管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置及测试方法，其装置包括与管上式滴头连接的软管及放置于与数据采集设备连接的称重装置上的盛装桶；软管上设置有阀门，软管远离管上式滴头的端部连接有一三通管；三通管的一个端口设置有与数据采集设备连接的压力采集模块，其另一个端口连接有连接管道，连接管道的自由端穿过盛装桶底部设置的圆孔延伸入盛装桶的土壤中；测试滴头流量与土壤水正压时，连接管道的出水口与盛装桶中土壤表面的距离等于管上式滴头与其所在处土壤表面的距离，且连接管道的出水口与管上式滴头位于同一水平面上。

【技术实现步骤摘要】
管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置及测试方法
本专利技术属于农业节水灌溉
，具体涉及到管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置及测试方法。
技术介绍
伴随着我国水资源不断紧缺，农业用水危机也变得日益突出，如何提高农业用水效率、减少水资源浪费成为当代农业研究热点。发展和推广高效节水灌溉技术是解决水资源短缺的重要途径和手段。地下滴灌技术具有局部灌水、棵间蒸发少等显著优势，是目前公认最节水的灌溉方式之一。在地表滴灌条件下，滴头位于大气环境中，滴头出流时处于自由出流状态，单个滴头在不同压力下的流量q可通过室内试验按照测试标准测试获得，即直接由容器在滴头下方接水，通过测定一定时间T内的质量变化Δm计算得到。在地表滴灌系统中，沿着毛管铺设方向毛管内不同滴头的工作压力H1是不相同的，滴头工作压力H1可通过多口管(多口出流)沿程水头损失计算公式获得，即，H1＝H0-ΔH1±ΔH2，式中，H0为地表滴灌系统首部水泵的压力水头；ΔH1为水泵到滴头的沿程水头损失，其值与多口系数、管长、管径和流量有关，计算所用的流量可由滴头实测流量q推算得到；ΔH2为所计算处滴头与水泵的地形高差。在地下滴灌条件下，滴头埋设于土壤中，滴头出水口被土壤包裹着，滴头流量q′无法用容器直接接水测试。此外，在灌水过程中，当土壤进入积水入渗阶段，即土壤入渗速率小于滴头供水速率时，土壤水会在滴头附近形成正压力hs(以下称为土壤水正压)，降低了滴头流量，与地埋滴头流量相对应的实际工作压力H不仅受到系统首部供水压力H0′的影响，还受到土壤水正压hs的影响，即，H＝H1′-hs＝(H0′-ΔH1′±ΔH2′)-hs。其中，H1′的计算方法与上述地表滴灌一致，由于地埋滴头流量q′无法准确获得，使得H1′中的ΔH1′项无法计算，此外，土壤水正压hs与滴头流量、土壤物理特性以及土壤含水率等诸多因素有关，无法通过公式计算得到。故如何准确测定滴头地埋后流量q′和土壤水正压hs成为计算地埋滴头实际工作压力H的关键。目前测试地埋滴头流量的方法主要有两种：称重法测试(CN104729845B)和马氏瓶法测试(CN104351018B)。称重法测试时，由于多个盛装桶间存在滴灌带连带作用，会影响单个盛装桶质量变化监测，测试结果可能存在误差。此外，该专利技术中的滴灌带是一段一段埋设于土壤中，与大田中滴灌带整根埋设于土壤中，会受到土壤挤压力的实际情况有差别，地埋滴头下的土壤水正压仍然无法获得。马氏瓶法不能测试土壤水正压，另外其运用马氏瓶给地埋滴头供水，通过单位时间内马氏瓶中水体积的变化量来推算滴头流量，在实际工程中，若要测试地下滴灌系统常用的工作压力(10米)下的滴头流量，需要将马氏瓶提高到10米高度，操作困难。此外，由于使用马氏瓶单独供水，需要将地埋滴灌带切断，破坏了滴灌系统的完整性，增加滴灌带破损漏水的风险。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置及测试方法，其能准确测定地埋滴头流量和土壤水正压。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：第一方面，提供一种管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置，其包括与管上式滴头连接的软管及放置于与数据采集设备连接的称重装置上的盛装桶；软管上设置有阀门，软管远离管上式滴头的端部连接有一三通管；三通管的一个端口设置有与数据采集设备连接的压力采集模块，其另一个端口连接有连接管道，连接管道的自由端穿过盛装桶底部设置的圆孔延伸入盛装桶的土壤中；装置测试流量与土壤水正压时，连接管道的出水口与盛装桶中土壤表面的距离等于管上式滴头与其所在处土壤表面的距离，且连接管道的出水口与管上式滴头位于同一水平面上。第二方面，提供一种采用管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置测试管上式滴头工作压力的方法，其包括：挖出地埋滴灌带的上部土壤层，将软管与管上式滴头密封连接，并将挖出的土壤按照原状土层的顺序填埋、压实；安装阀门至软管上，将三通管分别与软管、压力采集模块和连接管道连接，并使压力采集模块所在处与管上式滴头位于同一水平面上，之后连接压力采集模块和数据采集设备；采用试验室分层填装法或大田取土法将土壤填充入盛装桶内，并将连接管道安放于盛装桶中的土壤内，之后组装形成完整的盛装桶；将盛装桶放置于称重装置上，当连接管道的出水口与盛装桶中土壤表面的距离等于管上式滴头与其所在处土壤表面的距离，并且连接管道的出水口与管上式滴头位于同一水平面上时，打开阀门向盛装桶内注水；当压力采集模块采集的压力和单位时间内称重装置采集的质量变化量均不变时，开始管上式滴头的流量和土壤水正压的测试；获取设定时间T′内称重装置监测到的盛装桶内质量变化值Δm′，并采用设定时间T′和质量变化值Δm′计算与软管连接的管上式滴头流量q′：q′＝Δm′/(T′×ρ)其中，T′为设定时间；Δm′为质量变化值；ρ为水密度；q′为管上式滴头流量；采用压力采集模块采集的管上式滴头所在位置处的土壤水正压hs；根据土壤水正压hs，计算与软管连接的管上式滴头地埋后的工作压力H：H＝H1′-hs＝(H0′-ΔH1′±ΔH2′)-hs其中，H0′为地埋滴灌系统首部水泵的压力水头；ΔH1′为管上式滴头与水泵之间的沿程水头损失；ΔH2′为管上式滴头与水泵之间的地形高差。