CN201308029Y

CN201308029Y - 山地雨水集流及节水滴灌系统装置

Info

Publication number: CN201308029Y
Application number: CNU200820081753XU
Authority: CN
Inventors: 秦小萍; 李丰超; 唐嘉义; 林志祥; 李成云; 唐世乔
Original assignee: Yunnan Agricultural University
Current assignee: Yunnan Agricultural University
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2018-10-14

Abstract

本实用新型是山地雨水集流及节水滴灌系统装置，属节水灌溉技术领域，特别适于地处偏僻、电源敷设极度困难的山地、丘陵地区。本系统装置由格栅、沉砂池、连接管、雨窖、连接管、配水池、配水干管、支管、滴灌管构成。其滴灌管由快速接头、外软管、滴管内芯构成；滴管内芯为水刺无纺布或其他可吸水无纺布卷制而成，位于快速接头和外软管内部；快速接头塞入支管壁；外软管和滴管内芯一端的伸出部分插入埋在土壤中的硬管，滴管内芯与土壤接触。本滴灌系统装置滴头成本低、不易堵塞，滴灌管内芯毛细作用力较大，调整其用量还可控制滴灌速率，整个装置所需水头较小，系统投资低，水资源利用效率高、更为节水；材料容易获得，装配及运行管理简单。

Description

山地雨水集流及节水滴灌系统装置

技术领域

本实用新型具体涉及到一种山地雨水集流及利用重力及毛细作用进行滴灌的系统装置，尤其适于地处偏僻、电源敷设极度困难的山地、丘陵地区，属节水灌溉技术领域。

背景技术

我国干湿季明显，年降雨时空分布不均，以云南昆明为例，多年(1961～2005)平均降雨集中在6～9月，该4个月降雨量约占全年降雨量的70.3％，过于集中的降雨既加剧了山地、丘陵地区的水土流失，又造成了季节性干旱与水资源浪费并存，山地雨水集流系统的完善程度在一定程度上制约着当地农业经济的可持续发展。

现有技术中雨水集流主要是建设集雨场、蓄水池(包括沉沙池)节水灌溉配套措施，以及通过引、提山涧(泉)水等小型水源工程作为补充的综合利用系统工程。山地水利工程在一定程度上缓解了部分山地果林的旱情，提高了经济作物的产量和品质，但也存在不足之处：一是山地水利工程蓄水池建设没有结合当地的气象条件及作物种类、灌溉面积等因素统筹布置集雨面、集雨沟、沉淀池、蓄水池，影响集雨工程效能的发挥；二是节灌工程配套不理想，无法提高水的利用效率和产出效率。(陈向镇等.雨水集蓄利用在福建山地开发中的应用，水资源管理，2007，23：38～39)

现有技术的高效节水灌溉技术-微灌，包括滴灌、微喷灌、涌泉灌和地下渗灌。它是根据植物的需水要求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将植物生长中所需的水分和养分以较小的流量均匀、准确地直接送到植物根部附近的土壤表面或土层中。其中以滴灌应用较多，滴灌是利用滴灌设备组装成滴灌系统，将有一定压力水输送分配到田间，通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水技术。

滴灌省水、省工、节能，灌水均匀度高，对土壤和地形的适应性强。但现有技术中滴灌系统存在如下缺陷：

1、滴灌系统仍存在水资源浪费较严重的问题。王海珍等以黄土高原4个常见乡土树种幼苗为试验材料，在不同土壤水分条件下的耗水规律试验表明：在最适水分条件下(土壤含水量为70％～75％田间持水量)大叶细裂槭单株日耗水量为20mL～125mL；虎榛子单株日耗水量为15mL～95mL；辽东栎单株日耗水量为40mL～160mL；耗水量最大的白刺花单株日耗水量为50mL～350mL(王海珍等.不同土壤水分条件下黄土高原乡土树种耗水规律研究.西北农林科技大学学报(自然科学版)，2005，33(6)：57～63)，现有的滴灌系统虽然较为节水，但由于灌水器最小出水速度在2L/h以上，滴灌量大，远远大于植物的实际需水速度，因此水资源浪费依然严重。

