CN107396810B - 一种农田水利用系统和田地的构建方法 - Google Patents

Abstract

一种促进水利用的方案和方法，本发明提供了一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，包括蓄水池、供水机构和倾斜设置的田地，所述田地与水平面呈1‑2°夹角，所述田地包括由上至下依次设置的种植土层、快渗层、透水层、碎石层和防渗层。本发明提供了一种田地的构建方法，促进农业水资源的利用和循环，灌溉及时，并使灌溉量适合农作物生长需要。

Description

一种农田水利用系统和田地的构建方法

技术领域

本发明涉及一种促进水利用的方案和方法，特别涉及一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统以及一种田地的构建方法。

背景技术

现代环境下，受人类活动和气候变化的综合作用与影响，水循环朝着更加剧烈和复杂的方向演变，致使许多国家和地区面临着更加突出的水短缺、水污染和生态退化问题。

水资源紧缺是一个世界性的问题。受人口规模、经济社会发展压力和水资源本底条件影响，中国是世界上水循环演变最剧烈、水资源问题最突出的国家之一。缺水不仅对我国的经济社会发展造成了严重影响，而且引发了严峻的生态环境问题，成为国家可持续发展的制约因素。农业是用水大户，在我国用水总量中其用水量要占65％左右，但是农业灌溉水有效利用系数为 0.50，灌溉水生产效率仅为1.1千克/立方米左右。气候变化导致极端天气频发，更加剧了水资源的短缺程度。为了应对日趋严重的缺水形式，大幅度提高农业用水效率，发展节水高效农业是一种必然选择，也是保障国家粮食安全、水安全、生态安全的根本措施，同时还具有保护环境、生态及降低生产成本、增加效益等功能。

农业上的水利用不是一个简单的灌溉的问题，而是一个包含农田水循环过程与农业水资源高效利用理论与技术研究的十分复杂的系统工程。目前，在农田种植过程中，通常是以自然降雨灌溉为主，以人工辅助灌溉为辅。然而受自然条件限制，降雨的时间和降雨量不确定，从而出现不能及时给农作物补充水分或补水过多，使得农作物生长受到影响。而人工灌溉通常采用各种农用水利灌溉设施，需要布置长程供水网管，很难保证灌溉的稳定性和持续性，耗水量大，不仅水的利用率较低，且严重时影响农作物正常生长，导致损失。

并且在现有农业生产过程中，当降雨量超出农作物所需用水量时，多余的水不能及时被收集，影响农业水循环过程和农作物生长，并使农业水资源的利用率大大降低。

发明内容

为了解决农业水资源利用不充分、灌溉困难以及灌溉量无法满足农作物生长需要等技术问题，本发明的目的是提供一种促进水利用的方案和方法，促进农业水资源的利用和循环，灌溉及时，并使灌溉量适合农作物生长需要。

本发明所采用的技术方案是：一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，包括蓄水池、供水机构和倾斜设置的田地，所述田地与水平面呈1-2°夹角，所述田地包括由上至下依次设置的种植土层、快渗层、透水层、碎石层和防渗层，其中，快渗层是由碎石和细砂混合后铺设而成，透水层是由石渣和石粉混合后铺设而成，防渗层是由沥青混凝土铺设而成，所述田地位置低的一端的下方设置有蓄水池，蓄水池顶部敞口覆盖有池盖，所述池盖上设有多个进水通孔，且池盖的顶部端面与防渗层的顶部端面位于同一平面上，所述供水机构包括设置在蓄水池内的水泵、给水总管和多个给水支管，所述给水总管的底部与所述水泵相连接，所述给水支管的进水口与给水总管相连通，出水口设置在快渗层内。

所述快渗层是由碎石和细砂按体积比3-3.5:5-6混合后铺设而成，碎石的平均直径为0.35-0.45cm，细砂的平均直径为1-1.5mm，所述快渗层的厚度为 20-45mm。

所述透水层是由石渣和石粉按体积比1-1.5:1.5-2混合后铺设而成，石渣的平均直径为0.5-1.5mm，石粉的粒径为0.05-0.08mm，所述透水层的厚度为 40-70mm。

