[发明专利]基于输水量自动控制材料的灌溉系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种灌溉系统，尤其涉及一种基于输水量自动控制材料的灌溉系统。

背景技术

传统的灌溉方法主要有：漫灌、浇灌、喷灌、滴灌、微灌、渗灌、负压灌溉等方法和基于土壤吸力、土壤变化、生物形态等特征的自动控制技术合成的自动灌溉方法。主要问题在于这些方法在灌溉植被的同时，在土壤表面形成了水表面或者高饱和度的土层，在自然条件下，水表面和土壤水分蒸发量较大，浪费了大量的水资源；另外的基于土壤吸力、植被形态、生长状况的自动控制技术成本较高，且节水效果不佳。传统的灌溉技术一旦出现损坏，需要人工修复。在我国水资源利用紧张、大部分地区缺水的背景下，需要成本低廉、节水效果好、自我修复、可以大规模利用的自动控制灌溉方法。

综上所述，传统灌溉方法有以下缺点：

1、传统的灌溉方法在灌溉植被的同时，在土壤表面形成了水表面或者高饱和度的土层，在自然条件下，水表面和高饱和土壤水分蒸发量较大，浪费了大量的水资源。

2、传统灌溉方法容易多灌溉，造成多余水分下渗进入植被影响范围以外，植被无法利用，浪费水资源。

3、漫灌、喷灌、滴灌、渗灌等工艺无法根据植被的生长状况控制灌溉水量，还需要人为的干预或者控制系统实现灌溉操作。

4、采用基于电子控制和土壤、植被信息的自动控制的灌溉系统，节水效果较好，但是成本很高。

如何节约水资源、提高灌溉的效率？如何根据植被需求解决灌溉问题？廉价可大规模利用的技术是节水灌溉方法需要解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，创新现有技术，扩大使用范围，而提供一种基于输水量自动控制材料的灌溉系统。该系统是一种简单、有效的节水灌溉系统，而且是一种能与常规灌溉系统同时完成的系统，无需维修，有利于提高水资源利用效率，有利于提供更适宜植被生长的环境。

本发明的目的是这样实现的：

灌溉技术已经成为一种广泛使用的植被培植、绿化方法；各种灌溉方法已被广泛应用市政、园林、林业、农业等灌溉领域。目前，喷灌、滴灌、渗灌等技术的快速发展，为新灌溉方法的提出奠定了基础。

如图1，本发明的结构是：

采用管路(20)在土壤(10)中布设灌溉管网，灌溉管网的终端通过阀门(30)与水源(40)连通；

所述管路(20)的结构是：其横截面，从内向外，依次为内管(23)、骨架(21)和外管(22)；

所述的骨架(21)由透水或半透水管材构成。

所述的外管(22)是一种输水量自动控制材料外管；

输水量自动控制材料通过调整自动控制材料的配比、厚度可以实现水量供给的调整，控制土壤含水率的范围，适应植被的生长。材料的渗透系数控制在1×10^-3cm/s～1×10^-9cm/s范围内，材料的孔隙平均直径在0.1μm～1000μm之间，材料进气值控制在10～180kPa范围内，材料的厚度控制在0.1cm～50cm范围内。

所述的内管(23)或为中空结构的普通透水管，直径为0.1cm～100cm，可为方形、圆形、梯形等各种形状；或由强透水材料(如砂砾、排水板、导水纤维等材料)形成的输水通道。

本发明的工作原理：

在土壤(10)中埋入本灌溉管网，在土壤(10)含水率变化时，土壤(10)的孔隙水压力发生很大的变化，由此带来管路(20)内外水压差的很大变化，带来管路(20)输水性能的几个数量级的变化，管路(20)迅速补充土壤(10)水分；土壤(10)水分比较充足时，管路(20)的输水能力降低甚至为不输水，这样管路(20)可以自动保证土壤中的水分在一定范围内。

本发明主要利用多孔介质材料的非饱和渗透性原理，利用管路(20)内、外的压力差别(管外土壤中的压力主要为负孔隙水压力)，界定输水量计算方法主要如下简化方法：

Q＝-k(P_外-P_内)/h×A

k-输水量自动控制材料的渗透系数；可有孔隙直径计算得到或试验直接测得；

A-管单位长度的中径面积；

P_外-管外土壤的孔隙水压力(满足植被正常生长需要的最佳含水率对应的的基质吸力，单位m，采用压力水头单位)；

P_内-管内水压力(接近与0，单位m，压力水头单位)；

h-为管外壁厚度