2、滴灌管容易堵塞。滴灌系统滴头流道直径一般小于1mm，极易堵塞。滴头堵塞主要是由悬浮物(沙和杂质)、溶解盐(主要是碳酸盐)、藻类有机物等引起。目前市场上过滤器品种少，过滤主要解决了沙等物理性堵塞，对生物堵塞和化学堵塞解决得不够理想，据有关调查，现有报废滴灌工程中有1/3的原因是过滤出了问题(马学良等.我国滴灌技术应用发展若干问题分析.节水灌溉，2004(5)：21～24)。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于解决我国大部分山区年降水时空分配不均衡造成的水源短缺、现有滴灌系统中支管和旁通接头投资较大及运行费用高、灌水器出水量较大造成的水资源浪费、滴头容易堵塞的问题，开发一套将山地雨水集流与重力滴灌系统简便结合，滴灌量较小，更为节水且滴头不易堵塞，利用重力和毛细作用均匀稳定地输、供水的山地雨水集流及节水滴灌系统装置。

本实用新型公开的一种山地雨水集流及节水滴灌系统装置包括下列流程：雨水经过山地汇流，沿雨水沟经格栅1拦截较大的枯枝落叶后，进入沉砂池2，较大的无机颗粒在重力作用下沉入池底，沉砂定期清掏；雨水经沉砂后经沉砂池与雨窖的连接管3进入雨窖4，雨窖出水经雨窖与配水池的连接管5进入配水池6，然后经配水干管7、支管8、滴灌管9对作物进行滴灌。本实用新型可将山地、梯田的降雨有效收集入雨窖并将雨水挟带的枯枝树叶拦截下来，集雨在滴灌管内芯83的毛细作用下，在水压(重力)很小的情况下，均匀稳定地输送给作物。当配合地埋式湿度计使用时，可根据作物根系周围土壤湿度，人工控制系统的启闭。该系统可缓解山地、梯田水分供需不均的矛盾，并可利用该系统装置对作物进行施肥以及根系病虫害的防治。

本实用新型的技术方案是这样实现的：山地雨水集流及节水滴灌系统装置由格栅1、沉砂池2、沉砂池与雨窖的连接管3、雨窖4、雨窖与配水池的连接管5、配水池6、配水干管7、支管8、滴灌管9构成。其中格栅1、沉砂池2、沉砂池与雨窖的连接管3及雨窖4的进水口41位于山地上部位置；雨窖与配水池的连接管5、配水池6及管道系统的配水干管7、支管8、滴灌管9位于山地下部位置；沉砂池2和雨窖4的容积可根据当地气象条件、集雨面面积、灌溉作物种类、灌溉面积等资料进行设计，可采用砖、石砌体或混凝土或钢筋混凝土结构，施工时预埋各种管件；沉砂池2设有进水口21、出水口22，其中进水口21前设置格栅1，出水口22通过沉砂池与雨窖的连接管3与雨窖4的进水口41连接；雨窖4设有进水口41、出水口42、溢流口43及泄水口44；配水池6设有进水口61、出水口63；雨窖与配水池的连接管5与雨窖4的出水口42和配水池6的进水口61连接；配水干管7与配水池6的出水口63连接；支管8的一端与配水干管7连接、配水干管7的两端密闭或与阀门连接、支管8的另一端密闭或与阀门连接；所述的滴灌管9由快速接头91、外软管92、滴管内芯93构成；快速接头91内腔中空，快速接头91的插头911和凹槽912塞入支管8并牢固嵌入支管8壁；快速接头91的尾端914与外软管92套接；滴管内芯93为可吸水的无纺布卷制而成；滴管内芯93放置在快速接头91和外软管92内腔且滴管内芯93两端分别伸出快速接头91和外软管92；滴管内芯93一端伸出部分随快速接头91伸入支管8内，与水接触，滴管内芯93另一端伸出部分与土壤接触。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，所述的雨窖与配水池的连接管5上依次安装有闸阀51和过滤阀52，过滤阀52内装设可拆卸滤网521。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，所述的配水池6内设有浮球阀62，配水池6的进水口61与雨窖与配水池的连接管5的出口相接，配水池6的出水口63与配水干管7相接。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，所述的配水干管7为PVC或PE材质。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，所述的支管8为PVC塑胶管，管壁具有一定的弹性。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，所述的滴灌管9的快速接头91为工程塑料或PVC注塑成型；外软管92为PVC透明软管。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，设有硬管10，硬管10底部穿孔101，孔101的孔径为3mm～10mm；硬管10的管径略大于外软管92的管径；硬管10插入土壤位于作物的根系部分，可根据作物植株大小调整插入土壤的深度；所述的滴灌管(9)的外软管(92)的一端与快速接头(91)的尾端(914)套接，外软管92另一端连同滴管内芯93一端伸出部分插入硬管10，插入硬管10内的滴管内芯93伸出部分通过孔101与土壤接触。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，所述的硬管10为空心竹管。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，所述的滴灌管内芯93为水刺无纺布。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，所述的快速接头91由插头911、凹槽912、定位块913、尾端914构成。

