一种基于土壤水均衡模拟平原区农田灌溉需水量的方法与流程

1.本发明涉及灌溉需水量技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于土壤水均衡模拟平原区农田灌溉需水量的方法。


背景技术：

2.水既是重要的自然资源，又是自然界重要的环境要素，是可持续发展的基础与条件，也是环境问题与发展问题的核心。随着经济与社会的迅速发展，水资源供需矛盾日益严重，对于平原区农田而言，普遍存在雨季涝、旱季严重缺水的问题，因此需要对平原区域农田灌溉水量进行模拟，知晓基本数值。
3.而在实际使用时，农田灌溉需水量可以利用遥感技术进行测量知晓，而遥感技术在模拟时，步骤较为繁琐，并且在测量过程中计算量较大，这样会存在以下缺点；
4.模拟测量过程中，由于步骤较为繁琐，并且测量过程中计算量较大，这样往往会大幅度增加模拟成本，以及模拟的费用，并且所模拟的水量渗透泥土并不是原有农田的具体土壤层，这样存在着模拟真实度差，模拟数值差距较大。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于土壤水均衡模拟平原区农田灌溉需水量的方法，本发明采用模拟机构，计算起来更加方便快捷，无需多种公式进行计算，大幅度提高了模拟的便捷性，降低模拟成本，同时模拟土壤采用测量农田的真实土壤，渗透精确度更好，模拟更加真实，模拟数值精确度更高，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于土壤水均衡模拟平原区农田灌溉需水量的方法，包括如下步骤；
7.步骤一、泥土替换时，当需要模拟平原农田时可以利用挖掘设备将农田一平方的泥土直接进行整体挖出，这样再整齐将挖掘出的泥土放入到模拟设备中，并且土壤层保持与农田土壤层排列顺序相同；
8.步骤二、灌水时，可以利用模拟设备喷出水，从而喷水贴合在土壤层上，这样均匀地使水进行渗透到挖掘出来的泥土内部，可以均匀完成渗透操作；
9.步骤三、测量时，当在测量时，灌溉的水可以进行计算测量总出水量，当渗出多余下来的水可以进行测量，这样总测量量减去渗出的水量可以得到整体土壤的需水量；
10.在本方法的步骤一中，所述的模拟设备，包括模拟箱，所述模拟箱底端安装有承装箱，所述承装箱内部安装有模拟机构；
11.所述模拟机构包括设置在承装箱内部的耕作层，所述耕作层下方设置有犁底层，所述犁底层下方安装有淋溶层，所述淋溶层下方设置有母质层，所述母质层下方设置有下渗层，所述下渗层下方安装有隔绝滤网，所述承装箱底端嵌入安装有下流电动控制阀管，所述下流电动控制阀管外部设置有导流斗，所述导流斗底端连接有承装量筒，所述承装量筒
底端安装有称重传感器。
12.在一个优选地实施方式中，所述承装箱内壁安装有喷淋组件，所述喷淋机构包括设置在承装箱内壁的联动管，所述联动管外壁下方安装有多个雾化喷头，所述联动管一端安装有汇集管，所述汇集管一侧连接有套接螺环块，所述套接螺环块内壁设置有转动螺杆，所述转动螺杆一端安装有驱动电机，所述汇集管外壁与套接螺环块相邻一侧连通有连接软管，所述连接软管底端安装有泵机，所述泵机输入端连通有注水箱，所述注水箱一侧安装有第一测量标尺，所述第一测量标尺与注水箱之间粘接固定，所述注水箱为透明玻璃材质制成，所述转动螺杆与套接螺环块之间螺纹连接，所述驱动电机与转动螺杆同轴传动连接。
13.在一个优选地实施方式中，所述耕作层上方安装有蒸发机构，所述蒸发机构包括设置在耕作层上方的温度传感器，所述温度传感器上方安装有电阻加热棒，所述模拟箱顶端安装有冷凝管，所述冷凝管外部套设有环形分流管，所述环形分流管底端设置有多个冷却管，多个所述冷却管外部套设有保温套环，所述冷却管底端连接有回流环管，所述回流环管外壁连接有注入管，所述注入管底端安装有冷却箱，所述冷却箱顶端嵌入安装有散热风扇，所述冷却箱顶端且位于散热风扇一侧位置处安装有循环泵机，所述循环泵机输出端连接有输入管，所述下流导入管底端安装有测量箱，所述循环泵机输入端延伸至冷却箱内壁底端位置处，所述测量箱一侧安装有第二测量标尺，所述第二测量标尺与测量箱固定连接，所述测量箱为透明玻璃材料制成，所述测量箱底端安装有电动控制阀门，所述电动控制阀门与测量箱之间相连通，所述温度传感器输出端连接有控制按钮，所述控制按钮上方安装有计时表。
