一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置及方法

摘要

本发明公开了一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置及方法，涉及农田灌溉排盐领域，包括立式暗管、导热支撑板、吸热盖、锥形体和吸水材料，立式暗管的底部螺纹连接有锥形体，立式暗管的内部焊接有导热支撑板，导热支撑板和立式暗管的内壁形成空腔，空腔内放置有吸水材料，导热支撑板的顶部和吸热盖的底部连接。本发明根据水、热、盐的运移规律，通过设备提高膜间空地局部温度、吸水性和透气性，增加膜间暗管与湿润区的热梯度、水势差，促进水分、盐分向膜间暗管运移、聚集，在蒸发下形成结晶固结在吸水材料表面，本发明能降低膜间土壤含盐量，节约水资源，便于盐资源回收利用，结构简单，容易操作，保证田间正常作业。

权利要求

1.一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置，其特征在于：包括立式暗管（1）、导热支撑板（2）、吸热盖（3）、锥形体（4）和吸水材料（6），所述立式暗管（1）的底部螺纹连接有锥形体（4），所述立式暗管（1）的内部焊接有导热支撑板（2），所述导热支撑板（2）和所述立式暗管（1）的内壁形成空腔，所述空腔内放置有吸水材料（6），所述导热支撑板（2）的顶部和所述吸热盖（3）的底部连接；

所述吸热盖（3）的外表面设置有黑色涂层，所述黑色涂层为黑铬镀层；

所述立式暗管（1）为空心圆柱体，所述导热支撑板（2）设计为十字型或Y字型或一字型，所述吸热盖（3）的底部焊接有凸台（302），所述凸台（302）围成的凹槽与所述导热支撑板（2）的截面形状和大小相匹配；

所述导热支撑板（2）的顶部高出所述立式暗管（1）的壁体上开设有螺孔，所述凸台（302）围成的凹槽的槽壁上开设有相匹配的螺孔，所述导热支撑板（2）的顶部壁体嵌入所述凸台（302）围成的凹槽内，螺栓穿过所述螺孔将所述凸台（302）和所述导热支撑板（2）连接在一起；

所述立式暗管（1）的壁体上开设有透水孔（101），所述导热支撑板（2）的壁体上开设有透水透气孔（201），所述吸热盖（3）的壁体上开设有透气孔（301）；

所述锥形体（4）为圆锥体，所述锥形体（4）的内部设置有圆台凹槽（5），所述锥形体（4）的上部壁体设置有圆柱状的第一螺纹，所述立式暗管（1）的底部设置有与所述第一螺纹相匹配的第二螺纹。

2.根据权利要求1所述的一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置，其特征在于：

所述吸水材料（6）采用吸水海绵，所述吸水海绵竖直放置在多个所述空腔内，且多个所述吸水海绵分别贴合所述立式暗管（1）的内壁。

3.根据权利要求2所述的一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置，其特征在于：

所述立式暗管（1）的内外管壁、所述导热支撑板（2）的表面、所述吸热盖（3）的表面、所述锥形体（4）的内外壁均涂有防锈涂层。

4.根据权利要求3所述的一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置，其特征在于：

所述立式暗管（1）的管壁采用铜铝合金或聚甲醛树脂材料制成，所述导热支撑板（2）、所述吸热盖（3）和所述锥形体（4）均采用铜铝合金材料制成。

5.根据权利要求1‑4任一项所述的一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：组装暗管集盐装置，将锥形体（4）通过螺纹连接在立式暗管（1）的底部，将导热支撑板（2）焊接在立式暗管（1）的内部，在导热支撑板（2）和立式暗管（1）之间形成的空腔放置吸水材料（6），将导热支撑板（2）的顶部嵌入吸热盖（3）底部的凸台（302）围成的凹槽内，并用螺栓穿过螺孔连接在一起；

S2：安装暗管集盐装置，先进行农田翻耕工作，铺设滴灌带和地膜；之后沿滴灌带的铺设方向，在地膜间距为1～3米的中间处的土壤里插入暗管集盐装置，插入的土壤深度为60～80厘米，装置上部高出地表1～2厘米；若土质差，先开挖出宽度为20厘米、深度为60～80厘米的土坑，将暗管集盐装置垂直放置后填埋土壤；

