一種農(nóng)業(yè)用地初期徑流收集灌溉系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及初期徑流采集利用裝置，尤其涉及一種農(nóng)業(yè)用地初期徑流收集灌溉系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)面源污染主要是指降雨攜帶的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入水體，增加水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。幾十年來(lái)農(nóng)業(yè)面源污染在越來(lái)越多的國(guó)家引起重視，目前農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為世界上公認(rèn)的水體污染最大來(lái)源之一。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化，化肥用量大幅提高，氮磷通過(guò)降雨徑流大量流失，研宄發(fā)現(xiàn)我國(guó)湖泊的氮磷50%以上來(lái)自于農(nóng)業(yè)源，農(nóng)業(yè)面源污染給中國(guó)近一半的湖泊帶來(lái)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，并逐年加劇，甚至危及城鄉(xiāng)居民飲用水的安全。根據(jù)對(duì)農(nóng)業(yè)用地，尤其是山地農(nóng)業(yè)用地降雨徑流的研宄表明，由于存在降雨初期沖刷作用，初期徑流的氮磷負(fù)荷量大，坡度越高氮磷流失量越大。因而加強(qiáng)對(duì)初期徑流排放的控制必將減輕化肥污染物質(zhì)對(duì)水體污染，削減氮磷初期徑流損失對(duì)我國(guó)水體面源污染控制具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。另一方面，將收集收集后初期徑流用于非降雨期農(nóng)業(yè)灌溉，又使水資源和氮磷資源得以再生，加上就近取水，大大減少農(nóng)業(yè)成本。
[0003]對(duì)于一般的降水采集的發(fā)明主要分為兩大類。一類相關(guān)發(fā)明，主要是針對(duì)干旱半干旱地區(qū)，以節(jié)約水資源的角度出發(fā)，簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)集水池收集降雨，并非對(duì)降雨初期徑流污染負(fù)荷大的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)。另外一類，主要用于城市地區(qū)，將收集的初期雨水經(jīng)過(guò)處理后直接排放入水體，或者進(jìn)入城市污水管網(wǎng)。而針對(duì)農(nóng)業(yè)用地，尤其是山地農(nóng)業(yè)用地的初期徑流的收集利用的相關(guān)研宄和發(fā)明比較少。本發(fā)明從減少農(nóng)業(yè)初期徑流對(duì)水體污染并利用農(nóng)業(yè)本身吸納氮磷負(fù)荷的角度出發(fā)，改造原有的溝渠系統(tǒng)，達(dá)到收集初期徑流并保障降雨排水通暢的作用，同時(shí)，將水資源用于非降雨期農(nóng)田灌溉，系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，容易實(shí)施，可根據(jù)施用地點(diǎn)的現(xiàn)有條件靈活應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺失，提供一種農(nóng)業(yè)用地初期徑流收集灌溉系統(tǒng)及其方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
農(nóng)用地初期徑流收集灌溉系統(tǒng)包括:排水溝渠、導(dǎo)流渠、排水溝渠擋流堰、初期徑流感應(yīng)器、電動(dòng)集水閥門(mén)、集水池、提升泵、農(nóng)業(yè)灌溉管道、農(nóng)田灌溉噴頭；排水溝渠、導(dǎo)流渠、集水池、提升泵、農(nóng)業(yè)灌溉管道、農(nóng)田灌溉噴頭順次相連，水溝渠中部設(shè)有排水溝渠擋流堰，靠近集水池一側(cè)的導(dǎo)流渠上設(shè)有電動(dòng)集水閥門(mén)，電動(dòng)機(jī)水閥門(mén)與初期徑流感應(yīng)器相連。
[0006]所述的排水溝渠擋流堰高為20~30cm，在排水溝渠擋流堰上開(kāi)鑿邊長(zhǎng)為5~10cm的方形非降雨期排水口。
[0007]所述的初期徑流感應(yīng)器包括錐形擋雨頂蓋、絕緣空心筒體、導(dǎo)電金屬片、長(zhǎng)條形導(dǎo)電金屬片、塑料空心筒體、排水口、固定組件、集雨底座；集雨底座內(nèi)設(shè)有絕緣空心筒體，絕緣空心筒體下部?jī)?nèi)設(shè)有塑料空心筒體，塑料空心筒體頂部設(shè)有長(zhǎng)條形導(dǎo)電金屬片，絕緣空心筒體中部?jī)?nèi)壁固定有導(dǎo)電金屬片，絕緣空心筒體底部開(kāi)孔，集雨底座側(cè)面底部安裝排水口，初期徑流感應(yīng)器底部由固定組件固定，導(dǎo)電金屬片的一端通過(guò)導(dǎo)線與電動(dòng)集水閥門(mén)相連，導(dǎo)電金屬片的另一端通過(guò)導(dǎo)線與電源相連，錐形擋雨頂蓋、絕緣壁面和集雨底座均為HDPE材質(zhì)，錐形擋雨頂蓋和絕緣筒壁之間留有空隙。
