[发明专利]一种水气耦合滴灌系统

说明书

技术领域

本发明涉及农业灌溉技术领域，具体地讲是一种水气耦合滴灌系统。

背景技术

随着全球性水资源危机的出现，作为水资源消耗大户，如何提高农业灌溉的水分利用效率是目前世界农业灌溉领域的热门话题。无论何种灌溉技术，湿润土壤的过程均表现为水驱替土壤孔隙中的空气，因而灌溉措施不可避免的导致作物根区土壤空气的亏缺，对作物生长产生了不利影响。滴灌是目前世界上最先进的灌溉技术，由于其湿润了作物根区土体的部分空间，与漫灌相比滴灌作物根区内空气量稍多，但据有关研究表明，滴灌仍然会导致作物根系的氧气胁迫。如何解决灌溉过程当中出现的空气减少、氧气胁迫现象，是制约进一步提高农田灌溉综合效果的瓶颈。

利用地下滴灌系统把掺气水或者掺气水肥混合流体输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，达到提高水肥利用效率、增加经济产量和改善收获品质的目的。如何把空气以微小气泡的形式均匀地掺入到滴灌管道系统的水当中，是事关该方法成败的关键问题。目前国外多采用Mazzei Injector公司生产的Mazzei文丘里注射器来完成空气的掺入，Mazzei文丘里注射器的工作原理与普通文丘里一样，遵循伯努利定律：当一定压力的水流从文丘里进水端进入到喉道时，由于喉道半径变小导致水流速度变大，水的压力相应降低，当压力低于外界大气压时，空气就会通过进气口被吸进来掺入到水流当中，当高速的水气混合体从喉部流向文丘里出口端时，由于管道半径变大导致水流流速降低，动能转化为势能使压力增加，继续以有压流体的形式流入主管道，经过输移后最后经滴头入渗到土壤当中。Mazzei文丘里注射器是一种专利产品，通过特定的构造导致空气与水均匀混合于管道中，不会出现水气分层的情形或产生大气泡，保持管道内流体运动及压力的平稳。Mazzei文丘里注射器掺气的比率（管道内水气的体积比）有限，维持在12%左右。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种水气耦合滴灌系统，主要解决了现有的普通地下滴灌在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧及采用Mazzei文丘里注射器来完成空气的掺入设备造价高、掺气比率有限等问题。

本发明的技术方案是：一种水气耦合滴灌系统，其特殊之处在于由空气压缩机、储气罐、供水源、多相叶片式混输泵、输水干管、文丘里射流器、支路管道、地下滴灌支管和毛管组成；所述空气压缩机和储气罐相连通，所述储气罐带有压力调节器，储气罐通过带有阀门的通气软管和文丘里射流器的进气口相连通；所述文丘里射流器与多相叶片式混输泵串联于支路管道上，文丘里射流器位于多相叶片式混输泵之前；所述支路管道并联在输水干管上，在输水干管与支路管道并联段的输水干管上设第一开关，在支路管道上设有第二开关和第三开关，第二开关位于文丘里射流器之前，第三开关位于多相叶片式混输泵之后；所述的输水干管一端与供水源相通连接，另一端与地下滴灌支管相通连接，地下滴灌支管与毛管相通连接。

本发明所述的一种水气耦合滴灌系统与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步， 1、空气的掺入在并联支路管道内完成，利用后面的多相叶片式混输泵叶轮旋转对输送流体做功，进行能量转化和传递，达到泵送气液两相流的目的，同时通过泵内加压使气液混合，叶轮转动将大气泡破碎成为微气泡，保证空气以微小气泡的形式均匀地掺入到滴灌管道系统的水当中，随着水流均匀地输送到植物根区土壤内；2、文丘里进气口与压力可调的储气罐相连通，可通过储气罐压力的变化来调节空气掺入量，与直接吸入外界空气的方式相比，本系统空气掺入比例更高且调节灵活方便，可根据作物在不同生长季节对氧气的需求情况来调节，以满足作物的氧气需求；3、该系统结构简单，使用和管理维修方便，节约劳力，同时可将肥料溶于水，进行肥水灌溉，提高肥料的利用效率，减少对土壤和地下水的污染；4、该系统把掺气水或者掺气水肥混合流体输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，维持根系正常的新陈代谢和呼吸功能，促进和协调植物地上和地下部分的生长发育，是一种节水、省肥、高效的新型灌溉技术。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本发明。