一種微分灌溉裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種微分灌溉裝置與方法，該裝置主要由支撐板、導(dǎo)水管、水箱、基座和輸水纖維氈組成，將輸水纖維氈夾于導(dǎo)水管下端凹槽和基座上凸起之間，至于植物根部附近土壤下方0.1-1m處，填土加固。將兩塊支撐板拼接好鋪于植物根部土壤上，使導(dǎo)水管插入導(dǎo)水管安裝孔中，供水時，將水箱放入導(dǎo)水管中，此時活塞與取水器頂端貼合，在水箱中水的重力作用下，取水器頂端逐漸頂起活塞沿滑道板運動，當(dāng)活塞下端越過入水孔位置時，水流經(jīng)導(dǎo)流管到輸水纖維氈處；當(dāng)水箱中水量減少時，活塞推力逐漸小于彈簧彈力，使活塞下端低于出入水孔位置，水流停止進(jìn)入。流到輸水纖維氈的水，通過纖維吸水作用，毛細(xì)作用以及無紡纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到輸水目的。
【專利說明】一種微分灌溉裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種灌溉裝置與方法，特別是涉及一種利用超細(xì)纖維代替輸水管道的微分灌溉裝置與方法，屬于無紡纖維應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著環(huán)境污染、自然災(zāi)害、以及人為因素的影響，我國的干旱土地逐漸增加，可耕種土地不斷減少，水資源貧乏的情況日益嚴(yán)重。合理利用土地和水資源，改善土壤環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物產(chǎn)量和植被的生長尤為重要。
[0003]目前，農(nóng)業(yè)上的微滴灌技術(shù):如膜下灌溉，耕層灌溉等，在節(jié)水灌溉方面比較先進(jìn)和成熟，雖然節(jié)水效果好，使作物產(chǎn)量提高，但其成本較高，且容易堵塞；專利CN200380100379.3和專利CN201210558205.2提出一種痕量灌溉方法和系統(tǒng)，此方法利用控水頭中纖維束的毛細(xì)管力實現(xiàn)自動吸水灌溉，其本質(zhì)是滴灌的改進(jìn)，仍需要輸水管道和水源處的水位差才可實現(xiàn)供水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種微分灌溉裝置與方法，利用可更換拆裝和集成的儲水腔體替代數(shù)十管道鋪設(shè)，利用超細(xì)吸水纖維代替微細(xì)滴灌管道和植物根系的水分運輸及分布，實現(xiàn)水分對植物定時定量的高效供給，達(dá)到快速緩解土地干旱，調(diào)節(jié)土壤含水量，促進(jìn)植物生長等作用?？捎糜跒l臨干旱土地快速植被恢復(fù)、臨時栽種樹木?；?、花期遇旱果樹保產(chǎn)等場合。此裝置結(jié)構(gòu)簡單，更換方便 ，節(jié)約水量，替換成本低。
[0005]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，主要由支撐板、導(dǎo)水管、水箱、基座和輸水纖維氈組成，導(dǎo)水管插于導(dǎo)水管安裝孔中，水箱與導(dǎo)水管插接在一起，基座位于支撐板和導(dǎo)水管的下方，與導(dǎo)水管將輸水纖維氈夾緊。其中，支撐板包括支撐板對接面、導(dǎo)水管安裝孔、植物種植區(qū)，支撐板對接面位于支撐板內(nèi)側(cè)，植物種植區(qū)位于支撐板對接面和導(dǎo)水管安裝孔的中間，為半圓形，導(dǎo)水管安裝孔為支撐板上的圓形通孔，沿植物種植區(qū)的半圓線設(shè)有三個。將兩塊支撐板平放在植物與土壤相接處，通過支撐板對接面的凸起和凹陷部分貼合在一起，此時植物被置于植物種植區(qū)。
[0006]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，導(dǎo)水管由環(huán)狀固定板和取水器組成，環(huán)狀固定板位于導(dǎo)水管內(nèi)部，為凸臺狀，取水器可拆卸。環(huán)狀固定板對取水器起到支撐的作用，取水器中含有取水器頂端和固定葉片，取水器頂端為圓形，與活塞的凹陷區(qū)域緊密貼合，三個固定葉片沿取水器周向均勻分布，葉片邊緣固定在導(dǎo)水管內(nèi)壁。導(dǎo)水管下端有凹槽。
[0007]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，水箱整體為階梯圓柱形，由儲水腔和水箱頭部構(gòu)成，儲水腔為圓柱形中空區(qū)域，位于水箱頭部上方，水箱頭部可拆卸，由彈簧、活塞、水箱前蓋、滑道板和入水孔構(gòu)成，滑道板、入水孔和水箱前蓋三者為一體，至上而下設(shè)置，整體構(gòu)成出水區(qū)。入水孔在水箱前蓋與滑道板的壁上以單圈或多圈環(huán)向分布多個，孔徑為5-10mm，彈簧與滑道板和活塞相連，位于水箱前蓋內(nèi)側(cè)，活塞受取水器的壓力沿滑道板運動，兩個彈簧保證活塞受力均勻，可使活塞卸去外力恢復(fù)原樣。
