一種滲透微灌系統技術方案

本發明專利技術涉及微灌系統、制造方法及其應用，微灌系統灌溉部的灌溉元件為無動力、自適應、持續、均衡滲透微灌管或容器；微灌元件包括具有三維網絡結構的毛細滲透層(11)，該毛細滲透層采用具有三維網絡滲水結構的毛細滲透微灌材料制成；還可包覆凝膠保護層(13)，該微灌元件具有一種復合滲透結構，根據與之接觸的土壤水勢高低，水可以通過滲透微灌元件自動向外滲水或停止向外滲水，該系統還具有抗阻塞、抗菌、防鼠功能，能廣泛應用于節水微灌領域，應用于沙漠，可起到固沙、改良沙漠的作用；應用于鹽堿地，可起到壓鹽堿、改造鹽堿地的作用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種節水微灌系統，尤其涉及一種具有滲透功能的埋地微灌系統。
技術介紹
我國水資源僅占世界總量的6%，是比耕地資源(占世界總量的9%)更緊缺的資源，水資源不足已成為嚴重制約我國國民經濟可持續發展的瓶頸。農業是我國用水最多的產業，占總用水量的70%以上,其中農田灌溉用水量占農業用水量的90% 95%。然而,我國水資源短缺與水資源浪費并存的現象十分嚴重。因灌溉技術落后，造成水資源浪費嚴重、利用效率低下，加劇了水資源短缺的現狀。緩解水資源供需矛盾的重要途徑之一是發展節水灌溉。節水灌溉是比傳統的灌溉明顯節約用水和高效用水的灌水技術的總稱。目前，在 節水灌溉面積中，采用現代先進節水灌溉技術的微乎其微，絕大部分只是按低標準初步進行了節水改造。因此，我國的節水灌溉面積尤其是高效節水灌溉面積都存在著巨大的發展空間和潛力。緩解水資源供需矛盾的重要途徑之一是發展節水灌溉。目前節水灌溉技術主要有以下幾種(I)噴灌技術、(2)滴灌技術、(3)滲灌技術。滲灌是繼噴灌、滴灌之后，一種新型的有效地下微灌技術，是目前公認的最節水的灌溉方式，是農業灌溉技術上的一次革命，是使農業灌溉由粗放走向科學節水化的又一途徑。滲灌，顧名思義，即灌溉水穿過器壁慢慢向外呈發汗狀滲出，并隨即通過器壁外部土壤的毛細吸附作用，向土體擴散，給作物供給水分或液體肥料的一種連續灌溉的方式。但目前國內把所有灌溉元件埋在地下的灌溉方式，包括“地下滴灌”等均視為“滲灌”“滲灌技術存在問題與建議《灌溉排水》97. 16(2)4。按照這種劃分，主要有以下幾種類型①埋地滴灌體系、②發泡體系、③膠粉填充體系、④植物纖維填充體系。上述技術均存在防堵效果差、加工成型工藝復雜、成孔效率低、本質上并不屬于滲透灌溉的缺點。農用高保水性樹脂(WaterRetaining Polymers agent)或稱保水劑(WaterRetaining Agent)它是一類具有高吸水特性的功能性高分子材料的統稱。高吸水性樹脂首先由美國農研所開發研制成功，之后在日本、法國、英國和德國等也開始進行開發研究。其農業方面的應用研究，開始于20世紀70年代，1990年以后獲得了驚人的效果。其中日本在沙灘的20cm深處撒上一層含肥料的高吸水性樹脂，其用量與沙的重量比為2 100，播種菠菜，其單位面積產量為大地菠菜的2倍以上。俄國使用聚丙烯酰胺高吸水性樹脂，在伏爾加格勒進行了大面積試驗，每公頃地使用100kg，可節水50%并且使農作物增產20% — 70%張科等高吸水性樹脂在農業應用中的研究，遼寧化工，第36卷I第12期，2007年12月。