上述实用新型可配合地埋式湿度计使用，湿度计可插入滴灌管对侧距离作物主干30cm、深30cm的土壤深处，灌溉的上下限应定为：下限不小于70％田间持水量；上限为田间持水量，使之不产生深层渗漏。当湿度计显示湿度低于70％田间持水量时，打开雨窖与配水池的连接管5上的闸阀51，系统开始滴灌；当湿度计显示湿度接近田间持水量时，关闭雨窖与配水池的连接管5上的闸阀51。当施肥或根部施药时，可关闭闸阀51，把肥或药溶解后加入配水池6，依靠配水池6与滴灌管9的水头差及滴管内芯93的毛细作用施肥或施药。施肥或施药完成后，再打开雨窖与配水池的连接管5上的闸阀51，继续进行滴灌。

本实用新型和现有的滴灌或重力滴灌系统相比，有以下有益效果：

1、由于滴灌管内芯93为水刺无纺布或其他可吸水无纺布下脚料卷制而成，能有效解决生物堵塞和化学堵塞问题；水刺无纺布或其他可吸水无纺布下脚料价格便宜，容易更换，因此本实用新型的滴灌管滴头成本低、不易堵塞，对水质要求不高，维护工作量小。

2、本实用新型的滴管内芯93，其毛细作用力较大，因此整个装置所需水头较小，系统投资低，不需要电力，对地形的适应能力强。

3、装置的各种材料容易获得，装配及运行管理简单。可充分利用雨水并且运行费用几乎为零，具有良好的社会效益和经济效益。

4、调整滴灌管内芯93中水刺无纺布或其他可吸水无纺布的用量可控制滴灌水量，当水刺无纺布或其他可吸水无纺布用量多时，水速大、供水量大；当水刺无纺布或其他可吸水无纺布用量少时，水速小、供水量小，因此本实用新型可根据各类植物生态需水量的大小提供水量，水资源利用效率高、更为节水。

5、可根据植物种类、种植面积、集水面积设置合适的雨窖，充分收集、利用雨水，降低投资成本。

6、快速接头91为工程塑料或PVC注塑成型，不仅成本低，而且安装简单、可快速塞入并牢固嵌入支管8壁，连接处因支管8壁的弹性可以自密封，可解决现有滴灌系统支管、旁通接头投资较大问题。

7、可现场安装的快速接头91及外软管92，可方便地根据植物间距调整滴灌管间距，以适应不同作物的需要。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图中各标号依次表示：1-格栅；2-沉砂池；3-沉砂池与雨窖的连接管；4-雨窖；5-雨窖与配水池的连接管；6-配水池；7-配水干管；8-支管；9-滴灌管；10-硬管；21-沉砂池的进水口；22-沉砂池的出水口；41-雨窖的进水口；42-雨窖的出水口；43-雨窖的溢流口；44-雨窖的泄水口；61-配水池的进水口；63-配水池的出水口；91-滴灌管的快速接头；92-滴灌管的外软管；93-滴灌管的滴管内芯。

图2是本实用新型重力滴灌配水系统A部位的放大结构示意图；

图中各标号依次表示：5-雨窖与配水池的连接管；51-雨窖与配水池的连接管的闸阀；52-雨窖与配水池的连接管的过滤阀；521-雨窖与配水池的连接管的可拆卸滤网；6-配水池；62-配水池的浮球阀；7-配水干管；8-配水支管。

图3是本实用新型滴灌管B部位的放大后的剖面结构示意图；

图中各标号依次表示：91-滴灌管的快速接头；92-滴灌管的外软管；93-滴灌管的滴管内芯；10-硬管；101-硬管的孔；911-快速接头的插头；912-快速接头的凹槽；913-快速接头的定位块；914-快速接头的尾端。

