CN102362574A

CN102362574A - 自然水资源微循环灌溉系统

Info

Publication number: CN102362574A
Application number: CN2011103546748A
Authority: CN
Inventors: 汪跃宏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN102362574B

Abstract

自然水资源微循环灌溉系统，属于水资源循环系统技术领域。其包括由田塍围构而成的种植区及与种植区循环供水的调节仓，种植区底部及内侧四周铺设截渗膜层，截渗膜层上铺设细沙层和种植土层，种植区一侧固定设置电磁阀，电磁阀上连接第一进水管，第一进水管伸入调节仓内为调节仓供水，调节仓位于种植区的地表下方，调节仓内设置水泵，水泵上连接出水管，出水管的另一端伸入种植区中为种植区供水，上述的电磁阀与水泵由设置在种植区中的手电两动水位控制器控制，手电两动水位控制器由外部电脑信号控制。本发明的系统能够取得增产、节水、节地、节肥、环保、生态、养殖及防洪等效益。

Description

自然水资源微循环灌溉系统

技术领域

本发明属于水资源循环系统技术领域，具体涉及一种自然水资源微循环灌溉系统。

背景技术

新中国成立以来，在党和政府的领导下，通过半个多世纪艰苦卓绝的水利基本建设，取得了举世瞩目的伟大成就，大批蓄水工程、灌区相继建成，为我国的粮食稳产高产打下了坚实的基础。但是，人多、地少、水资源短缺的基本国情将长期存在，严重影响国家粮食安全，积极探索高效节水水利技术，是保障粮食稳产高产的唯一途经。

当今世界上农业节水最先进的国家是以色列，他们普遍采用喷微灌工程，取得了举世瞩目的成就，一个水资源严重短缺的国家成为了农业出口国。我国现阶段也正在积极推广喷微灌工程。但是，喷微灌工程必须依靠水源，没有水源就没有喷微灌工程，水源是喷微灌工程建设的瓶颈。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供自然水资源微循环灌溉系统的技术方案，该系统能够取得增产、节水、节地、节肥、环保、生态、养殖及防洪等效益。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，其特征在于包括由田塍围构而成的种植区及与种植区循环供水的调节仓，所述的种植区底部及内侧四周铺设截渗膜层，截渗膜层上铺设细沙层和种植土层，所述的种植区一侧固定设置电磁阀，电磁阀上连接第一进水管，第一进水管伸入调节仓内为调节仓供水，所述的调节仓位于种植区的地表下方，调节仓内设置水泵，水泵上连接出水管，出水管的另一端伸入种植区中为种植区供水，上述的电磁阀与水泵由设置在种植区中的手电两动水位控制器控制，手电两动水位控制器由外部电脑信号控制。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的种植区位于调节仓上方的一侧田塍上设置溢水口，溢水口通过第二进水管连接调节仓。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的种植区的截渗膜层上连接设置手电两动水位控制器，手电两动水位控制器连接控制开关，控制开关连接电磁阀和水泵。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的种植区的截渗膜层上连接设置电磁阀。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的截渗膜层内侧设置空心砖层。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的调节仓为封闭的腔体结构，调节仓超过种植区的一端上设有工作孔，工作孔中设有孔盖。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的调节仓顶部与排水渠相通。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的调节仓的内壁设置截渗膜。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的水泵为交流或直流微型潜水泵。

所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的出水管一端连接水泵，另一端伸入种植区的细沙层中。

上述的自然水资源微循环灌溉系统，结构简单，设计合理，利用种植区和调节仓之间自然水的循环利用，为农业溉灌提供水源。与现有技术相比，利用本发明的系统能够得到以下的效果：1）增产效益：采用本系统对山坡地、荒地、旱地、废地等进行改造，一年两熟（一熟单季稻600公斤，一熟麦400公斤）计算，毎亩能增加粮食产量1吨以上，增产潜力巨大；2）节水效益：本系统只利用单位面积土地上的雨水、雪水、冰雹、霜等自然水资源，不需水库、山塘、地表泾流、地下水等其他水源灌溉，是一种现代化旱涝保收的雨养农业，真正能够实现“一方天能养一方地”、“靠天能吃饭”的现代农田水利模式；3）节地效益：传统农田水利灌溉靠建造水库、山塘、河流等水源工程通过干、支、斗、农、毛灌溉渠道来灌溉，占用了大量的土地，而本系统一点不占用土地；4）节肥效益：由于本系统采用了截渗材料，水、肥不会流失，肥水在田间和调节仓之间循环利用；5）环保效益：由于本系统采用了截渗材料，水、肥不会流失，肥水在田间和调节仓之间循环利用，农业面污染大大减小；6）生态效益：本系统不需要在河流、溪道上建造水库等水源工程，保证了河流、溪道的自然畅通，维护了自然生态系统的生命健康；7）养殖效益：本系统中的调节仓有一百多立方米的水体，可利用水体进行水产养殖，增加农民收入；8）防洪效益：本系统中的调节仓设在地下，没有塌坝的危险，另外调节仓有一百多立方米的水体，可提前预排，调度溪道洪峰流量的大小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的I-I面剖视图；

