CN103733955B - 地源合一淋灌系统 - Google Patents

Abstract

地源合一淋灌系统，属于水土资源开发利用技术领域。其包括开挖在旱地区域的种植坑，种植坑底部及四壁设置截渗膜层，种植坑中依次填充设置细砂层和耕作土层，耕作土层四周设置田埂，细砂层底部设置集水槽，集水槽与设置在种植坑中的集水井相通，集水井中设有水泵及与水泵连接的出水管Ⅰ，出水管Ⅰ与设置在耕作土层中的低压管网管路连接，耕作土层中设置墒情传感器，水泵和墒情传感器与设置在田埂一侧的控制模块连接，控制模块连接用户电脑。上述的地源合一淋灌系统，结构简单，设计合理，利用旱地耕作层收集天然降水，并把天然降水存储在细砂层孔隙中作为灌溉水源，把旱地与水源有机地结合在一起，为农作物正常生长提供保障。

Description

地源合一淋灌系统

技术领域

本发明属于水土资源开发利用技术领域，具体涉及地源合一淋灌系统。

背景技术

众所周知，粮食生产依靠灌溉系统来保障，新中国成立以来，我国通过实施大型灌区续建配套与节水改造等项目建设，使有效灌溉面积从解放初的2.39亿亩增加到现在的9.05亿亩，水资源丰富的地方，基本得到解决，为我国粮食“九连增”打下了坚实的基础。但是，还有近一半的土地面积得不到有效灌溉，主要原因是水资源短缺，无法配套水利基础设施，要增加有效灌溉面积难度越来越大，使得几亿亩耕地成为“靠天田”或“望天收”耕地，严重阻碍了我国农业生产、生态安全和国民经济的发展。

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一种地源合一淋灌系统的技术方案，该系统不仅能开发耕地和水源，而且能使天然降水得到高效利用，解决了水资源和土地资源短缺的重大问题。

所述的地源合一淋灌系统，其特征在于包括开挖在旱地区域的种植坑，所述的种植坑底部及四壁设置截渗膜层，所述的种植坑中依次填充设置细砂层和耕作土层，所述的耕作土层四周设置田埂，所述的细砂层底部设置集水槽，所述的集水槽与设置在种植坑中的集水井相通，所述的集水井中设有水泵及与水泵连接的出水管Ⅰ，所述的出水管Ⅰ与设置在耕作土层中的低压管网管路连接，所述的耕作土层中设置墒情传感器，上述的水泵和墒情传感器与设置在田埂一侧的控制模块连接，所述的控制模块连接用户电脑。

所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的田埂的一角设置溢洪口，所述的溢洪口与外部的排水渠相通。

所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的种植坑的截渗膜层上设置出水管Ⅱ，所述的出水管Ⅱ与外部的排水渠相通。

所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的集水井上设置溢流孔，所述的溢流孔与外部的排水渠相通。

所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的细砂层和耕作土层之间设置土工布层。

所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的低压管网包括与出水管Ⅰ连接的滴灌管及与滴灌管连接的田间滴管带，所述的田间滴管带横向或纵向排列贯穿在耕作土层中。

所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的集水井和集水槽表面包覆设置土工布。

上述的地源合一淋灌系统，结构简单，设计合理，利用旱地耕作层收集天然降水，并把天然降水存储在细砂层孔隙中作为灌溉水源，把旱地与水源有机地结合在一起，为农作物正常生长提供保障。

与现有技术相比，采用本发明的系统具有以下有益效果：1）节水效益：本系统利用旱地本身收集天然降水形成水源进行灌溉，不需要其他水源灌溉就能使农作物得到旱涝保收，节约了生育期内所有的引水灌溉水量；2）增产效益：普通“望天收”旱地，由于有了水源保障，使旱地得到了有效灌溉，粮食产量得到大幅提升；3）省工省时效益：由于本系统采用了自动化灌溉系统，不需要人员值守，大大降低了劳动强度和劳动成本；4）节地效益：现有技术的灌溉需要建造水源，再从水源由灌溉渠系引到田间，这些水利基础设施不可避免地占用了土地资源，而本系统的水源在旱地的下方，不需占用土地，节约了大量耕地；5）节肥效益：本发明的系统结构采用了截渗材料，水肥不会外流，被水溶解的肥料会在灌溉时得到重复利用，大大提高了肥料的利用效率；6）生态效益：由于本系统有了水源保障，可使旱地变优质耕地，荒漠变绿洲，多余的水通过渠系排入天然河道，供给其他生态系统用水或补充地下水；7）水土保持效益：由于本系统利用旱地本身收集天然降水，不易形成地面经流，所以不会把土颗粒带走，水土流失得到治理；8）环保效益：本发明采用了地源合一截渗综合体设计，旱地中的肥料在耕作层与细砂层之间循环利用，肥水不会渗漏而外泄，减小了农业面源污染；9）防洪效益：由于本系统收集了暴雨时产生的经流，延长了汇流时间，削减了流域内河溪道的洪峰流量，减少了洪灾的发生；10)社会效益：由于本系统采用了一地一源结构，旱地主人在获得土地使用权的同时也获得了唯一的水权，流域上、下游，河道左、右岸用水不会产生矛盾，增进了社会的和谐稳定。