具体实施方式

本实施例在梯田茶园实施，有关研究表明：茶树的芽叶生长强度、叶片形态结构及其内含物的生化成分等指标，均以土壤相对含水率80～90％为最佳，而根系生长则以65～80％为好。

参见图1，本山地雨水集流及节水滴灌系统装置由格栅1、沉砂池2、沉砂池与雨窖的连接管3、雨窖4、雨窖与配水池的连接管5、配水池6、配水干管7、支管8、滴灌管9、空心竹管10构成。其中格栅1、沉砂池2、沉砂池与雨窖的连接管3、及雨窖4的进水口41位于梯田上一阶梯；雨窖与配水池的连接管5、配水池6及管道系统的配水干管7、支管8、滴灌管9位于梯田下一阶梯；沉砂池2和雨窖4采用砖、石砌体结构，施工时预埋各种管件；沉砂池2设有进水口21、出水口22，其中进水口21前设置格栅1，出水口22通过沉砂池与雨窖的连接管3与雨窖4的进水口41连接；雨窖4设有进水口41、出水口42、溢流口43及泄水口44；雨窖与配水池的连接管5上依次安装有闸阀51和过滤阀52，过滤阀内装设可拆卸滤网521；配水池6设有进水口61、浮球阀62、出水口63；雨窖与配水池的连接管5与雨窖4的出水口42和配水池6的进水口61连接；配水干管7与配水池6的出水口63连接，配水干管7的一端密闭，配水干管7的另一端装设阀门；支管8的一端与配水干管7连接、支管8的另一端装设阀门；配水干管7为PVC材质；支管8为PVC塑胶管，管壁具有一定的弹性；滴灌管9由快速接头91、外软管92、滴管内芯93构成；快速接头91由插头911、凹槽912、定位块913、尾端914构成；滴管内芯93为水刺无纺布下脚料卷制而成；快速接头91内腔中空，快速接头91的插头911和凹槽912塞入支管8并牢固嵌入支管8壁，连接处因支管8管壁的弹性可以自密封；快速接头91的尾端914与外软管92套接；滴管内芯93放置在快速接头91和外软管92内腔且滴管内芯93两端分别伸出快速接头91和外软管92；滴管内芯93位于快速接头91一端伸出部分随同快速接头91的插头911和凹槽912伸入支管8内，与水接触，滴管内芯93另一端伸出部分与土壤接触；滴灌管的快速接头91为PVC注塑成型；外软管92为PVC透明软管。

上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置中，空心竹管10底部穿孔101；硬管10的管径略大于外软管92的管径；空心竹管10插入土壤位于作物的根系部分，可根据作物植株大小调整插入土壤的深度；所述的滴灌管9的外软管92的一端与快速接头91的尾端914套接，外软管92另一端连同滴管内芯93一端伸出部分插入空心竹管10，插入空心竹管10内的滴管内芯93伸出部分通过孔101与土壤接触。

将上述山地雨水集流及节水滴灌系统装置配合地埋式湿度计使用，湿度计插入滴灌管对侧距离作物主干30cm、深30cm的土壤深处，灌溉的上下限应定为：下限小于70％田间持水量；上限为田间持水量，使之不产生深层渗漏。当湿度计显示湿度低于70％田间持水量时，打开雨窖与配水池的连接管5上的闸阀51，系统开始滴灌；当湿度计显示湿度接近田间持水量时，关闭雨窖与配水池的连接管5上的闸阀51。当施肥或根部施药时，关闭闸阀51，预先调配好需要施加的肥、药量，把肥或药溶解后加入配水池6，依靠配水池6与滴灌管9的水头差及滴管内芯93的毛细作用施肥或施药。施肥或施药完成后，再打开雨窖与配水池的连接管5上的闸阀51，继续进行滴灌。

本实施例，以云南昆明种植面积为5亩的梯田茶园为例。茶园每层梯宽3.2m；梯壁高度2.0m，倾斜度60～70度；梯梗高于田15～20cm。茶园种植小乔木型茶树，行距1.5m，株距0.35m，每穴呈品字形种植三株，每亩种植茶树约2400株，5亩共种植茶树12000株。

