其貯存和運輸不太方 便，再加上較高的費用以及對土壤環(huán)境潛在的不利影響，導(dǎo)致該方法的應(yīng) 用受到一定的限制。
隨著地下滴灌技術(shù)的日臻完善和大面積推廣應(yīng)用，普通地下滴灌在灌 溉時造成的植物根系暫時缺氧問題，影響了大田根區(qū)土壤的通氣環(huán)境。利 用地下滴灌系統(tǒng)把摻氣水或者摻氣水肥混合流體輸送到植物根區(qū)，能有效 改善植物根圍的水、肥、氣、熱環(huán)境，達到提高水肥利用效率、增加經(jīng)濟 產(chǎn)量和改善收獲品質(zhì)的目的。如何把空氣以微小氣泡的形式均勻地摻入到 滴灌管道系統(tǒng)的水當(dāng)中，是事關(guān)該方法成敗的關(guān)鍵問題。如果摻入的空氣 沒有與水均勻混合，或者形成大的氣泡，都有可能在管道運輸當(dāng)中出現(xiàn)水 氣分層的現(xiàn)象，影響空氣進入到土壤當(dāng)中的均勻度，或者出現(xiàn)空氣難于進 入土壤的情形。目前國外多采用Mazzei Injector公司生產(chǎn)的Mazzd文丘里 注射器來完成空氣的摻入，Mazzei文丘里注射器的工作原理與普通文丘里 一樣，遵循伯努利定律當(dāng)一定壓力的水流從文丘里進水端進入到喉道時，
3由于喉道半徑變小導(dǎo)致水流速度變大，水的壓力相應(yīng)降低，當(dāng)壓力低于外 界大氣壓時，空氣就會通過進氣口被吸進來摻入到水流當(dāng)中，當(dāng)高速的水 氣混合體從喉部流向文丘里出口端時，由于管道半徑變大導(dǎo)致水流流速降 低，動能轉(zhuǎn)化為勢能使壓力增加，繼續(xù)以有壓流體的形式流入主管道，經(jīng)
過輸移后最后經(jīng)滴頭入滲到土壤當(dāng)中。Mazzei文丘里注射器是一種專利產(chǎn) 品，與普通文丘里注射器不同之處在于它的空氣入口處有一個微型的翼輪， 當(dāng)空氣通過時引起翼輪轉(zhuǎn)動導(dǎo)致空氣破碎化，而使進入水中的空氣形成微 氣泡均勻分布在管道中，不會出現(xiàn)水氣分層的情形或產(chǎn)生大氣泡，保持管 道內(nèi)流體運動及壓力的平穩(wěn)。Mazzei文丘里注射器的價格高昂，考慮到設(shè) 備的造價和能量的損耗，其摻氣的比率(管道內(nèi)水氣的體積比)有限，維 持在12%左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種曝氣地下滴灌 系統(tǒng)，主要解決了現(xiàn)有的普通地下滴灌在灌溉時造成的植物根系暫時缺氧 及采用Mazzei文丘里注射器來完成空氣的摻入設(shè)備造價高、能量損耗大、 摻氣比率有限等問題。
為了達到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的 一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)， 它包括輸水干管，輸水干管一端與水源相通連接，另一端與輸水支管相連 接，輸水支管與埋在地下的邊壁帶有出水孔的各灌水毛管相通連接，在各 灌水毛管的地上部分設(shè)有流量控制閥，在輸水干管上串聯(lián)增壓泵，其特殊 之處在于在輸水干管上并聯(lián)曝氣室，曝氣室的進水端設(shè)第一水量控制閥， 在輸水干管與曝氣室相連接的部位上設(shè)第二水量控制閥，曝氣室內(nèi)有一固 定不能移動的曝氣部件，空氣壓縮機和具有供氣壓力可調(diào)功能的儲氣瓶相 連通，儲氣瓶通過帶有單向閥的通氣軟管和曝氣室內(nèi)的曝氣部件相連通， 在通氣軟管的單向閥和曝氣室之間設(shè)第一氣流控制閥，在通氣軟管的單向 閥和第一氣流控制閥之間有一支路通氣管，與曝氣室相連通，并且在支路 通氣管上設(shè)第二氣流控制閥。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其所述的水源為供水箱，也可為其 他水源。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其所述的輸水干管與 支管、支管與毛管以及空氣壓縮機和儲氣瓶、儲氣瓶和曝氣室的連接部位完全密封與外 界不發(fā)生任何水或氣體的交流。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其所述的灌水毛管采用硬聚氯乙烯