所述碎石层是由碎石铺设而成，碎石的平均直径为2.5-4.5cm，所述碎石层的厚度为100-150mm。

所述给水支管的出水口设置在田地位置高的一端。

所述蓄水池上设置有调节管，调节管的一端伸入至蓄水池内部，另一端设置在种植土层上方。

所述池盖下方设置有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌轴组合件和固定安装在池盖底部的减速电机，所述搅拌轴组合件包括连接轴、伸缩液压缸和搅拌轴，其中，连接轴的顶部与减速电机的输出轴连接，连接轴的底部与伸缩液压缸的缸体连接，伸缩液压缸的活塞杆端头与搅拌轴连接。

一种田地的构建方法，包括以下步骤：

步骤一、处理原土层：将原土层顶面挖掘成斜面，使原土层顶面与水平面呈1-2°夹角，然后将原土层压实；

步骤二、铺设防渗层：取沥青混凝土并铺设在原土层上压实；

步骤三、铺设碎石层：取平均直径为2.5-4.5cm的碎石并铺设在防渗层上，铺设厚度为100-150mm；

步骤四、铺设透水层：取平均直径为0.5-1.5mm的石渣以及粒径为 0.05-0.08mm的石粉，将石渣和石粉按体积比1-1.5:1.5-2混合后铺设在碎石层上，铺设厚度为40-70mm；

步骤五、铺设快渗层：取平均直径为0.35-0.45cm的碎石和平均直径为 1-1.5mm的细砂，将碎石和细砂按体积比3-3.5:5-6混合后铺设在透水层上，铺设厚度为20-45mm；

步骤六、铺设种植土层：取种植土壤铺设于快渗层上即可。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述的一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，设置有蓄水池和倾斜的田地，倾斜田地由种植土层、快渗层、透水层、碎石层和防渗层构成，无论是自然降雨还是通过人工对田地进行灌溉时，当种植土层中水量达到饱和后，多余水量会穿过快渗层、透水层、碎石层后通过池盖上的进水通孔流入蓄水池，从而将多余水量有效收集，由于不规则形状颗粒物的粒径越大，其产生的筛孔就越大，因此由于铺设快渗层、透水层和碎石层的组成物粒径和配比不同，从而使快渗层的筛孔大于透水层，透水层的筛孔小于碎石层，进而使得透水层阻止水过快下渗，起到了缓冲作用，保证种植土层灌溉充分后，如果水量持续过多，则会流入蓄水池，而不会出现灌溉水直接下渗至碎石层的情况。碎石层的筛孔大于透水层，能使下渗的水及时排入蓄水池，减少水分流失，强化农业资源水循环。

蓄水池中积蓄的水可用于有效向种植土层补充水分，蓄水池中的水由给水支管送入快渗层，并且在快渗层中快速分散，使得水能均布于田地的有效面积上，水分向种植土层发散，从而使得农作物能及时吸收水分。本发明所述的系统无需布置长程供水网管，保证灌溉的稳定性和持续性，耗水量小，并使水的利用率大大提高。

本发明所述的系统促进了农田水循环过程，集蓄水和供水功能为一体，建立作物高效用水调控，提高农业用水利用率，可为农作物适度缺水做出补偿，从而促使农作物正常生长发育，有效降低农业生产损失。

蓄水池上设置有调节管，从而可以通过调节管向蓄水池内添加pH调节剂、防虫剂、营养剂等，当利用蓄水池内的水对向种植土层补充水分时，可以调整种植土的pH值，使得种植土更适合农作物生长，可以向种植土补充营养，可以使种植土具有防虫功效，简化了农业生产的步骤，降低生产成本，省时省力。

池盖下方设置有搅拌机构，当向蓄水池内添加pH调节剂、防虫剂或营养剂等，通过伸缩液压缸使搅拌轴置于水内，并对水进行搅拌，搅拌完毕后，通过伸缩液压缸使搅拌轴脱离水，使得搅拌轴不会长期浸泡在水中，减少腐蚀，延长了搅拌机构的使用寿命。

本发明所述的一种田地的构建方法，田地的承载力高，当田地的水量过多时，可以及时排走，使得田地适合更多不同的种类的农作物生长，使用范围广，利用本方法构建的田地无需铺设盲管和辅助排水管，构建方便。