S3：取出和拆分暗管集盐装置，按作物生长生育需求进行正常灌溉、正常除草、除虫，作物收获后，在土地进行翻耕前，将设备从土中取出，并将装置的各部分进行拆分，旋转锥形体（4），拆卸螺栓，取出吸水材料（6）并将其交给专业人员进行回收；

S4：清洗并重复利用暗管集盐装置，将装置的立式暗管（1）、导热支撑板（2）、吸热盖（3）和锥形体（4）用淡水冲洗，并放置在干燥处进行晾晒风干，次年，在立式暗管（1）内装入新的吸水材料（6），重复上述S1～S3步骤。

说明书

一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉农田灌溉排盐领域，尤其涉及一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置及方法。

背景技术

[0002] 干旱区降水稀少，蒸发强烈，可利用水资源匮乏，农业灌溉方式通常为膜下滴灌。由于灌溉水矿化度较高且滴灌流量小，表层土壤盐分无法淋洗到深层土壤或地下水，定向排至湿润锋周围及膜间裸地，形成积盐区，造成土壤次生盐碱化。在次年翻耕后，膜间所积累盐分重新分布回膜内土壤，造成土壤整体含盐量提升。

[0003] 干旱区常通过在种植期前后的春灌、冬灌进行大水压盐，将盐分从表层土壤溶淋到深层土壤，以降低作物根系层盐分，但是，此举将干旱区宝贵的大量水资源浪费于非作物3 2
生育期的土壤排盐中。在新疆南疆，棉田冬春灌定额一般为3000～4500m/hm ，占棉田全年灌溉定额的50％左右，制约了节水农业的发展。如何在干旱缺水的条件下，达成盐碱地治理的目标，成为干旱区农业敕待解决的问题。此外，明沟、竖井和暗管配套排水设施改变地面结构，影响种植户田间耕作和机械化作业。另外，现有的农田排盐和盐碱地改良工程措施，将洗盐废水排入盐荒地，不仅污染环境，也无法利用洗盐废水中的盐分。

[0004] 因此，本领域技术人员亟需提供一种结构简单、使用方便、不影响田间作业的干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置及方法，能够降低膜间土壤含盐量，减少淋洗盐分的水量，实现农田盐分的回收利用。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置及方法，装置结构简单、使用方便、不影响田间作业，能够降低膜间土壤含盐量，减少淋洗盐分的水量，实现农田盐分的回收利用。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0007] 本发明一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置，包括立式暗管、导热支撑板、吸热盖、锥形体和吸水材料，所述立式暗管的底部螺纹连接有锥形体，所述立式暗管的内部焊接有导热支撑板，所述导热支撑板和所述立式暗管的内壁形成空腔，所述空腔内放置有吸水材料，所述导热支撑板的顶部和所述吸热盖的底部连接。

[0008] 优选的，所述立式暗管为空心圆柱体，所述导热支撑板设计为十字型或Y字型或一字型，所述吸热盖的底部焊接有凸台，所述凸台围成的凹槽与所述导热支撑板的截面形状和大小相匹配。

[0009] 优选的，所述导热支撑板的顶部高出所述立式暗管的壁体上开设有螺孔，所述凸台围成的凹槽的槽壁上开设有相匹配的螺孔，所述导热支撑板的顶部壁体嵌入所述凸台围成的凹槽内，螺栓穿过所述螺孔将所述凸台和所述导热支撑板连接在一起。

