本發(fā)明屬于雨水資源化利用和給水排水技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)面積占總面積的68.8％。多年平均降雨量?jī)H為250～600mm，且60％以上集中在7～9月份，水資源十分缺乏。由于自然降水時(shí)空布不均，且地表徑流大量流失，土壤保水性能差，生態(tài)環(huán)境脆弱，存在農(nóng)作物成活率和保存率低、產(chǎn)物質(zhì)量差、經(jīng)濟(jì)效益低的問(wèn)題，制約了設(shè)施農(nóng)業(yè)和林果業(yè)的發(fā)展。將雨水集蓄加以利用，使得種植高效經(jīng)濟(jì)作物成為可能，有利于退耕還林的實(shí)施和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整。干旱半干旱地區(qū)雨水集蓄利用對(duì)灌溉作物、林木、果樹(shù)，提高作物產(chǎn)量和林草成活率具有重要意義，同時(shí)具有攔泥減沙、保持水土的作用，雨水的集蓄利用可改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，增加區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
我國(guó)水的總儲(chǔ)量平均每年約為28000億立方米，人均占有水資源量約為世界人均占有量的1/4，且水資源分布不均，北方地區(qū)嚴(yán)重缺水。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人口的增加，水資源的供需矛盾尤為突出。探索實(shí)施雨水利用，可以緩解供水不足的矛盾，解決水資源短缺。若將我國(guó)每年約60000億立方米的雨水充分利用起來(lái)，我國(guó)水資源緊缺將得到緩解。雨水資源是一種寶貴的淡水資源，充分利用雨水資源是一種既經(jīng)濟(jì)又有效的彌補(bǔ)水資源不足的一種途徑。我國(guó)在水資源日趨緊張的情況下，開(kāi)展雨水資源的廣泛利用，必將取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。長(zhǎng)江流域，南方地區(qū)洪澇災(zāi)害肆虐頑癥通過(guò)農(nóng)田儲(chǔ)存滲漏可以大大緩解，突出社會(huì)災(zāi)害壓力，國(guó)家生命財(cái)產(chǎn)不受災(zāi)害天氣的影響。
現(xiàn)有的雨水收集系統(tǒng)，是將雨水根據(jù)需求進(jìn)行收集后，并經(jīng)過(guò)對(duì)收集的雨水進(jìn)行處理后達(dá)到符合設(shè)計(jì)使用標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。如專利CN101933449A公開(kāi)了一種用于丘陵坡地的集雨節(jié)灌系統(tǒng)，包括集雨塘或集雨堰、高位蓄水池，低位蓄水池、水泵和輸水管，集雨塘或集雨堰設(shè)置在丘谷的中部或下部，高位蓄水池設(shè)置在集雨塘或集雨堰附近各丘體中高度最高的丘體上部，低位蓄水池為多個(gè)，分別設(shè)置在高位蓄水池周邊的各丘體上，其高度低于高位蓄水池，水泵安裝在集雨塘或集雨堰旁，其進(jìn)水口接集雨塘或集雨堰，其出水口接高位蓄水池，輸水管鋪設(shè)在高位蓄水池與各低位蓄水池之間，但這種集雨節(jié)灌系統(tǒng)對(duì)于地勢(shì)有嚴(yán)格的要求，不適合普遍推廣；再如另專利CN101536662A公開(kāi)了一種干旱地區(qū)果樹(shù)節(jié)水灌溉裝置在保水膜上設(shè)有透氣孔、開(kāi)尾拉鏈和滴管孔，由滴管接口、防堵夾板和水槽組成滲水板，水槽上設(shè)有導(dǎo)水孔，滲水板放置在保水膜內(nèi)，滲水板上的滴管接口與滴灌管相連接；使用時(shí)將保水膜埋入果樹(shù)旁并拉上保水膜上的拉鏈，將滲水板的滴管接口與滴灌管相接，然后通過(guò)管道系統(tǒng)向保水膜內(nèi)輸送水分，但這種裝置雖然可以保水節(jié)水，但是要在每一棵果樹(shù)下安裝裝置，工程量浩大；又如專利CN204551590A公開(kāi)了一種農(nóng)田雨水收集和儲(chǔ)存系統(tǒng)，包括匯流面、匯水溝、連接溝、集水溝和儲(chǔ)水池，所述匯流面為傾斜設(shè)置，所述匯流面低的一側(cè)設(shè)置匯水溝，所述匯流面之間設(shè)置集水溝，所述匯水溝的左端與連接溝連通，所述集水溝的左端與連接溝的中部連通，所述集水溝的右端與儲(chǔ)水池相連通，然而該系統(tǒng)存在儲(chǔ)雨量小，可覆蓋范圍小，且建造成本高，不適合于大范圍農(nóng)田推廣使用。