附图说明

图1是具有蓄水和供水功能的农田水利用系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图所示，一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，包括蓄水池1、供水机构2和倾斜设置的田地，所述田地与水平面呈1°夹角，所述田地包括由上至下依次设置的种植土层3、快渗层4、透水层5、碎石层6和防渗层7，其中，快渗层4是由碎石和细砂混合后铺设而成，透水层5是由石渣和石粉混合后铺设而成，防渗层7是由沥青混凝土铺设而成，所述田地位置低的一端的下方设置有蓄水池1，蓄水池1顶部敞口覆盖有池盖8，所述池盖8上设有多个进水通孔，且池盖8的顶部端面与防渗层7的顶部端面位于同一平面上，所述供水机构2包括设置在蓄水池1内的水泵、给水总管201和多个给水支管202，所述给水总管201的底部与所述水泵相连接，所述给水支管202 的进水口与给水总管201相连通，出水口设置在快渗层4内。

所述快渗层4是由碎石和细砂按体积比3:5混合后铺设而成，碎石的平均直径为0.35cm，细砂的平均直径为1mm，所述快渗层4的厚度为20mm。

所述透水层5是由石渣和石粉按体积比1:1.5混合后铺设而成，石渣的平均直径为0.5mm，石粉的粒径为0.05mm，所述透水层5的厚度为40mm。

所述碎石层6是由碎石铺设而成，碎石的平均直径为2.5cm，所述碎石层6的厚度为100mm。

所述给水支管202的出水口设置在田地位置高的一端。

所述蓄水池1上设置有调节管203，调节管203的一端伸入至蓄水池1内部，另一端设置在种植土层3上方。

所述池盖8下方设置有搅拌机构9，所述搅拌机构9包括搅拌轴组合件和固定安装在池盖8底部的减速电机901，所述搅拌轴组合件包括连接轴902、伸缩液压缸903和搅拌轴904，其中，连接轴902的顶部与减速电机901的输出轴连接，连接轴902的底部与伸缩液压缸903的缸体连接，伸缩液压缸903 的活塞杆端头与搅拌轴904连接。

一种田地的构建方法，包括以下步骤：

步骤一、处理原土层：将原土层顶面挖掘成斜面，使原土层顶面与水平面呈1°夹角，然后将原土层压实；

步骤二、铺设防渗层：取沥青混凝土并铺设在原土层上压实；

步骤三、铺设碎石层：取平均直径为2.5cm的碎石并铺设在防渗层上，铺设厚度为100mm；

步骤四、铺设透水层：取平均直径为0.5mm的石渣以及粒径为0.05mm 的石粉，将石渣和石粉按体积比1:1.5混合后铺设在碎石层上，铺设厚度为 40mm；

步骤五、铺设快渗层：取平均直径为0.35m的碎石和平均直径为1mm的细砂，将碎石和细砂按体积比3:5混合后铺设在透水层上，铺设厚度为20mm；

步骤六、铺设种植土层：取种植土壤铺设于快渗层上即可。

实施例2

如图所示，一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，包括蓄水池1、供水机构2和倾斜设置的田地，所述田地与水平面呈1.5°夹角，所述田地包括由上至下依次设置的种植土层3、快渗层4、透水层5、碎石层6和防渗层 7，其中，快渗层4是由碎石和细砂混合后铺设而成，透水层5是由石渣和石粉混合后铺设而成，防渗层7是由沥青混凝土铺设而成，所述田地位置低的一端的下方设置有蓄水池1，蓄水池1顶部敞口覆盖有池盖8，所述池盖8上设有多个进水通孔，且池盖8的顶部端面与防渗层7的顶部端面位于同一平面上，所述供水机构2包括设置在蓄水池1内的水泵、给水总管201和多个给水支管202，所述给水总管201的底部与所述水泵相连接，所述给水支管 202的进水口与给水总管201相连通，出水口设置在快渗层4内。