[0008]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，基座為空心盤狀上凸起形，可插入導(dǎo)水管下端凹槽中。
[0009]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，滑道板為U型，固定不動，活塞沿U型區(qū)域上下運動
[0010]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，輸水纖維氈是由熔體微分靜電紡絲制備的具有吸水性的超細(xì)親水纖維疊層組成，厚度為1-lOmm，單根纖維直徑500nm-5ym。輸水纖維氈被導(dǎo)水管和基座分隔為兩部分，內(nèi)部不與土壤接觸，起到存水作用，外部與土壤接觸，起到擴(kuò)散輸水作用。輸水纖維氈內(nèi)、外部的水勢差促進(jìn)土壤和附近水源的水分進(jìn)行交換與平衡，形成輸水系統(tǒng)，供給植物吸收。
[0011]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，輸水纖維氈可由熔體靜電紡絲法、溶液靜電紡絲法、閃蒸紡絲法、熔噴法、自組裝法、相分離法中的一種或幾種制成。
[0012]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，輸水纖維氈材料可以由尼龍(PA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)、親水改性的聚丙烯(PP)(共混、接枝等方法)中的一種或幾種復(fù)合使用。
[0013]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，其灌溉方法為:將輸水纖維氈夾于導(dǎo)水管下端凹槽和基座上凸起之間，至于植物根部附近土壤下方0.1-1m處，填土加固。將兩塊支撐板拼接好鋪于植物根部土壤上，使導(dǎo)水管插入導(dǎo)水管安裝孔中，供水時，將水箱放入導(dǎo)水管中，此時活塞與取水器頂端貼合，在水箱中水的重力作用下，取水器頂端逐漸頂起活塞沿滑道板運動，當(dāng)活塞下端越過入水孔位置時，水流經(jīng)導(dǎo)流管到輸水纖維氈處；當(dāng)水箱中水量減少時，活塞推力逐漸小于彈簧彈力，使活塞下端低于出入水孔位置，水流停止進(jìn)入。流到輸水纖維氈的水，通過纖維吸水作用，毛細(xì)作用以及無紡纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到輸水目的。同時，植物根系具有向水性生長趨勢，隨著輸水纖維氈的主動吸水和外界補水，植物根系將會生長、纏結(jié)到輸水纖維氈上，延伸了根系覆蓋面積，加強根系吸水效果。
[0014]本發(fā)明一種微分灌溉 方法，使用時，導(dǎo)水管數(shù)量可根據(jù)實際需要安裝。
[0015]本發(fā)明一種微分灌溉方法，使用時，供水方法可以是垂直供給，也可以是地面水平或地下水平供給，還可以利用輸水纖維氈直接從附近水源吸水供給。
[0016]本發(fā)明一種微分灌溉裝置與方法，具有以下功能和優(yōu)點:
[0017](I)結(jié)構(gòu)簡單，適用于任何環(huán)境，尤其適用于局部干旱的灌溉。
[0018](2)—般灌溉中水的流動趨勢是:水源-輸水管路-土壤-植物根系-整個植物，需經(jīng)過土壤傳遞。本裝置與方法可使纖維與植物根系緊密貼合協(xié)同吸水，也可實現(xiàn)無土灌溉。
[0019](3)超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)致密，可將水中顆粒物阻擋在外，起到過濾作用。
[0020](4)可以實現(xiàn)人工供水和自主吸水結(jié)合灌溉。
[0021](5)無需水位差即可實現(xiàn)輸水效果，水源可置于地面或地下。
[0022](6)利用植物根系的向水性生長效果，與超細(xì)纖維纏結(jié)形成重組根系，實現(xiàn)協(xié)同吸水作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種微分灌溉裝置實施例圖
[0024]圖2是本發(fā)明一種微分灌溉裝置的導(dǎo)水管示意圖[0025]圖3是本發(fā)明一種微分灌溉裝置的取水器示意圖
[0026]圖4是本發(fā)明一種微分灌溉裝置的水箱示意圖
[0027]圖5是本發(fā)明一種微分灌溉裝置的水箱和導(dǎo)水管組合剖視圖
