一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统技术方案

本发明专利技术提出了一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统，属于农田水利、园林经济作物、温室作物等灌溉领域。该系统由包括动力机泵、吸入口过滤器、喷灌施肥装置、首部干管、喷灌控制阀、滴灌控制阀、喷灌支管、喷头及辅助装置、滴灌减压阀、水力平衡支管、滴灌施肥装置、滴灌过滤器、微滴灌支管、微滴灌模块、毛管末端压力表、排水沟组成。本发明专利技术能够实现喷灌与滴灌同时灌溉与独立灌溉，兼具灌溉、施肥与排水功能，水力设计合理、投资成本可控、移动固定方式可调，灌溉面积易于拓展，系统的适应性和利用率高。

A U type modularized and expanding multifunctional sprinkler irrigation system

The invention provides a multi-function spray drip irrigation system which is modularized and expanded by U type, which belongs to the irrigation field of farmland water conservancy, garden economic crops, greenhouse crops and so on. The system is composed of power pump, suction port filter, sprinkler irrigation and fertilization device, first dry pipe, sprinkler irrigation control valve, drip irrigation control valve, sprinkler irrigation branch pipe, sprinkler head and auxiliary device, drip irrigation valve, hydraulic balance branch, drip irrigation and fertilization device, drip irrigation filter, micro drip irrigation pipe, micro drip irrigation module, capillary end pressure. The table and drains are made up. The invention can realize the simultaneous irrigation and independent irrigation of sprinkler irrigation and drip irrigation, with the functions of irrigation, fertilization and drainage. The hydraulic design is reasonable, the cost of investment is controllable, the moving fixed mode is adjustable, the area of irrigation is easy to expand, the adaptability and utilization of the system is high.