因此，針對(duì)目前雨水得不到有效的回收再利用，特別是丘陵地區(qū)農(nóng)田用水難、雨季大量的雨水得不到有效利用，白白流失，造成水資源極大浪費(fèi)的問(wèn)題，如何提供一種能夠?qū)⒋蟛糠钟晁占?、回收再利用的方法，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、維護(hù)方便且雨水回收率高的高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次連通的雨水收集管道1、沉淀掛污裝置2、棄流過(guò)濾裝置3、雨水儲(chǔ)存模塊8和雨水利用裝置12；其中，所述雨水收集管道1設(shè)置于農(nóng)田表面用于收集農(nóng)田中匯集的雨水；所述雨水儲(chǔ)存模塊8四周均包覆有土工布6和/或防滲膜7，使得所述雨水儲(chǔ)存模塊8位于所述土工布6和/或防滲膜7形成的封閉區(qū)域內(nèi)，所述雨水儲(chǔ)存模塊8上設(shè)有與地面連通的清污井10；所述雨水利用裝置12通過(guò)輸水管道11與所述雨水儲(chǔ)存模塊8連通。
進(jìn)一步地，所述雨水儲(chǔ)存模塊8上方鋪設(shè)有浮土層5和土壤層4。
進(jìn)一步地，所述雨水收集管道1為多個(gè)，均布與農(nóng)田上并與排水溝相連通；所述多個(gè)雨水收集管并聯(lián)設(shè)置。
進(jìn)一步地，所述雨水儲(chǔ)存模塊8底部鋪設(shè)有泥土層9，所述泥土層9為黃沙和水泥墊層；單層雨水儲(chǔ)存模塊8排放不需要黃沙和水泥墊層，如深度超過(guò)3米以上則可鋪設(shè)泥土層9。
進(jìn)一步地，所述雨水儲(chǔ)存模塊8四周均包覆有防滲膜7，在包覆有防滲膜7的所述雨水儲(chǔ)存模塊8上表面鋪設(shè)所述土工布6。
進(jìn)一步地，所述輸水管道11與所述雨水儲(chǔ)存模塊8連通的一端位于所述雨水儲(chǔ)存模塊8的中部位置。
進(jìn)一步地，所述雨水儲(chǔ)存模塊8由多個(gè)相互連通的儲(chǔ)存單元組成，所述儲(chǔ)存單元材質(zhì)采用高抗沖改性聚丙烯原料，其具有耐老化、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且安裝方便、適用范圍廣。
進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)存單元的體積為1000-1200mm×900mm×600mm；優(yōu)選地，所述儲(chǔ)存單元的體積為1100mm×900mm×600mm，1200mm×600mm×600mm。
進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)存單元的體積的有效儲(chǔ)水量為0.2-0.5m3；優(yōu)選地，單個(gè)所述儲(chǔ)存單元的體積的有效儲(chǔ)水量為0.3-0.45m3；更為優(yōu)選地，單個(gè)所述儲(chǔ)存單元的體積的有效儲(chǔ)水量為0.4m3。
進(jìn)一步地，以所述雨水儲(chǔ)存模塊8的總體積計(jì)，每100畝農(nóng)田建200-300m3的高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)；優(yōu)選地，每100畝農(nóng)田建270m3的高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)。
進(jìn)一步地，所述雨水收集管道1、沉淀掛污裝置2、棄流過(guò)濾裝置3、儲(chǔ)存裝置和雨水利用裝置12之間的連接管道上設(shè)有開(kāi)關(guān)閥門。
進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)存裝置和雨水利用裝置12之間的輸水管道11上還設(shè)有輸水泵。
進(jìn)一步地，所述雨水收集管道1上設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，所述過(guò)濾網(wǎng)孔徑為1-20mm，所述過(guò)濾網(wǎng)為不銹鋼材質(zhì)。
進(jìn)一步地，所述高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)之間通過(guò)管道并聯(lián)或串聯(lián)使用，具體方法將多個(gè)所述循環(huán)利用系統(tǒng)的雨水儲(chǔ)存模塊8之間通過(guò)管道相互并聯(lián)或串聯(lián)，以提高雨水的利用效率。