[0010] 优选的，所述吸热盖的外表面设置有黑色涂层，所述黑色涂层为黑铬镀层。

[0011] 优选的，所述立式暗管的壁体上开设有透水孔，所述导热支撑板的壁体上开设有透水透气孔，所述吸热盖的壁体上开设有透气孔。

[0012] 优选的，所述锥形体为圆锥体，所述锥形体的内部设置有圆台凹槽，所述锥形体的上部壁体焊接有圆柱状的空心螺纹槽，所述立式暗管的底部设置有相匹配的螺纹。

[0013] 优选的，所述吸水材料采用吸水海绵，所述吸水海绵竖直放置在多个所述空腔内，且多个所述吸水海绵分别贴合所述立式暗管的内壁。

[0014] 优选的，所述立式暗管内外管壁、所述导热支撑板表面、所述吸热盖表面、所述锥形体的内外壁均涂有防锈涂层。

[0015] 优选的，所述立式暗管的管壁由铜铝合金或聚甲醛树脂材料制成，所述导热支撑板、所述吸热盖和所述锥形体均由铜铝合金材料制成。

[0016] 如上所述的一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置的使用方法，包括以下步骤：

[0017] S1：组装暗管集盐装置，将锥形体通过螺纹连接在立式暗管的底部，将导热支撑板焊接在立式暗管的内部，在导热支撑板和立式暗管之间形成的空腔放置吸水材料，将导热支撑板的顶部嵌入吸热盖底部的凸台围成的凹槽内，并用螺栓穿过螺孔连接在一起；

[0018] S2：安装暗管集盐装置，先进行农田翻耕工作，铺设滴灌带和地膜；之后沿滴灌带的铺设方向，在地膜间距为1～3米的中间处的土壤里插入暗管集盐装置，插入的土壤深度为60～80厘米，上部高出地表1～2厘米；若土质差，先开挖出宽度为20厘米、深度为60～80厘米深的土坑，将暗管集盐装置垂直放置后填埋土壤；

[0019] S3：取出和拆分暗管集盐装置，按作物生长生育需求进行正常灌溉、正常除草、除虫，作物收获后，在土地进行翻耕前，将设备从土中取出，并将装置的各部分进行拆分，旋转锥形体，拆卸螺栓，取出吸水材料并将其交给专业人员进行回收；

[0020] S4：清洗并重复利用暗管集盐装置，将装置的立式暗管、导热支撑板、吸热盖和锥形体用淡水冲洗，并放置在干燥处进行晾晒风干，次年，在立式暗管内装入新的吸水材料，重复上述S1～S3步骤。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

[0022] (1)缓解膜下滴灌行间盐分表聚对作物产生的危害、降低盐分淋洗量，节约水资源，对于地下水埋深大、传统农田暗管排水技术难以发挥排水功能，且灌溉水矿化度较高、容易发生膜下滴灌行间盐分表聚的地区，本发明利用灌溉过程中的非饱和土壤水作为盐分驱动力，发挥暗管结构的吸热、导热、吸水、排水功能，在湿润区与暗管之间形成热梯度和水势梯度，促使膜间水分和盐分汇集在暗管内，该方法不仅能缓解膜下滴灌行间盐分表聚对作物产生的危害，还能有效减少盐分淋洗量，在地下水埋深大，灌溉水矿化度高的地区有良好的适配性。

[0023] (2)便于盐资源回收利用，现有农田排水工程措施将洗盐水多排放至未利用荒地，当作废水处理，而这些废水中的盐分经过处理回收后可以作为工业原料。本发明中的吸水海绵可以吸附水分和盐分，种植期结束后，将吸水海绵取出，以振动、冲洗等方式分离盐分后回收利用，并且该方法可有循环利用，有效的降低了使用成本。

[0024] (3)现有农田排水工程措施工程量大，投资高、难于维护。本发明中涉及的设备体积小，结构埋深浅，易于拆卸冲洗，方便施工安装和循环利用，尤其适合碎片化、规模小的地块，在一定程度上降低了种植户治理土壤次生盐碱化的难度，能更好的调动起种植户的参与积极性。

[0025] (4)保证田间正常作业，现有工程措施需要修建排碱沟、铺设暗管淋洗盐分，这些技术要么占用大量农田，影响田间机械作业，要么不利于管理。而该立式暗管插入土壤，外部仅裸露金属制的吸热盖，占用农田面积小，不影响田间机械作业。

[0026] 该立式暗管类似放大版的“钉子”，吸热盖上部与土壤交界处较吻合，同时其结构及使用材料具有足够的强度，可以承担机械作业的应力，保证排盐系统正常运行。

附图说明

[0027] 下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

[0028] 图1为本发明一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置立式暗管结构示意图；

[0029] 图2为本发明立式暗管内部纵剖面图；

[0030] 图3为本发明立式暗管内部横剖面图；

[0031] 图4为本发明十字型的导热支撑板结构示意图；

[0032] 图5为本发明吸热盖结构示意图；

[0033] 图6为本发明暗管集盐装置的工作原理图。

[0034] 附图标记说明：1、立式暗管；2、导热支撑板；3、吸热盖；4、锥形体；5、圆台凹槽；6、吸水材料；101、透水孔；201、透水透气孔；301、透气孔；302、凸台。

