專利名稱：一種根據(jù)點(diǎn)源臨界入滲速度進(jìn)行微灌的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微灌的方法，尤其是涉及一種根據(jù)點(diǎn)源臨界入滲速度進(jìn)行 微灌的方法。
二背景技術(shù)：
面對(duì)農(nóng)業(yè)用水供需矛盾日益尖銳，農(nóng)田灌溉水量損失和浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重的現(xiàn) 實(shí)，國(guó)內(nèi)外水利學(xué)者們提出了不少新的農(nóng)田節(jié)水灌溉理論和方法，并根據(jù)不同 的用水環(huán)節(jié)提出節(jié)約灌溉用水的方法，微灌法就是這些技術(shù)中田間灌水節(jié)水技 術(shù)的主要方法。而滴灌、滲灌等灌水技術(shù)都是在土壤基質(zhì)力作用下，灌溉水在 滴頭點(diǎn)源位置周圍擴(kuò)散的技術(shù)方法，其土壤水分?jǐn)U散屬點(diǎn)源土壤入滲方式。對(duì) 于不同滴灌灌水器流量條件下，點(diǎn)源周圍土壤水分?jǐn)U散存在明顯差異，濕潤(rùn)區(qū) 土壤平均含水率、濕潤(rùn)體形狀等都存在明顯差異，大多數(shù)研究者研究了點(diǎn)源入 滲規(guī)律，但對(duì)點(diǎn)源入滲相關(guān)的控制性指標(biāo)研究相對(duì)較少，對(duì)于點(diǎn)源臨界入滲速 度及臨界流量研究缺乏，所以目前滴灌設(shè)計(jì)中僅憑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)完成設(shè)計(jì)。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種根據(jù)點(diǎn)源臨界入滲 速度進(jìn)行微灌的方法，其克服了目前滴灌方法設(shè)計(jì)指標(biāo)不規(guī)范的問題，達(dá)到定 量確定滴灌灌水器設(shè)計(jì)流量，有利于提高滴灌灌水均勻度和降低滴灌系統(tǒng)綜合投資。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種根據(jù)點(diǎn)源臨界入滲速度進(jìn)行微灌的方法，其特征在于在進(jìn)行微灌時(shí)， 滴頭的額定工作流量為點(diǎn)源臨界入滲速度的對(duì)應(yīng)流量。
土壤點(diǎn)源入滲分為地面上和地下兩種情況，粘壤土地面上入滲臨界速度為 0.67L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0.95L/h;壤土地面上入滲臨界速度為 0. 50L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0. 63L/h;砂壤土地面上點(diǎn)源入滲臨界速度 為0.35L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0.41L/h。
在進(jìn)行微灌時(shí)，不同土壤的臨界入滲速度對(duì)應(yīng)縱向與橫向濕潤(rùn)比值粘壤 土在臨界入滲速度為0. 67 L/h時(shí)，對(duì)應(yīng)的縱橫向濕潤(rùn)比為1.02;壤土地面上臨 界入滲速度為0.50L/h，對(duì)應(yīng)的縱橫向濕潤(rùn)比為1.10;砂壤土地面上點(diǎn)源臨界 入滲速度為0. 35L/h，對(duì)應(yīng)的縱橫向濕潤(rùn)比為1. 22。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下
本發(fā)明利用所得點(diǎn)源臨界入滲速度、臨界流量，為更好的設(shè)計(jì)滴灌、滲灌 灌水技術(shù)方法及灌水器設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)，克服了目前現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法的缺陷， 克服了目前滴灌設(shè)計(jì)中僅憑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)完成設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)，能夠促進(jìn)該灌水技術(shù)在 中小行距作物的灌溉中更合理的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一組不同土壤對(duì)應(yīng)的點(diǎn)源臨界入滲速度、臨界滴頭流量、點(diǎn)源 臨界入滲速度對(duì)應(yīng)的臨界滴頭流量及濕潤(rùn)區(qū)縱橫向濕潤(rùn)比。土壤點(diǎn)源入滲分為
