[發明專利]管上式滴頭地埋后流量與土壤水正壓測定裝置及測試方法

在審

• 申請號: 201810098699.8
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108225438A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 王建東;莫彥;楊彬;許迪;王榮蓮;張彥群;龔時宏;王傳娟;李巧靈
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡;李林合

本發明公開了一種管上式滴頭地埋后流量與土壤水正壓測定裝置及測試方法，其裝置包括與管上式滴頭連接的軟管及放置于與數據采集設備連接的稱重裝置上的盛裝桶；軟管上設置有閥門，軟管遠離管上式滴頭的端部連接有一三通管；三通管的一個端口設置有與數據采集設備連接的壓力采集模塊，其另一個端口連接有連接管道，連接管道的自由端穿過盛裝桶底部設置的圓孔延伸入盛裝桶的土壤中；測試滴頭流量與土壤水正壓時，連接管道的出水口與盛裝桶中土壤表面的距離等于管上式滴頭與其所在處土壤表面的距離，且連接管道的出水口與管上式滴頭位于同一水平面上。

技術領域

本發明屬于農業節水灌溉技術領域，具體涉及到管上式滴頭地埋后流量與土壤水正壓測定裝置及測試方法。

背景技術

伴隨著我國水資源不斷緊缺，農業用水危機也變得日益突出，如何提高農業用水效率、減少水資源浪費成為當代農業研究熱點。發展和推廣高效節水灌溉技術是解決水資源短缺的重要途徑和手段。地下滴灌技術具有局部灌水、棵間蒸發少等顯著優勢，是目前公認最節水的灌溉方式之一。

在地表滴灌條件下，滴頭位于大氣環境中，滴頭出流時處于自由出流狀態，單個滴頭在不同壓力下的流量q可通過室內試驗按照測試標準測試獲得，即直接由容器在滴頭下方接水，通過測定一定時間T內的質量變化Δm計算得到。在地表滴灌系統中，沿著毛管鋪設方向毛管內不同滴頭的工作壓力H₁是不相同的，滴頭工作壓力H₁可通過多口管(多口出流)沿程水頭損失計算公式獲得，即，H₁＝H₀-ΔH₁±ΔH₂，式中，H₀為地表滴灌系統首部水泵的壓力水頭；ΔH₁為水泵到滴頭的沿程水頭損失，其值與多口系數、管長、管徑和流量有關，計算所用的流量可由滴頭實測流量q推算得到；ΔH₂為所計算處滴頭與水泵的地形高差。

在地下滴灌條件下，滴頭埋設于土壤中，滴頭出水口被土壤包裹著，滴頭流量q′無法用容器直接接水測試。此外，在灌水過程中，當土壤進入積水入滲階段，即土壤入滲速率小于滴頭供水速率時，土壤水會在滴頭附近形成正壓力h_s(以下稱為土壤水正壓)，降低了滴頭流量，與地埋滴頭流量相對應的實際工作壓力H不僅受到系統首部供水壓力H₀′的影響，還受到土壤水正壓h_s的影響，即，H＝H₁′-h_s＝(H₀′-ΔH₁′±ΔH₂′)-h_s。其中，H₁′的計算方法與上述地表滴灌一致，由于地埋滴頭流量q′無法準確獲得，使得H₁′中的ΔH₁′項無法計算，此外，土壤水正壓h_s與滴頭流量、土壤物理特性以及土壤含水率等諸多因素有關，無法通過公式計算得到。故如何準確測定滴頭地埋后流量q′和土壤水正壓h_s成為計算地埋滴頭實際工作壓力H的關鍵。

目前測試地埋滴頭流量的方法主要有兩種：稱重法測試(CN104729845B)和馬氏瓶法測試(CN104351018B)。稱重法測試時，由于多個盛裝桶間存在滴灌帶連帶作用，會影響單個盛裝桶質量變化監測，測試結果可能存在誤差。此外，該發明中的滴灌帶是一段一段埋設于土壤中，與大田中滴灌帶整根埋設于土壤中，會受到土壤擠壓力的實際情況有差別，地埋滴頭下的土壤水正壓仍然無法獲得。

馬氏瓶法不能測試土壤水正壓，另外其運用馬氏瓶給地埋滴頭供水，通過單位時間內馬氏瓶中水體積的變化量來推算滴頭流量，在實際工程中，若要測試地下滴灌系統常用的工作壓力(10米)下的滴頭流量，需要將馬氏瓶提高到10米高度，操作困難。此外，由于使用馬氏瓶單獨供水，需要將地埋滴灌帶切斷，破壞了滴灌系統的完整性，增加滴灌帶破損漏水的風險。

發明內容