管(UPVC管)，埋設(shè)在地表以下10-100cm，具體深度可根據(jù)作物根系分布 狀況和計劃濕潤深度來確定，灌水毛管邊壁上的出水孔間距在10-100cm之 間，出水孔流量在l-10L/h。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其所述輸水干管和輸水支管為黑色 碳纖維管或者灰色聚氯乙烯管，增壓泵與輸水干管串聯(lián)，并位于供水箱或 者其他水源和曝氣室之間。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其所述儲氣瓶可提供1-5個大氣壓 的穩(wěn)定工作壓力，儲氣瓶上的通氣軟管帶有單向閥，單向閥的作用保證氣 體或者液體只能向曝氣室的方向運動，不能向儲氣瓶的方向運動，通氣軟 管為優(yōu)質(zhì)PP管。在實際的工作狀態(tài)下，為了保證曝氣的實現(xiàn)要求儲氣瓶提 供的穩(wěn)定供氣壓力必須高于曝氣室內(nèi)的進水壓力。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其所述的曝氣部件為微孔曝氣管、 微孔曝氣器、曝氣盤或曝氣頭。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其所述的第一、二水量控制閥和第 一、二氣流控制閥能夠精確穩(wěn)定的控制流體流量，也可完全關(guān)閉閥門使流 量為零。當(dāng)?shù)谝凰靠刂崎y、第一氣流控制閥、單向閥以及各灌水毛管地 上部分設(shè)置的流量控制閥均打開，其它控制閥關(guān)閉時，在正常的供水供氣 條件下本系統(tǒng)可以進行曝氣地下滴灌；當(dāng)只供氣且第二氣流控制閥和各灌 水毛管地上部分設(shè)置的流量控制閥呈打開狀態(tài)，同時保持第一、二水量控 制閥和第一氣流控制閥關(guān)閉時又可以單獨的對作物根系進行補氣；當(dāng)只供 水且關(guān)閉第一水量控制閥，同時保持第二水量控制閥和各灌水毛管地上部 分設(shè)置的流量控制閥打開后可以進行普通的地下滴灌。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其所述的在各灌水毛管地上部分設(shè)置 的流量控制閥能夠精確穩(wěn)定的控制流體流量，也可完全關(guān)閉閥門使流量為 零。灌水或者補充氣體時可根據(jù)需要，將流量控制閥全部打開，或者部分 打開以控制要灌溉的面積。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，通過對各控制閥的控制，可以實現(xiàn)曝氣地下滴灌、作物根區(qū)補氣和普通地下滴灌等三大功能。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)與已有技術(shù)相比具有突出的實質(zhì)性特 點和顯著進步1、空氣的摻入通過曝氣部件在曝氣室內(nèi)完成，保證空氣以 微小氣泡的形式均勻地摻入到滴灌管道系統(tǒng)的水當(dāng)中，隨著水流均勻地輸 送到植物根區(qū)土壤內(nèi)；2、通過儲氣瓶壓力的調(diào)整或者調(diào)節(jié)曝氣室的進水流 量來調(diào)節(jié)空氣慘入量，空氣摻入比例范圍寬廣且調(diào)節(jié)靈活方便，可根據(jù)作 物根系在不同生長季節(jié)對氧氣的需求情況來確定，以滿足作物的氧氣需求； 3、本系統(tǒng)功能多樣，當(dāng)?shù)谝凰靠刂崎y、第一氣流控制閥、單向閥(9) 