地面上和地下兩種不同情況，粘壤土地面上入滲臨界速度為0. 67L/h，地下點(diǎn)源 臨界入滲速度為0. 95L/h;壤土地面上入滲臨界速度為0. 50L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0. 63L/h;砂壤土地面上點(diǎn)源入滲臨界速度為0. 35L/h，地下點(diǎn)源臨 界入滲速度為0. 41L/h;利用均質(zhì)土壤和管式滴頭室內(nèi)1/2模型試驗(yàn)，在滴頭流 量為O. 10、 0.15、 0.30、 0.50、 0.7和1.0L/h等水平，實(shí)驗(yàn)用有機(jī)玻璃土箱尺 寸為0.8X1.0X1. Om，穩(wěn)壓穩(wěn)流式馬司瓶通過管式滴頭供水，測(cè)定滴灌入滲過 程中濕潤(rùn)體大小、滴頭上下濕潤(rùn)距離、水平向濕潤(rùn)距離，濕潤(rùn)區(qū)各個(gè)部位水量 及平均含水量等。點(diǎn)源入滲過程中滴頭供水能力存在小于、等于、大于土壤水 分?jǐn)U散能力，當(dāng)?shù)晤^流量等于或小于土壤水分?jǐn)U散能力時(shí)，滴頭周圍將不存在 飽和含水區(qū)，濕潤(rùn)過程中濕潤(rùn)區(qū)平均土壤含水率接近恒定；當(dāng)?shù)晤^流量大于土 壤水分?jǐn)U散能力時(shí)，滴頭周圍將存在飽和含水區(qū)，濕潤(rùn)過程中濕潤(rùn)區(qū)平均土壤 含水率在不斷變化，通過試驗(yàn)獲得不同點(diǎn)源入滲的臨界入滲速度及對(duì)應(yīng)滴頭流 量。在臨界滴頭流量條件下，由于滴頭提供的灌溉水量小于或等于土壤擴(kuò)散能 力，使入滲過程中濕潤(rùn)區(qū)平均土壤含水率接近恒定，相應(yīng)濕潤(rùn)體表現(xiàn)出沿深度 方向的濕潤(rùn)深度與水平向濕潤(rùn)距離比值較小，當(dāng)?shù)晤^流量超過土壤入滲能力時(shí)， 濕潤(rùn)區(qū)土壤平均含水率不斷增大，相應(yīng)濕潤(rùn)體表現(xiàn)出沿深度方向的濕潤(rùn)深度與 水平向濕潤(rùn)距離比值增大，不利于灌溉水的利用，且可能造成深層滲漏；因此， 利用土壤入滲特性及灌水器流量間的關(guān)系，合理設(shè)計(jì)滴灌技術(shù)要素將會(huì)有效提 高灌溉水的利用效率，本發(fā)明利用臨界滴頭流量和臨界入滲速度，合理設(shè)計(jì)灌 水技術(shù)要素，將滴頭產(chǎn)品或滴灌帶的流量指標(biāo)設(shè)計(jì)為滴頭臨界流量。
不同土壤的臨界入滲流量對(duì)應(yīng)縱向與橫向濕潤(rùn)比值點(diǎn)源臨界入滲速度相
對(duì)應(yīng)縱橫向濕潤(rùn)比可用于滴灌技術(shù)要素設(shè)計(jì)，粘壤土在滴頭流量為0. 67 L/h時(shí)， 對(duì)應(yīng)的縱橫向濕潤(rùn)比為1.02;壤土地面上入滲臨界速度為0.50L/h，對(duì)應(yīng)的縱 橫向濕潤(rùn)比為1.10;砂壤土地面上點(diǎn)源入滲臨界速度為0.35L/h,對(duì)應(yīng)的縱橫 向濕潤(rùn)比為1.22;利用對(duì)應(yīng)滴頭流量、濕潤(rùn)比完成滴灌技術(shù)要素及滴灌系統(tǒng)設(shè) 計(jì)。利用均質(zhì)土壤和管式滴頭室內(nèi)1/2模型試驗(yàn)，在滴頭流量為O. 10、0. 15、0. 30、 0.50、 0. 7和1. 0L/h等水平，實(shí)驗(yàn)用有機(jī)玻璃土箱尺寸為0.8X1.0X1.0m,穩(wěn) 壓穩(wěn)流式馬司瓶通過管式滴頭供水，測(cè)定滴灌入滲過程中濕潤(rùn)體大小、滴頭上下濕潤(rùn)距離、水平向濕潤(rùn)距離，濕潤(rùn)區(qū)各個(gè)部位水量及平均含水量等。利用所 獲得的臨界入滲速度、滴頭流量、縱橫向濕潤(rùn)比設(shè)計(jì)距離如下
(1) 設(shè)計(jì)參數(shù)
計(jì)劃濕潤(rùn)層深度H: 0.6m;濕潤(rùn)比P: 0.6; 土壤田間持水量(重量)6田
24%;適宜含水量上下限e^、 e in: e腿^8(^xe田，e in=60%x e田；土壤干容
重Yd: 1.38g/cm3;滴頭流量0.67L/h;縱橫向濕潤(rùn)比8=1.02
(2) 設(shè)計(jì) 灌水定額m:
m=1000XHX YdXPX 9田X (6max—6min) =1000X0. 6X1.38X0. 6X24%X (80%_60%) =23.85 (ram) =15.9 (m7畝) 滴頭間距厶設(shè)計(jì)