附图说明

图1为本发明的平面结构示意图；

图2为本发明的截面视图；

图3为本发明的控制原理图。

图中：1-溢洪口；2-排水渠；3-墒情传感器；4-控制模块；5-集水井；6-滴灌管；7-田间滴管带；8-田埂；9-截渗膜层；10-集水槽；11-耕作土层；12-种植坑；13-细砂层；14-水泵；15-出水管Ⅰ；16-溢流孔；17-土工布层；18-用户电脑。

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，地源合一淋灌系统包括在旱地区域开挖种植坑12，种植坑12底部及四壁设置截渗膜层9，种植坑12中填充设置细砂层13，细砂层13上设置耕作土层11，耕作土层11四周设置田埂8。细砂层13利用细砂内孔隙储存天然降水，耕作土层11用于种植作物。为了防止耕作土层11中细小土颗粒进入细砂层13阻塞细砂内孔隙，在细砂层13和耕作土层11之间设置土工布层17。

细砂层13底部设置集水槽10，集水槽10可以由泥砖砌筑的管道结构，也可以为带有细孔的PVC管。集水槽10的优选设置方式是在细砂层13底部沿种植坑12对角线设置。集水槽10与设置在种植坑12中的集水井5相通。集水井5中设有水泵14，水泵14上连接出水管Ⅰ15，出水管Ⅰ15管路连接设置在耕作土层11中的低压管网。低压管网用于为耕作土层11供水，低压管网优选结构包括与出水管Ⅰ15连接的滴灌管6及与滴灌管6连接的田间滴管带7，其中田间滴管带7横向或纵向排列贯穿在耕作土层11中。为了防止细砂淤积在集水槽10和集水井5中，集水井5和集水槽10表面包覆设置土工布。

耕作土层11上设置墒情传感器3，墒情传感器3用来测量耕作土层11中土壤容积含水量。为了便于对整个系统的控制，系统中的水泵14和墒情传感器3与设置在田埂8一侧的控制模块4连接，控制模块4连接用户电脑18。水泵14和墒情传感器3电源可以用市电，也可以采用太阳能供电。

为了能够排出耕作土层11中的多余积水，在田埂8的一角设置溢洪口1，溢洪口1与外部的排水渠2相通。为了能够排出细砂层13中的多余积水，在种植坑12的截渗膜层9上设置出水管Ⅱ，出水管Ⅱ与外部的排水渠2相通。为了能够排出集水井5中的多余积水，在集水井5上部设置溢流孔16，溢流孔16与外部的排水渠2相通。作为优选结构，排水渠2设置在田埂8的外侧，排水渠2底的高程满足作物根系最大含水量要求。

雨季时，耕作土层11中的水经过细砂层13后由集水槽10收集，集水槽10中的水流入集水井5进行存储。旱季时，墒情传感器3检测耕作土层11中的含水量，并实时将信号发送至控制模块4，控制模块4将信号发送至用户电脑18，使用者可以通过用户电脑18实时了解耕作土层11中的含水量，使用者可以通过用户电脑18设定耕作土层11中的标准含水量，同时可以实时控制控制模块4和水泵14的运行。当墒情传感器3检测到的含水量值低于设定值时，控制模块4自动开启水泵14，将集水井5中的水通过出水管Ⅰ15输送至低压管网；当墒情传感器3检测到的含水量值高于设定值时，控制模块4自动停止水泵14。

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 (6)

1.地源合一淋灌系统，其特征在于包括开挖在旱地区域的种植坑（12），所述的种植坑（12）底部及四壁设置截渗膜层（9），所述的种植坑（12）中依次填充设置细砂层（13）和耕作土层（11），所述的耕作土层（11）四周设置田埂（8），所述的细砂层（13）底部沿种植坑（12）对角线设置集水槽（10），所述的集水槽（10）与设置在种植坑（12）中的集水井（5）相通，所述的集水井（5）中设有水泵（14）及与水泵（14）连接的出水管Ⅰ（15），所述的出水管Ⅰ（15）与设置在耕作土层（11）中的低压管网管路连接，所述的耕作土层（11）中设置墒情传感器（3），上述的水泵（14）和墒情传感器（3）与设置在田埂（8）一侧的控制模块（4）连接，所述的控制模块（4）连接用户电脑（18），所述的低压管网包括与出水管Ⅰ（15）连接的滴灌管（6）及与滴灌管（6）连接的田间滴管带（7），所述的田间滴管带（7）横向或纵向排列贯穿在耕作土层（11）中。

2.如权利要求1所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的田埂（8）的一角设置溢洪口（1），所述的溢洪口（1）与外部的排水渠（2）相通。

3.如权利要求1所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的种植坑（12）的截渗膜层（9）上设置出水管Ⅱ，所述的出水管Ⅱ与外部的排水渠（2）相通。

4.如权利要求1所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的集水井（5）上设置溢流孔（16），所述的溢流孔（16）与外部的排水渠（2）相通。

5.如权利要求1所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的细砂层（13）和耕作土层（11）之间设置土工布层（17）。

6.如权利要求1所述的地源合一淋灌系统，其特征在于所述的集水井（5）和集水槽（10）表面包覆设置土工布。