[实用新型]管上式滴头地埋后流量与土壤水正压测定装置

说明书

本实用新型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，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；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。

技术领域

本实用新型属于农业节水灌溉技术领域，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。

背景技术

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h_s(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h_s的影响，即，H＝H₁′-h_s＝(H₀′-ΔH₁′±ΔH₂′)-h_s。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h_s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h_s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，该实用新型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。

实用新型内容