[发明专利]防止地下滴灌系统负压及根系堵塞的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于地下滴灌的防堵塞装置，特别涉及一种防止地下滴 灌系统负压及根系堵塞的装置。

背景技术

地下滴灌是由地面滴灌发展而来的一种更为节水的灌溉技术，它通过埋 于地下一定深度处(通常埋设深度为20-40cm)的毛管和灌水器(亦称为滴 头)在作物的根区直接供水，从而减小了水分的表土蒸发损失，提高了灌溉 水的利用效率。滴头(亦称为灌水器)是滴灌毛管上的最关键部件，其作用 是使有压水流通过其内部流道充分消能，以稳定、均匀的低流量滴入土壤。 滴头的出水流量很小，一般单个滴头的流量只有1-8L/h，滴头内部流道结构 多为锯齿形或迷宫形，流道宽度很窄，通常仅为0.3-2mm左右。此外，滴头 出水孔也很小，一般只有0.5～1.2mm左右，因此滴头的致命弱点是极易被污 物堵塞而导致报废。

负压吸泥堵塞和根系入侵堵塞是造成埋地的滴头堵塞的两个最主要因 素。在地下滴灌条件下，滴头处在一个被土壤及作物根系所包围的环境中。 在地下滴灌系统工作时，管网内的水压力(由水泵提供)大于大气压力Pa， 此时滴头可正常出流，为作物根系供水。当供水量满足需求，地下滴灌系统 关闭阀门停止供水时，即关闭水泵时，由于管网中压力的突然降低，使滴灌 毛管内外产生逆向压差，滴灌毛管内的压力小于大气压力Pa，即负压状态， 将造成滴头周围土壤细颗粒被吸入滴头流道内部而引起堵塞。这种堵塞就是 地下滴灌系统的负压吸泥堵塞。

为解决负压堵塞问题，一些学者尝试在滴头出水口处采用反滤料作拦截 防护，以切断土颗粒进入滴头流道内的必由途径。具体做法是分别选用无纺 布和粗砂两种材料作反滤料进行了田间对比试验，其具体方案为：将100g针 刺无纺布，剪裁成3cm×3cm小片，包裹在孔口上；另一种是将粗砂过筛，除 去粉粒、细砂粒，洗去粘粒，将其装入用1mm×1mm尼龙网做成的5cm×5cm 袋中，再将砂袋放在出水口上防护。连续运行多年的试验结果表明，两种反 滤材料均可取得一定的防负压堵塞的效果。比较而言，粗砂材料的抗负压堵 塞效果要优于无纺布材料。若采用无纺布，运行一段时间后，可能产生出流 不畅现象。然而，反滤料法需要对各个滴头逐一进行人工包裹处理，且操作 程序过于繁杂，因此工作量过大是其无法克服的缺点。

针对地下滴灌的负压吸泥问题，还有些是从滴头内部流道入手，设计了 一种内镶式压力补偿滴头。例如，中国实用新型专利“地下滴灌灌水器”，其 授权公开号为CN2403233，滴头流道末端带有一个硅橡胶材质的压力补偿片， 该压力补偿片能根据系统工作压力变化的程度自动调节过流断面的大小，确 保出流的均匀性；当滴头入口处的压力小于零时，即灌溉停止出现负压时， 压力补偿片由于弹性自动收缩而紧压在流道末端的凸缘上，完全锁闭流道， 从而避免土壤颗粒被吸入滴头流道内。但此种滴头的结构过于复杂，需要对 当前的生产线进行大规模改造，使得滴头的生产成本上升，因此并不具备市 场前景。

另外，采用地下滴灌系统进行灌溉时，滴头附近的土壤含水量较高，由 于作物根系的向水生长性，作物的根系会向滴头处集聚，部分根系有可能会 伸入滴头出水口，造成滴头的根系堵塞。为避免作物根系伸入滴头内部，在 灌溉系统运行阶段，以往主要通过在灌溉水中定期注入少量氯化物、酸液或 氟乐灵等方法来杀死滴头附近小范围内的根系来缓解滴头的根系堵塞问题。 但这些化学物质的频繁施加，无疑会导致灌溉系统运行管理的劳动强度增大， 同时化学物质的大量使用会对土壤造成一定的污染。近年来，美国的Geoflow 公司针对根系入侵堵塞问题开发了一种专用滴头，该公司在生产滴头的塑料 材料中溶入特定的挥发性除草剂，滴头地埋以后，塑料中的除草剂将按一定 速率以蒸汽形式释放到滴头周围土壤中，从而在滴头附近的小范围形成一个 不利于作物根系发育的土壤环境，抑制根系向滴头附近生长，使滴头的本身 产生斥根性。但这种滴头在运输、安装及库房储存过程中，同样会缓慢释放 出含除草剂的有毒气体而造成环境污染。