國內也廣泛展開了應用研究。經多年實踐，也形成了一些行之有效的使用方法，主要有①種子包衣(涂膜、涂層)技術、②蘸根技術、③拌土技術等。唐廣等在研究了使用高吸水保水劑的土壤水分分布后發現，高吸水保水劑和與之相拌的土壤一起構成吸水網絡，對水分進行吸收和保持。唐廣、李慧，“農作物節水抗旱對比試驗研究” [J].北京農業科學，2000，18(4) :25-29。上述資料表明，高保水樹脂在根際處形成一個“微型水庫”，對保持土壤的水分起到了明顯的作用。現有技術一在節水灌溉領域，最早采用的是噴灌。噴灌系統是以輸配水管網為主體，利用安裝在水源處的建筑物內的水泵和動力機把水源的水經埋在地下的干管和支管壓送到噴頭，在支管上每隔一定間距立一豎管，每一豎管上安裝一個噴頭。經噴頭噴灑到地面，象降雨一樣對作物進行灌溉。現有技術一的缺點噴灌雖然比傳統的漫灌節水，但不可避免要受到風的影響，大風可將灌溉水吹離灌溉區域或吹到空氣中造成水的浪費，同時由于是地上作業，也會因蒸發造成水的浪費。還會造成地面土壤的板結，影響土壤的透氣性能，進而影響產量。由于噴灌需人工決定灌溉時間，所以如控制不當，還會因深層滲漏造成灌溉水的浪費。同時可以看出，沒有水泵及動力機形成的較高壓力，水是不可能噴灑到遠處，所以噴灌要消耗大量能源及人工管理費用。 現有技術二 滴灌是通過安裝在毛管上的滴頭將水一滴一滴地、均勻緩慢地滴入作物根區附近土壤的灌水形式。滴入土壤的水滴一方面橫向運動，一方面向下入滲形成濕潤體。濕潤體的形狀一般隨滴水總量的增加先由扁圓球體變成圓球體，最后成為柱狀體。在滴灌條件下，由于滴水流量小，水滴緩慢入土，因而除滴頭附近的土壤水分處于飽和狀態外，其它部位的土壤水分均處于非飽和狀態，水分在土壤中主要借助土壤的毛細作用入滲和擴散。為了解決地面滴灌存在的地表蒸發帶來的灌溉水損耗，用塑料薄膜將整個灌溉區域覆蓋，使得灌溉產生的地表水不能蒸發。現有技術二的缺點滴灌雖然比噴灌更節水，但是仍然屬地上作業，所以地面水汽蒸發仍然會造成灌溉水浪費。滴灌是一種“點式”灌溉，由于“點式”灌溉特征，實際上在灌溉區域形成了飽和區和不飽和區，這種不均勻性使得飽和區的水由于重力作用，持續向土壤深層滲漏造成灌溉水浪費。其次，采用這種“點式”灌溉，只有毛管中安裝滴灌頭密集度達到一定程度，土壤才能形成連續的濕潤體，所以需要大量的毛管和滴灌頭，帶來投資巨大。滴灌的設備投資較噴灌還要高，這是現階段推廣應用中的實際困難。第三，毛管和滴灌頭均為塑料制品，長期暴露在太陽光下，若不采取防老化措施，極易造成因毛管和滴灌頭老化而使整個灌溉系統失效。第四，若灌溉水處理不當，灌溉水攜帶的雜質會從管內將滴孔堵塞。除物理堵塞外，在滴灌頭部位如不進行特殊處理，在陽光的作用下，也極易形成生物化學堵塞。第五，采用動力滴灌據說可以抗堵塞，但即使如此，必須消耗動力。滴灌可以采用重力滴灌，這雖然也是無動力灌溉，但如無人為控制，不管植物需求多少，它會一直滴到水箱無水為止，因而造成灌溉水浪費。膜下滴灌僅僅解決了灌溉水的地表蒸發，不但其他問題仍然存在，還因覆膜造成費用再次增加。