應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置。包括：U形管以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管，在U形管的兩側(cè)管壁，分別開設(shè)有第一及第二連通孔，且第一連通孔位于第二連通孔上方；負(fù)壓調(diào)節(jié)管的一端通過第一連通孔伸入U形管左側(cè)管內(nèi)，另一端通過第二連通孔連通伸入U形管右側(cè)管內(nèi)；U形管的左側(cè)管與外部儲水器相連通，U形管的右側(cè)管與大氣相通，U形管及負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)充注有液體，在儲水器充盈待灌溉水時，U形管內(nèi)充注的液體液面高出第二連通孔而低于第一連通孔，與儲水器相連通的U形管的左側(cè)管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，且U形管的左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出第一連通孔。應(yīng)用本發(fā)明，可提高灌溉水的利用率。
【專利說明】應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，特別涉及一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)作物在生長發(fā)育過程所蒸騰掉的水分往往是其自身生物量的數(shù)百倍甚至數(shù)萬倍，而土壤往往難以提供農(nóng)作物生長發(fā)育所必需的水分。因此，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，通過灌溉給土壤補(bǔ)充水分，繼而滿足農(nóng)作物對水分的需求是必不可少的農(nóng)事活動。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，調(diào)控農(nóng)作物生長土壤水分狀況的基本手段是灌水，而且每兩次灌水之間總有一定的時間間隔，是一種脈沖式的灌水方式。在此過程中，土壤水分含量呈現(xiàn)出脈沖式的變化，即土壤含水量突然躍升至飽和狀態(tài)，然后逐漸降低。由于農(nóng)作物在不同的生長階段，對土壤水分條件的需求不同，而采用脈沖式的灌水方式，只有部分階段的土壤水分條件是適合農(nóng)作物的。因而，在土壤水分的高含量階段，非常容易因?yàn)樗趾窟^高而對農(nóng)作物產(chǎn)生濕害或澇害，而在土壤水分的低含量階段，又非常容易產(chǎn)生干旱脅迫和養(yǎng)分匱乏脅迫，導(dǎo)致減產(chǎn)、品質(zhì)變劣，甚至死亡。以上問題在旱地上和設(shè)施農(nóng)業(yè)中尤其突出。盡管以上問題在現(xiàn)代微灌技術(shù)得到了很大抑制，但是即使是現(xiàn)代微灌技術(shù)，也還無法十分精準(zhǔn)地即時了解農(nóng)作物對水分的需求，真正做到因需供水。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)研究均表明，除了水生植物外，旱地農(nóng)作物生長發(fā)育的最佳水分條件是比飽和含水量低的某個非飽和水分狀態(tài)，而且當(dāng)農(nóng)作物吸水后會導(dǎo)致根系周圍的水勢下降，進(jìn)一步引發(fā)裉系周圍遠(yuǎn)處的水分向根系周圍移動，以圖維持根系水勢不下降，也就是說農(nóng)作物對于維持根系周圍土壤水分狀態(tài)具有一定的主動性。然而，在目前的灌水技術(shù)中，土壤和農(nóng)作物是被動式接受灌溉水的，農(nóng)作物的主動性沒有得到利用。
[0004]圖1為現(xiàn)有技術(shù)灌水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖。參見圖1，該灌水系統(tǒng)包括:灌水頭101、儲水器102以及負(fù)壓室103，其中，
[0005]灌水頭101，位于灌水系統(tǒng)底部，與儲水器102相連，放置于土壤106中生長有農(nóng)作物根系107的位置；
[0006]儲水器102，位于灌水系統(tǒng)中部，一端與灌水頭101相連通，另一端與負(fù)壓室103相連通，用于存放灌溉水104 ；
[0007]負(fù)壓室103，位于灌水系統(tǒng)頂部，下與儲水器102相連通，其內(nèi)充滿預(yù)設(shè)氣壓和體積的空氣，使得包含預(yù)留空氣的氣壓的灌水頭的水勢高于使農(nóng)作物生長旺盛對應(yīng)的土壤水勢，小于土壤處于田間持水量時的土壤水勢。其中，預(yù)設(shè)氣壓可通過設(shè)置負(fù)壓調(diào)節(jié)閥108進(jìn)行設(shè)置，即通過負(fù)壓調(diào)節(jié)閥108，可以設(shè)置負(fù)壓室內(nèi)空氣的初始?xì)鈮?預(yù)設(shè)氣壓)。這樣，通過設(shè)置負(fù)壓室，控制灌水頭水勢，在天氣干燥時，土壤水勢較小，灌水頭水勢高于農(nóng)作物生長旺盛對應(yīng)的土壤水勢，儲水器中的灌溉水通過灌水頭流出至土壤，從而給農(nóng)作物提供生長所需的水分；在下雨或土壤濕度較大時，土壤水勢較高，灌水頭水勢低于田間持水量時的土壤水勢，土壤中的水分通過灌水頭流進(jìn)至儲水器，從而停止向農(nóng)作物供應(yīng)水分，避免水分的流失。有效地提高了水分的利用率。