[发明专利]一种测量水气耦合滴灌水气出流量的系统与方法

说明书

技术领域：

本发明涉及农业灌溉技术领域，具体地讲是一种测量水气耦合滴灌水气出流量的系统与方法。

背景技术：

水气耦合滴灌利用地下滴灌系统把掺气水或者掺气水肥混合流体输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，维持根系正常的新陈代谢和呼吸功能，促进和协调植物地上和地下部分的生长发育，是一种节水、省肥、高效的新型灌溉技术。水气耦合滴灌解决了普通地下滴灌在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧问题，同时又具备地下滴灌所固有的一切优势，为挖掘植物生产潜力提供了新的选择。考虑到地下滴灌应用领域和面积不断扩大，且普通地下滴灌系统连接上文丘里注射器即可改造为水气耦合滴灌系统，因而水气耦合滴灌切实可行。大量的研究表明，水气耦合滴灌具有显著的增产效应，特别是对于粘土种植条件下的作物效果更为明显，有的作物增产幅度达到30%。已有的研究大多停留在水气耦合滴灌对作物产量、生理指标以及水分利用效率影响的层面，而有关水气两相流从地下毛管灌水器出流情况；已有技术只能采取水、气分别测量的方式，需要测量两次，并且测量时将毛管和灌水器浸泡在水中，改变了水气出流的边界条件，导致测量结果出现误差。

发明内容：

本发明的目的是克服上述已有技术的不足在，而提供一种测量水气耦合滴灌水气出流量的系统。

本发明的另一目的是提供一种测量水气耦合滴灌水气出流量的方法。

本发明主要解决现有技术只能采取水、气分别测量的方式，并且测量时将毛管和灌水器浸泡在水中改变了水气出流的边界条件，导致测量结果出现误差等问题。

本发明的技术方案是：一种测量水气耦合滴灌水气出流量的系统，包括测箱，其特殊之处在于，所述的测箱为倒T型，由水平管与竖直管相通连接形成，竖直管上端口由上密封塞密封，微型压力测量计通过密封塞与竖直管相通，水平管左右两个端口分别设左密封塞和右密封塞；所述的竖直管的下部设排水阀。

进一步的，所述的水平管和竖直管的管径一致，管径为5~10cm。

进一步的，所述的水平管的长度小于待测滴毛管灌水器出水口的间距。

进一步的，所述的竖直管长度为15cm。

进一步的，所述的测箱为硬塑料或者有机玻璃的透明材质，材质强度应确保在观测过程中不变形。

本发明的一种测量水气耦合滴灌水气出流量系统的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

（1）把待测的滴灌毛管通过左密封塞和右密封塞穿过测箱的水平管，并且在水平管中只有一个灌水器出水口，并且确保该灌水器出水口在水平管的中间位置，开口向下，左密封塞和右密封塞与滴灌毛管及水平管所接触的边界密封不透气、不漏水；

（2）拔下密封竖直管的上密封塞及其上连的微型压力测量计，将实验所用土壤通过竖直管均匀的填装入测箱内，土壤装填到达竖直管的排水阀上方3cm处即可；

（3）向滴灌毛管供应水气混合流体，开始水气耦合滴灌；

（4）当竖直管内的土壤表面出现1~3cm厚度的积水时，记录好积水面的位置，用上密封塞将竖直管密封，同时开始计时，测算出此时竖直管内封闭的气体的体积V(m³)；

（5）当时间达到30min或者积水面高度达到15cm，以先到的为准，灌溉停止，记录灌溉的时间T（min），打开排水阀并利用量杯接出积水直到积水的位置和开始计时时重合，记录所流出的水量V₁(m³)；

（6）观测并记录微型压力测量计的读数P(Pa)，利用下式可计算出竖直管内新增加的气体数量V₂(m³):V₂=(P/P₀-1)V，式中P₀为周围大气压力（Pa）；

（7）利用公式Q₁= V₁/T和Q₂= V₂/T可分别计算出所测灌水器的出水流量Q₁(m³/min)和出气流量Q₂(m³/min)。

本发明所述的一种测量水气耦合滴灌水气出流量的系统与方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，本发明提出的测量系统和方法可同时测量水气出流量，并且水气出流的边界条件与实际应用中一致，因而具有更高的效率和更准确的精度。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的测量示意图。