本發(fā)明涉及一種農(nóng)田雨水集流節(jié)水灌溉裝置系統(tǒng)，特別適用于農(nóng)田水循環(huán)土層厚度較薄、旱澇頻繁、土壤有效水含量偏低、降雨再分配以填洼與地表徑流為主的農(nóng)田地區(qū)。

背景技術(shù)：

雨水集蓄利用是水資源開發(fā)利用最早的方式，早在4000年前的中東、南阿拉伯以及北非等地區(qū)就出現(xiàn)了將收集的雨水用于生活、生產(chǎn)等的雨水集蓄系統(tǒng)。在20世紀(jì)上半葉，由于江河開發(fā)和地下水供水技術(shù)的飛速發(fā)展，雨水集蓄技術(shù)除在少數(shù)缺水地區(qū)利用外已被人們所忽視。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著全世界水資源日益緊缺，同時(shí)低成本的水源工程也幾乎都已開發(fā)，以供水為目的的雨水集蓄系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，雨水利用范圍也從生活用水向城市用水和農(nóng)業(yè)用水方面擴(kuò)展。1982年6月在美國(guó)夏威夷召開的第1屆雨水集流利用國(guó)際會(huì)議和1980年11月聯(lián)合國(guó)在第35屆大會(huì)上提出的“聯(lián)合國(guó)1981—1990年國(guó)際飲水供應(yīng)和環(huán)境衛(wèi)生十年”，共同推動(dòng)了雨水利用技術(shù)的研究和發(fā)展。東南亞的尼泊爾、印度、泰國(guó)，非洲的肯尼亞、坦桑尼亞，以及日本、澳大利亞、美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，都采用了多種技術(shù)開發(fā)和利用雨水。我國(guó)自20世紀(jì)80年代末，開始開發(fā)利用雨水資源，如甘肅省實(shí)施的“121雨水集流工程”、內(nèi)蒙古實(shí)施的“112集雨節(jié)水灌溉工程”、寧夏實(shí)施的“窖水工程”、陜西實(shí)施的“甘露工程”等都促進(jìn)了我國(guó)雨水集蓄措施的研究和應(yīng)用，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。1995年6月在北京召開了“第七屆國(guó)際雨水集流系統(tǒng)大會(huì)”，1998年9月在徐州召開了“國(guó)際雨水利用學(xué)術(shù)會(huì)議暨中國(guó)第二屆雨水大會(huì)”，這兩次會(huì)議進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)的雨水利用研究和示范工作。

總之，雨水集流利用已經(jīng)遍及世界多個(gè)國(guó)家，包括干旱缺水的發(fā)展中國(guó)家和供水比較充足的發(fā)達(dá)國(guó)家，但目前還基本處于以民間方式利用的階段，主要集中用于解決農(nóng)村與小城鎮(zhèn)的人畜飲用水問題，如何更好地發(fā)揮雨水集蓄在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與城市發(fā)展過程中的積極作用，是目前及今后一個(gè)時(shí)期世界各國(guó)水資源可持續(xù)開發(fā)利用亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種農(nóng)田雨水集蓄、排水及節(jié)灌系統(tǒng)，特別適用于農(nóng)田水循環(huán)土層厚度較薄、旱澇頻繁、土壤有效水含量偏低、降雨再分配以填洼與地表徑流為主的農(nóng)田地區(qū)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種農(nóng)田雨水集蓄、排水及節(jié)灌系統(tǒng)，適用于農(nóng)田水循環(huán)土層厚度較薄、旱澇頻繁、土壤有效水含量偏低、降雨再分配以填洼與地表徑流為主的農(nóng)田地區(qū)，包括集蓄裝置、排水裝置、節(jié)灌裝置及太陽(yáng)能供電裝置；