[0008]由上述可見，現(xiàn)有的灌水系統(tǒng)，灌水頭水勢與負(fù)壓室預(yù)留的空氣氣壓、體積以及儲水器中灌溉水產(chǎn)生的水勢相關(guān)，并隨著灌溉水體積的減小，灌水頭水勢也逐漸降低，這樣，可能使得儲水器中還具有一定灌溉水的情況下，灌水頭水勢與土壤水勢相平衡，從而停止向土壤供水，導(dǎo)致灌水時間較短，水分的利用率不高；進(jìn)一步地，在平衡狀態(tài)下，即儲水器中還具有灌溉水的情況下，需要重新在儲水器中灌注灌溉水以及設(shè)置預(yù)留空間以及預(yù)留空間內(nèi)的空氣氣壓，灌水所需次數(shù)較多，需要占用較多的時間和人力，使得灌水成本較高。而且，在灌水過程中，隨著儲水器中灌水量的較少，灌水頭水勢具有一定的波動，從而不能保證農(nóng)作物一直生長在穩(wěn)定的、最佳的土壤水分條件下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提出一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，提高灌溉水的利用率。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，該負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置包括:U形管以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管，其中，
[0011]在U形管的左右兩側(cè)管壁，分別開設(shè)有第一連通孔以及第二連通孔，且第一連通孔位于第二連通孔上方；
[0012]負(fù)壓調(diào)節(jié)管的一端通過第一連通孔連通伸入U形管的左側(cè)管內(nèi)，另一端通過第二連通孔連通伸入U形管的右側(cè)管內(nèi)；
[0013]U形管的左側(cè)管與外部儲水器相連通，U形管的右側(cè)管與大氣相通，U形管以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)充注有液體，在所述儲水器充盈待灌溉水時，所述U形管內(nèi)充注的液體液面高出第二連通孔而低于第一連通孔，與儲水器相連通的U形管的左側(cè)管內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，且U形管的左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出第一連通孔。
[0014]較佳地，所述負(fù)壓調(diào)節(jié)管的管徑小于U形管的管徑。
[0015]較佳地，所述第一連通孔處的U形管管徑大于U形管其它處的管徑，所述U形管其它處的管徑相同。
[0016]較佳地，所述U形管的左側(cè)管與外部儲水器中灌溉水上端的第一負(fù)壓室相連通。
[0017]較佳地，所述U形管的左側(cè)管與外部儲水器灌溉水中端的第二負(fù)壓室相連通。
[0018]由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供的一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，在U形管的兩側(cè)管壁，分別開設(shè)有第一及第二連通孔，且第一連通孔位于第二連通孔上方；負(fù)壓調(diào)節(jié)管的一端通過第一連通孔伸入U形管的左側(cè)管內(nèi)，另一端通過第二連通孔連通伸入U形管的右側(cè)管內(nèi)#形管的左側(cè)管與外部儲水器相連通，U形管的右側(cè)管與大氣相通，U形管及負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)充注有液體，在儲水器充盈待灌溉水時，U形管內(nèi)充注的液體液面高出第二連通孔而低于第一連通孔，與儲 水器相連通的U形管的左側(cè)管內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，且U形管的左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出第一連通孔。這樣，隨著與負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置相連通的外部儲水器中灌溉水體積的減小，外部儲水器下方的灌水頭水勢可以維持不變，從而使得儲水器一直通過灌水頭向土壤供水，直至灌溉水消耗完，延長了灌水時間，有效提升了灌溉水的利用率。【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)灌水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2a~圖2c為本發(fā)明應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例恒負(fù)壓灌水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例恒負(fù)壓灌水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0024]現(xiàn)有技術(shù)中，通過設(shè)置負(fù)壓室，控制灌水頭水勢，使得灌水頭水勢高于農(nóng)作物生長旺盛對應(yīng)的土壤水勢而低于田間持水量時的土壤水勢，從而可以向土壤供水，但由于灌水頭水勢與負(fù)壓室預(yù)留的空氣氣壓、體積以及儲水器中灌溉水產(chǎn)生的水勢相關(guān)，并隨著灌溉水體積的減小，灌水頭水勢也逐漸降低。這樣，可能使得儲水器中還具有一定灌溉水的情況下，灌水頭水勢與土壤水勢相平衡，從而停止向土壤供水，導(dǎo)致灌溉水的利用率不高。
