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毛管束负水头供水装置

毛管束负水头供水装置

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所在地区:华北 北京
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详细说明

背景技术
节水灌溉技术是根据作物需水规律及当地供水条件,为了有效地利用降水和灌溉水,获取农业的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益,比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法、措施和制度等的总称。目前农业生产采用或推广的节水灌溉技术有喷灌、微灌、滴灌、地下滴灌、分根区交替灌溉等。这些灌溉技术均是基于供水压力为0水头或正水头的灌溉,不是完全根据土壤自身需水状况来灌水,部分土体总会在在灌溉后达到水分饱和,导致土壤必须经历在一定范围内干湿交替。土壤含水量的过度波动会使植物遭受旱涝胁迫,增加病虫害的发生,导致硝态氮被淋移出植物根区以外,影响植物的正常生长。
发明内容
为了克服现有灌溉设备土壤含水量波动较大,不能完全根据土壤内部活动对水分需求供水的缺陷,本实用新型提供一种毛管束负水头供水装置,该装置的出水口与多孔材料制成的供水盘或供水板组合构成密封系统后,完全可以根据土壤自身对水分需求的多少持续供水,最大限度地符合土壤自身的水分调节机制。植物由于蒸腾作用而耗水时,体内的水分平衡被打破,根系开始从土壤中吸取所需要的水分,土壤会向供水管吸水,由于出水口受到来自毛管束形成的负压,供水管会缓慢地向土壤提供持续不间断的水分,而且出水速率非常均匀,使土壤含水量保持在一个稳定的状态,不会因为出水的快慢造成土壤干湿交替使植物处于一定时间的水分胁迫,为植物的生长营造良好的土壤水气条件。该装置成本不高,技术简单易操作,节水效果明显。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种毛管束负水头供水装置,其特征是由供水管(3)、进水管(2)、控压管(4)和出水管(6)组成,供水管(3)上端平面有进水管(2),并装有阀门(1),供水管下面有底盘(5),控压管(4)和出水管(6)位于供水管下端且在同一个水平面上,控压管(4)由有机玻璃管(7)中装有2—5个毛细管(8)构成,毛细管(8)粘贴在有机玻璃管(7)内壁上,出水管(6)上也装有阀门(1)。
基于负压入渗的原理,由于土壤基质势的存在,土壤向供水管吸水,供水管作为水源,受到土壤张力作用,供水管开始走水,供水管内水量减少,水位下降,供水管内空气体积增大,压强减小,使得整套装置与外界气压平衡失调。外界气体会从控压管中的毛管束进入供水管中,使供水管里面的压强又回到初始状态。如此不断的循环,供水管中的水量越来越少,都被土壤吸收提供给植物生长消耗掉。毛管束的控压方程式为:
(γ为液体与界面张力系数,θR为液面与毛管壁的夹角,DT为毛管内径)。
通过改变毛细管内径的大小和根据供水面积大小增加毛细管条数可以设定不同梯度的供水压力,完全可以满足不同植物生长所需的不同土壤水气条件。
本实用新型的有益效果是,可以把出水口的压力一直控制在负值,完全根据土壤自身对水量的需求持续供水,出水速率均匀,使土壤含水量变化幅度减小,有利于植物的生长以及有效地提高水分利用效率。