現有技術三為避免地面水蒸發造成灌溉水浪費或者節省覆膜費用，作為地面微灌系統的變種，在實際操作中，保持整個灌溉系統構造不變，將整個毛管或者將毛管上安裝的滴灌頭的毛管埋入土壤中適當的深度，用覆蓋在滴灌管上層的土壤阻止灌溉水的蒸發，構成地下滴灌系統，也有人稱此為滲灌系統。為了防止出水孔堵塞，專利ZL200820077586. I構思了一種將用土陶燒結成含有諸多毛細孔的滲水件安裝在供水管體的出水孔上。專利ZL98233435. 4構思了一種將用化學纖維集束注塑成滲灌嘴，用普通螺紋管帽連接在管道體系中，形成安裝在供水管體的出水孔上含有諸多毛細孔的滲水件的滲灌系統。現有技術三的缺點堵塞是制約地下滴灌技術發展的主要因素。堵塞分為兩大類一類為由于灌溉水處理不當而造成從管道內部形成堵塞。這種堵塞必須從處理灌溉水入手。相對于內部堵塞的另一類堵塞可稱作外部堵塞。外部堵塞主要可分為四大類一類為微生物堵塞。微生物堵塞在地面滴灌時也會產生，但埋地后微生物堵塞變得更為嚴重；一類為化學堵塞。化學堵塞主要是由于滴灌這種間歇式操作使得灌溉水中的溶解物結晶析出而造成堵塞；一類為由于直接與土壤緊密接觸而造成的外部物理堵塞。滴灌的滴水孔附近土壤中水處于飽和狀態，大量的重力水使得滴水孔附近的泥土的團粒結構被破壞，形成泥漿，加上滴灌屬于重力灌溉，重力和壓力灌溉不可避免會產生內部水壓的波動，這種波動會在滴水孔局部區域形成水的不斷“流進與流出”，產生的類似的“呼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無動力、自適應、持續、均衡滲透微灌系統，包括水源(1)，首部樞紐(2)，輸配管網(3)和灌溉部(4)，首部樞紐包括水泵機組、水泵增壓系統、肥料和化學藥劑注入設備、控制器、測量裝置和過濾系統；輸配管網可分為主干管、支管、分配管；其特征是：灌溉部的灌溉元件為滲透微灌管；所述滲透微灌管由雙層結構組成，外層為具有毛細滲水功能的毛細滲透管(11)，內層是凹處開有長條形或圓形孔洞的開孔螺紋管(12)，所述毛細滲透管(11)采用具有毛細滲透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括：組分A：熱塑性塑料，該熱塑性塑料的熔體質量流動速率≤4g/10min；組份B：親水的無機填料，所述親水的無機填料的平均粒徑為10μm？1.6μm；助劑組份C：復合抗氧劑，所述復合抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑1∶1復合而成；助劑組份D：熔體質量流動速率≥30g/10min的高流動性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蠟或無規共聚聚丙烯；上述各組分的重量份數為：A：100，B：45？300，C：0.2？1.0，D：1？5，通過將上述各個組分按照計量稱取在混煉機中混煉制得。所述毛細滲透功能的微灌材料具有在不親水的熱塑性塑料基體中，均勻分布的由親水的無機填料顆粒堆砌構成的毛細滲水網絡結構，使得所述毛細滲透管(1)能夠根據與之接觸的土壤的水勢高低，水可以通過該管管壁內部的具有網絡結構的毛細通道向外滲水或停止向外滲水。...

