專利名稱：用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)屬于一種用于農(nóng)業(yè)試驗(yàn)用土壤排水的控制系統(tǒng)，特別適于有底測(cè)坑的土壤排水。
背景技術(shù)：
“有底測(cè)坑”是在農(nóng)業(yè)科學(xué)觀測(cè)研究中應(yīng)用的一種試驗(yàn)設(shè)施，它修建在田間，由底部和四壁構(gòu)成，不透水，形狀如同一個(gè)矩形的坑，因此稱其為“測(cè)坑”。測(cè)坑一般為長(zhǎng)330cm、 寬200cm，深度因?qū)嶋H需求從180cm到350cm不等，測(cè)坑邊緣高出地表面約10cm。測(cè)坑的底部鋪墊約10 20cm厚的碎石，碎石上鋪10 20cm左右厚的粗砂組成透水層(“也稱過濾層”)，上面再加入回填土，土面距離測(cè)坑上邊緣IOcm左右，就成為一個(gè)完整的用于農(nóng)業(yè)科學(xué)觀測(cè)研究的“有底測(cè)坑”。有底測(cè)坑分為兩種一種是帶有排水裝置的可排水有底測(cè)坑(以下簡(jiǎn)稱K測(cè)坑)，另一種是沒有排水裝置的有底測(cè)坑(以下簡(jiǎn)稱M測(cè)坑)。K測(cè)坑底部透水層埋有排水管，測(cè)坑的側(cè)面需要加建地下室/道用于排水，配套的設(shè)備十分昂貴，加建地下室還增加占地面積，相應(yīng)的防雨設(shè)施其面積和費(fèi)用也要增加，其造價(jià)大大高于M測(cè)坑，實(shí)際應(yīng)用中受到一定限制。M測(cè)坑比K測(cè)坑要簡(jiǎn)單很多，易于建造，費(fèi)用較低，所存在的不足是不能自然排水，無法解決以下兩個(gè)實(shí)際問題第一，當(dāng)測(cè)坑內(nèi)水分過大時(shí)不能及時(shí)排出，只能靠自然蒸騰蒸發(fā)減少土壤含水量，過程比較長(zhǎng)；第二，在反復(fù)使用中因多次灌水，測(cè)坑內(nèi)的土壤會(huì)逐漸積累鹽分，不僅影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，而且直接影響到試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，一般田間土壤出現(xiàn)鹽分積累時(shí)，可以利用灌排技術(shù)淋洗鹽分，M測(cè)坑卻無法利用灌排技術(shù)淋洗鹽分，有人用一種用于抽取土壤溶液的陶瓷滲水管插入M測(cè)坑，利用手動(dòng)氣管抽取水分，此法每次的抽取量?jī)H有幾毫升，遠(yuǎn)不能解決M測(cè)坑的水分排除，目前解決這個(gè)問題只有人工換土一種方法，一般一個(gè)測(cè)坑的土量在10-20m3，通常每個(gè)試驗(yàn)少則幾個(gè)測(cè)坑，多則幾十個(gè)測(cè)坑，人工換土不僅工作量大、耗時(shí)、費(fèi)用高，而且換后的土壤與測(cè)坑原來的土壤理化性質(zhì)不完全相同，土壤結(jié)構(gòu)也被破壞，試驗(yàn)的連續(xù)性受到很大影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，為解決有底測(cè)坑的土壤排水問題，提供一種用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)包括有底測(cè)坑，有底測(cè)坑底部設(shè)有透水層，測(cè)坑內(nèi)豎向設(shè)有抽水管，抽水管的入水口位于測(cè)坑的透水層處，出水口與貯水罐連接，貯水罐底部密閉設(shè)有排水管，罐口設(shè)有抽氣管與抽水泵連接。有底測(cè)坑豎向設(shè)有護(hù)管，抽水管穿設(shè)在護(hù)管內(nèi)。抽水管使用透明材質(zhì)，透水層中的水分不足時(shí)會(huì)出現(xiàn)水氣同時(shí)被抽出，出現(xiàn)管內(nèi)水氣混合狀態(tài)時(shí)，可以關(guān)閉排水裝置，待透水層內(nèi)的水分充足時(shí)再行抽水，也可以將抽水管移入另一個(gè)測(cè)坑進(jìn)行抽水。護(hù)管一般埋設(shè)在測(cè)坑的邊角，下端至測(cè)坑的透水層，其作用是方便抽水管插入和防止土壤坍塌擠壓抽水管。現(xiàn)有M測(cè)坑可以用打孔的方式埋入護(hù)管，新建M測(cè)坑可預(yù)設(shè)護(hù)管。貯水罐罐口處密封連接有第一抽氣管、進(jìn)氣管和抽水管，罐體上下分別設(shè)有上水位感應(yīng)裝置、下水位感應(yīng)裝置和地線并與第一控制電路裝置連接。