【技术实现步骤摘要】
灌排一体化农田暗管模拟装置及确定暗管组合的方法
本专利技术属于农业工程
,具体涉及一种灌排一体化农田暗管模拟装置及确定暗管组合的方法。
技术介绍
排水暗管因可以有效控制地下水上升、降低地下水矿化度、改善土壤理化性质、节约土地,增加粮食产量而被大量使用在防渍涝地区和盐碱地改良地区。暗管的间距和埋深制约着工程的排水效率和经济效益,直接影响到塑料暗管排水降渍技术的推广应用。暗管的埋深主要决定于保证作物正常生育所需要的地下水埋深,同时考虑必要的剩余水头。(引自邵孝侯,俞双恩,彭世彰.圩区农田塑料暗管埋深和间距的确定方法评述.灌溉排水,2000,19(1):34—36.)传统的排盐管间距的确定有三种方法:试验法、经验法、理论计算法。田间试验法具有一定针对性,符合试区所在条件,反映实际效应,是一种最可靠的暗管间距确定方法,但开展试验研究一般需要几年时间、费力、实施有一定的困难。经验法需大量走访调查,并研究整理其他地区的试验资料,归纳分析,总结各种情况产生的原因,分析暗管间距与其主要影响因素如暗管埋深、土壤质地等有决定影响的指标之间的关系,确定一个合理的暗管间距。理论计算法一般是根据水量平衡原理和渗流力学原理推导得出的。传统的暗管滤层结构是暗管四周铺设一定厚度的滤料如细砂、卵石、煤矸石、炉渣等。事实证明传统的滤层结构暗管排水、排盐效果只有在土壤水饱和条件下得以体现,但是在非饱和土壤中很难起到作用。暗管排水只能依靠土壤水的重力作用和压力势,而这两种力在非饱和土壤中要么很小,要么不存在(引自李显溦,左强,石建初,等.新疆膜下滴灌棉田暗管排盐的数值模拟与分析Ⅱ:模型应用 ...
【技术保护点】
1.灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,包括:箱本体(1),所述箱本体(1)为方体结构,所述箱本体(1)侧面下方开设有排水孔(101),所述排水孔(101)和箱本体(1)内部连通,所述箱本体(1)任意相对的两个侧面相对设置多排多列暗管插孔(102),所述箱本体(1)任意相对的两个面相对设置多排多列传感器插入孔(103),相邻两列传感器插入孔(103)错位设置;集水箱(2);和所述暗管插孔(102)配合的插入式暗管(3)或木塞,当暗管插孔(102)闲置时,和所述木塞配合封堵,当所述暗管插孔(102)试验使用时,和所述插入式暗管(3)配合;所述插入式暗管(3)从箱本体(1)一个侧面的暗管插孔(102)插入并从另一个侧面相对的暗管插孔(102)伸出,所述插入式暗管(3)位于箱本体(1)内部的部位设置有多个暗管水孔(301),所述插入式暗管(3)一端通过暗管供水单元(5)和所述集水箱(2)连通,另一端和外部收集设施连通;地下水模拟结构(4),所述地下水模拟结构(4)通过地下水供水单元(6)和集水箱(2)连通;设置在箱本体(1)外表面所述传感器插入孔(103)开孔处的气嘴;以及设置在所述箱本 ...
【技术特征摘要】
1.灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,包括:箱本体(1),所述箱本体(1)为方体结构,所述箱本体(1)侧面下方开设有排水孔(101),所述排水孔(101)和箱本体(1)内部连通,所述箱本体(1)任意相对的两个侧面相对设置多排多列暗管插孔(102),所述箱本体(1)任意相对的两个面相对设置多排多列传感器插入孔(103),相邻两列传感器插入孔(103)错位设置;集水箱(2);和所述暗管插孔(102)配合的插入式暗管(3)或木塞,当暗管插孔(102)闲置时,和所述木塞配合封堵,当所述暗管插孔(102)试验使用时,和所述插入式暗管(3)配合;所述插入式暗管(3)从箱本体(1)一个侧面的暗管插孔(102)插入并从另一个侧面相对的暗管插孔(102)伸出,所述插入式暗管(3)位于箱本体(1)内部的部位设置有多个暗管水孔(301),所述插入式暗管(3)一端通过暗管供水单元(5)和所述集水箱(2)连通,另一端和外部收集设施连通;地下水模拟结构(4),所述地下水模拟结构(4)通过地下水供水单元(6)和集水箱(2)连通;设置在箱本体(1)外表面所述传感器插入孔(103)开孔处的气嘴;以及设置在所述箱本体(1)一侧面中轴位置的一列由上至下布置的等高差的7个测压管(7)。2.根据权利要求1所述的灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,所述箱本体(1)由有机玻璃制成。3.根据权利要求1所述的灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,所述插入式暗管(3)为由光滑铜管制成的硬质管,所述插入式暗管(3)两端靠近端部处均设置有标记指示线(302),当插入式暗管(3)插入暗管插孔(102)时,每个插入式暗管(3)两端的标记指示线(302)分别和箱本体(1)两个侧面侧侧壁相对应。