【技術特征摘要】
1.一種無動力、自適應、持續、均衡滲透微灌系統，包括水源(1)，首部樞紐(2)，輸配管網(3)和灌溉部(4)，首部樞紐包括水泵機組、水泵增壓系統、肥料和化學藥劑注入設備、控制器、測量裝置和過濾系統；輸配管網可分為主干管、支管、分配管；其特征是灌溉部的灌溉元件為滲透微灌管；所述滲透微灌管由雙層結構組成，外層為具有毛細滲水功能的毛細滲透管(11)，內層是凹處開有長條形或圓形孔洞的開孔螺紋管(12)， 所述毛細滲透管(11)采用具有毛細滲透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括組分A :熱塑性塑料，該熱塑性塑料的熔體質量流動速率< 4g/10min ;組份B :親水的無機填料，所述親水的無機填料的平均粒徑為10 μ m-1. 6 μ m ;助劑組份C :復合抗氧劑，所述復合抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑I : I復合而成；助劑組份D :熔體質量流動速率> 30g/10min的高流動性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蠟或無規共聚聚丙烯；上述各組分的重量份數為A 100, B =45-300, C :0. 2-1. O, D :1_5，通過將上述各個組分按照計量稱取在混煉機中混煉制得。所述毛細滲透功能的微灌材料具有在不親水的熱塑性塑料基體中，均勻分布的由親水的無機填料顆粒堆砌構成的毛細滲水網絡結構，使得所述毛細滲透管(I)能夠根據與之接觸的土壤的水勢高低，水可以通過該管管壁內部的具有網絡結構的毛細通道向外滲水或停止向外滲水。2.如權利要求I所述的滲透微灌系統，其特征是其毛細滲透管組分中的組分A選自，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龍、聚碳酸酯或者以上述熱塑性塑料為主的共混/共聚改性物；組份B選自，金屬氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硅的氧化物、硅酸鹽的縮聚物、鋁硅酸鹽的縮聚物、輕質或者重質碳酸鈣、硅膠、沸石、滑石、水合滑石、氯堿工業產生的鹽泥、鋁業產生的赤泥、鈦白粉、工業發電廠煙道氣脫硫石膏或鍋爐產生的粉煤灰，或者上述無機填料的兩種或多種的混合物。3.如權利要求I中所述的滲透微灌系統，其特征在于其組分B中，還可加入納米顆粒材料，其粒徑尺寸為60nm 150nm，加入重量份數為彡10。4.如權利要求I中所述的微灌系統，其特征在于具有毛細滲透功能的微灌材料，還含有助劑組分E :抗菌劑，所述抗菌劑為銀、銅、鋅等金屬離子及其化合物或混合物以及納米金屬銀，固定在以二氧化鈦、硫酸鋇、沸石、硅酸鹽、硅膠、磷酸鹽、活性炭以及納米氧化鋅、納米氧化鈦、納米氧化硅為載體的復合物，其重量份數為0. 5-5。5.如權利要求I中所述的滲透微灌系統，其特征在于具有毛細滲透功能的微灌材料，還含有助劑組分F :避鼠劑，所述避鼠劑為環己酰亞胺、類萜化合物單體、硼系化合物、芳基磷酸酯的金屬鹽或辣椒素或者上述避鼠劑的兩種或多種的混合物，其重量份數為6_15。6.一種無動力、自適應、持續、均衡滲透微灌系統，包括水源(1)，首部樞紐(2)，輸配管網(3)和灌溉部(4)，首部樞紐包括水泵機組、水泵增壓系統、肥料和化學藥劑注入設備、控制器、測量裝置和過濾系統；輸配管網可分為主干管、支管、分配管；其特征是灌溉部的灌溉元件為滲透微灌管；所述滲透微灌管由雙層結構組成，外層為凝膠保護層(13)，內層為具有毛細滲水功能的毛細滲透管(11)， 所述凝膠保護層(13)由無紡布和高保水性樹脂粉組成，按體積計，高保水性樹脂粉為無紡布的O. 5% _3%，所述高保水性樹脂粉被投放在無紡布空隙內； 所述毛細滲透管(11)采用具有毛細滲透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括組分A :熱塑性塑料，該熱塑性塑料的熔體質量流動速率< 4g/10min ;組份B :親水的無機填料，所述親水的無機填料的平均粒徑為10 μ m-1. 6 μ m ;助劑組份C :...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王建民，史貞，
申請(專利權)人：深圳市鑫康沃科技開發有限公司，王建民，史貞，
類型：發明
國別省市：