以及各灌水毛管地上部分設(shè)置的流量控制閥均打開，其它控制閥關(guān)閉時， 在正常的供水供氣條件下本系統(tǒng)可以進行曝氣地下滴灌；當(dāng)只供氣且第一、 二水量控制閥和第一氣流控制閥關(guān)閉時又可以單獨的對作物根系進行補 氣；當(dāng)只供水且關(guān)閉第一水量控制閥后可以進行普通的地下滴灌；4、把摻 氣水或者摻氣水肥混合液體輸送到植物根區(qū)，能有效改善植物根圍的水、 肥、氣、熱環(huán)境，是一種節(jié)水、省肥、高效的新型灌溉技術(shù)；5、該系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)簡單，成本低，能量損耗小，摻氣比率隨意，使用和管理維修方便，節(jié) 約勞力，同時可將肥料溶于水，進行肥水灌溉，提高肥料的利用效率，減 少對土壤和地下水的污染。


-
圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為了更好地理解與實施，下面結(jié)合附圖給出具體實施例詳細說明本發(fā) 明一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)。
實施例1，參見圖1，在大田里根據(jù)作物需要埋置各灌水毛管11，其 埋在地下的邊壁帶有出水孔16，在各灌水毛管11的地上部分安裝有流量 控制閥17，灌水毛管11采用硬聚氯乙烯管(UPVC管)，埋設(shè)在地表以下 10-100cm，具體深度可根據(jù)作物根系分布狀況和計劃濕潤深度來確定，灌 水毛管11邊壁上的出水孔16間距在10-100cm之間，出水孔流量在l-10L/h; 將各灌水毛管11與輸水支管10相通連接，輸水支管10與輸水干管6 —端 相通連接，輸水干管6另一端與水源相通連接，水源為供水箱4，也可為
6其他水源，輸水干管6和輸水支管10為黑色碳纖維管或者灰色聚氯乙烯管， 在輸水干管6上串聯(lián)安裝增壓泵5，在輸水干管6上并聯(lián)曝氣室1，曝氣室 1 一般采用塑料或金屬材料，增壓泵5位于供水箱4或者其他水源和曝氣 室1之間；曝氣室1的進水端安裝第一水量控制閥18，在輸水干管6與曝 氣室1相連接的部位上安裝第二水量控制閥12，曝氣室1內(nèi)有一固定不能 移動的曝氣部件7，曝氣部件7可為微孔曝氣管、微孔曝氣器、曝氣盤或 曝氣頭，將空氣壓縮機2和具有供氣壓力可調(diào)功能的儲氣瓶3相連通，再 將儲氣瓶3通過帶有單向閥9的通氣軟管8和曝氣室1內(nèi)的曝氣部件7相 連通，儲氣瓶3可提供l-5個大氣壓的穩(wěn)定工作壓力，通氣軟管8上的單 向閥9的作用保證氣體或者液體只能向曝氣室1的方向運動，不能向儲氣 瓶3的方向運動，通氣軟管8為優(yōu)質(zhì)pp管；在通氣軟管8的單向閥9和曝 氣室1之間安裝第一氣流控制閥13，在通氣軟管8的單向閥9和第一氣流 控制閥13之間安裝一支路通氣管14，并與曝氣室1相連通，在支路通氣 管14上安裝第二氣流控制閥15;輸水干管6與輸水支管10、輸水支管10 與灌水毛管11以及空氣壓縮機2和儲氣瓶3、儲氣瓶3和曝氣室1的連接 部位完全密封與外界不發(fā)生任何水或氣體的交流。
本發(fā)明的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其第一、二水量控制閥和第一、二 氣流控制閥能夠精確穩(wěn)定的控制流體流量，也可完全關(guān)閉閥門使流量為零。 當(dāng)?shù)谝凰靠刂崎y、第一氣流控制閥、單向閥以及各灌水毛管地上部分設(shè) 置的流量控制閥均打開，其它控制閥關(guān)閉時，在正常的供水供氣條件下本 系統(tǒng)可以進行曝氣地下滴灌；當(dāng)只供氣且第一、二水量控制閥和第一氣流 控制閥關(guān)閉時又可以單獨的對作物根系進行補氣；當(dāng)只供水且關(guān)閉第一水 量控制閥后可以進行普通的地下滴灌；在各灌水毛管地上部分設(shè)置的流量 控制閥能夠精確穩(wěn)定的控制流體流量，也可完全關(guān)閉閥門使流量為零，灌 水或者補充氣體時可根據(jù)需要，將流量控制閥全部打開，或者部分打開以 控制要灌溉的面積。