具体实施方式

[0035] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0036] 如图1‑6所示，一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置，包括立式暗管1、导热支撑板2、吸热盖3、锥形体4和吸水材料6，所述立式暗管1的底部螺纹连接有锥形体4，所述立式暗管1的内部焊接有导热支撑板2，所述导热支撑板2和所述立式暗管1的内壁形成空腔，所述空腔内放置有吸水材料6，所述导热支撑板2的顶部和所述吸热盖3的底部连接。

[0037] 具体的，立式暗管1管壁的壁厚3～6毫米，立式暗管1内径8～12厘米，管长60～80厘米。

[0038] 立式暗管1、导热支撑板2和锥形体4为本装置的支撑结构，能够承受外力，保证设备在外力作用下整体不发生变形，维持整个系统正常运行；

[0039] 吸热盖3为本装置的吸热结构，导热支撑板2为本装置的导热结构，吸热盖3能够吸收太阳辐射并传递到暗管内部，促进暗管内部温度提升，增大蒸发效率；

[0040] 透水孔101、透水透气孔201和吸水材料6为透水结构，使水分从土壤流通到暗管内部；

[0041] 透水透气孔201、透气孔301为透气结构，为水蒸气到大气的通道，能够增大暗管内部蒸发效率；

[0042] 吸水海绵、锥形体内部的圆台凹槽5为集盐结构，圆台凹槽5针对滴头流量大的情况，为在水分蒸发后吸附盐分的结构。

[0043] 如图4所示，所述立式暗管1为空心圆柱体，所述导热支撑板2设计为十字型或Y字型或一字型或根据需要设计为其他形状，所述吸热盖3的底部焊接有凸台302，所述凸台302围成的凹槽与所述导热支撑板2的截面形状和大小相匹配。

[0044] 具体的，导热支撑板2各板长相等且等于立式暗管1内部直径，十字型的导热支撑板2板厚为5～8毫米。

[0045] 如图5所示，所述导热支撑板2的顶部高出所述立式暗管1的壁体上开设有螺孔，所述凸台302围成的凹槽的槽壁上开设有相匹配的螺孔，所述导热支撑板2的顶部壁体嵌入所述凸台302围成的凹槽内，螺栓穿过所述螺孔将所述凸台302和所述导热支撑板2连接在一起。具体的，所述导热支撑板2的顶部高出所述立式暗管1的长度为15～20毫米。

[0046] 所述吸热盖3的外表面设置有黑色涂层，所述黑色涂层为黑铬镀层，黑铬具有吸收率高,反射率低,吸热快等优点。具体的，吸热盖3的直径为12～15厘米，吸热盖3的厚度为5毫米。

[0047] 如图1所示，所述立式暗管1的壁体开设有透水孔101，透水孔101为圆孔，由上而下竖向排列成行，孔径和所改良土壤的性质有关，砂性土开孔的孔径小，粘性土开孔的孔径大，孔径为10～20毫米，孔距为10～20毫米，自边界一倍孔距处开孔。

[0048] 如图4所示，所述导热支撑板2的壁体上开设有透水透气孔201，具体的，透水透气孔201为圆孔，由上而下竖向排列成行，孔径为10～20毫米，孔距为10毫米，自边界0.5倍孔距处开孔。

[0049] 如图5所示，所述吸热盖3的壁体上开设有透气孔301。

[0050] 如图2所示，所述锥形体4为圆锥体，所述锥形体4的内部设置有圆台凹槽5。具体的，圆台高为3～5厘米，上部直径6～10厘米，下部直径1.2～2.5厘米，所述锥形体4高为5～8厘米，

[0051] 所述锥形体4为圆锥体，所述锥形体4的内部设置有圆台凹槽5，所述锥形体4的上部壁体设置有圆柱状的第一螺纹，所述立式暗管1的底部设置有与所述第一螺纹相匹配的第二螺纹。