[0028]圖6是本發(fā)明一種微分灌溉裝置的水箱出水區(qū)局部放大圖
[0029]附圖中:1_支撐板2-導(dǎo)水管安裝孔3-支撐板對接面4-植物種植區(qū)5-水箱6-導(dǎo)水管7-輸水纖維氈8-基座9-環(huán)狀固定板10-取水器11-取水器頂端12-固定葉片13-儲水腔14-水箱頭部15-水箱前蓋16-出水區(qū)17-滑道板18-彈簧19-入水孔
20-活塞
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，主要由支撐板1、導(dǎo)水管6、水箱5、基座8和輸水纖維氈7組成，導(dǎo)水管6插于導(dǎo)水管安裝孔2中，水箱5插入導(dǎo)水管6中，基座8位于支撐板I和導(dǎo)水管6下方，與導(dǎo)水管6將輸水纖維氈7夾緊，如圖1所示。其中，支撐板I包括支撐板對接面3、導(dǎo)水管安裝孔2、植物種植區(qū)4，支撐板對接面3位于支撐板I內(nèi)側(cè)，植物種植區(qū)4位于支撐板對接面3和導(dǎo)水管安裝孔2中間，為半圓形，導(dǎo)水管安裝孔2為支撐板I上的圓形通孔，沿植物種植區(qū)4的半圓線設(shè)有三個，如圖2所示。將兩塊支撐板I平放在植物與土壤相接處，通過支撐板對接面3的凸起和凹陷部分貼合在一起，此時植物被置于植物種植區(qū)4。
[0031]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，導(dǎo)水管6由環(huán)狀固定板9和取水器10組成，環(huán)狀固定板9位于導(dǎo)水管6內(nèi)部，為凸臺狀，取水器10可拆卸，如圖3所示。環(huán)狀固定板9起到對取水器10的支撐作用，取水器10中含有取水器頂端11和固定葉片12，取水器頂端11為圓形，與活塞20的凹陷區(qū)域緊密貼合，3個固定葉片12沿取水器10周向均勻分布，葉片邊緣固定在導(dǎo)水管6內(nèi)壁。導(dǎo)水管6下端有凹槽。
[0032]本發(fā)明一種微分灌溉裝置， 水箱5如圖4、圖5和圖6所示，整體為階梯圓柱形。水箱5由儲水腔13和水箱頭部14構(gòu)成，儲水腔13為圓柱形中空區(qū)域，位于水箱頭部14上方，水箱頭部14可拆卸，由彈簧18、活塞20、水箱前蓋15、滑道板17和入水孔19構(gòu)成,滑道板17、入水孔19和水箱前蓋15三者為一體，至上而下設(shè)置，整體構(gòu)成出水區(qū)16。入水孔19在水箱前蓋15與滑道板17的壁上周向分布多個，孔徑為10mm，彈簧18與滑道板17和活塞20相連，位于水箱前蓋15內(nèi)側(cè)，活塞20受取水器的壓力沿滑道板17運動，2個彈簧18保證活塞20受力均勻，同時可使活塞20卸去外力恢復(fù)原樣。
[0033]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，基座8為空心盤狀上凸起形，可插入導(dǎo)水管6下端凹槽中。
[0034]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，輸水纖維氈7是由熔體微分靜電紡絲制備的具有吸水性的超細(xì)親水纖維疊層，厚度為5mm，單根纖維直徑5 μ m。輸水纖維氈7被導(dǎo)水管6和基座8分隔為兩部分，內(nèi)部不與土壤接觸，起到存水作用，外部與土壤接觸，起到擴(kuò)散輸水作用。輸水纖維氈7內(nèi)、外部的水勢差使土壤和附近水源的水分進(jìn)行交換與平衡,形成輸水系統(tǒng)，供給植物吸收。
[0035]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，其使用方法為:將輸水纖維氈7夾于導(dǎo)水管6下端凹槽和基座8上凸起之間，至于植物根部附近土壤下方0.6m處，此處植物根系最為發(fā)達(dá)，填土加固。將兩塊支撐板I拼接好鋪于植物根部土壤上，使導(dǎo)水管6插入導(dǎo)水管安裝孔2中，供水時，將水箱5插入導(dǎo)水管6中，此時活塞20與取水器頂端11貼合，在水箱5中水的重力作用下，取水器頂端11逐漸頂起活塞20沿滑道板17運動，當(dāng)活塞20下端越過入水孔19位置時，水流經(jīng)導(dǎo)流管6到輸水纖維氈7處；當(dāng)水箱5中水量減少時，活塞20推力逐漸小于彈簧18彈力，使活塞20下端低于入水孔19位置，水流停止進(jìn)入。流到輸水纖維氈7的水，通過纖維吸水作用，毛細(xì)作用以及無紡纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到均勻擴(kuò)散輸水目的。
[0036]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，使用時，導(dǎo)水管6和水箱5的數(shù)量可根據(jù)實際需要安裝。 [0037]本發(fā)明一種微分灌溉裝置，使用時，供水方法不僅可以垂直供給，也可地面水平或地下水平供給，還可以利用輸水纖維氈直接從附近水源吸水供給。