上述装置中，格栅1的尺寸为宽×高＝0.7m×0.5m，栅条间隙净宽10mm。

沉砂池2长为9.0m，宽为0.6m，深为0.25m；沉砂池2的进水口21为0.6m×0.25m的明渠、出水口22尺寸为Φ100。

沉砂池与雨窖的连接管3为公称直径DN100PVC管，长2.0m，坡度3‰；

雨窖4的长7.0m、宽4.5m、高2.5m；雨窖4的进水口41的尺寸为Φ100、出水口42的尺寸为Φ50、溢流口43的尺寸为Φ100，泄水口44的尺寸为Φ200；

配水池6的长1.0m、宽1.0m、高1.2m；配水池6的进水口61的尺寸为Φ50、出水口62的尺寸Φ25；浮球阀611的尺寸DN50。

雨窖与配水池的连接管5为公称直径DN50的PVC管；

配水干管7为公称直径DN25的PVC管；

支管8的尺寸为公称直径DG20PVC塑胶软管；

滴灌管9的快速接头91内腔为3mm、外软管92内腔4mm、滴管内芯93直径4mm。

空心竹管10为Φ10mm；空心竹管10长300mm～500mm；空心竹管10底部穿孔101的尺寸为Φ4mm。

本装置系统集雨面积8.7亩，灌溉面积5亩，利用本装置系统积蓄的雨水可以满足茶园5月～12月的生态需水量。

Claims

1、一种山地雨水集流及节水滴灌系统装置，由格栅(1)、沉砂池(2)、沉砂池与雨窖的连接管(3)、雨窖(4)、雨窖与配水池的连接管(5)、配水池(6)、配水干管(7)、支管(8)、滴灌管(9)构成，其特征是：格栅(1)、沉砂池(2)、沉砂池与雨窖的连接管(3)及雨窖(4)的进水口(41)位于山地上部位置；雨窖与配水池的连接管(5)、配水池(6)及管道系统的配水干管(7)、支管(8)、滴灌管(9)位于山地下部位置；所述的滴灌管(9)由快速接头(91)、外软管(92)、滴管内芯(93)构成；快速接头(91)内腔中空，快速接头(91)的插头(911)和凹槽(912)塞入支管(8)并嵌入支管(8)壁，支管8的另一端密闭或与阀门连接；快速接头(91)的尾端(914)与外软管(92)套接；滴管内芯(93)为可吸水的无纺布卷制而成；滴管内芯(93)放置在快速接头(91)和外软管(92)内腔且滴管内芯(93)两端分别伸出快速接头(91)和外软管(92)；滴管内芯(93)一端伸出部分随快速接头(91)伸入支管(8)内，与水接触，滴管内芯(93)另一端伸出部分与土壤接触。

2、根据权利要求1所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：所述的雨窖与配水池的连接管(5)上依次安装有闸阀(51)和过滤阀(52)，过滤阀(52)内装设可拆卸滤网(521)。

3、根据权利要求1所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：所述的配水池(6)内设有浮球阀(62)，配水池(6)的进水口(61)与雨窖与配水池的连接管(5)的出口相接，配水池(6)的出水口(63)与配水干管(7)相接。

4、根据权利要求1或3所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：所述的配水干管(7)为PVC或PE材质。

5、根据权利要求1所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：所述的支管(8)为PVC塑胶管。

6、根据权利要求1所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：所述的滴灌管(9)的快速接头(91)为工程塑料或PVC注塑成型；所述的外软管(92)为PVC透明软管。

7、根据权利要求1所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：设有硬管(10)；硬管(10)底部穿孔(101)，孔(101)的孔径为3mm～10mm；硬管10的管径略大于外软管(92)的管径；硬管(10)插入土壤中作物的根系部分，根据作物植株大小调整插入土壤的深度；所述的滴灌管(9)的外软管(92)的一端与快速接头(91)的尾端(914)套接，外软管(92)另一端连同滴管内芯(93)一端伸出部分插入硬管(10)，插入硬管(10)内的滴管内芯(93)伸出部分通过孔(101)与土壤接触。

8、根据权利要求7所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：所述的硬管(10)为空心竹管。

9、根据权利要求1所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：所述的滴管内芯(93)为水刺无纺布卷制而成。

10、根据权利要求1所述的山地雨水集流及节水滴灌系统装置，其特征是：所述的快速接头(91)由插头(911)、凹槽(912)、定位块(913)、尾端(914)构成。