所述快渗层4是由碎石和细砂按体积比3:5.5混合后铺设而成，碎石的平均直径为0.4cm，细砂的平均直径为1.3mm，所述快渗层4的厚度为30mm。

所述透水层5是由石渣和石粉按体积比1:2混合后铺设而成，石渣的平均直径为1mm，石粉的粒径为0.07mm，所述透水层5的厚度为55mm。

所述碎石层6是由碎石铺设而成，碎石的平均直径为3.5cm，所述碎石层6的厚度为135mm。

所述给水支管202的出水口设置在田地位置高的一端。

所述蓄水池1上设置有调节管203，调节管203的一端伸入至蓄水池1内部，另一端设置在种植土层3上方。

所述池盖8下方设置有搅拌机构9，所述搅拌机构9包括搅拌轴组合件和固定安装在池盖8底部的减速电机901，所述搅拌轴组合件包括连接轴902、伸缩液压缸903和搅拌轴904，其中，连接轴902的顶部与减速电机901的输出轴连接，连接轴902的底部与伸缩液压缸903的缸体连接，伸缩液压缸903 的活塞杆端头与搅拌轴904连接。

一种田地的构建方法，包括以下步骤：

步骤一、处理原土层：将原土层顶面挖掘成斜面，使原土层顶面与水平面呈1.5°夹角，然后将原土层压实；

步骤二、铺设防渗层：取沥青混凝土并铺设在原土层上压实；

步骤三、铺设碎石层：取平均直径为3.5cm的碎石并铺设在防渗层上，铺设厚度为135mm；

步骤四、铺设透水层：取平均直径为1mm的石渣以及粒径为0.07mm的石粉，将石渣和石粉按体积比1:2混合后铺设在碎石层上，铺设厚度为55mm；

步骤五、铺设快渗层：取平均直径为0.4cm的碎石和平均直径为1.3mm 的细砂，将碎石和细砂按体积比3:5.5混合后铺设在透水层上，铺设厚度为40 mm；

步骤六、铺设种植土层：取种植土壤铺设于快渗层上即可。

实施例3

如图所示，一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，包括蓄水池1、供水机构2和倾斜设置的田地，所述田地与水平面呈2°夹角，所述田地包括由上至下依次设置的种植土层3、快渗层4、透水层5、碎石层6和防渗层7，其中，快渗层4是由碎石和细砂混合后铺设而成，透水层5是由石渣和石粉混合后铺设而成，防渗层7是由沥青混凝土铺设而成，所述田地位置低的一端的下方设置有蓄水池1，蓄水池1顶部敞口覆盖有池盖8，所述池盖8上设有多个进水通孔，且池盖8的顶部端面与防渗层7的顶部端面位于同一平面上，所述供水机构2包括设置在蓄水池1内的水泵、给水总管201和多个给水支管202，所述给水总管201的底部与所述水泵相连接，所述给水支管202 的进水口与给水总管201相连通，出水口设置在快渗层4内。

所述快渗层4是由碎石和细砂按体积比3.5:6混合后铺设而成，碎石的平均直径为0.45cm，细砂的平均直径为1.5mm，所述快渗层4的厚度为45mm。

所述透水层5是由石渣和石粉按体积比1.5:2混合后铺设而成，石渣的平均直径为1.5mm，石粉的粒径为0.08mm，所述透水层5的厚度为70mm。

所述碎石层6是由碎石铺设而成，碎石的平均直径为4.5cm，所述碎石层6的厚度为150mm。

所述给水支管202的出水口设置在田地位置高的一端。

所述蓄水池1上设置有调节管203，调节管203的一端伸入至蓄水池1内部，另一端设置在种植土层3上方。

所述池盖8下方设置有搅拌机构9，所述搅拌机构9包括搅拌轴组合件和固定安装在池盖8底部的减速电机901，所述搅拌轴组合件包括连接轴902、伸缩液压缸903和搅拌轴904，其中，连接轴902的顶部与减速电机901的输出轴连接，连接轴902的底部与伸缩液压缸903的缸体连接，伸缩液压缸903 的活塞杆端头与搅拌轴904连接。

