[发明专利]一种基于稳态通气原理的地下滴灌堵塞程度原位定量诊断方法与诊断系统

说明书

技术领域

本发明涉及农田灌溉技术领域，具体地讲是一种基于稳态通气原理地下滴灌堵塞程度原位定量诊断方法与诊断系统。

背景技术

地下滴灌的毛管和灌水器埋于地下，灌溉水、肥可直接输送到作物根区，有效地减少了地表蒸发和深层渗漏，显著提高了水肥利用率，地下滴灌技术发展前景广阔；但地下滴灌的存在堵塞问题，除了传统的由灌溉水质引起的堵塞以外，根系入侵和负压吸泥也是造成其堵塞的重要诱因之一，因而与地表滴灌相比地下滴灌更易引起堵塞；一旦灌水器堵塞，需要经过长时间的运行，待作物有所反映后方能发觉，而此时系统的性能，尤其是灌水均匀性已远远偏离设计值。

在地下滴灌系统运行过程中检测或发现灌水器的堵塞行为相当困难，灌水器的堵塞往往是一个比较长的过程而并非是某一个时刻突然发生的。灌水器的堵塞会影响灌水器本身的水力性能，导致灌水器流量降低并且破坏其湿润方式，同时也会影响整个滴灌系统的使用效果，堵塞的灌水器会使灌溉系统的压力加大，从而使得未堵塞灌水器流量加大。实验发现即使只有少量灌水器发生堵塞也会大大降低地表滴灌系统的出水均匀度，当5%的灌水器堵塞时，滴灌系统的压力及水泵的工况均发生变化，其反应的敏感程度与水泵的性能及管网水力学特性有关，并且被堵塞灌水器的数量及堵塞发生的部位是影响滴灌系统出水均匀度最为重要的因素。能否适时、正确的监测地下滴灌系统的运行状况，成为正确使用地下滴灌系统的一个技术难题。

由于毛管和灌水器都埋于地下，地下滴灌系统灌水器易堵塞且堵塞的监测和修复都存在较大困难，使得堵塞成为制约地下滴灌推广应用的一个关键问题。目前，对地下滴灌系统堵塞状况判断一般采取开挖测量法，将灌水器挖出在现场直接量测其流量变化，作为评价地下滴灌灌水器的性能参数。考虑到地下滴灌灌水器在空气介质和土壤介质中出流量的差异，从严格意义上讲，此时的评价己不能反映地下滴灌灌水器的真实运行状况。考虑到开挖测量法对地下滴灌系统有一定的破坏作用，需要耗费大量的人力物力，并且该方法对堵塞的判断方法往往存在扰动性和时间上的滞后性，或者因系统工作压力、土壤水分等因素干扰而精度不高的问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种基于稳态通气原理的地下滴灌堵塞程度原位定量诊断方法。

本发明的另一目的是提供一种基于稳态通气原理的地下滴灌堵塞程度原位定量与诊断系统。

本发明主要解决现有的开挖测量法对地下滴灌系统有一定的破坏作用、耗费大量的人力物力、对堵塞的判断方法存在扰动性和时间上的滞后性及精度不高等问题。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种基于稳态通气原理的地下滴灌堵塞程度原位定量诊断系统，它包括供气设备，供气设备的出气管上连接气流阀和气体流量计，其特殊之处在于供气设备的出气管通过第一连接软管与三通的一个支管连接，三通的一个支管通过第二连接软管与气压测量计连接，三通的另一支管与第三连接软管连接。

本发明的一种基于稳态通气原理的地下滴灌堵塞程度原位定量诊断系统，其所述的供气设备为带贮气罐的空气压缩机。

本发明的基于稳态通气原理的地下滴灌堵塞程度原位定量诊断方法，其特殊之处在于它包括如下步骤：

a选择一待测点，利用连接软管将地下滴灌毛管的一端与供气设备的出气管相联通，并确保地下滴灌毛管除开孔外无其他与外界连通的通道；

b利用供气设备连续向地下滴灌毛管供气，直到供气流量和毛管内的气体压力到达某一稳定状态时停止供气，并记录稳定压力                                                和流量Q_s的数值，改变供气强度后重新供气，直到供气流量和毛管内的气体压力到达新的稳定状态时停止供气，如此反复3~5次；

c以稳定流量Q_s为因变量，稳定压力为自变量，利用EXCELL或其他分析软件分析Q_s~的关系，确定二者之间所呈直线的斜率，将其代入公式即可计算出所测地下滴灌毛管的开孔数，从而判断地下滴灌的堵塞程度。

为了减少水分因素对土壤导气率的影响，诊断测试必须在土壤含水率低于田间持水量的条件下进行，并且不同时间的诊断测试尽量在相近似的土壤水分条件下进行。