權(quán)利要求
1、一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，它包括輸水干管(6)，輸水干管(6)一端與水源相通連接，另一端與輸水支管(10)相通連接，輸水支管(10)與埋在土壤當(dāng)中的邊壁帶有出水孔(16)的各灌水毛管(11)相通連接，在各灌水毛管(11)的地上部分設(shè)有流量控制閥(17)，在輸水干管(6)上串聯(lián)增壓泵(5)，其特征在于在輸水干管(6)上并聯(lián)曝氣室(1)，曝氣室(1)的進水端設(shè)第一水量控制閥(18)，在輸水干管(6)與曝氣室(1)相連接的區(qū)間內(nèi)設(shè)第二水量控制閥(12)，曝氣室(1)內(nèi)置一固定不能移動的曝氣部件(7)；空氣壓縮機(2)和可調(diào)壓的儲氣瓶(3)相連通，儲氣瓶(3)通過帶有單向閥(9)的通氣軟管(8)和曝氣室(1)內(nèi)的曝氣部件(7)相連通，在通氣軟管(8)的單向閥(9)和曝氣室(1)之間設(shè)第一氣流控制閥(13)，在單向閥(9)和第一氣流控制閥(13)之間有一支路通氣管(14)，支路通氣管(14)與曝氣室(1)相連通，并且在支路通氣管(14)上設(shè)第二氣流控制閥(15)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其特征在于所述的 水源為供水箱(4)，也可為其他水源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其特征在于干管(6) 與支管(10)、支管(10)與毛管(11)以及空氣壓縮機(2)與儲氣瓶(3)、 儲氣瓶(3)與曝氣室(1)的連接部位為密封的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其特征在于灌水毛 管(11)設(shè)在地表以下10-100cm,灌水毛管(11)邊壁上的出水孔(16) 間距在10-100cm之間，出水孔(16)流量在l-10L/h之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其特征在于所述的 增壓泵(5)與輸水干管(6)串聯(lián)，位于水源和曝氣室(1)之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，其特征在于所述的 曝氣部件(7)為微孔曝氣管、微孔曝氣器、曝氣盤或曝氣頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種曝氣地下滴灌系統(tǒng)，它包括水源、輸水干管(6)、輸水支管(10)和灌水毛管(11)，在輸水干管(6)上串聯(lián)增壓泵(5)，其特點是在輸水干管(6)上并聯(lián)曝氣室(1)，曝氣室(1)內(nèi)有微孔曝氣部件(7)，空氣壓縮機(2)通過儲氣瓶(3)、帶有單向閥(9)的通氣軟管(8)和曝氣室(1)內(nèi)的曝氣部件(7)相連通，在單向閥(9)和氣流控制閥(13)之間有一支路通氣管(14)與曝氣室(1)相連通，通過水氣供應(yīng)和閥門的控制可以實現(xiàn)普通地下滴灌、曝氣地下滴灌和單純的地下通氣三大功能，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，能量損耗小，摻氣比率可控且范圍寬泛，使用和管理維修方便，節(jié)約勞力，同時可將肥料溶于水，進行肥水氣同時灌溉，提高肥料的利用效率，減少對土壤和地下水的污染。
文檔編號A01G25/06GK101663983SQ20091001953
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者任尚崗, 何福紅, 張振華, 楊潤亞, 潘英華 申請人:魯東大學(xué)