一种田地的构建方法，包括以下步骤：

步骤一、处理原土层：将原土层顶面挖掘成斜面，使原土层顶面与水平面呈2°夹角，然后将原土层压实；

步骤二、铺设防渗层：取沥青混凝土并铺设在原土层上压实；

步骤三、铺设碎石层：取平均直径为4.5cm的碎石并铺设在防渗层上，铺设厚度为150mm；

步骤四、铺设透水层：取平均直径为1.5mm的石渣以及粒径为0.08mm 的石粉，将石渣和石粉按体积比1.5:2混合后铺设在碎石层上，铺设厚度为70 mm；

步骤五、铺设快渗层：取平均直径为0.45cm的碎石和平均直径为1.5mm 的细砂，将碎石和细砂按体积比3.5:6混合后铺设在透水层上，铺设厚度为45 mm；

步骤六、铺设种植土层：取种植土壤铺设于快渗层上即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims (5)

1.一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，其特征在于：包括蓄水池(1)、供水机构(2)和倾斜设置的田地，所述田地与水平面呈1-2°夹角，所述田地包括由上至下依次设置的种植土层(3)、快渗层(4)、透水层(5)、碎石层(6)和防渗层(7)，其中，快渗层(4)是由碎石和细砂混合后铺设而成，透水层(5)是由石渣和石粉混合后铺设而成，防渗层(7)是由沥青混凝土铺设而成，所述田地位置低的一端的下方设置有蓄水池(1)，蓄水池(1)顶部敞口覆盖有池盖(8)，所述池盖(8)上设有多个进水通孔，且池盖(8)的顶部端面与防渗层(7)的顶部端面位于同一平面上，所述供水机构(2)包括设置在蓄水池(1)内的水泵、给水总管(201)和多个给水支管(202)，所述给水总管(201)的底部与所述水泵相连接，所述给水支管(202)的进水口与给水总管(201)相连通，出水口设置在快渗层(4)内；

所述快渗层(4)是由碎石和细砂按体积比3-3.5∶5-6混合后铺设而成，碎石的平均直径为0.35-0.45cm，细砂的平均直径为1-1.5mm，所述快渗层(4)的厚度为20-45mm；

所述透水层(5)是由石渣和石粉按体积比1-1.5∶1.5-2混合后铺设而成，石渣的平均直径为0.5-1.5mm，石粉的粒径为0.05-0.08mm，所述透水层(5)的厚度为40-70mm；

所述碎石层(6)是由碎石铺设而成，碎石的平均直径为2.5-4.5cm，所述碎石层(6)的厚度为100-150mm。

2.如权利要求1所述的一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，其特征在于：所述给水支管(202)的出水口设置在田地位置高的一端。

3.如权利要求1所述的一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，其特征在于：所述蓄水池(1)上设置有调节管(203)，调节管(203)的一端伸入至蓄水池(1)内部，另一端设置在种植土层(3)上方。

4.如权利要求3所述的一种具有蓄水和供水功能的农田水利用系统，其特征在于：所述池盖(8)下方设置有搅拌机构(9)，所述搅拌机构(9)包括搅拌轴组合件和固定安装在池盖(8)底部的减速电机(901)，所述搅拌轴组合件包括连接轴(902)、伸缩液压缸(903)和搅拌轴(904)，其中，连接轴(902)的顶部与减速电机(901)的输出轴连接，连接轴(902)的底部与伸缩液压缸(903)的缸体连接，伸缩液压缸(903)的活塞杆端头与搅拌轴(904)连接。

5.一种田地的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、处理原土层：将原土层顶面挖掘成斜面，使原土层顶面与水平面呈1-2°夹角，然后将原土层压实；

步骤二、铺设防渗层：取沥青混凝土并铺设在原土层上压实；

步骤三、铺设碎石层：取平均直径为2.5-4.5cm的碎石并铺设在防渗层上，铺设厚度为100-150mm；

步骤四、铺设透水层：取平均直径为0.5-1.5mm的石渣以及粒径为0.05-0.08mm的石粉，将石渣和石粉按体积比1-1.5∶1.5-2混合后铺设在碎石层上，铺设厚度为40-70mm；

步骤五、铺设快渗层：取平均直径为0.35-0.45cm的碎石和平均直径为1-1.5mm的细砂，将碎石和细砂按体积比3-3.5∶5-6混合后铺设在透水层上，铺设厚度为20-45mm；

步骤六、铺设种植土层：取种植土壤铺设于快渗层上即可。