【技术实现步骤摘要】
一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统
本专利技术涉及农田水利、园林经济作物、温室作物等灌溉领域，特别涉及一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统。
技术介绍
我国是一个农业大国，灌溉技术已经成为农业现代化的重要组成部分，为农业的增产增收发挥着重要作用。但同时，农作物种植地形条件复杂，农作物种类繁多。为提高耕地利用率，不论是在北方还是南方，都存在同一个灌溉季节作物间作套种、同一灌溉地块作物分片种植、不同灌溉季节不同作物轮作等情况，此时由于种植作物密植与稀植的差异、高秆与矮杆的差异、需水量的差异，会使得其适用的灌溉系统有所不同。以我国东北、华北等地为例，轮作方式主要是“冬小麦+夏玉米”，间作方式主要是“花生+玉米”，华南江苏一带轮作方式主要为“小麦+水稻”，有时还存在同一灌溉季节内同时需要对粮食作物和果树进行灌溉的情况。其中玉米、果树属于高秆作物，花生属于矮杆作物，玉米属于稀植作物，小麦、花生、水稻属于密植作物；上述特点加上作物植株和果实对水滴冲击力的承受能力，综合分析得出，玉米宜采用滴灌，小麦、花生宜采用喷灌，水稻宜采用滴灌，果树宜采用小管出流或滴灌。以果实为主的蔬菜类作物多采用滴灌，以叶菜类为主的蔬菜类作物多适于微喷灌。从上述分析可知，无论是大田灌溉、菜畦灌溉、温室灌溉，都会存在需要进行喷滴灌两用，甚至是喷、微、滴灌三用的系统。并且，为了提高生产效率和作物品质，有的场合需要进行施肥灌溉；对于不同经济条件和劳动力水平的用户，系统各组成部分的固定、移动模式会有不同的要求；考虑到农田管理、作物品质保障需要以及水资源的循环利用，有的场合需要对灌溉地块进行及时的排水，以防止病虫害的滋生。上述要求是现有传统的单一的喷灌、微灌或滴灌系统难以满足的。随着“十九大”报告“农村振兴战略”的提出、“化肥农药减施增效”措施的推行，喷滴灌两用系统的需求将日益迫切。同时，我国目前农户以10亩以下的小型农户为主，随着土地适度规模经营的开展，以及2014年农业部《关于促进家庭农场发展的指导意见》的出台，30亩～50亩的中型农户会逐渐增多，此时，急需能够进行面积拓展的喷滴灌两用系统。为了满足不同场合的灌溉需要，多位学者提出了喷滴灌两用系统。专利技术专利200610049562.0公开了双低喷滴灌方法，里面涉及四种喷灌或滴灌方法，但里面未提及喷灌和滴灌同时灌溉的情况，难以满足以“花生+玉米”为例的矮杆与高秆作物间作的喷滴灌需要，并且未考虑施肥功能。专利技术专利201410083292.X公开了农业种植用轻小型喷滴灌两用装置，采用水泵进口负压施肥，并且采用了以自吸泵为基础的喷滴灌双工况泵，但该专利只对系统的首部构成进行了介绍，未涉及系统的管路布置与田间作物种植的对应情况，同样的不足存在于专利201310314102.6和201310515933.X中。考虑系统管路布置时，上述几种装置都是喷灌与滴灌两种模式经过阀门切换以后分别进行灌溉，很难实现喷、滴灌同时灌溉，难以满足灌溉区域内多种作物灌溉季节重叠时提高生产效率的要求，以及在有些必要的经济作物灌溉场合同时发挥滴灌水肥利用率高、喷灌能调节田间小气候的特点。专利技术专利201510128325.2公开了一种果树喷滴灌系统，采用一行地埋式旋转喷头与两行滴灌带交替布置的方式，实现对果树的叶面施肥灌溉和根部的施肥灌溉，同时保证了田间小气候。但这样布置的不足之处在于喷灌与滴灌的灌水器工作压力差别较大，一般在0.15MPa～0.25MPa左右。采用在同一干管上顺序布置喷灌支管7和滴灌带的方式会使得各支管水力状态难以平衡，或者滴灌带入口处调节阀压力损失过大而导致能源浪费的情况；喷灌和滴灌两种灌溉模式下的需水量、施肥量、灌水频率、施肥频率等参数可能存在差异，喷灌、滴灌支管交替布置的系统构成方式会给喷灌、滴灌二种灌溉方式下灌水量和施肥量的统一调节带来不便；该系统管道用量较多，投资较大；一台动力机泵1的控制面积有限，难以进行面积拓展。并且，上述系统均为考虑田间排水问题，不利于资源利用和环保。因此，急需能够实现喷灌与滴灌同时灌溉与独立灌溉，兼具灌溉、施肥与排水功能，水力设计合理、投资成本可控、移动固定方式可调，灌溉面积易于拓展的喷滴灌多功能应用系统，从而提高系统的适应性和利用率。针对上述技术问题，本专利技术人对喷灌、滴灌的应用进行了潜心研究，并获得了国家自然科学基金资助项目的资助，国家自然科学基金资助项目-轻小型喷灌机组变量运行对肥液输运及沉积的影响机理(项目编号51609104)。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提出了一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统，该喷滴灌系统能满足大田、菜畦、温室等场合作物轮作、间作套种、分片种植等情况下不同作物的灌溉、施肥、排水等需要，系统构成方式灵活、成本可控、灌溉面积易于拓展、易于实现自动化，符合不同规模中小型农户的需要。实现本专利技术的具体技术解决方案为：一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统，包括喷灌模块17、微滴灌模块14、喷灌支管7和微滴灌支管13，所述微滴灌模块13设置在喷灌模块17的侧方；喷滴灌系统可沿喷灌模块17或微滴灌模块14的两侧进行面积拓展，形成分片灌溉模式，实现不同作物的分片灌溉。喷滴灌单元18由一个喷灌模块17、一个滴灌减压阀9、一根水力平衡支管10、一个滴灌过滤器12、一条微滴灌支管13、一个微滴灌模块14构成；一个喷滴灌单元18可以完成小片地块多种类作物的灌溉；通过多个喷滴灌单元18的组合，形成交替轮灌模式，实现多片间作种植区的交替轮灌。多功能喷滴灌系统还包括动力机泵1、吸入口过滤器2、喷灌施肥装置3、首部干管4、喷灌控制阀5、滴灌控制阀6、、喷头及辅助装置8/滴灌施肥装置11、毛管末端压力表15、排水沟16，其中：所述首部干管4位于动力机泵1出口至喷灌支管7入口之间；喷灌施肥装置3的主管道是首部干管4的一部分；所述喷灌施肥装置3位于动力机泵1出口至喷灌支管7入口之间，以管道水流方向作为参考，喷灌支管7入口处设有喷灌控制阀5；喷灌支管7上装设有多套喷头及辅助装置8；所述喷灌支管7的下游设有滴灌减压阀9，滴灌减压阀9下游依次设有滴灌施肥装置11、滴灌过滤器12和微滴灌支管13，微滴灌支管13各三通处与微滴灌模块14相连；水力平衡支管10与喷灌支管7并联，一端设于喷灌施肥装置3与喷灌控制阀5之间，一端设于滴灌减压阀9与滴灌施肥装置11之间，水力平衡支管10入口处设有滴灌控制阀6；微滴灌支管13布设方向(与该管道水流方向一致)与喷灌支管7布设方向垂直，微滴灌模块14各毛管布设方向与微滴灌支管13布设方向与垂直；排水沟16开设方向与微滴灌模块14各毛管布设方向一致，与喷灌支管7布设方向相反；毛管末端压力表15位于微滴灌模块14各毛管末端，用于系统水力状态调试过程的压力指示，以及系统运行状态、滴灌带堵塞情况的监测；排水沟16的始端与微滴灌支管13位置接近，方向与之垂直，与微滴灌毛管布设方向一致；所述喷灌支管7、滴灌减压阀9、微滴灌支管13、微滴灌模块14形成U字型结构。所述动力机泵1包括喷滴灌双工况自吸泵和柴油机装置1-1、进水管1-2；所述吸入口过滤器2安装于进水管1-2入口，对水源中的杂物进行粗过滤；当需要进行喷灌施肥时，在喷灌施肥装置3与喷灌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统，其特征在于，所述喷滴灌系统包括喷灌模块、微滴灌模块、喷灌支管和微滴灌支管，所述微滴灌模块设置在喷灌模块的侧方；喷灌支管上游端通过喷灌控制阀连接首部干管，下游端设有滴灌减压阀；微滴灌模块通过多个三通与微滴灌支管相连，微滴灌支管的上游端连接所述的滴灌减压阀，所述微滴灌支管上游端同时连接水力平衡支管的下游端，水力平衡支管的上游端通过滴灌控制阀连接首部干管，与喷灌支管形成并联关系；所述喷灌模块设有多个喷头及辅助装置，喷头及辅助装置连接在喷灌支管上；所述微滴灌模块包含多条毛管，毛管通过三通与微滴灌支管连接，每个毛管上设有多个灌水器；所述喷灌支管与毛管平行设置，其内的水流方向相反；所述喷灌支管、微滴灌支管、微滴灌模块形成U字型结构；所述喷灌模块和微滴灌模块可分别向两侧拓展。