[0008]所述的導(dǎo)電金屬片離集雨底座底部高度為50cm，絕緣空心筒體高100cm，直徑為20cm，塑料空心筒體高度為49.5cm，直徑為19.7cm，集雨底座高為50cm直徑為40cm。所述的電動(dòng)集水閘門(mén)包括電葫蘆提升機(jī)和厚度為8cm的鋼板閘門(mén)和電葫蘆提升機(jī)保護(hù)外殼。所述的集水池通過(guò)出水管道與提升泵相連。
[0009]農(nóng)用地初期徑流收集灌溉的方法包括如下步驟:
1)在目標(biāo)農(nóng)業(yè)用地低洼處開(kāi)挖導(dǎo)流渠及集水池，依次安裝初期徑流感應(yīng)器、電動(dòng)閘門(mén)、出水管道、提升泵、農(nóng)業(yè)灌溉管道及農(nóng)田灌溉噴頭；
2)排水溝渠下游設(shè)置排水溝渠擋流堰，排水溝渠擋流堰高20~30cm；
3)關(guān)閉集水底座上的排水口；
4)當(dāng)降雨后，初期徑流感應(yīng)器中的水位上升帶動(dòng)中部的塑料空心筒體上升，其頂部的長(zhǎng)條形導(dǎo)電金屬片與側(cè)壁上的導(dǎo)電金屬片連接，形成閉合回路，啟動(dòng)電葫蘆提升機(jī)，鋼板閘門(mén)開(kāi)啟，由于排水溝渠中設(shè)置了排水溝渠擋流堰，初期徑流通過(guò)電動(dòng)集水閘門(mén)流向集水池；水位持續(xù)上升至20cm，長(zhǎng)條形導(dǎo)電金屬片與導(dǎo)電金屬片的連接斷開(kāi)，鋼板閘門(mén)由于重力作用下降關(guān)閉，中后期降雨徑流漫過(guò)排水溝渠擋流堰，直接排放到周邊水體；
5)降雨結(jié)束后，打開(kāi)初期徑流感應(yīng)器集水底座上的排水口，將水排干，以待下一次降雨初期徑流收集使用；
6)非降雨期，可利用提升泵將集水池內(nèi)的初期徑流通過(guò)農(nóng)田灌溉管道和農(nóng)田灌溉噴頭進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，利用農(nóng)田吸納水中的氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
[0010]本發(fā)明充分利用了原有溝渠和農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上針對(duì)初期徑流污染負(fù)荷大的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行收集利用，同時(shí)相對(duì)于其他降雨收集系統(tǒng)，建造的集水池較小，減少施工成本和選址問(wèn)題。本發(fā)明尤其適用于坡地農(nóng)業(yè)用地區(qū)域，能夠起到削減農(nóng)業(yè)面源污染，達(dá)到資源持續(xù)利用的作用，同時(shí)，本身也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是農(nóng)業(yè)用地初期徑流收集灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的排水溝渠擋流堰結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的初期徑流感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的集水溝渠結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明的集水池結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:排水溝渠1、導(dǎo)流渠2、排水溝渠擋流堰3、初期徑流感應(yīng)器4、電動(dòng)集水閘門(mén)5、集水池6、提升泵7、農(nóng)田灌溉管道8、農(nóng)田灌溉噴頭9、非降雨期排水口 10、錐形擋雨頂蓋11、絕緣空心筒體12、導(dǎo)電金屬片13、長(zhǎng)條形導(dǎo)電金屬片14、塑料空心筒體15、排水口 16、固定組件17、集雨底座18、導(dǎo)線19、電源20、電葫蘆提升機(jī)21、鋼板閘門(mén)22、電葫蘆提升機(jī)保護(hù)外殼23、提升泵保護(hù)外殼24、出水管道25。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]如圖1~5所示，農(nóng)用地初期徑流收集灌溉系統(tǒng)，包括排水溝渠1、導(dǎo)流渠2、排水溝渠擋流堰3、初期徑流感應(yīng)器4、電動(dòng)集水閥門(mén)5、集水池6、提升泵7、農(nóng)業(yè)灌溉管道8、農(nóng)田灌溉噴頭9 ;排水溝渠1、導(dǎo)流渠2、集水池6、提升泵7、農(nóng)業(yè)灌溉管道8、農(nóng)田灌溉噴頭9順次相連，水溝渠I中部設(shè)有排水溝渠擋流堰3，靠近集水池6 —側(cè)的導(dǎo)流渠2上設(shè)有電動(dòng)集水閥門(mén)5，電動(dòng)機(jī)水閥門(mén)5與初期徑流感應(yīng)器4相連。
[0014]所述的排水溝渠擋流堰3高為20~30cm，在排水溝渠擋流堰3上開(kāi)鑿邊長(zhǎng)為5~10cm的方形非降雨期排水口 10，用于日常排水。
[0015]所述的初期徑流感應(yīng)器4包括錐形擋雨頂蓋11、絕緣空心筒體12、導(dǎo)電金屬片13、長(zhǎng)條形導(dǎo)電金屬片14、塑料空心筒體15、排水口 16、固定組件17、集雨底座18 ;集雨底座18內(nèi)設(shè)有絕緣空心筒體12，集雨底座18與絕緣空心筒體12相連部分設(shè)有多個(gè)細(xì)孔，保證內(nèi)外液面高度一致，絕緣空心筒體12下部?jī)?nèi)設(shè)有塑料空心筒體15，塑料空心筒