第一抽氣管、進(jìn)氣管和排水管上安裝有電磁閥并與第一控制電路裝置連接。第一控制電路裝置控制連接第一抽氣管、進(jìn)氣管和排水管上的電磁閥，與控制連接的上水位感應(yīng)裝置和下水位感應(yīng)裝置構(gòu)成本系統(tǒng)的排水裝置。第一抽氣管與緩沖瓶連接。緩沖瓶上設(shè)有第二抽氣管與抽水泵連接，緩沖瓶瓶體上設(shè)有水位感應(yīng)裝置和地線，第二抽氣管上設(shè)有限壓閥，水位感應(yīng)裝置、抽水泵和地線與第二控制電路裝置連接。緩沖瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)意外積水并上升至水位感應(yīng)裝置時(shí)，水位感應(yīng)裝置與地線導(dǎo)通，第二控制電路裝置控制抽水泵停機(jī)，防止因水分吸入而損壞抽水泵，實(shí)現(xiàn)抽水泵的自動(dòng)保護(hù)，將緩沖瓶?jī)?nèi)積水倒掉后即可重新工作。抽水泵可以是真空泵或潛水泵。第二控制電路裝置與水位感應(yīng)裝置、抽水泵和地線的連接為控制連接。第一抽氣管為三通管，以并列的方式連接多個(gè)排水裝置。第一電路控制裝置控制連接第一抽氣管、進(jìn)氣管和排水管上的電磁閥，與控制連接的上水位感應(yīng)裝置和下水位感應(yīng)裝置構(gòu)成本控制系統(tǒng)的排水裝置，第二電路控制裝置控制連接水位感應(yīng)裝置、抽水泵和地線構(gòu)成本控制系統(tǒng)的動(dòng)力裝置。排水裝置可移動(dòng)，根據(jù)需要將抽水管移入任一測(cè)坑內(nèi)進(jìn)行抽排水。動(dòng)力裝置可與一個(gè)或多個(gè)排水裝置相接，同時(shí)帶動(dòng)一個(gè)或多個(gè)排水裝置實(shí)施排水。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以方便的移動(dòng)排水裝置或控制系統(tǒng)，根據(jù)需要對(duì)不同的M測(cè)坑進(jìn)行排水或土壤洗鹽；已有的M測(cè)坑不需改動(dòng)，只需在測(cè)坑內(nèi)設(shè)一根護(hù)管，用于抽水管插入即可；排水裝置的數(shù)量不受限制，可以單個(gè)或幾個(gè)測(cè)坑同時(shí)排水；K測(cè)坑出現(xiàn)排水故障時(shí)，也可使用本系統(tǒng)，只需在測(cè)坑內(nèi)打一豎向孔，插入抽水管即可實(shí)施排水。本控制系統(tǒng)使用的均是常規(guī)部件，不需要特殊的生產(chǎn)設(shè)備和條件，生產(chǎn)起來很方便。


圖1為本發(fā)明排水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明自動(dòng)排水裝置的工作原理框圖；圖3為本發(fā)明動(dòng)力裝置抽水泵自動(dòng)保護(hù)功能的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 有底測(cè)坑的排水如圖1所示，將抽水管4豎向插入測(cè)坑1護(hù)管3內(nèi)，使入水口位于測(cè)坑1的透水層2處，出水口密閉連接到貯水罐5，貯水罐選用透明材質(zhì)的，罐口的第一抽氣管8直接連接到真空泵21上，使用時(shí)先將貯水罐5底部的排水管10關(guān)閉，接通電源， 開啟真空泵21，貯水罐5中產(chǎn)生負(fù)壓，透水層2的水經(jīng)抽水管4進(jìn)入貯水罐5，當(dāng)貯水罐5 內(nèi)水量接近第一抽氣管8管口時(shí)關(guān)閉電源，將貯水罐5的排水管10打開，把罐內(nèi)的水排出， 然后關(guān)閉排水管10，再開啟真空泵21，繼續(xù)抽水一排水過程，直至測(cè)坑1透水層2內(nèi)水分排
元ο實(shí)施例2
4[0025]有底測(cè)坑的土壤洗鹽如圖1所示，抽水管4豎向設(shè)在測(cè)坑1的護(hù)管3內(nèi)，使入水口位于測(cè)坑1的透水層2處，貯水罐5上密閉連接抽水管4、進(jìn)氣管6、第一抽氣管8和排水管10，罐體上設(shè)有上水位感應(yīng)裝置12、下水位感應(yīng)裝置13和地線15，進(jìn)氣管6上設(shè)有電磁閥7，第一抽氣管8上設(shè)有電磁閥9，排水管10上設(shè)有電磁閥11。電磁閥7、電磁閥9、電磁閥11和地線15與第一控制電路裝置14連接，緩沖瓶18密閉連接第一抽氣管8的出氣口和第二抽氣管16的進(jìn)氣口，瓶體上設(shè)有水位感應(yīng)裝置19和地線22，第二抽氣管16上設(shè)有限壓閥17并與抽水泵21連接，水位感應(yīng)裝置19、地線22和抽水泵21與第二控制電路裝置20連接。