[0025]土壤水勢是土壤具有的一種自然屬性，即在絕大多數(shù)自然情況下，土壤養(yǎng)分在土壤中的移動依靠土壤水分作為介質(zhì)，而土壤水分的移動由土壤水勢所驅(qū)動，水分總是從勢能高的地方流向勢能低的地方。水分在土壤中依靠土壤水勢的驅(qū)動，流向農(nóng)作物根系，因而，水分能否向農(nóng)作物根系流動，農(nóng)作物能不能吸收到水分，完全取決于土壤與農(nóng)作物之間的水勢差，即土壤水勢的高低，土壤水勢越高，越能驅(qū)動土壤水分流向農(nóng)作物根系。因而，如果能夠控制并保持灌水頭水勢不隨灌溉水的水位變化而變化，使灌水頭水勢能夠大于農(nóng)作物生長時的土壤水勢而小于使得土壤含水量超過田間持水量的土壤水勢。這樣，由于灌水頭水勢維持在一個恒定的水勢,不隨儲水器中灌溉水的變化而變化,從而能夠使得在儲水器中的灌溉水極少的情況下，灌水頭水勢仍能大于土壤水勢，可以向土壤持續(xù)供水，直至灌溉水消耗完，有效提升灌溉水的利用率。
[0026]因而，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，通過維持灌水頭恒定的水勢，使得儲水器中灌溉水體積的減小，不會影響灌水頭水勢，從而在天氣干燥時，維持灌水頭水勢高于農(nóng)作物生長旺盛對應(yīng)的土壤水勢，直至儲水器中灌溉水供完，達(dá)到提高水分利用率的目的。
[0027]所應(yīng)說明的是，本發(fā)明所述的負(fù)壓，是相對于大氣壓而言，即低于大氣壓的氣壓。
[0028]圖2a~圖2c為本發(fā)明應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2a~圖2c，該負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置包括:U形管21以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管22，負(fù)壓調(diào)節(jié)管22分別連通U形管21的左側(cè)管和右側(cè)管。
[0029]具體來說，在U形管21的左右兩側(cè)管壁，分別開設(shè)有第一連通孔211以及第二連通孔212，且第一連通孔211位于第二連通孔212上方；
[0030]本發(fā)明實(shí)施例中，在左右兩側(cè)管壁分別開設(shè)第一連通孔211以及第二連通孔212，是指第一連通孔在左側(cè)管上，第二連通孔在在右側(cè)管上，并不是指左、右兩側(cè)管臂均有兩個連通孔。
[0031]負(fù)壓調(diào)節(jié)管22的一 端通過第一連通孔211連通伸入U形管21的左側(cè)管內(nèi)，另一端通過第二連通孔212連通伸入U形管21的右側(cè)管內(nèi)；[0032]U形管21的左側(cè)管與外部儲水器相連通，U形管21的右側(cè)管與大氣相通，U形管21以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管22內(nèi)充注有液體，在所述儲水器充盈待灌溉水時，所述U形管21內(nèi)充注的液體液面高出第二連通孔212而低于第一連通孔211，與儲水器相連通的U形管21的左側(cè)管內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，且U形管21的左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出第一連通孔211。
[0033]較佳地，負(fù)壓調(diào)節(jié)管的管徑小于U形管的管徑。
[0034]買際應(yīng)用中，在第一連通孔處的U形管管徑，可以設(shè)置為大于U形管其它處的管徑，U形管其它處的管徑相同。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例中，對于外部儲水器灌溉水中端設(shè)置有負(fù)壓限壓閥的第二負(fù)壓室的場景，由于負(fù)壓限壓閥存在以下缺點(diǎn):如是機(jī)械式負(fù)壓閥，容易漏氣，負(fù)壓控制不是很準(zhǔn)確，不能直接讀取負(fù)壓值；如是電池式負(fù)壓閥，則需要耗電，而且容易出故障，維護(hù)不方便，不適宜野外使用，而通過負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置替換第二負(fù)壓室上的負(fù)壓限壓閥，可精確進(jìn)行負(fù)壓控制，能夠直接讀取負(fù)壓值，而且，無需耗電，不容易出故障，維護(hù)方便，適宜野外使用。因而，U形管的左側(cè)管既可以與外部儲水器中灌溉水上端的第一負(fù)壓室相連通，也可以與外部儲水器灌溉水中端的第二負(fù)壓室相連通，下面分別進(jìn)行說明。
[0036]所應(yīng)說明的是，既可以通過將負(fù)壓調(diào)節(jié)管兩端分別置于第一連通孔和第二連通孔中，然后將負(fù)壓調(diào)節(jié)管與U形管結(jié)合處的縫隙進(jìn)行密封，從而實(shí)現(xiàn)連通，也可以是將負(fù)壓調(diào)節(jié)管與U形管作為一體實(shí)現(xiàn)連通。