4.根据权利要求1所述的灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,所述插入式暗管(3)的外径小于暗管插孔(102)的内径,所述插入式暗管(3)上的暗管水孔(301)开孔率不小于1000mm2/m。5.根据权利要求1所述的灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,所述插入式暗管(3)和所述暗管插孔(102)配合处设置有橡胶止水带;所述插入式暗管(3)外表面包裹一层无纺布。6.根据权利要求1所述的灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,所述箱本体(1)上和每个暗管插孔(102)对应位置设置有限位器,当所述木塞和所述暗管插孔(102)配合时,通过所述限位器限位。7.根据权利要求1所述的灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,所述地下水模拟结构(4)包括:设置在所述箱本体(1)内部下方的地下水出水暗管(403),所述地下水出水暗管(403)上均布多个出水孔;所述地下水出水暗管(403)和箱本体(1)相对的两个侧面上的两个连接孔内孔口连接;两端和所述箱本体(1)相对的两个侧面上的两个连接孔的外孔口连接的地下水供水硬管(401),所述地下水供水硬管(401)任意位置通过地下水供水单元(6)和所述集水箱(2)连通;竖直设置在箱本体(1)内部的多个可拆卸式地下水汇水管(402),所述地下水汇水管(402)上均匀分布多个汇水孔;以及包裹在所述地下水汇水管(402)外表面的无纺布。8.根据权利要求1或7所述的灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,所述地下水供水单元(6)包括:一端和所述地下水供水硬管(401)连通的地下水供水管(601);和所述地下水供水管(601)另一端连通的地下水供水瓶(602),所述地下水供水瓶(602)通过地下水输水管(603)以及地下水水泵(604)和集水箱(2)连通;以及设置在所述地下水供水瓶(602)上的地下水液位传感器(605)。9.根据权利要求8所述的灌排一体化农田暗管模拟装置,其特征在于,所述暗管供水单元(5)包括:一端和所述插入式暗管(3)连通的暗管供水管(501);和所述暗管供水管(501)另一端连通的暗管供水瓶(502),所述暗管供水瓶(502)通过暗管输水管(503)以及暗管水泵(504)和集水箱(2)连通;以及设置在所述暗管供水瓶(502)上的暗管液位传感器(505)。10.基于权利要求1所述的灌排一体化农田暗管模拟装置的确定暗管组合的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:制备回填土体:依次取农田不同深度的原位土壤作为回填土体,将不同深度的多个土层的回填土体用密封袋密封,并分别测得每个土层的原位土壤的容重r;步骤二:将回填土体回填至箱本体(1)中:1)在箱本体(1)最下部填装10cm厚的强透水材料;2)在强透水材料上放置尼龙丝网;3)垂直箱本体(1)底面放置地下水汇水管(402),随土体一起填埋;4)按深度顺序依次将多个土层的回填土体按照容重为r填入箱本体(1)尼龙丝网上部,其中每层回填土体在箱本体(1)的填入深度h为对应土层在农田中实际深度的四分之一;步骤三:在箱本体(1)上布置插入式暗管(3):在箱本体(1)中间一排暗管插孔(102)在下端的一个插入插入式暗管(3),插入式暗管(3)的一端通过暗管供水单元(5)和集水箱(2)连接,另一端封堵;步骤四:在箱本体(1)中埋入机械式张力计,并放置一天;步骤五:测量并获得土壤含水率与土壤水吸力的关系曲线,具体为:1)关闭模拟装置的暗管供水单元(5)和地下水供水单元(6),利用马氏瓶原理提供并保持箱本体(1)上部恒定水压力,即恒定的水位高度,保持水分的入渗;2)从供水时刻起,每间隔10min读取机械式张力计的读数,作为土壤水吸力S;3)打开传感器插入孔(103)的气嘴,从箱本体(1)外部与机械式张力计的陶土头最接近的传感器插入孔(103)插入土壤湿度传感器,读取2)中同一时刻该点的土壤含水率θ;4)在坐标轴上,横坐标为土壤含水率θ,单位为%,纵坐标为土壤水吸力S,以大气压表示,绘制土壤含水率与土壤水吸力的关系曲线;步骤六:通过正交试验...
【专利技术属性】
技术研发人员:高金花,伊燕平,徐阳,张礼绍,任玉珊,
申请(专利权)人:长春工程学院,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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