本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)的施工方法，包括以下步驟：
步驟1，挖掘用于設(shè)置雨水儲(chǔ)存模塊的凹槽，夯實(shí)地基；
步驟2，在凹槽底部和內(nèi)壁鋪設(shè)土工布和/或防滲膜，搭建雨水儲(chǔ)存模塊；
步驟3，分別鋪設(shè)雨水管道、沉淀掛污裝置、棄流過(guò)濾裝置和雨水利用裝置，并通過(guò)輸水管道連通；
步驟4，在雨水儲(chǔ)存模塊上設(shè)置清污井，然后采用土工布和/或防滲膜包裹雨水儲(chǔ)存模塊；
步驟5，回填土方，鋪設(shè)浮土層和土壤層。
進(jìn)一步地，所述凹槽的界面為梯型或倒梯型結(jié)構(gòu)，所述凹槽的坡面與水平面的夾角為45-90°；優(yōu)選地，所述梯型為等腰梯型，坡面與水平面的夾角為60°。
進(jìn)一步地，在凹槽底部和內(nèi)壁先鋪設(shè)土工布，然后再鋪設(shè)防滲膜。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：
本發(fā)明的高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和維護(hù)方便，不需要專門的施工技術(shù)和設(shè)備，易于推廣應(yīng)用，解決了缺水地區(qū)農(nóng)民種植高效經(jīng)濟(jì)作物時(shí)沒(méi)有灌溉水的主要問(wèn)題，為當(dāng)?shù)匕l(fā)展經(jīng)濟(jì)作物和果林業(yè)提供了條件，由于利用雨水解決了旱時(shí)無(wú)水可灌的問(wèn)題，就可提高經(jīng)濟(jì)作物種植比例、保證經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，同時(shí)還有效地保持了水土，避免了降雨對(duì)土壤的沖刷，有利于形成可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式，可以增加農(nóng)民收入，改善農(nóng)民生活，促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，有利于改善生態(tài)環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益；此外，采用多個(gè)循環(huán)利用系統(tǒng)通過(guò)管道相連通，當(dāng)一處雨水儲(chǔ)存模塊蓄滿雨水后，雨水可進(jìn)入其他未收集滿的雨水儲(chǔ)存模塊繼續(xù)蓄水，方便、實(shí)用，節(jié)約水資源，還能從根本上解決洪澇災(zāi)害問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明一種高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1-雨水收集管道，2-沉淀掛污裝置，3-棄流過(guò)濾裝置，4-土壤層，5-浮土層，6-土工布，7-防滲膜，8-雨水儲(chǔ)存模塊，9-地基層，10-清污井，11-輸水管道，12-雨水利用裝置。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括依次連通的雨水收集管道1、沉淀掛污裝置2、棄流過(guò)濾裝置3、雨水儲(chǔ)存模塊8和雨水利用裝置12；其中，雨水收集管道1設(shè)置于農(nóng)田表面用于收集農(nóng)田中匯集的雨水，所述雨水收集管道1為多個(gè)，均布與農(nóng)田上并與排水溝相連通；所述多個(gè)雨水收集管并聯(lián)設(shè)置；雨水儲(chǔ)存模塊8四周均包覆有土工布6和/或防滲膜7，使得雨水儲(chǔ)存模塊8位于土工布6和/或防滲膜7形成的封閉區(qū)域內(nèi)，雨水儲(chǔ)存模塊8上設(shè)有與地面連通的清污井10，可通過(guò)清污井10進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)和系統(tǒng)維護(hù)；雨水利用裝置12通過(guò)輸水管道11與雨水儲(chǔ)存模塊8連通。
本實(shí)施例的一個(gè)方面，在雨水儲(chǔ)存模塊8上方鋪設(shè)有浮土層5和土壤層4，用于農(nóng)作物的種植，提高農(nóng)田利用率。雨水儲(chǔ)存模塊8底部鋪設(shè)有泥土層9，優(yōu)選的該泥土層9為黃沙和水泥墊層；單層雨水儲(chǔ)存模塊8排放不需要黃沙和水泥墊層，如深度超過(guò)3米以上則可鋪設(shè)泥土層9。