所述集蓄裝置包括水平鋪設(shè)在地下的承接管網(wǎng)，此承接管網(wǎng)包括多排相互水平平行設(shè)置的承接管，各平行承接管之間通過一根與之垂直設(shè)置的水平承接管相互連通，所有承接管兩端端部均設(shè)置為盲管，且在每根平行設(shè)置的承接管頂部管壁上設(shè)置有若干呈品字形分布的集雨開孔，每一集雨開孔上均包裹覆蓋有透水無(wú)紡?fù)凉げ?，透水無(wú)紡?fù)凉げ忌戏皆O(shè)置有延伸至地表的反濾層；在每一根平行設(shè)置的承接管上均間隔設(shè)置至少一組向下延伸的豎管，不同豎管的底端通過管路相互連通，承接管與豎管之間通過三通連通；

所述排水裝置的組成結(jié)構(gòu)為：至少一根承接管最邊緣的一個(gè)豎管高出所述承接管3-8cm，在此豎管的頂端或者上部側(cè)壁上設(shè)置有排水孔，此排水孔通過排水管路接通至附近的排水溝。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述節(jié)灌裝置包括提水裝置和與提水裝置連通的輸配水管網(wǎng)，所述提水裝置的提水末端設(shè)置在所述任一豎管底部。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述太陽(yáng)能供電裝置包括依次連接的太陽(yáng)能板、充電控制器和蓄電裝置，此蓄電裝置與所述節(jié)灌裝置的提水裝置電連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述承接管網(wǎng)鋪設(shè)在地下30-40cm處。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述集雨開孔的單孔直徑2-3cm，開孔密度為80-120個(gè)/平米。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述反濾層自上向下依次包含粗砂層、小石子層、大石子層，且粗砂層厚度:小石子層厚度:大石子層厚度為1:1:（1-2）。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述粗砂層中粗砂的粒徑為0.5-3mm、小石子層中小石子的粒徑為3-12mm、大石子層中大石子的粒徑為10-50mm。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明面向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與水資源安全的需戰(zhàn)略求，圍繞降水資源利用率低與節(jié)水灌溉自動(dòng)化水平較低的問題，開展農(nóng)田雨水集蓄、排水與節(jié)灌系統(tǒng)及方法的研究，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠利用上壁開孔、包裹透水無(wú)紡?fù)凉げ?、鋪設(shè)反濾層的承接管自動(dòng)收集農(nóng)田內(nèi)天然雨水再分配所形成的地表積水與徑流，并利用手壓泵或者電動(dòng)水泵，通過豎管抽取集蓄在承接管內(nèi)的雨水，在非雨季節(jié)適時(shí)進(jìn)行補(bǔ)灌，從而提高天然降水資源的利用率與節(jié)水灌溉的自動(dòng)化水平，具有節(jié)能、環(huán)保、綠色、低碳的特點(diǎn)。

本發(fā)明創(chuàng)制的承接管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及配套的反濾層裝置，是本發(fā)明高效實(shí)施的重要保障，能夠較好的收集雨水并控制泥沙堵塞現(xiàn)象的出現(xiàn)，是本發(fā)明的核心技術(shù)改進(jìn)點(diǎn)之一；尤其適用于旱澇頻繁、農(nóng)田土壤有效水含量偏低、參與農(nóng)田水循環(huán)的土層厚度較薄、降雨再分配主要以填洼與地表徑流為主的地區(qū)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供水資源保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明集蓄裝置的平面結(jié)構(gòu)示意圖

圖2顯示集蓄裝置的立面結(jié)構(gòu)及排水裝置。

圖3為承接管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為反濾層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為節(jié)灌裝置及太陽(yáng)能供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：承接管（1）、集雨開孔（2）、透水無(wú)紡?fù)凉げ迹?）、反濾層（4）、粗砂層（41）、小石子層（42）、大石子層（43）、豎管（5）、排水孔（7）、提水裝置（8）、輸配水管網(wǎng)（9）、太陽(yáng)能板（10）、充電控制器（11）、蓄電裝置（12）。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1、農(nóng)田雨水集蓄、排水及節(jié)灌系統(tǒng)

