[實用新型]一種可以調控入滲水礦化度的交替入滲試驗供水系統

有效

• 申請號: 201721110012.5
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN207198008U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 畢遠杰;呂棚棚;尹宏偉;韓永佳;王堅;杜娟娟;褚桂紅;王新生;李元;梁春娣
• 申請（專利權）人: 山西省水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 廣州番禺容大專利代理事務所(普通合伙)44326
• 代理人: 劉新年

技術領域

本實用新型涉及微咸水灌溉技術領域，特別是涉及一種可以調控入滲水礦化度的交替入滲試驗供水系統。

背景技術

淡水資源匱乏是世界性的問題，對農業生產和生態環境均構成了嚴重的威脅。我國是一個水資源大國，但人均淡水水資源占有量及單位土地面積水資源擁有量卻遠遠低于世界平均水平，區域性缺水和季節性缺水較為嚴重。然而我國淺層地下微咸水資源較為豐富，因而除了采取一定的措施提高淡水資源的利用效率外，合理開發利用微咸水資源已成為微咸水分布地區解決水資源短缺的一條有效途徑。國內外大量研究和實踐證明科學合理的開發利用微咸水資源，對于緩解淡水資源短缺、擴大農業水源、抗旱增產有著極其重要的作用。

利用微咸水進行農業灌溉，其成功的關鍵在于是否能夠控制土壤中的鹽分累積達到限制作物生長的水平，以盡量減輕鹽分對作物的危害程度。大量研究結果表明采用滴灌的方式進行微咸水灌溉，比傳統的地面灌溉在減少水資源消耗的同時可獲得更高的產量。一方面滴灌能夠適時適量地進行灌溉，在作物根區創造出適宜的水、肥、氣、熱條件，另一方面由于淋洗作用，鹽分向濕潤鋒附近積累，因而滴頭下土壤含鹽量比較小，有利于作物生長。

采用微咸水灌溉時，供水方式一般有兩種形式：一種是將地下賦存的微咸水與淡水資源按本次灌水周期要求的灌溉水礦化度按一定比例混合后，引入田間進行灌溉的方式，稱為咸淡水混灌；另外一種是按本次灌水周期要求的灌溉水礦化度及水量計算出所需微咸水及淡水的量后，分別將兩種水引入田間進行灌溉的方式，稱為咸淡水交替灌溉。采用同一種礦化度的微咸水進行灌溉，供水方式不同，灌溉水分及鹽分在土壤中的分布不同，對作物生長及產量的影響亦不同。

根據作物及土壤條件，可以選擇先用微咸水灌溉后用淡水灌溉，或者先用淡水灌溉后用微咸水灌溉。由于灌溉前不需要將兩種不同礦化度的灌溉水進行混合的配水設施，因此交替灌溉在實際操作中簡單易行。利用咸淡水交替灌溉時，選擇合理的咸淡水交替順序和灌溉水礦化度是減少土壤鹽分累積的關鍵。

交替滴灌是在同一灌水周期內，交替使用咸水和淡水進行灌溉的一種滴灌灌水方法。與傳統的微咸水滴灌相比，交替滴灌通過調節咸淡水交替次序可以有效調節水鹽在土壤中的分布特征，因此根據土壤質地、作物品種、生育階段、作物根系分布等選擇適宜的灌溉水礦化度、咸淡水交替次序及交替滴灌參數，在淡水資源有限的情況下，一方面可以提高微咸水資源的利用率并最大程度的減小微咸水對作物的不利影響，另一方面可以有效緩解土壤鹽漬化危機，進而提高土地資源的利用率。

滴灌過程屬于典型的點源供水條件下土壤入滲過程，對點源供水條件下土壤入滲過程、土壤濕潤體變化特征值及其影響因素的研究，是正確設計灌溉系統及對田間作物水分進行高水平管理的前提和基礎。由于不同地區由于土質、作物類型、氣候和水文條件和社會經濟條件不同，采用交替方式也不同，因此需要根據當地實際情況開展研究，探討合理交替水質及交替次序，針對于試驗區的土壤及水質開展交替入滲試驗，研究不同的滴頭流量、滴頭間距、入滲水質組合及咸淡水交替次序下濕潤鋒的范圍、形狀、大小及其濕潤體含水率、含鹽量的分布特征，以探求合理的水質組合及咸淡水交替灌溉次序。

交替入滲試驗屬于典型的點源供水條件下土壤入滲過程，入滲試驗系統和點源入滲試驗系統相似，點源入滲試驗系統一般包括恒壓供水系統和土箱兩大部分。普通的點源入滲恒壓供水系統一般僅為一個恒壓水箱或馬氏筒，但交替入滲試驗由于試驗過程中需要變換入滲水礦化度，其一般都需要多個馬氏筒以提供不同礦化度的入滲水質。

供水系統的作用是為整個試驗過程提供試驗要求的入滲水質及流量，目前常用的主要有以下幾種形式：

A.馬氏筒+醫用輸液器+滴頭：馬氏筒提供恒定水頭，滴頭流量大小通過調節輸液器上的滾輪，外加量筒率定確定。這種形式的優點的簡易，成本低；缺點流量預達到某一試驗要求數值，需反復調節率定，費時費力，且流量難于精準控制。由于馬氏筒換水裝水需要一定的時間去操作，在不終止試驗的情況下，一次試驗中一個馬氏筒只可以提供一種礦化度的入滲水，因此交替滴灌試驗通常要用幾個供水裝置交替工作才能完成，供水裝置需求多，成本高。

B.馬氏筒+輸水軟管+醫用注射針頭：馬氏筒提供恒定水頭，滴頭流量大小通過調節馬氏筒的高度和針頭的型號，外加量筒率定確定。方法優缺點同A。