14.在一个优选地实施方式中，所述隔绝滤网下方安装有吸入管，所述吸入管底端安装有多个底吸管，所述吸入管一侧连接有进入管，所述进入管一端安装有空气压缩机，所述空气压缩机输出端连接有压缩箱，所述压缩箱内壁连接有锡纸保温层，所述锡纸保温层内部设置有隔热层，所述压缩箱顶端连接有盖板，所述盖板顶端连通有电动控制阀管，所述压缩箱顶端且位于电动控制阀管一侧位置处安装有压力表。
15.本发明的技术效果和优点：
16.1、本发明采用模拟机构使汇集管灌入到联动管内，顺着联动管分流到多个雾化喷头上进行雾化下喷，转动螺杆带动套接螺环块在螺纹的作用下带动汇集管使联动管进行右移，即可使雾化喷头均匀地喷洒在耕作层的上表面，渗透的水顺着犁底层进入到淋溶层内，由淋溶层渗透到母质层内，顺着母质层进入到下渗层内，且通过下渗层灌入隔绝滤网内过滤，然后顺着导流斗进入到承装量筒在重力会作用使称重传感器传感具体重量数值，再根据第一测量标尺测量注水箱排出的总水量，再减去承装量筒内部水量，即可得到农田的需水量，这样计算起来更加方便快捷，无需多种公式进行计算，大幅度提高了模拟的便捷性，降低模拟成本，同时模拟土壤采用测量农田的真实土壤，渗透精确度更好，模拟更加真实，模拟数值精确度更高；
17.2、本发明采用模拟机构使电阻加热棒进行通电，然后对耕作层上表面进行不断的加热，当加热的温度与设定的温度相同时，停止加热，水蒸气会进入到冷凝管内部，冷却水顺着冷凝管外部进行流动换热，换热的水进入到回流环管内，可以对冷凝管内部的水蒸气进行换热冷却，即可使其凝结成水珠进入下流导入管内，第二测量标尺可以查看测量箱内部积攒的蒸发量，可以模拟在一个小时内，同种温度状况下的蒸发量，也可以模拟测试不同
温度以及不同时间农田的蒸发量，这样方便后期对农田补水量进行模拟知晓，模拟功能更多，模拟实用性更广；
18.3、本发明采用启动空气压缩机，即可使多个底吸管产生吸力，这样带有热量的空气快速进入到吸入管内，顺着进入管进入到压缩箱内，这样通过隔热层和锡纸保温层起到双层保温的作用，储存在压缩箱内部的热空气打开电动控制阀管，压缩箱内部热量空气循环到模拟箱内部进行烘干使用，这样可以快速对耕作层到下渗层土壤层进行均匀烘干，且烘干的热量可以进行收集，方便后期使用，大幅度避免了能源浪费，且可以快速进行第二次模拟操作；
19.综上，通过上述多个作用的相互影响，计算起来更加方便快捷，无需多种公式进行计算，大幅度提高了模拟的便捷性，降低模拟成本，同时模拟土壤采用测量农田的真实土壤，渗透精确度更好，模拟更加真实，模拟数值精确度更高，方便后期对农田补水量进行模拟知晓，模拟功能更多，模拟实用性更广，烘干的热量可以进行收集，方便后期使用，大幅度避免了能源浪费，且可以快速进行第二次模拟操作，综上可以有效提高需水量模拟的便捷性，优化便捷方法，降低模拟成本，同时达到一种方法多种用途的作用，适用性更广。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构示意图。
21.图2为本发明的模拟箱横切面结构示意图。
22.图3为本发明的温度传感器结构示意图。
23.图4为本发明的转动螺杆与驱动电机连接处结构示意图。
24.图5为本发明的整体竖向切面结构示意图。
25.图6为本发明的图5中a处放大结构示意图。
26.图7为本发明的下流导入管与测量箱连接处结构示意图。
27.图8为本发明的环形分流管与冷却管连接处结构示意图。
28.附图标记为：1、模拟箱；2、承装箱；3、耕作层；4、犁底层；5、淋溶层；6、母质层；7、下渗层；8、隔绝滤网；9、下流电动控制阀管；10、导流斗；11、承装量筒；12、称重传感器；13、联动管；14、雾化喷头；15、汇集管；16、套接螺环块；17、转动螺杆；18、驱动电机；19、连接软管；20、泵机；21、注水箱；22、第一测量标尺；23、电阻加热棒；24、冷凝管；25、环形分流管；26、冷却管；27、保温套环；28、回流环管；29、注入管；30、冷却箱；31、散热风扇；32、循环泵机；33、输入管；34、下流导入管；35、测量箱；36、第二测量标尺；37、电动控制阀门；38、吸入管；39、底吸管；40、进入管；41、空气压缩机；42、压缩箱；43、锡纸保温层；44、隔热层；45、盖板；46、电动控制阀管；47、压力表；48、计时表；49、控制按钮；50、温度传感器。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如附图1-8所示的一种基于土壤水均衡模拟平原区农田灌溉需水量的方法，包括
