[實用新型]快速測定地埋灌水器壓力與流量的裝置

有效

• 申請號: 201820417311.1
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN207907949U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 莫彥;王建東;龔時宏;楊彬;王榮蓮;張彥群;王傳娟;王海濤;李巧靈;高小艷
• 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

本實用新型公開了一種快速測定地埋灌水器壓力與流量的裝置及其方法，其中裝置包括儲水罐和通過供水管道與儲水罐連接的測試單元；儲水罐為透明、且外壁上設置有刻度線的圓柱形瓶體；測試單元包括水箱和水平布置于水箱內的滴灌帶，水箱的頂部設置有帶動滴灌帶在水箱高度方向豎直移動的電動伸縮裝置；水箱的上端連接有使水箱內的液面位于同一高度的溢流管；供水管道上或儲水罐前端設置有將儲水罐內的水輸送至滴灌帶的動力裝置；供水管道上設置有供水閥門和壓力表，供水管道密封穿過水箱壁面并通過軟管與滴灌帶連接。本方案提供的裝置及其方法不需要制作土箱便能快速獲得不同土壤飽和水正壓下的灌水器壓力～流量關系曲線。

技術領域

本實用新型屬于精準農業節水灌溉設備技術領域，具體涉及到一種快速測定地埋灌水器壓力與流量的裝置。

背景技術

地下滴灌是一種先進的節水灌溉技術，水、肥、氣、藥可通過地埋滴灌帶上的灌水器緩慢滲入土壤中，再借助毛細管作用或重力作用擴散到整個作物根層，節水增產效益明顯，自動化程度高，無需每年更換滴灌帶，可節省勞力和能源。

在地表滴灌條件下，灌水器進口壓力h～流量q關系曲線可以用公式q＝k×h^x來表示，其中，k為常數，h為灌水器進口壓力，x為灌水器流態指數，參數k和x可通過擬合至少4個進口壓力對應的流量值的關系曲線后獲得(GB/T17187-2009《農業灌溉設備滴頭和滴灌管技術規范和試驗方法》)。

在地下滴灌系統中，由于灌水器埋設于土壤中，當灌水器出水流量超過土壤入滲能力時，會引起灌水器出口與土壤接觸面處的壓力h_s(以下稱為土壤飽和水正壓)增加，進而導致灌水器流量q下降，故在地下滴灌條件下，灌水器進口壓力h～流量q關系需要考慮土壤飽和水正壓h_s，表達式為q＝k×(h-h_s)^x，其中，k為常數，h為灌水器進口壓力，h_s為土壤飽和水正壓，x為灌水器流態指數。土壤飽和水正壓h_s與土壤質地關系密切，而大田中復雜的土壤質地分布使得h_s空間變異性大，進而影響整個系統的灌水均勻度。

此外，由于灌水器地埋后出水量減小，若按照灌水器自由出流時的流量來計算作物灌水時間，那么實際灌水量會小于計劃灌水定額，使得作物不能獲取充足的水分，影響作物生長。因此，準確獲取灌水器地埋后，不同土壤飽和水正壓h_s下的進口壓力h～流量q關系曲線成為地下滴灌系統能否精準設計的重要影響因素。

為了獲取灌水器地埋后的壓力～流量關系曲線，目前的研究方法首先需要制作一個土箱，并將灌水器埋設在土壤中，在不同灌水器進口壓力水頭下，通過監測供水馬氏瓶液面的變化來獲取灌水器地埋后的壓力～流量關系(李久生,楊鳳艷,劉玉春,等，土壤層狀質地對小流量地下滴灌灌水器特性的影響[J],農業工程學報,2009,25(4):1-6.)。土箱的制備過程十分繁瑣、耗時，需要每5cm分層填土，每層土的填充步驟為風干土、篩土、稱土、加水拌勻、裝土、將土面抹平、壓實、在土表上扎孔、再次壓實直至土層厚度為5cm，接著將土表劃上毛邊并填裝下一層土壤。土箱的體積較大，其尺寸與地埋滴灌帶鋪設間距、灌水器間距、土壤質地等因素有關，其長、寬、高通常設置為60、40和80cm，而制備該土箱至少需要1～2天。

此外，由于一個土箱只能提供一個灌水器進口壓力條件下的灌水器流量測試后便不能使用，需要重新制作，而按照GB/T17187-2009《農業灌溉設備滴頭和滴灌管技術規范和試驗方法》，構成灌水器壓力～流量關系曲線至少需要4個數據點，即至少需要制備4個土箱才能完成一種土質，即一個土壤飽和水正壓h_s下的灌水器壓力～流量關系曲線，若要測試一系列土壤飽和水正壓h_s下的灌水器壓力～流量關系曲線，需要進行的工作量十分巨大。

實用新型內容

針對現有技術中的上述不足，本實用新型提供的快速測定地埋灌水器壓力與流量的裝置不需要制作土箱便能快速獲得不同土壤飽和水正壓下的灌水器壓力～流量關系曲線。