專利名稱：地下滴灌防根系入侵灌水器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種地下滴灌灌水器，特別涉及一種非壓力補償式的地下滴灌 防根系入侵灌水器。
背景技術：
地下滴灌(Subsurface Drip Irrigation,簡稱SDI技術)是在滴灌技術 (Drip Irrigation,簡稱DI技術)的日益完善的基礎上發展而成的一種新 型高效節水灌溉技術。它是指水通過地埋毛管上的灌水器緩慢出流，入滲到 附近的土壤，再借助毛細管作用或重力作用將水分擴散到整個根層供作物吸 收利用的一種局部灌溉方式。其特點是灌水過程中對土壤結構擾動較小，利 于保持作物根層疏松通透的環境條件，同時灌溉水、肥可通過埋于地下的毛 管和灌水器直接輸送到作物根區，從而有效地減少了水分的地表蒸發以及肥 料的淋溶和揮發損失，提高了水、肥的利用效率，具有明顯的節水、節肥、 增產效益。此外，地下滴灌的田間輸水系統地埋后，還可以克服管道直接曝 曬易于老化的缺陷，并能夠防止管道的損壞和丟失，同時方便了田間管理作 業。由于地下滴灌技術這些明顯的優點，在水資源日益短缺的今天，使其開 始受到人們越來越多的關注和重視。
從國內外地下滴灌系統近幾十年的運行狀況來看，灌水器的堵塞問題已成 為直接制約地下滴灌系統運行好壞的關鍵因素之一。除了存在和地表滴灌相 同原因，即主要由于灌溉水質引起的堵塞外，地下滴灌灌水器還存在著負壓 堵塞和根系入侵灌水器造成的堵塞。根系入侵是指灌水器出口處土壤含水量 較高，由于根系向水生長的特性，根系纏繞或伸入灌水器內部流道而造成的 堵塞。根系入侵是造成地下滴灌系統堵塞的重要原因之一，引起了國內外學 者的普遍關注，如Solomon等在1992年，通過實驗對草坪灌溉的各種灌水器 進行了評估，發現90%以上灌水器都會受到根系入侵的影響，充分論證了根 系入侵問題存在的普遍性。由于地下滴灌的灌水器埋于地下，作物根系一旦 伸入灌水器內部流道結構，將無法再進行人為干預，只能任由其在灌水器流 道內繼續發育，最終堵塞灌水器，因此"預防"是根系入侵問題最有效的解 決方式。 -
目前，針對根系入侵問題的解決方案大致可以分為兩類， 一類是化學藥劑
注入法；另外一類是開發地下滴灌專用灌水器，包括抗根系入侵專用過濾器 和專用灌水器等。
一、 化學藥劑注入法
在化學藥劑注入方面，在灌溉水中定期加入氟樂靈、氯化物或磷酸是目前 解決根系入侵問題較為常見的幾種方法。
1) 在灌溉系統中定期加入一定量的氟樂靈可以有效抑制根系入侵灌水器， 然而這種方法依然不被廣泛應用，其原因是科學合理的確定施藥參數包括施 藥量和施藥時間等問題，及農藥殘留、污染等關鍵技術問題均需長期的試驗 研究和驗證，成熟的施藥技術體系亟待建立。
2) 在灌溉系統中適當的注入酸液，可以在一定程度上防止根系入侵堵塞 而且可以改善灌溉水質，降低灌溉水的pH值，減少生物堵塞的發生。但此方 法的不足之處在于，通常氯化物或磷酸在土壤中降解較快，發揮作用的時間 較短，因此在作物的生育期內需要頻繁施加，導致對灌溉系統運行管理的勞 動強度增大，因此該方法的應用受到了一定的限制。
二、 地下滴灌專用灌水器
近年來，國外的一些灌溉設備公司，先后推出了一系列的地下滴灌抗根系 入侵專用設備。
1)如Netafim公司專門開發了一種Teachfilter系列地下滴灌專用過濾 器，該過濾器內部含有一個裝有除草劑氟樂靈的藥桶，使用時在過濾的同時、 可以在灌溉水中加入除草劑，從而在一定程度上避免根系入侵的發生。然而， 該過濾器自1996年問世以來， 一直存在較多的爭議，主要是由于該過濾器需 要人工拆卸進行反沖洗，當過濾器堵塞時，沉淀物中附著大量的氟樂靈，其 濃度遠超過灌溉水中氟樂靈的濃度，在反沖洗時極易隨沉淀物遷移到地表而 污染環境。因此，在解決根系入侵問題時，這種方法并不會被優先考慮。
2)在根系入侵的研究方面走在了世界前列的Geoflow公司，從化學防護 的角度出發，開發了rootguard系列地下滴灌專用灌水器。該公司在生產灌 水器的塑料材料中溶入特定的除草劑，灌水器地埋以后，塑料中的除草劑將 按一定速率以蒸汽形式釋放到灌水器周圍土壤中，從而在灌水器附近的小范 圍形成一個不利于作物根系發育的土壤環境，抑制根系向灌水器附近生長，
