灌排一体化农田暗管模拟装置制造方法及图纸

灌排一体化农田暗管模拟装置属于农业工程技术领域，目的在于解决现有技术存在的暗管间距、埋深确定方法复杂、耗时、费力以及农田非饱和条件下暗管排水困难的问题。本实用新型专利技术包括：箱本体；集水箱；和所述暗管插孔配合的插入式暗管或木塞；所述插入式暗管位于箱本体内部的部位设置有多个暗管水孔，所述插入式暗管一端通过暗管供水单元和所述集水箱连通，另一端和外部收集设施连通；地下水模拟结构，所述地下水模拟结构通过地下水供水单元和集水箱连通；设置在箱本体外表面所述传感器插入孔开孔处的气嘴；以及设置在所述箱本体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。

A Simulator of Underground Pipe for Irrigation and Drainage Integration in Farmland

The integrated irrigation and drainage simulator for underground pipes in farmland belongs to the field of agricultural engineering technology. The purpose of the simulator is to solve the problems existing in the existing technology, such as the complexity, time-consuming, laborious determination of the distance between underground pipes, the difficulty of underground pipes drainage under unsaturated farmland conditions. The utility model comprises: a tank body; a water catchment tank; an inserting covert pipe or a wooden plug matched with the covert pipe socket; a plurality of covert pipe water holes are arranged at the inner part of the covert pipe body, one end of the inserting covert pipe is connected with the water catchment through the covert pipe water supply unit, the other end is connected with the external collection facilities, and the groundwater simulation structure is provided. The structure is connected with the catchment tank through the groundwater supply unit; the air nozzle at the opening of the sensor insertion hole on the outer surface of the tank body; and a series of seven pressure measuring pipes with equal height difference arranged from top to bottom at the middle axis position on one side of the tank body.