如下步骤；
31.步骤一、泥土替换时，当需要模拟平原农田时可以利用挖掘设备将农田一平方的泥土直接进行整体挖出，这样再整齐将挖掘出的泥土放入到模拟设备中，并且土壤层保持与农田土壤层排列顺序相同；
32.步骤二、灌水时，可以利用模拟设备喷出水，从而喷水贴合在土壤层上，这样均匀地使水进行渗透到挖掘出来的泥土内部，可以均匀完成渗透操作；
33.步骤三、测量时，当在测量时，灌溉的水可以进行计算测量总出水量，当渗出多余下来的水可以进行测量，这样总测量量减去渗出的水量可以得到整体土壤的需水量；
34.在本方法的步骤一中，的模拟设备，包括模拟箱1，模拟箱1底端安装有承装箱2，承装箱2内部安装有模拟机构；
35.模拟机构包括设置在承装箱2内部的耕作层3，耕作层3下方设置有犁底层4，犁底层4下方安装有淋溶层5，淋溶层5下方设置有母质层6，母质层6下方设置有下渗层7，下渗层7下方安装有隔绝滤网8，承装箱2底端嵌入安装有下流电动控制阀管9，下流电动控制阀管9外部设置有导流斗10，导流斗10底端连接有承装量筒11，承装量筒11底端安装有称重传感器12。
36.在一些实施例中如附图1-4所示，承装箱2内壁安装有喷淋组件，喷淋机构包括设置在承装箱2内壁的联动管13，联动管13外壁下方安装有多个雾化喷头14，联动管13一端安装有汇集管15，汇集管15一侧连接有套接螺环块16，套接螺环块16内壁设置有转动螺杆17，转动螺杆17一端安装有驱动电机18，汇集管15外壁与套接螺环块16相邻一侧连通有连接软管19，连接软管19底端安装有泵机20，泵机20输入端连通有注水箱21，注水箱21一侧安装有第一测量标尺22，第一测量标尺22与注水箱21之间粘接固定，注水箱21为透明玻璃材质制成，转动螺杆17与套接螺环块16之间螺纹连接，驱动电机18与转动螺杆17同轴传动连接；
37.以便，泵机20将注水箱21内部水吸入到连接软管19内部，由汇集管15灌入到联动管13内，顺着联动管13分流到多个雾化喷头14上进行雾化下喷，同时启动驱动电机18带动转动螺杆17进行正转，套接螺环块16在螺纹的作用下带动汇集管15使联动管13进行右移，即可使雾化喷头14均匀地喷洒在耕作层3的上表面，且第一测量标尺22可以对注水箱21内部水量进行测量。
38.在一些实施例中如附图1-8所示，耕作层3上方安装有蒸发机构，蒸发机构包括设置在耕作层3上方的温度传感器50，温度传感器50上方安装有电阻加热棒23，模拟箱1顶端安装有冷凝管24，冷凝管24外部套设有环形分流管25，环形分流管25底端设置有多个冷却管26，多个冷却管26外部套设有保温套环27，冷却管26底端连接有回流环管28，回流环管28外壁连接有注入管29，注入管29底端安装有冷却箱30，冷却箱30顶端嵌入安装有散热风扇31，冷却箱30顶端且位于散热风扇31一侧位置处安装有循环泵机32，循环泵机32输出端连接有输入管33，下流导入管34底端安装有测量箱35，循环泵机32输入端延伸至冷却箱30内壁底端位置处，测量箱35一侧安装有第二测量标尺36，第二测量标尺36与测量箱35固定连接，测量箱35为透明玻璃材料制成，测量箱35底端安装有电动控制阀门37，电动控制阀门37与测量箱35之间相连通，温度传感器50输出端连接有控制按钮49，控制按钮49上方安装有计时表48；
39.以便，控制按钮49设定加热温度，同时启动计时表48即可进行计时，对电阻加热棒
23进行通电，然后对耕作层3上表面进行不断的加热，当加热的温度与设定的温度相同时，停止加热，这样耕作层3到下渗层7之间均被进行加热，从而水蒸气会进入到冷凝管24内部，循环泵机32将冷却箱30内部冷却水吸入到输入管33内，由环形分流管25进入到多个冷却管26内，保温套环27可以起到隔绝外部温度的作用，换热的水进入到回流环管28内，由回流环管28进入到注入管29内再进入到冷却箱30内，散热风扇31将热水热量进行散发出去再循环成冷却水，这样可以对冷凝管24内部的水蒸气进行换热冷却，即可使其凝结成水珠进入下流导入管34内，流入到测量箱35内，且通过第二测量标尺36可以查看测量箱35内部积攒的蒸发量，这样可以模拟在一个小时内，同种温度状况下的蒸发量，也可以模拟测试不同温度以及不同时间农田的蒸发量，这样方便后期对农田补水量进行模拟知晓。