使灌水器的本身產生斥根性。然而這種灌水器的生產工藝復雜，價格過分昂 貴，它的價格是普通灌水器的兩倍。由于價格因素的限制，此類抗根系入侵 專用設備通常僅用于園林景觀或高爾夫球場的灌溉，而對于非經濟或中等經 濟的大田作物而言并不具有可行性。
3)此外，據報道， 一些公司通過在灌水器出水口處增設機械屏障 (mechanical barriers),以達到抗根系入侵灌水器的效果。據相關文獻報 道，Netafim生產了一種叫做"Techline"的灌水器，它是在灌水器出水孔末 端設一凸緣，當根系靠近出水孔時，先繞著凸緣生長，凸緣的高度大約能纏 繞3英寸長的根， 一般在100天左右時間內不會產生根系入侵的現象。 "Techline"灌水器屬于壓力補償式灌水器，費用較貴，且到目前為止，在 我國市場上并沒有見到與此相關的產品，國內相關產品更是空白。從相關專 利數據庫的檢索情況分析來看，也沒有檢索到與此有相的專利申請報告。
綜上所述，防止根系入侵地下滴灌灌水器的有效方法有多種， 一是從地下 滴灌系統的灌溉運行管理模式著手，在這類方法里，隨水施加氟樂靈的方法 帶來的施藥技術、環境污染問題依然沒有很好解決，在實際推廣應用中存在 很多問題。二是研發與抗根系入侵有關滴灌專用設備，如灌水器材料里加排 根物質，然而，目前市場上此類技術產品具有的顯著的價格昂貴和環境污染 問題，在實際推廣應用中依然存在不小阻力。
因此從地下滴灌灌水器本身的物理結構著手，發明一種可以有效避開價格 昂貴和環境污染問題的防止根系入侵地下滴灌灌水器，也就是本發明的宗旨。
發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供了一種可以有效避開價 格昂貴和環境污染問題的防止根系入侵地下滴灌灌水器。
為了實現上述目的本發明采取的技術方案是 一種地下滴灌防根系入侵 灌水器，包括分別設于兩側的含有鋸齒型流道的進水腔和含有出水口的出水 腔，為了防止根系入侵，所述出水口為窄縫式出水口。
為了更好的防止根系入侵，靠近所述鋸齒型流道處的出水腔橫向中心位 置設有與出水腔相連的物理式屏障，物理式屏障周圍設有凹槽。
所述物理式屏障為順次設置的"一"字型屏障和"T"字型屏障，"一" 字型屏障與出水腔的橫向中心垂直設置，"T"字型屏障沿出水腔的橫向中心
水平放置。
為了提高本發明抗物理堵塞功能，所述進水腔內的鋸齒型流道上方設有 篩狀過濾網格。
為了提高了鋸齒狀流道內流體運動的紊動性，所述鋸齒型流道的鋸齒高
度為1.7mm,鋸齒間距為1.8mm，齒角度為108°C，鋸齒型流道深度為lmm， 鋸齒型流道長度為19.8mm，整個灌水器長度為45mm。
本發明的有益效果是相比現有技術，本發明從灌水器本身的物理結構 著手，采用了窄縫式出水口的結構、及出水腔內部設有物理式屏障的結構， 不僅有效的解決根系入侵問題，而且還具有價格便宜、不會污染環境的優點。 另外，本發明設置了篩狀過濾網格并優化了鋸齒狀流道的尺寸，使本發明改 善了灌水器抗堵塞性能并保證了其內部流量的均勻性。
圖1是本發明的整體結構示意圖2是本發明所述出水口的放大示意圖3是圖1的A-A剖視放大圖。
圖中1進水腔、2過濾網格、3 " — "字型屏障、4凹槽、5 "T"字型屏 障、6出水腔、7鋸齒型流道、8窄縫式出水口、 9出水口位置。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明 的限定。
本發明人首先對灌水器的流道結構參數進行了大量的組合多因素正交試 驗和和單因數試驗，以灌水器的水力性能和抗堵塞性能相關參數為考核指標， 初步建立了鋸齒型灌水器的設計理論體系，即灌水器內部流道結構的設計采 用目前常用的鋸齒狀流道結構設計。如圖1所示的一種地下滴灌防根系入侵 灌水器，包括分別設于兩側的含有鋸齒型流道7的進水腔1和含有出水口的 出水腔6。出水口位置9如圖l所示。如圖2所示，所述出水口為扁平的細 長的窄縫式出水口 8，這樣形成了防止根系入侵的第一道屏障。如圖1、 3 所示，為了更為有效的防止根系入侵，靠近所述鋸齒型流道7處的出水腔6 橫向中心位置設有與出水腔6相連的物理式屏障，物理式屏障周圍設有凹槽4。 所述物理式屏障為順次設置的" 一"字型屏障3和"T"字型屏障5。" 一"字