【技术实现步骤摘要】
灌排一体化农田暗管模拟装置
本技术属于农业工程
，具体涉及一种灌排一体化农田暗管模拟装置。
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.水利学报，2016，47(5):616-625.)。非饱和条件下，如果采用完全包裹暗管的滤层结构，水分在滤层中所受到的脱水滞后阻力大于其在滤层中的绕流阻力，使得土壤水易绕流到暗管底部而无法排入暗管，难以发挥暗管排水作用(引自秦文豹，李明思，李玉芳，刘洪光。滴灌条件下暗管滤层结构对排水、排盐效果的影响。石河子大学，水利建筑工程学院，新疆，石河子832000.)。上述只针对暗管排水条件下，利用暗管排水排盐效果的优劣来确定暗管埋深、间距以及滤层结构。而现有技术中缺少针对利用暗管进行灌排一体时，土壤的水分运移规律的研究，且利用土壤水分运移规律确定暗管埋深、间距以及滤层结构并不可见。因此，研究暗管灌排一体时土壤水分运移规律，以及用其确定暗管埋深、间距以及滤层结构是研究暗管工程设计提供参考依据所需要的。现有的暗管间距、埋深确定方法复杂、耗时、费力，都是从暗管的排水排盐效果角度上说明暗管的最优间距和埋深，针对不同的土壤水分运移机理不具备普遍性；传统的暗管滤层结构排水时土壤水分会在暗管四周出现绕流现象，汇集到暗管底部，这主要是因为包裹暗管的滤层是同一质地的多孔介质，形成了围绕暗管的土水势梯度连续场，水分一旦绕流到暗管底部，要想进入暗管，只能依靠压力势的作用，所以在微灌条件下暗管排水效果不理想；土壤饱和垂向入渗速率试验方法一般有单环入渗、双环入渗法，两种方法在试验开始前使土壤饱和的手段是将土壤浸泡在水中一段时间使其饱和，但是实际上土壤饱和与否我们并不能准确的判断，因此试验中我们测得的土壤饱和垂向入渗速率比实际的入渗速率偏小。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种灌排一体化农田暗管模拟装置，解决现有技术存在的暗管间距、埋深确定方法复杂、耗时、费力以及农田非饱和条件下暗管排水困难的问题；从水分运移机理上确定暗管灌、排的最优间距与埋深，还可从箱本体外部直观的看出土壤水分运移过程。为实现上述目的，本技术的灌排一体化农田暗管模拟装置包括：箱本体，所述箱本体为方体结构，所述箱本体侧面下方开设有排水孔，所述排水孔和箱本体内部连通，所述箱本体任意相对的两个侧面相对设置多排多列暗管插孔，所述箱本体任意相对的两个面相对设置多排多列传感器插入孔，相邻两列传感器插入孔错位设置；集水箱；和所述暗管插孔配合的插入式暗管或木塞，当暗管插孔闲置时，和所述木塞配合封堵，当所述暗管插孔试验使用时，和所述插入式暗管配合；所述插入式暗管从箱本体一个侧面的暗管插孔插入并从另一个侧面相对的暗管插孔伸出，所述插入式暗管位于箱本体内部的部位设置有多个暗管水孔，所述插入式暗管一端通过暗管供水单元和所述集水箱连通，另一端和外部收集设施连通；地下水模拟结构，所述地下水模拟结构通过地下水供水单元和集水箱连通；设置在箱本体外表面所述传感器插入孔开孔处的气嘴；以及设置在所述箱本体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。所述箱本体由有机玻璃制成。所述插入式暗管为由光滑铜管制成的硬质管，所述插入式暗管两端靠近端部处均设置有标记指示线，当插入式暗管插入暗管插孔时，每个插入式暗管两端的标记指示线分别和箱本体两个侧面侧侧壁相对应。所述插入式暗管的外径小于暗管插孔的内径，所述插入式暗管上的暗管水孔开孔率不小于1000mm2/m。所述插入式暗管和所述暗管插孔配合处设置有橡胶止水带；所述插入式暗管外表面包裹一层无纺布。所述箱本体上和每个暗管插孔对应位置设置有限位器，当所述木塞和所述暗管插孔配合时，通过所述限位器限位。所述地下水模拟结构包括：设置在所述箱本体内部下方的地下水出水暗管，所述地下水出水暗管上均布多个出水孔；所述地下水出水暗管和箱本体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，所述地下水供水硬管任意位置通过地下水供水单元和所述集水箱连通；竖直设置在箱本体内部的多个可拆卸式地下水汇水管，所述地下水汇水管上均匀分布多个汇水孔；以及包裹在所述地下水汇水管外表面的无纺布。所述地下水供水单元包括：一端和所述地下水供水硬管连通的地下水供水管；和所述地下水供水管另一端连通的地下水供水瓶，所述地下水供水瓶通过地下水输水管以及地下水水泵和集水箱连通；以及设置在所述地下水供水瓶上的地下水液位传感器。所述暗管供水单元包括：一端和所述插入式暗管连通的暗管供水管；和所述暗管供水管另一端连通的暗管供水瓶，所述暗管供水瓶通过暗管输水管以及暗管水泵和集水箱连通；以及设置在所述暗管供水瓶上的暗管液位传感器。所述模拟装置还包括可拆卸钢架，所述箱本体设置在所述可拆卸钢架形成的内部空间内。本技术的有益效果为：本技术研究农田地下暗管灌排一体化，优化地下暗管布局，实现暗管灌溉与排水双重功能，提高资源利用率。通过本技术的装置，在不同质地的土壤中根据需要变换暗管组合的埋深和间距，测定装置内不同位置的土壤含水率θ、土壤水吸力S，确定拟种植作物根系层深度后，以根系层土壤含水率作为最终唯一前提，根据不同暗管组合对于地下水、地表水的利用程度、排水效率、灌溉用水量等条件，得出暗管组合的最优间距和埋深的结论。本技术研究不同土壤质地土壤含水率θ与土壤水吸力S关系曲线，即土壤水分特征曲线。实现暗管灌排一体；不同滤层结构对暗管灌、排效果的影响研究；本技术从水分运移机理上确定暗管灌、排的最优间距与埋深，还可以从箱体外部直观的看出土壤水分运移过程；为解决农田非饱和条件下暗管排水困难的问题，本技术可以通过改变暗管周围滤层结构，探寻能够在暗管周围产生局部饱和并向暗管中排水的手段，为微灌条件下暗管排水工程设计提供试验本文档来自技高网...

【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)。...

【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...

【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：新型
国别省市：吉林,22