专利名称：山地苗木自压式滴灌装置的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种自压式滴灌装置，详细地说是有关山地苗木灌溉使用的脉冲式自压滴灌装置。由于全球性的水资源危机，节水型的农田林木灌溉技术越来越受到人们关注。包括滴灌在内的微灌技术在以色列、美国和日本等发达国家发展很快。1974年我国开始引进滴灌技术，但是无论是以色列或美国的滴灌系统，设备复杂，操作管理技术要求高，工程投资昂贵，一般只适用于水电资源相对比较充沛的地区和产值较高的经济作物，对于大田作物和山地苗木，对于我国， 三分之二的国土面积为山丘，这些地区多数干旱少水和生产技术落后，这种技术的推广和应用受到了限制。1974年周总理指出“要研究适合中国的滴灌技术”。此后适应我国国情的滴灌技术发展起来，如移动式、半固定式的水窑、水窖自压式滴灌系统。这种自压式滴灌系统省能、省水，利用山坡的水位差产生的压力和虹吸现象，使水窑或水窖中的水连续地经输水干管、毛管和滴头形成微水流或水滴流入土壤进行灌溉。但这种装置供水量的大小不容易调节和控制，太小的供水流量无法利用。此外，该系统属于连续供水装置，需要利用狭长的流道和微小的孔口经消能后形成间歇流动的水滴。因此，滴头滴孔的直径较小，容易堵塞等。
本实用新型的目的是要制造一种能自动产生虹吸作用并间歇提供脉冲水流，流量容易调节和控制，滴头出水孔口较大，堵塞现象较小的滴灌装置。为达此目的，本实用新型设计了包括蓄水池、过滤沉淀槽、虹吸槽、输水干管、毛管和滴头等在内的一套滴灌装置。其中关键技术为虹吸槽，这种虹吸槽在虹吸管管径较大而供水量较小时仍能自动地产生虹吸现象。因而，能集小水为大水，定量定压并间断地向输水干管提供水流。
本实用新型所设计的虹吸槽和沉淀槽连接在一起，形成一个长方形的沉淀虹吸槽。池体中有一块隔板，将池体分隔为互不相通的两部分，隔板的一端为沉淀槽，实际上它是一个过滤沉淀槽，槽内设有滤网过滤器，进水管插入滤网中，水流经过滤网除去形状较大的杂质。形状较小而比重较大的杂质沉淀在槽的底部，由排渣口排出。经过滤和沉淀后的清水越过隔板后进入虹吸槽。槽中有虹吸管，其高度低于隔水板，隔水板的高度又低于池体的顶边。当由隔板顶端流入的水流逐渐积累，水面上升到达虹吸管的弯管部位时，水便利用虹吸现象自动地从虹吸管排出。当进水量等于虹吸槽中虹吸管的排水量时，排水是连续式的，这时的滴灌系统和一般的无虹吸槽时的自压式滴灌装置工作情形相同，不会产生间歇式的虹吸排水现象；当进水量小于虹吸管的排水量时，则虹吸管间断排水。由于虹吸槽积存水的体积一定，每次排出水的数量衡定，又虹吸槽位置固定，一般高出第一排毛管5～10m以上，水的位压也不变，因此，由过滤沉淀槽进入虹吸槽的入水量，即由蓄水池进入沉淀虹吸槽的水量可大可小，伹每次虹吸管排出的水量和水的压头确定不变，因此虹吸槽是一种能积小水为大水，能变连续水为间断流动的脉冲式水流的装置。
虹吸管能否自动产生间歇式的虹吸排水现象还决定于管子直径和进水量之间的关系。对于直径较小的虹吸管这种虹吸现象很容易产生，但是滴灌系统每次供水所需水量较大，虹吸管的管径较粗，进水流量很小时，虹吸槽中的水平面上升的速度很慢，小水流则会从虹吸管弯管内的底部连续地流出，不会形成虹吸现象。如果，槽中水平面到达虹吸管弯管底端附近时，水量突然加大，使弯管部分迅速被水充满，这时虹吸现象的产生就很容易。为解决此问题，本实用新型设计了一种浮球间歇式虹吸管排水装置，其结构如图2所示。该装置包括虹吸管、浮球、浮球杠杆、可调滑动砝码、杠杆铰链、隔水板开口和开口密封挡板。隔水板开口是在过滤沉淀槽和虹吸槽之间的隔板的上端中部所开的长方形小口，口宽5～10cm，高12～15cm。开口的虹吸槽侧铰链上安一挡板，起密闭和开启长方形小口的作用。在挡板的正中有一不漏水的角形槽，由上、下两斜面和两侧面组成，上、下斜面与枞轴成5°～35°，最好是15°～30°；浮球杠杆与浮球相连，其中部安在杠杆铰链上，右端为浮球和浮球杠杆的一段，左端为浮球杠杆的另一段，其末端可带有角度。