[0037]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例恒負(fù)壓灌水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖3，該恒負(fù)壓灌水系統(tǒng)包括:灌水頭31、儲水器32以及 負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置33，其中，
[0038]負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置33包括:U形管21以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管22，其中，在U形管21的左右兩側(cè)管壁，分別開設(shè)有第一連通孔211以及第二連通孔212，且第一連通孔211位于第二連通孔212上方；負(fù)壓調(diào)節(jié)管22的一端通過第一連通孔211連通伸入U形管21的左側(cè)管內(nèi)，另一端通過第二連通孔212連通伸入U形管21的右側(cè)管內(nèi)；
[0039]儲水器32為密封的容器，存放有灌溉水321，灌溉水液面上方與儲水器頂部之間形成負(fù)壓室322，頂部開設(shè)有第三連通孔323，底部開設(shè)有第四連通孔324 ；
[0040]U形管21的左側(cè)管通過第三連通孔323連通伸入負(fù)壓室322內(nèi)，U形管21的右側(cè)管與大氣相通；
[0041]灌水頭31通過第四連通孔324與儲水器32底部相連通，放置于土壤中生長有農(nóng)作物根系的位置；
[0042]負(fù)壓室322內(nèi)充滿預(yù)設(shè)壓強(qiáng)和體積的空氣，使得灌水頭的水勢高于使農(nóng)作物生長旺盛對應(yīng)的土壤水勢,小于土壤處于田間持水量時的土壤水勢；
[0043]所述預(yù)設(shè)壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，且U形管的左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出第一連通孔211。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例中，負(fù)壓室與左側(cè)管連通，初始狀態(tài)時，儲水器內(nèi)充滿有灌溉水，負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓。
[0045]隨著灌溉時間的逐漸增加，儲水器內(nèi)灌溉水液面下降，負(fù)壓室內(nèi)空間增大，壓強(qiáng)減小，負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和小于大氣壓，由于右側(cè)管連通大氣，因而，驅(qū)動左側(cè)管內(nèi)液面上升，右側(cè)管內(nèi)液面下降，直至負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，從而維持動態(tài)平衡。
[0046]當(dāng)右側(cè)管內(nèi)液面下降至低于第二連通孔下緣時，右側(cè)管內(nèi)的液體與負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體被大氣隔開，此時，負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和仍等于大氣壓，維持著動態(tài)平衡。隨著儲水器內(nèi)灌溉水液面的繼續(xù)下降，負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)進(jìn)一步減小，由于負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體被大氣隔開，液體高度差保持恒定，如果負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和小于大氣壓，這樣，在大氣壓的驅(qū)動下，負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體沿負(fù)壓調(diào)節(jié)管上升，并通過第一連通孔延伸的管頭注入左側(cè)管內(nèi)。隨著負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體注入左側(cè)管，負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體高度差越來越小，使得大氣壓驅(qū)動負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體更快地注入左側(cè)管，在負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體全部注入左側(cè)管后，由于左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出第一連通孔211。因而，負(fù)壓室、左側(cè)管液面上部空間、負(fù)壓調(diào)節(jié)管與大氣形成連通，大氣通過負(fù)壓調(diào)節(jié)管、左側(cè)管液面上部空間進(jìn)入負(fù)壓室，使得負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)增大，增大的壓強(qiáng)既可以驅(qū)動儲水器中的灌溉水通過施肥頭進(jìn)入土壤，也可以驅(qū)動左側(cè)管內(nèi)的液面下降，從而使得右側(cè)管內(nèi)的液面上升，直至右側(cè)管內(nèi)的液面上升高出第二連通孔，從而隔斷大氣進(jìn)入負(fù)壓室的通路，并使左側(cè)管液面、負(fù)壓調(diào)節(jié)管液面以及右側(cè)管液面達(dá)到新的動態(tài)平衡，負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓。