本實(shí)施例的一個(gè)方面，雨水儲(chǔ)存模塊8四周均包覆有防滲膜7，在包覆有防滲膜7的雨水儲(chǔ)存模塊8上表面鋪設(shè)土工布6。
本實(shí)施例的一個(gè)方面，為防止雨水利用裝置12在使用過(guò)程中輸水管道11因雨水儲(chǔ)存模塊8的沉積物發(fā)生堵塞，將輸水管道11與雨水儲(chǔ)存模塊8連通的一端位于雨水儲(chǔ)存模塊8的中部位置，可有效降低雨水利用裝置12故障的發(fā)生。
本實(shí)施所采用的雨水儲(chǔ)存模塊8由多個(gè)相互連通的儲(chǔ)存單元組成，儲(chǔ)存單元材質(zhì)采用高抗沖改性聚丙烯原料，其中，儲(chǔ)存單元的體積為1000-1200mm×900mm×600mm；優(yōu)選地，儲(chǔ)存單元的體積為1100mm×900mm×600mm，1200mm×600mm×600mm；儲(chǔ)存單元的體積的有效儲(chǔ)水量為0.2-0.5m3；優(yōu)選地，單個(gè)儲(chǔ)存單元的體積的有效儲(chǔ)水量為0.3-0.45m3；更為優(yōu)選地，單個(gè)儲(chǔ)存單元的體積的有效儲(chǔ)水量為0.4m3。以雨水儲(chǔ)存模塊8的總體積計(jì)，每100畝農(nóng)田建200-300m3的高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)；優(yōu)選地，每100畝農(nóng)田建270m3的高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)。
此外，在雨水收集管道1、沉淀掛污裝置2、棄流過(guò)濾裝置3、儲(chǔ)存裝置和雨水利用裝置12之間的連接管道上設(shè)有開(kāi)關(guān)閥門；儲(chǔ)存裝置和雨水利用裝置12之間的輸水管道11上還設(shè)有輸水泵；雨水收集管道1上設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)孔徑為1-20mm，過(guò)濾網(wǎng)為不銹鋼材質(zhì)。
該高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)之間通過(guò)管道并聯(lián)或串聯(lián)使用，具體方法將多個(gè)循環(huán)利用系統(tǒng)的雨水儲(chǔ)存模塊8之間通過(guò)管道相互并聯(lián)或串聯(lián)，以提高雨水的利用效率。
本實(shí)施例還提供了一種高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)的施工方法，包括以下步驟：
步驟1，挖掘用于設(shè)置雨水儲(chǔ)存模塊的凹槽，夯實(shí)地基，澆筑地基層；單層排放不需要黃沙，水泥墊層，如深度超過(guò)3米以上可以考慮；
步驟2，在凹槽底部和內(nèi)壁鋪設(shè)土工布和/或防滲膜，搭建雨水儲(chǔ)存模塊；
步驟3，分別鋪設(shè)雨水管道、沉淀掛污裝置、棄流過(guò)濾裝置和雨水利用裝置，并通過(guò)輸水管道連通；
步驟4，在雨水儲(chǔ)存模塊上設(shè)置清污井，然后采用土工布和/或防滲膜包裹雨水儲(chǔ)存模塊；
步驟5，回填土方，鋪設(shè)浮土層和土壤層。
其中，凹槽的界面為梯型或倒梯型結(jié)構(gòu)，凹槽的坡面與水平面的夾角為45-90°；優(yōu)選地，梯型為等腰梯型，坡面與水平面的夾角為60°；優(yōu)選地，在凹槽底部和內(nèi)壁先鋪設(shè)土工布，然后再鋪設(shè)防滲膜。
工作過(guò)程：當(dāng)下雨時(shí)，農(nóng)田間雨水通過(guò)排水溝進(jìn)入雨水收集管道，并通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)濾除大部分雜物，經(jīng)雨水收集管道收集的雨水匯集后依次通過(guò)沉淀掛污裝置和棄流過(guò)濾裝置處理后進(jìn)入雨水儲(chǔ)存模塊，并儲(chǔ)存于該雨水儲(chǔ)存模塊內(nèi)；當(dāng)雨量較大時(shí)，雨水儲(chǔ)存模塊儲(chǔ)滿雨水時(shí)，多余的可雨水進(jìn)入相鄰的高效農(nóng)田雨水滲透灌溉循環(huán)系統(tǒng)的雨水儲(chǔ)存模塊儲(chǔ)，從而有效提高雨水的利用率，有效的防止了農(nóng)田初期雨水污染物流入農(nóng)村溝道，進(jìn)而污染河流等水環(huán)境的問(wèn)題；儲(chǔ)存的雨水可通過(guò)雨水利用裝置進(jìn)行農(nóng)田灌溉等。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。