浮球杠杆可绕铰链转动，因此浮球、浮球杠杆和铰链三者组成了一个杠杆系统。当虹吸槽中无水或水面较低时，浮球侧杠杆产生的力矩较大，此时，非浮球侧杠杆的末端紧压在挡板角槽的上斜面上，使挡板和隔水板开口闭合； 当虹吸槽中的水面逐渐上升到虹吸管弯管内底端附近时，浮球受到浮力作用而上升，非浮球侧连杆的末断脱离挡板角槽的上斜面，挡板在水压作用下绕铰链转动，封闭的隔水板开口开启，大量的水突然进入虹吸槽和虹吸管，充满虹吸管的弯管部分，便产生虹吸现象，将虹吸槽中的水排入滴灌系统的干管中，接着浮球下落，挡板又封闭隔水板开口，重又开始下一轮的间歇虹吸排水。为使浮球能在水面上升到虹吸管弯管底端附近时才上升，在浮球侧的浮球杠杆上安有可调滑动砝码，以调节浮球侧力矩的大小。虹吸管的直径根据灌溉面积、所需水量以及输水干管的直径确定，一般与干管直径相同。
本实用新型所说的蓄水池可以是水窑，水窖，钢筋混凝土构筑的蓄水装置。一般水窖是用聚乙烯管作为它的虹吸管产生虹吸现象向干管排水，而混凝土构筑的蓄水池可安一金属排水管。本实用新型所采用的聚乙烯或金属排水管上，即虹吸槽的进水管上安有调节阀门。虹吸槽相邻两次排水间断时间的长短，单位时间排水量大小以及滴头的出流率，可由调节进水管阀门开口的大小很容易地进行调整。通过调节阀门的大小调节虹吸排水的频率，伹虹吸管每次排水量和所产生的水头是确定不变的，这就保证了滴灌能正常均衡地进行。此外，调节好进水管阀门开口大小后，无须人看管和操作，虹吸槽便能自动地产生虹吸现象，定时定量地向滴灌系统间歇排水。使用这些蓄水装置和虹吸槽配合，即使地表径流很小也能将它们汇集起来进行灌溉。在无雨水的旱季或没有其它地表径流时，山地苗木的灌溉可用可拆式长距离山地供水装置(公开号CN1118400A)，将坡下或远处水源水输往蓄水池中使用，以缓解旱情。如若灌溉面积很大，一个虹吸槽满足不了要求，这时可配备多个虹吸槽，根据所需灌溉面积以及蓄水池蓄水量的多少确定虹吸槽的体积和数量。
一般的滴灌装置为了将连续的压力水流变成间断流动的水滴，不得不采用流道细长和孔口小的滴头，以增大流体阻力进行消能。水压越大，所需的滴头流道越长，孔口越小，越容易引起堵塞。实际上，堵塞是滴灌常常发生并一直在研究和解决的难题。本实用新型采用了脉冲式供水方式，向滴头提供了间断式的水流形成水滴，因此滴头的流道可短些，孔口可以做得大一些，堵塞的现象可以显著减小。
综上所述，本实用新型是一种由浮球控制虹吸管产生虹吸现象并利用虹吸管提供脉冲式水流进行灌溉的自压式滴灌装置。其供水量的大小容易调节，可集小水为大水，即使细小的水流，经过虹吸槽后每次的虹吸排水都可定压定量地向灌溉管道系统提供足够的水源。由于脉冲供水，装置可采用流体阻力较小，抗堵塞性能好的大孔口滴头。本实用新型整个装置结构简单，不易损坏，维修量小，操作容易，省劳力，适用于偏僻地区林木和果树灌溉，也适于山区梯田的推广使用。
附图
图1山地苗木滴灌装置示意图31.蓄水池36.输水干管32.进水管37.毛管33.调节阀门 38.环形毛管34.沉淀虹吸槽39.滴头35.虹吸管图2沉淀虹吸槽结构示意
图1.阀门 10.虹吸管
2.进水管 11.浮球3.过滤沉淀槽 12.浮球杠杆4.过滤器 13.可调滑动砝码5.阀门 14.杠杆铰链6.排渣管 15.挡板7.滤渣排出 16.挡板铰链8.虹吸槽 17.挡板角槽9.隔水板图3挡板角槽A向示意
图15.挡板19.上、下斜面交线17.挡板角槽20.角槽下斜面18.角槽上斜面 21.隔水板开口(虚线)9.隔水板一种自压脉冲供水固定式的山地苗木灌溉装置。如