【權(quán)利要求】
1.一種微分灌溉裝置，其特征在于:主要由支撐板、導(dǎo)水管、水箱、基座和輸水纖維氈組成，導(dǎo)水管插于導(dǎo)水管安裝孔中，水箱與導(dǎo)水管插接在一起，基座位于支撐板和導(dǎo)水管的下方，基座與導(dǎo)水管將輸水纖維氈夾緊；支撐板包括支撐板對接面、導(dǎo)水管安裝孔、植物種植區(qū)，支撐板對接面位于支撐板內(nèi)側(cè)，植物種植區(qū)位于支撐板對接面和導(dǎo)水管安裝孔的中間，為半圓形，導(dǎo)水管安裝孔為支撐板上的圓形通孔，導(dǎo)水管安裝孔沿植物種植區(qū)的半圓線設(shè)置；兩塊支撐板平放在植物與土壤相接處，其中一個支撐板對接面的凸起和另一個支撐板對接面的凹陷部分貼合在一起，植物放置于植物種植區(qū)；導(dǎo)水管由環(huán)狀固定板和取水器組成，環(huán)狀固定板位于導(dǎo)水管內(nèi)部，為凸臺狀，取水器可拆卸；環(huán)狀固定板對取水器起到支撐的作用，取水器中含有取水器頂端和固定葉片，取水器頂端為圓形，與活塞的凹陷區(qū)域緊密貼合，固定葉片沿取水器周向均勻分布，葉片邊緣固定在導(dǎo)水管內(nèi)壁；導(dǎo)水管下端有凹槽；水箱整體為階梯圓柱形，水箱由儲水腔和水箱頭部構(gòu)成，儲水腔為圓柱形中空區(qū)域，儲水腔位于水箱頭部上方；水箱頭部可拆卸，水箱頭部由彈簧、活塞、水箱前蓋、滑道板和入水孔構(gòu)成，滑道板、入水孔和水箱前蓋三者為一體，至上而下設(shè)置，整體構(gòu)成出水區(qū)；入水孔在水箱前蓋與滑道板的壁上以單圈或多圈環(huán)向分布多個，彈簧與滑道板和活塞相連，位于水箱前蓋內(nèi)側(cè)，活塞受取水器的壓力沿滑道板運動；輸水纖維氈是由具有吸水性的超細(xì)親水纖維疊層組成；基座為空心盤狀上凸起形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微分灌溉裝置，其特征在于:每塊支撐板含有三個導(dǎo)水管安裝孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微分灌溉裝置，其特征在于:固定葉片有三個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微分灌溉裝置，其特征在于:滑道板為u型，固定不動，活塞沿u型區(qū)域上下運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微分灌溉裝置，其特征在于:入水孔在水箱前蓋與滑道板的壁上以單圈或多圈環(huán)向分布，孔徑為5-10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微分灌溉裝置，其特征在于:輸水纖維氈可由熔體靜電紡絲法、溶液靜電紡絲法、閃蒸紡絲法、熔噴法、自組裝法、相分離法中的一種或幾種制備，厚度為1-1Omm,單根纖維直徑500nm_5 μ m。
7.利用權(quán)利要求1所述的一種微分灌溉裝置進(jìn)行灌溉的方法，其特征在于:將輸水纖維氈夾于導(dǎo)水管下端凹槽和基座上凸起之間，至于植物根部附近土壤下方0.1-1m處，填土加固；將兩塊支撐板拼接好鋪于植物根部土壤上，使導(dǎo)水管插入導(dǎo)水管安裝孔中，供水時，將水箱放入導(dǎo)水管中，此時活塞與取水器頂端貼合，在水箱中水的重力作用下，取水器頂端逐漸頂起活塞沿滑道板運動，當(dāng)活塞下端越過入水孔位置時，水流經(jīng)導(dǎo)流管到輸水纖維氈處；當(dāng)水箱中水量減少時，活塞推力逐漸小于彈簧彈力，使活塞下端低于出入水孔位置，水流停止進(jìn)入；流到輸水纖維氈的水，通過纖維吸水作用，毛細(xì)作用以及無紡纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到輸水目的。同時，植物根系具有向水性生長趨勢，隨著輸水纖維氈的主動吸水和外界補水，植物根系將會生長、纏結(jié)到輸水纖維氈上，延伸了根系覆蓋面積，加強根系吸水效果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種微分灌溉方法，其特征在于:供水方法是垂直供給，或是地面水平或地下水平供給，或是利用輸水纖維氈直接從附近水源吸水供給。
【文檔編號】A01G29/00GK103461080SQ201310430136
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月21日
【發(fā)明者】楊衛(wèi)民, 李好義, 馬帥, 王一帆, 閻華 , 焦志偉, 丁玉梅 申請人:北京化工大學(xué)