第一控制電路裝置14與電磁閥7、電磁閥9、電磁閥11、上水位感應(yīng)裝置12、下水位感應(yīng)裝置13和地線15的連接為控制連接，構(gòu)成本控制系統(tǒng)的排水裝置，即圖1中虛線框M的部分。第二控制電路裝置20與水位感應(yīng)裝置19、地線22和抽水泵的連接為控制連接，構(gòu)成本控制系統(tǒng)的動(dòng)力裝置。實(shí)施時(shí)，首先向測(cè)坑1內(nèi)灌足水，水分經(jīng)下滲至透水層2，將抽水管4豎向插入測(cè)坑 1的護(hù)管3中，使入水口位于測(cè)坑的透水層2，接通電源，開啟抽水泵21，在第一控制電路裝置14的作用下，電磁閥9打開，電磁閥11和電磁閥7關(guān)閉，測(cè)坑透水層2的水經(jīng)抽水管4 進(jìn)入貯水罐5，罐內(nèi)水位上升至上水位感應(yīng)裝置12時(shí)，第一控制電路裝置14控制電磁閥9 關(guān)閉，電磁閥11和電磁閥7打開，貯水罐5內(nèi)的水從排水管10排出，實(shí)現(xiàn)一個(gè)抽水一排水過程，當(dāng)水位降至下水位感應(yīng)裝置13以下時(shí)，第一控制電路裝置14控制電磁閥7和電磁閥 11關(guān)閉，同時(shí)打開電磁閥9，再次開始抽水。待測(cè)坑1內(nèi)的下滲水分排完，再向測(cè)坑1內(nèi)灌水并再次抽一排水，反復(fù)三次“灌水一抽水一排水”過程，測(cè)坑1 土壤中的大部分鹽分可被淋洗出去，土壤達(dá)到可使用標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)工作原理接通電源開啟抽水泵21時(shí)，第一控制電路裝置14控制第一抽氣管電磁閥9打開，排水管電磁閥11和進(jìn)氣管電磁閥7關(guān)閉，貯水罐5中產(chǎn)生負(fù)壓，測(cè)坑1透水層2的水經(jīng)抽水管4進(jìn)入貯水罐5，貯水罐5水位上升至水位上限感應(yīng)裝置12時(shí)，感應(yīng)裝置12與地線15導(dǎo)通，第一控制電路裝置14控制抽氣管電磁閥9關(guān)閉，排水管電磁閥11和進(jìn)氣管電磁閥7打開，貯水罐5的水從排水管10排出，當(dāng)水位降至下水位感應(yīng)裝置13以下時(shí)，感應(yīng)裝置13與地線15不導(dǎo)通，第一控制電路裝置14控制電磁閥7和電磁閥11關(guān)閉， 同時(shí)打開電磁閥9，抽水一排水過程再次開始，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水，工作原理見圖2 ；貯水罐5排水時(shí)第二抽氣管16內(nèi)的氣壓發(fā)生變化，限壓閥17自行調(diào)整氣壓，保證抽水泵21處在正常工作狀態(tài)；緩沖瓶18若因某種原因使瓶?jī)?nèi)積水至水位感應(yīng)裝置19時(shí)，水位感應(yīng)裝置19與地線22導(dǎo)通，第二控制電路裝置20控制抽水泵21停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)抽水泵21的自動(dòng)保護(hù)， 人工將緩沖瓶18內(nèi)水分倒掉后，即可繼續(xù)工作，原理見附圖3。實(shí)施例3 多個(gè)測(cè)坑排水第一抽氣管8的三通口依次連接多個(gè)排水裝置23等，各排水裝置與圖1中虛線M所框部分設(shè)置相同，使用時(shí)將不同排水裝置的抽水管分別插入不同的測(cè)坑內(nèi)的護(hù)管中，入水口位于測(cè)坑的透水層處，接通電源，開啟抽水泵21，在第一控制電路裝置 14的作用下，第一抽氣管電磁閥9打開，排水管電磁閥11和進(jìn)氣管電磁閥7關(guān)閉，貯水罐5 中產(chǎn)生負(fù)壓，測(cè)坑1透水層2的水經(jīng)抽水管4進(jìn)入貯水罐5，罐內(nèi)水位上升至上水位感應(yīng)裝置12時(shí)，第一控制電路裝置14控制電磁閥9關(guān)閉，電磁閥11和電磁閥7打開，貯水罐5內(nèi)的水從排水管10排出，當(dāng)水位降至下水位感應(yīng)裝置13以下時(shí)，第一控制電路裝置14控制電磁閥7和電磁閥11關(guān)閉，同時(shí)打開電磁閥9，抽水一排水過程再次開始。當(dāng)一個(gè)排水裝置的貯水罐排水時(shí)，其它排水裝置的貯水罐可以繼續(xù)抽水或同時(shí)排水，相互之間不受影響；當(dāng)有抽水管內(nèi)出現(xiàn)水氣混合狀態(tài)時(shí)，要及時(shí)關(guān)閉排水裝置，待透水層內(nèi)的水分充足時(shí)再行抽水，或?qū)⒊樗芤迫肓硪粋€(gè)測(cè)坑進(jìn)行抽水。