与现有技术中的测试装置及方法相比，本专利技术的有益效果为：1、可快速、简便地直接测定滴头地埋后流量和滴头周围土壤水正压，在测试过程中滴灌带始终埋设在土壤中，与其初始工作环境高度一致，滴头流量和工作压力测试精度高，对评价滴头地埋条件下的水力性能以及评估地下滴灌系统灌水均匀度具有重要的科学意义。2、盛装桶可沿中央等均分为两部分，使得其中填充的土体也能等均分为两部分，使得连接管道能竖直放置在盛装桶中央，不会发生弯折而影响连接管道向盛装桶中排水，此外，还可以根据实际工程中滴头的埋深来调节连接管道末端与土面的间距。3、本专利技术测试装置结构简单、操作方便、便于携带，无论是在室内试验室还是田间实际工程中均能准确地测试滴头地埋后流量和土壤水正压，解决了现有测试方法中与地埋滴头实际工作环境不一致、忽略土壤水正压影响或是操作困难等不足。附图说明图1为管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置的结构示意图。图2为盛装桶和底座的结构示意图。其中，1、地埋滴灌带；2、管上式滴头；3、第一软管；4、阀门；5、第二软管；6、三通管；7、压力采集模块；8、第一信号传输线；9、连接管道；91、出水口；10、盛装桶；101、桶体；101a、第一半桶体；101b、第二半桶体；102、外螺纹段；103、底座；104、内螺纹段；105、圆孔；106、土体；106a、第一土体；106b、第二土体；11、紧固件；12、底架；13、称重装置；14、第二信号传输线；15、数据采集设备。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。参考图1，图1示出了管上式滴头2地埋后流量与土壤水正压测定装置，如图1所示，该管上式滴头地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置，其特征在于：包括与管上式滴头连接的软管及放置于与数据采集设备连接的称重装置上的盛装桶；所述软管上设置有阀门，所述软管远离管上式滴头的端部连接有一三通管；所述三通管的一个端口设置有与数据采集设备连接的压力采集模块，其另一个端口连接有连接管道，所述连接管道的自由端穿过所述盛装桶底部设置的圆孔延伸入所述盛装桶的土壤中；装置测试流量与土壤水正压时，连接管道的出水口与盛装桶中土壤表面的距离等于管上式滴头与其所在处土壤表面的距离，且连接管道的出水口与管上式滴头位于同一水平面上。

【技术特征摘要】
1.管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置，其特征在于：包括与管上式滴头连接的软管及放置于与数据采集设备连接的称重装置上的盛装桶；所述软管上设置有阀门，所述软管远离管上式滴头的端部连接有一三通管；所述三通管的一个端口设置有与数据采集设备连接的压力采集模块，其另一个端口连接有连接管道，所述连接管道的自由端穿过所述盛装桶底部设置的圆孔延伸入所述盛装桶的土壤中；装置测试流量与土壤水正压时，连接管道的出水口与盛装桶中土壤表面的距离等于管上式滴头与其所在处土壤表面的距离，且连接管道的出水口与管上式滴头位于同一水平面上。2.根据权利要求1所述的管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置，其特征在于：所述盛装桶内部盛装的土壤与管上式滴头所在处土壤的物理特性相同。3.根据权利要求1所述的管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置，其特征在于：所述盛装桶包括底座及由两个弧长相等的半桶体构成的桶体，所述桶体上设置有将两个半桶体固定在一起的紧固件，所述桶体固定安装在所述底座上。4.根据权利要求3所述的管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置，其特征在于：每个所述半桶体的底端均开设有外螺纹段，所述底座上设置有与所述外螺纹段配合的内螺纹段。5.根据权利要求1所述的管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置，其特征在于：装置测试流量与土壤水正压时，所述压力采集模块所在处与所述连接管道的出水口位于同一水平面上。6.根据权利要求1所述的管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置，其特征在于：所述连接管道位于所述盛装桶内的部分采用竖直的方式设置于所述盛装桶内，且所述连接管道至少位于盛装桶内部分的材质为硬质材料。7.一种采用权利要求1-6任一所述的管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置测试管上式滴头工作压力的方法，其特征在于，包括：挖出地埋滴灌带的上部土壤层，将软管与管上式滴头密封连接，并将挖出的土壤按照原状土层的顺序填埋、压实；安装阀门至软管上，将三通管分别与软管、压力采集模块和连接管道连接，并使压力采集模块所在处与管上式滴头位于同一水平面上，之后连接压力采集模块和数据采集设备；采用试验室分层填装法或大田取土法将土壤填充入盛装桶内，并将连接管道安放于盛装桶中的土壤内，之后组装...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建东，莫彦，杨彬，许迪，王荣莲，张彦群，龚时宏，王传娟，李巧灵，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11