厶=0. 6m 毛管間距厶設(shè)計(jì) 2xV0.532 - 0.42
=0.6
得4^L2 (m)
則在滴頭間距為0.6m、毛管間距1.2m、滴頭流量0. 67 L/h時(shí)，灌水時(shí)間t
為
本23.84x0.6x1.2 oc: e /L_、
t=-2~^=-&25. 6 (h)
g 0.67
即每個(gè)灌溉組需要灌水時(shí)間為25. 6h。
依據(jù)此數(shù)據(jù)可參照滴灌設(shè)計(jì)方法完成滴灌系統(tǒng)其它部分設(shè)計(jì)。 在臨界滴頭流量條件下，由于滴頭提供的灌溉水量小于或等于土壤擴(kuò)散能 力，使入滲過程中濕潤(rùn)區(qū)平均土壤含水率接近恒定，相應(yīng)濕潤(rùn)體表現(xiàn)出沿深度 方向的濕潤(rùn)深度與水平向濕潤(rùn)距離比值較小，當(dāng)?shù)晤^流量超過土壤入滲能力時(shí)，
6濕潤(rùn)區(qū)土壤平均含水率不斷增大，相應(yīng)濕潤(rùn)體表現(xiàn)出沿深度方向的濕潤(rùn)深度與 水平向濕潤(rùn)距離比值增大，不利于灌溉水的利用，且可能造成深層滲漏；因此， 利用土壤入滲特性及灌水器流量間的關(guān)系，合理設(shè)計(jì)滴灌技術(shù)要素將會(huì)有效提 高灌溉水的利用效率。
權(quán)利要求
1、一種根據(jù)點(diǎn)源臨界入滲速度進(jìn)行微灌的方法，其特征在于在進(jìn)行微灌時(shí)，灌灌水器滴頭的額定工作流量為點(diǎn)源臨界入滲速度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種根據(jù)點(diǎn)源臨界入滲速度進(jìn)行微灌的方法，其 特征在于土壤點(diǎn)源入滲分為地面上和地下兩種情況，粘壤土地面上入滲臨界 速度為0.67L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0. 95L/h;壤土地面上入滲臨界速度 為0. 50L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0. 63L/h;砂壤土地面上點(diǎn)源入滲臨界速 度為0. 35L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0. 41L/h。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種根據(jù)點(diǎn)源臨界入滲速度進(jìn)行微灌的方法，其特征在于在進(jìn)行微灌時(shí)，不同土壤的臨界入滲速度對(duì)應(yīng)縱向與橫向濕潤(rùn)比值: 粘壤土在臨界入滲速度為0.67L/h時(shí)，對(duì)應(yīng)的縱橫向濕潤(rùn)比為1.02;壤土地面 上臨界入滲速度為0.50L/h，對(duì)應(yīng)的縱橫向濕潤(rùn)比為1.10;砂壤土地面上點(diǎn)源 臨界入滲速度為0. 35L/h，對(duì)應(yīng)的縱橫向濕潤(rùn)比為1. 22。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種根據(jù)點(diǎn)源臨界入滲速度進(jìn)行微灌的方法，其克服了目前滴灌方法設(shè)計(jì)指標(biāo)不規(guī)范的問題，達(dá)到定量確定滴灌灌水器設(shè)計(jì)流量，有利于提高滴灌灌水均勻度和降低滴灌系統(tǒng)綜合投資。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為在進(jìn)行微灌時(shí)，滴頭的額定工作流量為點(diǎn)源臨界入滲速度。土壤點(diǎn)源入滲分為地面上和地下兩種情況，粘壤土地面上入滲臨界速度為0.67L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0.95L/h；壤土地面上入滲臨界速度為0.50L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0.63L/h；砂壤土地面上點(diǎn)源入滲臨界速度為0.35L/h，地下點(diǎn)源臨界入滲速度為0.41L/h。
文檔編號(hào)A01G25/16GK101606479SQ20091002346
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者岳海英, 李援農(nóng) 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)