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一种山地分散式集流储水补灌装置

2021-02-07 17:39:43

一种山地分散式集流储水补灌装置

  技术领域

  本实用新型属于雨水集蓄节灌的小型水利工程设备技术领域,主要应用于野外雨水集蓄与苗木需水的补灌,具体地说,涉及一种山地分散式集流储水补灌装置。

  背景技术

  太行山区既是华北地区重要的天然生态屏障,又是重要的水源补给区,同时也是集中连片深度贫困区。近年来,由于气候变化与人类活动影响的不断加剧,海河流域上游的山区河流也面临着“有河皆干”的危险。该区多年平均降水量600mm左右,有些地段降水量可达800 mm以上,但是总量依然不足,同时年际变化较大,且季节分布不均,70%的降水集中于7-8月份,春季十年九旱,冬天雨雪稀少,使得植被生长经常处于干旱缺水的困境。加之该地区土层薄、质地差、土壤贫瘠、漏水漏肥、水土流失严重,又进一步限制了植被对岩土水分的有效吸收与利用,干旱缺水与储水介质匮乏已经成为该区植被恢复与农业生产的主要制约因素。

  雨水集蓄与节水灌溉技术是山区发展旱作林果业和旱作农业,以及促进植被生态修复的重要技术手段,特别是雨水集蓄技术在促进山区经济社会发展中已经发挥了重要的作用。但是,由于山区地形地质条件复杂、降雨强度变化较大、技术体系不够完整、自动化程度低、费时费工等因素的影响,造成雨水集流效率与水分利用效率均偏低,最终使得雨水集蓄与节灌技术在山区的应用并不十分广泛。

  实用新型内容

  本实用新型提供一种结构简单,便于操作、集流效率高、节水、省时、省力、成本低的分散式集流储水补灌装置,以加强干旱缺水山区苗木的抗旱能力,并提高其生长质量,促进山区生态修复与生态产业发展。

  为实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案如下:

  一种山地分散式集流储水补灌装置,包括分散预埋于山地土壤内的用于收集地表径流并将其储存的储水机构,苗木穿过相对应的储水机构种植于土壤内,所述储水机构具有在苗木缺水时用于将其内收集的雨水供给苗木的自动出水补灌单元,所述储水机构包括底部通过密封板连接的内套和外套,且二者的上部通过带渗水孔的桶盖密封,内套与外套之间构成储水腔,苗木沿内套的轴线贯穿内套并种植于土壤内。

  进一步的,所述渗水孔为多个,且均匀地分布于桶盖上。

  进一步的,于所述桶盖上覆盖有一层自净进水层,所述自净进水层的上表面与山地表面齐平或低于山地表面。

  进一步的,所述自净进水层包括自上而下依次铺设的反过滤层和尼龙网层。

  进一步的,所述反过滤层包括自上向下依次铺设的粗砂层、小石子层、大石子层。

  进一步的,所述粗砂层厚度:小石子层厚度:大石子层厚度为1:1:1.5。

  进一步的,所述粗砂层中粗砂的粒径为0.5-2mm、小石子层中小石子的粒径为5-8mm、大石子层中大石子的粒径为10-20mm。

  进一步的,所述自动出水补灌单元包括安装于储水机构上用于连通或阻断储水机构内水分流向苗木的电磁阀,和埋设于苗木根系层的水分传感器,所述电磁阀和水分传感器均连接于PLC上。

  本实用新型由于采用了上述的结构,其与现有技术相比,所取得的技术进步在于:本实用新型以雨水集蓄补灌为核心,首先利用自然坡面,进行雨水集流,解决因干旱缺水而苗木难以成活的问题;再利用储水机构,进行雨水径流储蓄,解决岩土介质对水分的调蓄能力较差的问题,然后利用自动出水补灌单元,对种植于各储水机构处的苗木进行精准补灌,解决了收集雨水资源的有限性问题,实现适时出水的目的,提高有限水资源的利用效率。

  附图说明

  附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。

  在附图中:

  图1为本实用新型实施例的结构示意图;

  图2为图1另一角度的结构示意图;

  图3为本实用新型实施例反过滤层的结构示意图;

  图4为本实用新型实施例自动出水补灌单元的电路图。

  标注部件:1-储水机构,2-电磁阀,3-苗木,4-反过滤层,5-尼龙网层,6-桶盖,7-水分传感器。

  具体实施方式

  以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

  实施例 一种山地分散式集流储水补灌装置

  本实施例公开了一种山地分散式集流储水补灌装置,如图1-4所示,包括储水机构1,该储水机构1预埋在山地土壤内,用于收集地表径流并将水分储存。每个储水机构1包括底部通过密封板连接的内套和外套,且二者的上部通过带渗水孔的桶盖6密封,内套与外套之间构成储水腔,苗木3沿内套的轴线贯穿内套并种植于土壤内。在储水机构1上安装有自动出水补灌单元,该自动出水补灌单元在苗木3缺水时用于将储水机构1内收集的雨水供给苗木3。本实施例以山区干旱阳坡为例,造林密度为3×4米,造林苗木3株高1.0-1.5米,基径1.0-3.0cm。内套直径为20cm,外套直径为100cm,高60cm,一次最多可以储水0.45立方米。

  本实施例为了使储水机构1更加充分地收集地表径流,如图1所述渗水孔为多个,且均匀地分布在桶盖6上,本实施例优选的桶盖6上的渗水孔的孔径为0.5-1.0cm,孔间距为5.0cm。在雨水径流的过程中,本实施例为了解决降雨径流过程中的泥沙进入出水腔的问题,在桶盖6上覆盖有一层自净进水层,该自净进水层的上表面与山地表面齐平或低于山地表面。如图3所示,自净进水层包括自上而下依次铺设的反过滤层4和尼龙网层5,其中,反过滤层4包括自上向下依次铺设的粗砂层、小石子层、大石子层,粗砂层厚度:小石子层厚度:大石子层厚度为1:1:1.5,粗砂层中粗砂的粒径为0.5-2mm、小石子层中小石子的粒径为5-8mm、大石子层中大石子的粒径为10-20mm。本实施例为了提高过滤效果,优选的尼龙网层5的目数为20目,丝径为1.0mm;粗砂层厚度为5cm,小石子层厚度5cm,大石子层厚度10cm;粗砂层中粗砂的粒径为1.0mm,小石子层中小石子的粒径为6.0mm,大石子层中大石子的粒径为15mm。

  本实施例自动出水补灌单元具体的结构为,如图4所示,自动出水补灌单元包括PLC、电磁阀2及水分传感器7。电磁阀2安装于储水机构1的内套上,用于连通或阻断储水腔内的水分流向苗木3,电磁阀2为常闭式电磁阀,供电为直流DC12v,通电开启、断电关闭。水分传感器7埋设在苗木3根系层,电磁阀2和水分传感器7均连接在PLC上,水分传感器7在直流DC12v电源供电条件下工作,根据土壤含水量的大小输出一个0-5v直流电压信号,土壤含水量Q电压信号V的关系是:Q=V/5。PLC上设置有一路电源(DC12v)输出通道,一路电压信号输入通道,一路继电器报警输出通道。

  本实施例的工作原理为:

  当降雨发生时,携带泥沙的降雨径流,经反过滤层4、尼龙网层5、带渗水孔的桶盖6进入储水机构1的储水腔内储存;当降雨结束后,随着蒸散发的不断进行,岩土水分将逐渐减少,该信号通过水分传感器7测定,并被传输到PLC,与预先设定的数值进行比较,当实测值小于设定值时,PLC将驱动电磁阀2打开放水,对苗木3进行补灌。

  最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。

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