图3为本发明的控制原理图。

图中：1-调节仓；2-电磁阀；3-排水渠；4-孔盖；5-水泵；6-手电两动水位控制器；7-第二进水管；8-溢水口；9-截渗膜层；10-空心砖层；11-出水管；12-种植区；13-细沙层；14-种植土层；15-第一进水管；16-控制开关；17-外部电脑。

具体实施方式

以下结合说明书附图来进一步说明本发明。

如图所示，自然水资源微循环灌溉系统包括种植区12和设置在种植区12地表下方的调节仓1。种植区12由田塍围构而成，田塍可由土料、碎石等组成。种植区12的底部及内侧四周铺设截渗膜层9，截渗膜层9主要是防止种植区12内的自然水流失。截渗膜层9内侧铺设空心砖层10，空心砖层10主要是用于保护截渗膜层9及过滤和水的流通。同时也可以在截渗膜层9的内外表层设置土工布层，设置时，截渗膜层9和土工布层在田塍周边上卷，一般高度为0.6米，土工布层也是为了保护截渗膜层9。截渗膜层9上铺设细沙层13和种植土层14。细沙层13一般厚度为0.1米，其主要是用于阻断土壤孔隙水上升，减少棵间蒸发。种植土层14一般厚度为0.35米，种植土层14用于种植作物。田塍底部的截渗膜层9上固定一根水管，水管上固定设置电磁阀2，电磁阀2的出水端上连接第一进水管15，第一进水管15伸入调节仓1内为调节仓1供水。电磁阀2主要用于控制种植区12中的水位，需要升高种植区12水位时，关闭电磁阀2，使得种植区12中的自然水保留在种植区12内；需要降低种植区12水位时，开启电磁阀2，使得种植区12中的自然水通过第一进水管15进入调节仓1中。种植区12位于调节仓1上方的一侧田塍上设置溢水口8，溢水口8通过第二进水管7连接调节仓1。水资源缺乏地区，第二进水管7与可外部径流连接，将径流中的水引入调节仓1中。

调节仓1设置在种植区12的地表下方，调节仓1为封闭的腔体结构，其一端位于种植区12的外侧，该端上设有工作孔，便于工作人员进入，工作孔中设有孔盖4，防止调节仓1内的水分蒸发。同时还可以在调节仓1的内壁设置截渗膜，防止调节仓1中的自然水流失。调节仓1的作用是用来存储种植区12收集的雨水、雪水、冰雹、霜等自然水资源，种植区12需要用水时由调节仓1供水，相反，种植区12不需要用水时则返回调节仓1保存。因此在调节仓1内设置水泵5，水泵5为交流或直流微型潜水泵，水泵5上连接出水管11，出水管11的另一端伸入种植区12的细沙层13中为种植区12供水，这样调节仓1可以为种植区12供水。为了防止调节仓1中自然水过满，在调节仓1顶部与排水渠3相通。

为了能够实现精确自动化控制调节仓1和种植区12之间的自然水循环，在截渗膜层9上设置手电两动水位控制器6，手电两动水位控制器6连接控制开关16，控制开关16连接电磁阀2和水泵5，并控制电磁阀2和水泵5的开启和关闭，手电两动水位控制器6由外部电脑17控制。

使用本发明的系统时，根据作物需水量的不同，可通过远程控制或手动控制手电两动水位控制器6的高度及持续时间来满足土壤所需含水量。种植区12的水位高度是通过手电两动水位控制器6自动测定的，手电两动水位控制器6为现有产品，可在市场上购得。

当棵间蒸发和作物叶面蒸腾的作用下，设定水位下降，种植区12内的土壤含水量不能满足作物需水量时，需要升高种植区12水位时，利用外部电脑17控制界面，用鼠标升高水位至某一值，信号传至手电两动水位控制器6，手电两动水位控制器6开始动作至某一值并发送信号至控制开关16，由控制开关16关闭电磁阀2，同时开启调节仓1中的水泵5供水，使得种植区12中的水位达到某一值时关闭水泵5保持水位，这时水份从土壤孔隙慢慢上升至作物根部及地表面。当田间暴雨，水位持续上升超过设定值时，需要降低种植区12水位时，利用外部电脑17控制界面，用鼠标降低水位至某一值，信号传至手电两动水位控制器6，手电两动水位控制器6开始动作至某一值并发送信号至控制开关16，由控制开关16开启电磁阀2，使得种植区12中的水位降至某一值时关闭电磁阀2，保持水位。