【技术特征摘要】
1.一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统，其特征在于，所述喷滴灌系统包括喷灌模块、微滴灌模块、喷灌支管和微滴灌支管，所述微滴灌模块设置在喷灌模块的侧方；喷灌支管上游端通过喷灌控制阀连接首部干管，下游端设有滴灌减压阀；微滴灌模块通过多个三通与微滴灌支管相连，微滴灌支管的上游端连接所述的滴灌减压阀，所述微滴灌支管上游端同时连接水力平衡支管的下游端，水力平衡支管的上游端通过滴灌控制阀连接首部干管，与喷灌支管形成并联关系；所述喷灌模块设有多个喷头及辅助装置，喷头及辅助装置连接在喷灌支管上；所述微滴灌模块包含多条毛管，毛管通过三通与微滴灌支管连接，每个毛管上设有多个灌水器；所述喷灌支管与毛管平行设置，其内的水流方向相反；所述喷灌支管、微滴灌支管、微滴灌模块形成U字型结构；所述喷灌模块和微滴灌模块可分别向两侧拓展。2.根据权利要求1所述的一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统，其特征在于，所述喷滴灌系统可沿喷灌模块或微滴灌模块的两侧进行面积拓展，形成分片灌溉模式，实现不同作物的分片灌溉；喷滴灌单元由一个喷灌模块、一个滴灌减压阀、一根水力平衡支管、一个滴灌过滤器、一条微滴灌支管、一个微滴灌模块组成；一个喷滴灌单元可以完成小片地块多种类作物的灌溉；通过多个喷滴灌单元组合，形成交替轮灌模式，实现多片间作种植区的交替轮灌。3.根据权利要求1所述的一种U字型模块化可拓展的多功能喷滴灌系统，其特征在于，所述喷滴灌系统还设有动力机泵，所述动力机泵中采用的水泵为喷滴灌双工况自吸泵或喷-微-滴多工况自吸泵；动力机泵的进水管入口处设有对水源中的杂物进行粗过滤的吸入口过滤器；动力机泵的出水口连接首部干管；所述首部干管通过喷灌控制阀连接喷灌支管，通过滴灌控制阀连接水力平衡支管；所述微滴灌支管的上游、滴灌减压阀的下游设置滴灌过滤器。4.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂琴，李红，颜鹏，眭翔，陈成，陈超，易萌，岳东海，吴琪，
申请(专利权)人：常州信息职业技术学院，江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32