參看附圖，本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中包括集蓄裝置、排水裝置、節(jié)灌裝置及太陽(yáng)能供電裝置；

其中的集蓄裝置包括水平鋪設(shè)在地下35cm處的承接管網(wǎng)，此承接管網(wǎng)包括多排相互水平平行設(shè)置的承接管1，各平行承接管1之間通過一根與之垂直設(shè)置的水平承接管1相互連通，所有承接管1兩端端部均設(shè)置為盲管，且在每根平行設(shè)置的承接管1頂部管壁上設(shè)置有若干呈品字形分布的集雨開孔2，集雨開孔2的單孔直徑2.5cm，開孔密度為100個(gè)/平米；每一集雨開孔2上均包裹覆蓋有透水無(wú)紡?fù)凉げ?，透水無(wú)紡?fù)凉げ迹ㄉ虾Ｓh(huán)保材料有限公司出產(chǎn)的長(zhǎng)絲土工布）3上方設(shè)置有延伸至地表的反濾層4，反濾層4自上向下依次包含粗砂層41、小石子層42、大石子層43，且粗砂層厚度:小石子層厚度:大石子層厚度為1:1:1.5，粗砂層41中粗砂的粒徑為0.5-3mm、小石子層42中小石子的粒徑為3-12mm、大石子層43中大石子的粒徑為10-50mm；在每一根平行設(shè)置的承接管1上均間隔設(shè)置多組向下延伸的豎管5，不同豎管5的底端通過管路相互連通，承接管1與豎管5之間通過三通連通；

其中排水裝置的組成結(jié)構(gòu)為：至少一根承接管1最邊緣的一個(gè)豎管5高出所述承接管5cm，在此豎管5的頂端或者上部側(cè)壁上設(shè)置有排水孔7，此排水孔7通過排水管路接通至附近的排水溝；

其中的節(jié)灌裝置包括提水裝置8和與提水裝置8連通的輸配水管網(wǎng)9，提水裝置8的提水末端設(shè)置在任一豎管5底部；多數(shù)情況下提水裝置8為電動(dòng)水泵，也可根據(jù)實(shí)際情況采用手壓泵或水桶提水，輸配水管網(wǎng)9多數(shù)情況下為地表溝渠灌水網(wǎng)，根據(jù)實(shí)際情況也可采用為滴灌、滲灌、噴灌系統(tǒng)；

其中的太陽(yáng)能供電裝置包括依次連接的太陽(yáng)能板10、充電控制器11和蓄電裝置12，此蓄電裝置12與節(jié)灌裝置的提水裝置8電連接。

實(shí)施例2、本發(fā)明的應(yīng)用分析

2.1集蓄庫(kù)容的計(jì)算

以1公頃（100米×100米）的農(nóng)田為例，雨季降雨量為200mm-500mm，農(nóng)田的集流效率為5%-10%，那么雨季的集流量為100m³-500m³。承接管的直徑為80cm，承接管的間距為20米，那么可以計(jì)算出承接管的總長(zhǎng)度為600米，庫(kù)容為314立方米。

2.2節(jié)水灌溉制度的確定

假設(shè)節(jié)水灌溉的灌水定額為10m³/畝，那么1公頃農(nóng)田灌一次總共需要150m³水，也就是說，在雨季將承接管全部蓄滿一次，可以在非雨季節(jié)為作物提供兩次補(bǔ)灌的機(jī)會(huì)。

2.3投資概算

承接管以水泥管為例，直徑80cm的水泥管單價(jià)為100元/米，600米的水泥管需要6.0萬(wàn)元，加上25根豎管的費(fèi)用2500元，合計(jì)6.25萬(wàn)元。一次投資，多年受益，使用壽命按20年計(jì)算，平均每年的費(fèi)用為200元左右。

上述描述僅作為本發(fā)明可實(shí)施的技術(shù)方案提出，不作為對(duì)其技術(shù)方案本身的單一限制條件。