[0047]之后，當(dāng)儲水器中的灌溉水繼續(xù)下降時，再次形成左側(cè)管內(nèi)液面上升；右側(cè)管內(nèi)的液體與負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體被大氣隔開；負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體通過第一連通孔延伸的管頭注入左側(cè)管內(nèi)；負(fù)壓室、左側(cè)管液面上部空間、負(fù)壓調(diào)節(jié)管與大氣形成連通；右側(cè)管內(nèi)的液面上升高出第二連通孔的流程，如此循環(huán)往復(fù)。
[0048]為了能夠更好地使得負(fù)壓調(diào)節(jié)管的出水流入U形管，較佳地，負(fù)壓調(diào)節(jié)管的管徑小于U形管的管徑。
[0049]實(shí)際應(yīng)用中，為了有效減小大氣壓驅(qū)動負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體快速注入左側(cè)管對管壁造成的水壓沖擊，在第一連通孔處的U形管管徑，可以設(shè)置為大于U形管其它處的管徑，U形管其它處的管徑相同。
[0050]實(shí)際應(yīng)用中，通過在初始狀態(tài)時，設(shè)置U形管的右側(cè)管內(nèi)液面稍高出第二通孔上緣。這樣，在灌溉水位下降，負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)減小，大氣壓驅(qū)動U形管的右側(cè)管內(nèi)液面低于第二通孔下緣時，負(fù)壓室與大氣連通，使得負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)上升，從而關(guān)斷負(fù)壓室與大氣的連通通路。因而，隨著灌溉水體積的減小，灌水頭水勢只在較小壓強(qiáng)變化范圍內(nèi)波動，從而使得儲水器可一直通過灌水頭向土壤供水，直至灌溉水消耗完，延長了灌水時間，有效提升了灌溉水的利用率。而且，相對于采用機(jī)械裝置維持灌水頭水勢的情形，結(jié)構(gòu)更簡單、調(diào)節(jié)更方便。
[0051]圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例恒負(fù)壓灌水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖4，該恒負(fù)壓灌水系統(tǒng)包括:灌水頭41、儲水器42、負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置33、第二負(fù)壓室44以及連通管45，其中，
[0052]負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置33包括:U形管21以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管22，其中，在U形管21的左右兩側(cè)管壁，分別開設(shè)有第一連通孔211以及第二連通孔212，且第一連通孔211位于第二連通孔212上方；負(fù)壓調(diào)節(jié)管22的一端通過第一連通孔211連通伸入U形管21的左側(cè)管內(nèi)，另一端通過第二連通孔212連通伸入U形管21的右側(cè)管內(nèi)；
[0053]儲水器42為密封的容器，存放有灌溉水421，灌溉水液面上方與儲水器頂部之間形成有空氣的第一負(fù)壓室422，下部開設(shè)有第三連通孔423，底部開設(shè)有第四連通孔324 ；
[0054]連通管45的一端通過第三連通孔423伸入儲水器42內(nèi)，另一端通過開設(shè)在第二負(fù)壓室44側(cè)壁上的通孔伸入第二負(fù)壓室44內(nèi)；
[0055]灌水頭41通過第四連通孔424與儲水器42底部相連通，放置于土壤中生長有農(nóng)作物根系的位置； [0056]U形管21的左側(cè)管通過開設(shè)在第二負(fù)壓室44頂部的通孔連通伸入第二負(fù)壓室44內(nèi)，U形管21的右側(cè)管與大氣相通；
[0057]第一負(fù)壓室422內(nèi)充滿預(yù)設(shè)壓強(qiáng)和體積的空氣，使得灌水頭的水勢高于使農(nóng)作物生長旺盛對應(yīng)的土壤水勢，小于土壤處于田間持水量時的土壤水勢；
[0058]所述第二負(fù)壓室44內(nèi)壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，且U形管的左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出第一連通孔211。
[0059]本發(fā)明中，第一負(fù)壓室422內(nèi)的壓強(qiáng)與儲水器至連通管45處的水壓之和等于第二負(fù)壓室44內(nèi)壓強(qiáng)。