40.在一些实施例中如附图2-6所示，隔绝滤网8下方安装有吸入管38，吸入管38底端安装有多个底吸管39，吸入管38一侧连接有进入管40，进入管40一端安装有空气压缩机41，空气压缩机41输出端连接有压缩箱42，压缩箱42内壁连接有锡纸保温层43，锡纸保温层43内部设置有隔热层44，压缩箱42顶端连接有盖板45，盖板45顶端连通有电动控制阀管46，压缩箱42顶端且位于电动控制阀管46一侧位置处安装有压力表47；
41.以便，通过电阻加热棒23持续进行供热，启动空气压缩机41使多个底吸管39产生吸力，顺着吸入管38流入到进入管40内，通过隔热层44和锡纸保温层43起到双层保温的作用，且不断地将带有热量的空气压缩到压缩箱42内部进行储存，这样可以快速对耕作层3到下渗层7土壤层进行快速烘干操作，可以通过压力表47查看空气压力大小，当需要使用热量时，可以打开电动控制阀管46使压缩箱42内部热量空气循环到模拟箱1内部进行烘干使用，这样可以循环利用热量空气。
42.本发明工作原理：测量需水量时，可以启动泵机20将注水箱21内部水吸入到连接软管19内部，顺着连接软管19进入到汇集管15内部，由汇集管15灌入到联动管13内，顺着联动管13分流到多个雾化喷头14上进行雾化下喷，同时启动驱动电机18带动转动螺杆17进行正转，转动螺杆17带动套接螺环块16在螺纹的作用下右移，且套接螺环块16带动汇集管15使联动管13进行右移，即可使雾化喷头14均匀地喷洒在耕作层3的上表面，并且渗透的水顺着犁底层4进入到淋溶层5内，由淋溶层5渗透到母质层6内，顺着母质层6进入到下渗层7内，且通过下渗层7灌入隔绝滤网8内，再进行超细孔进行过滤，这样过滤后的水顺着承装箱2进入到下流电动控制阀管9内，打开下流电动控制阀管9灌入到导流斗10内，顺着导流斗10进入到承装量筒11内，随着水不断的进行下压，这样重力会作用到称重传感器12上，由称重传感器12进行称重，即可代表着一克水等于一毫升水的特性，即可测出渗透下来的水，且当模拟完毕后，可以根据第一测量标尺22测量注水箱21排出的总水量，再减去承装量筒11内部水量，即可得到农田的需水量；
43.模拟蒸发损耗量时、可以通过控制按钮49设定加热温度，同时启动计时表48即可进行计时，对电阻加热棒23进行通电，然后对耕作层3上表面进行不断的加热，当加热的温度与设定的温度相同时，停止加热，这样耕作层3到下渗层7之间均被进行加热，从而水蒸气会进入到冷凝管24内部，然后启动循环泵机32将冷却箱30内部冷却水吸入到输入管33内，顺着输入管33进入到环形分流管25内，由环形分流管25进入到多个冷却管26内，且保温套环27可以起到隔绝外部温度的作用，这样冷却水顺着冷凝管24外部进行流动换热，换热的水进入到回流环管28内，由回流环管28进入到注入管29内，顺着注入管29进入到冷却箱30
内，再通过启动散热风扇31将热水热量进行散发出去再循环成冷却水，这样可以对冷凝管24内部的水蒸气进行换热冷却，即可使其凝结成水珠进入下流导入管34内，顺着下流导入管34流入到测量箱35内，且通过第二测量标尺36可以查看测量箱35内部积攒的蒸发量，且蒸发量即可为补水量，这样可以模拟在一个小时内，同种温度状况下的蒸发量，也可以模拟测试不同温度以及不同时间农田的蒸发量，这样方便后期对农田补水量进行模拟知晓；
44.重复模拟时，可以通过电阻加热棒23持续进行供热，然后启动空气压缩机41，即可使多个底吸管39产生吸力，这样带有热量的空气快速进入到吸入管38内，顺着吸入管38流入到进入管40内，顺着进入管40进入到压缩箱42内，这样通过隔热层44和锡纸保温层43起到双层保温的作用，且不断地将带有热量的空气压缩到压缩箱42内部进行储存，这样可以快速对耕作层3到下渗层7土壤层进行快速烘干操作，且储存在压缩箱42内部的热空气，可以通过压力表47查看空气压力大小，然后可以打开电动控制阀管46，即可使压缩箱42内部热量空气循环到模拟箱1内部进行烘干使用，这样可以循环利用热量空气。
45.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
46.其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
47.最后：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。