图1所示，该装置由蓄水池31、进水管32，调节阀门33、沉淀虹吸槽34、虹吸管35、输水干管36、毛管37、环形毛管38和滴头39等部分组成。蓄水池31为一圆形的水窖，用一直径40mm的塑料管作为进水管32，通过虹吸作用将水窖31中的水导入沉淀虹吸槽34中。在进水管32上，虹吸槽34的上端安一调节阀门33。沉淀虹吸槽34由混凝土砌成或用钢板制成。见图2，其容积长×宽×高＝1×0.32×1.2m3，可用于4～5亩樟子松的梯田苗木灌溉。该沉淀虹吸槽中有一隔水板9将槽体分为两部分，左端是过滤沉淀槽3，槽中安有滤网过滤器4，它由铜网围在铁架上构成圆柱形，圆柱形铜网的下底边距槽底2～3cm，和槽底间的间隙形成了滤渣排出口 7。进水管2的出水端插入过滤器4中，滤渣由排出口7经沉淀槽3再由排渣管6会同沉淀槽中沉淀的泥砂等杂质定期排出。过滤澄清的净水，水平面到达隔水板9的顶端时进入虹吸槽8逐渐积累上升。虹吸槽的结构如图2和图3所示它包括虹吸管10、浮球11、浮球杠杆12、可调滑动砝码13、杆杆铰链14、隔水板开口 21、隔水板开口挡板15、挡板角槽17、挡板铰链16、排渣管6等组成。隔水板9的中心顶端开一长方形小口，即隔水板开口 21，宽10cm，高12cm。隔水板开口挡板17，宽12cm，高14cm，挡板中部有一由上、下斜面和两侧面组成的不漏水的角槽17。角槽上斜面与纵轴交角为30°，下斜面交角为20°，宽5cm，上斜面长5cm；浮球杠杆12与浮球11相连，浮球杠杆中部安在杠杆铰链14上，浮球杠杆12、浮球11、和杠杆铰链14组成了一个杠杆系统。浮球杠杆12非浮球的一端与挡板角槽17的上斜面18接触并能将挡板15压紧在隔水板开口21上将开口密闭。浮球侧的浮球杠杆12上安一可调滑动砝码13。
如
图1所示虹吸槽的虹吸管35和输水干管36相连接，两者的内径为4cm。毛管37与输水干管36连通，按平均长40米，苗木行距3米配备一对毛管。苗木株距1～1.5配备一环形毛管38与毛管37连通，环形毛管38围绕着苗木，其上安装5个滴头39向根系四周滴水。使苗木根系可向四周均匀生长。滴头39选用长度较短，孔径为1.5～2.0mm的缠绕式微管。干管、毛管及环形毛管用薄土覆盖，以延长使用寿命。微管出口端用铁丝支撑伸出地面且顶端出口弯下，尘土不易落入。在操作这套装置时，由调节进水管阀门33开口的大小控制和调节进水流量、虹吸槽排水的频率和滴头39出流率的大小。
权利要求1.一种山地苗木自压式滴灌装置，由蓄水池、干管、毛管、滴头组成，本实用新型的特征是(1).蓄水池和输水干管之间，安装一沉淀虹吸槽，槽中有一隔水板，将槽体分为沉淀槽和虹吸槽两部分，隔水板中心的上端开有一长方形小口；(2).虹吸槽中安有虹吸管、隔水板开口挡板、控制挡板开启闭合的浮球杠杆系统；(3)浮球杠杆系统由浮球、浮球杠杆、连杆铰链三者组成。
2.根据权利要求1所说的山地苗木自压式滴灌装置，其特征在于蓄水池和沉淀虹吸槽之间安一进水管，管上安有调节阀门。
3.根据权利要求1所说的山地苗木自压式滴灌装置，其特征在于沉淀槽是一个过滤沉淀槽，槽中有滤网过滤器。
4.根据权利要求1所说山地苗木自压式滴灌装置，其特征在于在隔水板开口挡板中部有一由上、下两斜面和两侧面构成的不漏水的角槽。
5.根据权利要求1所说的山地苗木自压式滴灌装置，其特征在于在隔水板开口档板下安有使挡板能转动的铰链。
6.根据权利要求1所说的山地苗木自压式滴灌装置，其特征在于浮球杠杆在虹吸槽中无水或少水时末端与挡板角槽的上斜面接触并紧压挡板于隔水板开口处，使开口成闭合状态。
7.根据权利要求1所说的山地苗木自压式滴灌装置，其特征在于在浮球杠杆中浮球一端的杠杆上装有一可调滑动砝码。
专利摘要本实用新型为一种山地苗木自压式滴灌装置。其特点是在蓄水池和输水干管间安装一虹吸槽，槽中有虹吸管和控制虹吸管产生虹吸排水的浮球杠杆系统，使虹吸管在管径较大进水量较小的情况下也能产生虹吸现象，虹吸槽集小水为大水，产生间歇脉冲式的水流进行滴灌。由于间歇式的供水，滴灌系统可采用流体阻力小，抗堵塞性能好的大孔口滴头。本实用新型设备简单、适用于山地林木幼苗的灌溉，可提高幼苗的成活率，也适用于山区梯田和果树的滴灌。
文档编号A01G25/02GK2251872SQ962157
公开日1997年4月16日 申请日期1996年7月22日 优先权日1996年7月22日
发明者吴定新, 姚立红, 张谦 申请人:北京林业大学