只用于排水時(shí)，測(cè)坑透水層的水分排完可停止該測(cè)坑排水裝置運(yùn)行或?qū)⒊樗苻D(zhuǎn)至另一測(cè)坑繼續(xù)工作；當(dāng)某一測(cè)坑需要淋洗鹽分時(shí)，采用實(shí)施例2的方法反復(fù)三次進(jìn)行“灌水一抽水一排水”過程可達(dá)到要求。緩沖瓶18內(nèi)積水至水位感應(yīng)裝置19時(shí)，水位感應(yīng)裝置19與地線22導(dǎo)通，第二控制電路裝置20控制抽水泵21停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)抽水泵21的自動(dòng)保護(hù)，人工將緩沖瓶?jī)?nèi)水分倒掉后，即可繼續(xù)工作。
權(quán)利要求1.一種用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，包括有底測(cè)坑，有底測(cè)坑底部設(shè)有透水層， 其特征在于測(cè)坑內(nèi)豎向設(shè)有抽水管，抽水管的入水口位于測(cè)坑的透水層處，出水口與貯水罐連接，貯水罐底部密閉設(shè)有排水管，罐口設(shè)有抽氣管與抽水泵連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，其特征在于所述有底測(cè)坑豎向設(shè)有護(hù)管，抽水管穿設(shè)在護(hù)管內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，其特征在于所述貯水罐罐口處密封連接有第一抽氣管、進(jìn)氣管和抽水管，罐體上下分別設(shè)有上水位感應(yīng)裝置和下水位感應(yīng)裝置并與第一控制電路裝置連接。
4.如權(quán)利要求3所述的用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一抽氣管、進(jìn)氣管和排水管上安裝有電磁閥并與第一控制電路裝置連接。
5.如權(quán)利要求4所述的用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一控制電路裝置控制連接第一抽氣管、進(jìn)氣管和排水管上的電磁閥，與控制連接的上水位感應(yīng)裝置和下水位感應(yīng)裝置構(gòu)成本系統(tǒng)的排水裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一抽氣管與緩沖瓶連接。
7.如權(quán)利要求6所述的用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，其特征在于所述緩沖瓶上設(shè)有第二抽氣管與所述抽水泵連接，緩沖瓶瓶體上設(shè)有水位感應(yīng)裝置，第二抽氣管上設(shè)有限壓閥，水位感應(yīng)裝置和抽水泵與第二控制電路裝置連接。
8.如權(quán)利要求7所述的用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第二控制電路裝置與水位感應(yīng)裝置和抽水泵的連接為控制連接。
9.如權(quán)利要求3所述的用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一抽氣管為三通管，以并列的方式連接多個(gè)排水裝置。
專利摘要一種用于有底測(cè)坑土壤排水的控制系統(tǒng)，包括有底測(cè)坑，有底測(cè)坑底部設(shè)有透水層，測(cè)坑內(nèi)豎向設(shè)有抽水管，抽水管的出水口與貯水罐連接，貯水罐底部密閉設(shè)有排水管，罐口設(shè)有抽氣管與抽水泵連接。使用時(shí)將抽水管插入測(cè)坑護(hù)管至透水層，開啟抽水泵即可將測(cè)坑透水層內(nèi)的水分抽排出去?？刂葡到y(tǒng)可以方便移動(dòng)，根據(jù)需要對(duì)不同的測(cè)坑進(jìn)行排水或土壤洗鹽，可以單個(gè)或幾個(gè)測(cè)坑同時(shí)排水。
文檔編號(hào)E02B11/00GK202170503SQ20112028304
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者劉安能, 宗潔, 張笑培, 楊慎驕, 王和洲, 陳金平 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所