[0060]本發(fā)明中，在灌溉水液面下降時，第一負(fù)壓室內(nèi)容積增大，氣壓下降，同時，灌溉水液面至連通管之間的灌溉水水勢下降，使得第一負(fù)壓室至連通管之間的壓強(qiáng)下降，而第二負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，因而，在壓差的作用下，第二負(fù)壓室內(nèi)的空氣通過灌溉水進(jìn)入第一負(fù)壓室內(nèi)，從而使得第二負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)減小，并驅(qū)動與之連通的U形管的左側(cè)管內(nèi)液面上升，右側(cè)管內(nèi)液面下降。當(dāng)右側(cè)管內(nèi)液面下降至低于第二連通孔下緣并在負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)的液體全部注入左側(cè)管后，第二負(fù)壓室、左側(cè)管液面上部空間、負(fù)壓調(diào)節(jié)管與大氣形成連通，大氣通過負(fù)壓調(diào)節(jié)管、左側(cè)管液面上部空間進(jìn)入第二負(fù)壓室，使得第二負(fù)壓室內(nèi)吸入空氣，壓強(qiáng)增大，吸入的空氣進(jìn)入灌溉水，通過灌溉水上升至第一負(fù)壓室內(nèi)，使第一負(fù)壓室內(nèi)空氣氣壓升高，第一負(fù)壓室內(nèi)至連通管之間的水勢上升，從而維持第一負(fù)壓室內(nèi)至連通管之間的水勢恒定。同時，第二負(fù)壓室內(nèi)增大的壓強(qiáng)還可以驅(qū)動左側(cè)管內(nèi)的液面下降，從而使得右側(cè)管內(nèi)的液面上升，直至右側(cè)管內(nèi)的液面上升高出第二連通孔，從而隔斷大氣進(jìn)入第二負(fù)壓室的通路，并使左側(cè)管液面、負(fù)壓調(diào)節(jié)管液面以及右側(cè)管液面達(dá)到新的動態(tài)平衡。
[0061]與圖3不同的是，圖4中第二負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)，不僅與灌溉水位下降相關(guān)，也與灌溉水位下降引起的第一負(fù)壓室容積增大導(dǎo)致壓強(qiáng)下降相關(guān)。而圖3中，第一負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)僅僅與容積增大導(dǎo)致壓強(qiáng)下降相關(guān)。負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置的工作狀態(tài)，又與第二負(fù)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)或第一負(fù)壓室內(nèi)壓強(qiáng)相關(guān)，因而，相對來說，圖4的控制精度會更好，控制會更靈敏。
[0062]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，該負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置包括:U形管以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管，其中， 在U形管的左右兩側(cè)管壁，分別開設(shè)有第一連通孔以及第二連通孔，且第一連通孔位于第二連通孔上方； 負(fù)壓調(diào)節(jié)管的一端通過第一連通孔連通伸入U形管的左側(cè)管內(nèi)，另一端通過第二連通孔連通伸入U形管的右側(cè)管內(nèi)； U形管的左側(cè)管與外部儲水器相連通，U形管的右側(cè)管與大氣相通，U形管以及負(fù)壓調(diào)節(jié)管內(nèi)充注有液體，在所述儲水器充盈待灌溉水時，所述U形管內(nèi)充注的液體液面高出第二連通孔而低于第一連通孔，與儲水器相連通的U形管的左側(cè)管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)與U形管內(nèi)充注的液體高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和等于大氣壓，且U形管的左側(cè)管內(nèi)的液面高度最高不高出第一連通孔。
2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述負(fù)壓調(diào)節(jié)管的管徑小于U形管的管徑。
3.如權(quán)利要求2所述的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述第一連通孔處的U形管管徑大于U形管其它處的管徑，所述U形管其它處的管徑相同。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述U形管的左側(cè)管與外部儲水器中灌溉水上端的第一負(fù)壓室相連通。
5.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述U形管的左側(cè)管與外部儲水器灌溉水中端的第二負(fù)壓室相連通。
【文檔編號】A01G25/00GK103583315SQ201310554435
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】龍懷玉, 劉振華, 肖海強(qiáng), 雷秋良, 張認(rèn)連 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所