[0052] 如图2‑3所示，所述吸水材料6采用吸水海绵，所述吸水海绵竖直放置在多个所述空腔内，且多个所述吸水海绵分别贴合所述立式暗管1的内壁。

[0053] 其中一个具体的实施例为导热支撑板2设置为十字型，四块吸水海绵分别竖直放置在立式暗管1的四个空腔内，所述吸水海绵的形状和所述空腔相匹配。或者所述吸水海绵为竖直长条形状，可以在每个空腔内竖直排列多层吸水海绵。

[0054] 所述立式暗管1内外管壁、所述导热支撑板2表面、所述吸热盖3表面、所述锥形体4的内外壁均涂有防锈涂层，防锈涂层保证暗管集盐装置的工作寿命。

[0055] 所述立式暗管1的管壁由铜铝合金或聚甲醛树脂材料制成，所述导热支撑板2、所述吸热盖3和锥形体4均由铜铝合金材料制成。

[0056] 如上所述的一种适用于干旱区膜下滴灌行间暗管集盐装置的使用方法，包括以下步骤：

[0057] S1：组装暗管集盐装置，将锥形体4通过螺纹连接在立式暗管1的底部，将导热支撑板2焊接在立式暗管1的内部，在导热支撑板2和立式暗管1之间形成的空腔放置吸水材料6，将导热支撑板2的顶部嵌入吸热盖3底部的凸台302围成的凹槽内，并用螺栓穿过螺孔连接在一起；

[0058] S2：安装暗管集盐装置，先进行农田翻耕工作，铺设滴灌带和地膜；之后沿滴灌带的铺设方向，在地膜间距为1～3米的中间处的土壤里插入暗管集盐装置，插入的土壤深度为60～80厘米，上部高出地表1～2厘米；若土质差，先开挖出宽度为20厘米、深度为60～80厘米深的土坑，将暗管集盐装置垂直放置后填埋土壤；

[0059] S3：取出和拆分暗管集盐装置，按作物生长生育需求进行正常灌溉、正常除草、除虫，作物收获后，在土地进行翻耕前，将设备从土中取出，并将装置的各部分进行拆分，旋转锥形体4，拆卸螺栓，取出吸水材料6并将其交给专业人员进行回收；

[0060] S4：清洗并重复利用暗管集盐装置，将装置的立式暗管1、导热支撑板2、吸热盖3和锥形体4用淡水冲洗，并放置在干燥处进行晾晒风干，次年，在立式暗管1内装入新的吸水材料6，重复上述S1～S3步骤。

[0061] 本发明的使用过程如下：

[0062] 根据水、热、盐的运移规律，本发明通过设备提高膜间空地局部温度、吸水性和透气性，增加膜间暗管与湿润区的热梯度、水势差，促进水分、盐分向膜间暗管运移、聚集，在蒸发下形成结晶固结在吸水材料表面。

[0063] 使用时，首先，组装暗管集盐装置，将锥形体4通过螺纹连接在立式暗管1的底部，将十字型的导热支撑板2焊接在立式暗管1的内部，在导热支撑板2和立式暗管1之间形成的空腔放置吸水材料6，将导热支撑板2的顶部嵌入吸热盖3底部的凸台302围成的凹槽内，并用螺栓穿过螺孔连接在一起；

[0064] 其次，安装暗管集盐装置，先进行农田翻耕工作，铺设滴灌带和地膜；之后沿滴灌带的铺设方向，在地膜间距为2米的中间处的土壤里插入暗管集盐装置，插入的土壤深度为70厘米，上部高出地表1厘米；若土质差，先开挖出宽度为20厘米、深度为60～80厘米的土坑，将暗管集盐装置垂直放置后填埋；

[0065] 然后，取出和拆分暗管集盐装置，按作物生长生育需求进行正常灌溉、正常除草、除虫，作物收获后，在土地进行翻耕前，将设备从土中取出，并将装置的各部分进行拆分，旋转锥形体4，拆卸螺栓，取出吸水材料6并将其交给专业人员进行回收；

[0066] 最后，清洗并重复利用暗管集盐装置，将装置的立式暗管1、导热支撑板2、吸热盖3和锥形体4用淡水冲洗，并放置在干燥处进行晾晒风干，次年，在立式暗管1内装入新的吸水材料6，重复上述S1～S3步骤。

[0067] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

[0068] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。