该系统的建造过程如下：

第一步，土地平整：在任意一块露天的土地上，根据地形地貌不同的特点，整理出一块合适大小的土地，地表面用粘土铺平碾实。平整操作时预留地块表层耕作土备用。

第二步，地下调节仓1设置：完成土地平整后，从地块一侧开始向中央伸展开挖出一处土坑，坑的大小与土地面积及年降雨量相适应，并在坑内浇筑一只调节仓1，调节仓1一头伸出田塍1米，并在其上开一个可以进出调节仓1的工作孔，工作孔上设有孔盖4，防止调节仓1内蒸发，仓壁设置截渗膜，防止渗漏。储水仓顶部与排水渠3连接，余水外排。

第三步，地表截渗膜铺设：将土坑内开挖出来的土料或碎石围成田塍构成种植区12，种植区12内碾压平整后铺上一层土工布层，再铺一层截渗膜层9，再在截渗膜层9上铺上一层土工布，田塍周边二布一膜层同时上卷0.6米，同时可以在截渗膜层9内侧设置空心砖层10。

第四步,复土成田:膜上第一层铺设0.1米细砂土构成细砂层13，其上再铺预留表层耕作土0.35米构成种植土层14，形成一块农田。

第五步，电源选择：电源的选择有两种，看条件而定。一种是条件较好的可直接利用现有的农用线即国家大电网供电；另一种是条件较差的离大电网较远的可选择太阳能供电。

第六步，放水设备安装：在田塍底部的截渗膜层9上固定连接一根PE水管，PE水管的头部安装一只电磁阀2，电磁阀2的出口连接第一进水管15接入地下调节仓1。另外在调节仓1上方附近的田塍上设置一个高0.15米，宽0.3－0.6不等的PE材料的溢水口8（俗称“田缺”），溢水口用直径200的PE的第二进水管7接入地下调节仓1。水资源缺乏地区，也可利用当地径流通过第二进水管7引入地下调节仓1保存。

第七步，供水设备安装：在地下调节仓1内安装一只水泵5，水泵5连接出水管11，出水管11连接供水口，供水口设在出水管11的最远端，供水口下方连接砂袋，与截渗膜层9上第一层铺设的0.1米细沙层13连通。

第八步，调节设备安装：在第一进水管15旁边并排设置一根U型连通管，连通管与手电两用水位调节器6连接，这样手电两用水位调节器6就与截渗膜层9外侧连接，能够测定种植区12的水位高度。

第九步，远程控制安装：把电磁阀2、水泵5、手电两用水位调节器6一起连接到控制开关16，手电两用水位调节器16连接外部电脑17。

以上所述及图中所示的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.自然水资源微循环灌溉系统，其特征在于包括由田塍围构而成的种植区（12）及与种植区（12）循环供水的调节仓（1），所述的种植区（12）底部及内侧四周铺设截渗膜层（9），截渗膜层（9）上铺设细沙层（13）和种植土层（14），所述的种植区（12）一侧固定设置电磁阀（2），电磁阀（2）上连接第一进水管（15），第一进水管（15）伸入调节仓（1）内为调节仓（1）供水，所述的调节仓（1）位于种植区（12）的地表下方，调节仓（1）内设置水泵（5），水泵（5）上连接出水管（11），出水管（11）的另一端伸入种植区（12）中为种植区（12）供水，上述的电磁阀（2）与水泵（5）由设置在种植区（12）中的手电两动水位控制器（6）控制，手电两动水位控制器（6）由外部电脑（17）信号控制。

2.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的种植区（12）位于调节仓（1）上方的一侧田塍上设置溢水口（8），溢水口（8）通过第二进水管（7）连接调节仓（1）。

3.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的种植区（12）的截渗膜层（9）上连接设置手电两动水位控制器（6），手电两动水位控制器（6）连接控制开关（16），控制开关（16）连接电磁阀（2）和水泵（5）。

4.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的种植区（12）的截渗膜层（9）上连接设置电磁阀（2）。

5.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的截渗膜层（9）内侧设置空心砖层（10）。

6.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的调节仓（1）为封闭的腔体结构，调节仓（1）超过种植区（12）的一端上设有工作孔，工作孔中设有孔盖（4）。

7.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的调节仓（1）顶部与排水渠（3）相通。

8.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的调节仓（1）的内壁设置截渗膜。

9.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的水泵（5）为交流或直流微型潜水泵。

10.如权利要求1所述的自然水资源微循环灌溉系统，所述的出水管（11）一端连接水泵（5），另一端伸入种植区（12）的细沙层（13）中。