型屏障3與出水腔6的橫向中心垂直設置，" 一"字型屏障3靠近出水口那側 設有凹槽4。" T"字型屏障5沿出水腔6的橫向中心水平放置，"T"字型屏障 5遠離出水口部位周邊設有凹槽4。假如根系己經通過灌水器出水口進入了灌 水器內部，由于凹槽4比周圍其它地方更濕潤，根系的向水性特征使得根系 沿著凹槽4行走而纏繞在物理式屏障上，繞著物理式屏障生長，從而使得根 系不會進入尺寸較小的鋸齒型流道7內部而堵塞灌水器。
如圖1所示，所述進水腔1內的鋸齒型流道7上方設有具有防堵功能的 篩狀過濾網格2，所述過濾網格2的過濾直徑為0.4mm、數量至少為二十個， 由于過濾直徑為0.4mm，遠小于灌水器內部鋸齒型流道結構內的最小尺寸， 該灌水器流道結構部分最小尺寸設計為0.86mm，有效地提高了灌水器的抗物 理堵塞能力。在本發明設計體系的指導下，對灌水器的齒間距、齒錐角、齒 重合度、流道深度進行優化選擇設計，得出了最優的設計尺寸，所述鋸齒型 流道7的鋸齒高度為1.7mm，鋸齒間距為1.8mm，齒角度為108°C，鋸齒型 流道深度為lmm，可有效提高了鋸齒狀流道內流體運動的紊動性，改善了灌 水器抗堵塞性能及保證了內部流量的均勻性。鋸齒型流道7長度為19.8mm, 整個灌水器長度為45mm，便于灌水器出水口腔內的物理機械屏障的設計。
本發明從灌水器本身的物理結構著手，采用了窄縫式出水口的結構、及 出水腔內部設有物理式屏障的結構，不僅有效的解決根系入侵問題，而且還 具有價格便宜、不會污染環境的優點。另外，設置了篩狀過濾網格并優化了 鋸齒狀流道的尺寸，使本發明改善了灌水器抗堵塞性能并保證了其內部流量 的均勻性。
以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式
的一種，本領域 的技術人員在本發明技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發 明的保護范圍內。
權利要求
1.一種地下滴灌防根系入侵灌水器，包括分別設于兩側的含有鋸齒型流道的進水腔和含有出水口的出水腔，其特征在于所述出水口為窄縫式出水口。
2. 根據權利要求1所述的地下滴灌防根系入侵灌水器，其特征在于靠 近所述鋸齒型流道處的出水腔橫向中心位置設有與出水腔相連的物理式屏 障，物理式屏障周圍設有凹槽。
3. 根據權利要求2所述的地下滴灌防根系入侵灌水器，其特征在于所 述物理式屏障為順次設置的"一"字型屏障和"T"字型屏障，"一"字型屏障與出水腔的橫向中心垂直設置，"T"字型屏障沿出水腔的橫向中心水平放置。
4. 根據權利要求1-3任一所述的地下滴灌防根系入侵灌水器，其特征在于所述進水腔內的鋸齒型流道上方設有篩狀過濾網格。
5. 根據權利要求4所述的地下滴灌防根系入侵灌水器，其特征在于所述鋸齒型流道的鋸齒高度為1.7mm，鋸齒間距為1.8mm，齒角度為108°C， 鋸齒型流道深度為lmm，鋸齒型流道長度為19.8mm,整個灌水器長度為 45mm。
全文摘要
本發明提供了一種地下滴灌防根系入侵灌水器，涉及地下滴灌灌水器，它包括分別設于兩側的含有鋸齒型流道的進水腔和含有出水口的出水腔，所述出水口為窄縫式出水口。本發明從灌水器本身的物理結構著手，采用了窄縫式出水口的結構、及出水腔內部設有物理式屏障的結構，不僅有效的解決根系入侵問題，而且還具有價格便宜、不會污染環境的優點。另外，本發明設置了篩狀過濾網格并優化了鋸齒狀流道的尺寸，使本發明改善了灌水器抗堵塞性能并保證了其內部流量的均勻性。
文檔編號A01G25/06GK101124883SQ20071016388
公開日2008年2月20日 申請日期2007年10月11日 優先權日2007年10月11日
發明者于穎多, 亮 張, 王建東, 龔時宏 申請人:中國水利水電科學研究院