一种基于雨水收集的可调控水稻灌溉系统
技术领域
本发明是一种基于雨水收集的可调控水稻灌溉系统，涉及节水型水稻灌溉技术领域。
背景技术
现今，我国发展农业节水的重点之一就是改进田间灌水技术。在我国南方，水稻生产过程中应用最为广泛的灌溉方式为间歇灌溉。但间歇灌溉方式在不同的水稻生长环境条件下仍需要根据实际情况进行人为调控，且间歇灌溉方式和传统的灌溉方式的水资源利用率水平不高。在水稻灌溉技术逐渐走向信息化、节水化、现代化的趋势中，提高水稻生产过程中水资源利用率并实现水量控制成为研究重点。发展生态节水型水稻灌溉方式对于提高农业水资源利用率和可持续发展水平有重大意义。
在现有所采用的水稻灌溉技术方案中，为了实现水稻灌溉系统的自动化运行，往往会采用单一的灌溉形式。在大面积水稻灌溉的前提下，这种单一的灌溉形式会造成水资源浪费。由于水稻不同生长阶段的需水量不同，若无法适时调控灌溉方式和灌溉水量，也会导致水资源利用效率低下的问题。如专利公开号为CN108094141A的发明专利公开的水稻自动浇灌装置，其优点在于实现水稻自动浇灌的同时灌溉范围广且均匀，能够通过喷口喷灌的方式较小程度地伤害水稻。但是该发明难以调控灌溉形式，无法根据灌溉需求对灌溉方式、灌溉水量进行适时调整，易造成水资源浪费。
在推广节水型灌溉的过程中，大多数技术方案是通过对灌溉方式进行改进来达到节水目的，根据具体时间段的用水需求对灌溉方式进行调整，做到定时定点灌溉。目前很少有在调水源头上实施节水建设或是从农田水循环过程中构建新的节水模式。如专利公开号为CN209995051U的实用新型专利一种水稻灌溉用可调型节水装置，该装置通过布设调节水管实现对灌溉方式的调节，其优点在于根据具体的需水量进行水量调节，达到节水目的。但该专利仍需利用河流等其他来源的水资源，且无法利用从农田退排出去的水。
仅针对水稻灌溉方式进行的节水型灌溉建设，它的节水效果有限。现阶段生态节水型灌区建设需要一种可以从灌溉用水来源和农田水资源循环过程方面来提高水资源利用率的技术方案。
发明内容
本发明提出的是一种基于雨水收集的可调控水稻灌溉系统，其目的在于弥补现有技术存在的上述缺陷，提出了一种基于雨水收集的可调控水稻灌溉系统。该技术旨在改进传统的水稻灌溉技术，发展一种生态型节水水稻灌溉系统。结合雨水收集的技术方法转变灌溉水来源。通过实现对灌溉的自主调控，优化灌溉模式。同时本发明合理改进灌溉过程的水资源循环，重新收集农田退水，提高水资源利用率。此外该技术结合对水位水压的实时监测实现水稻灌溉系统的智能化监测。
本发明的技术解决方案：一种基于雨水收集的可调控水稻灌溉系统，其结构包括透水路面1、雨水收集池2、调蓄池3、缓冲坡4、灌溉调控模块5和退水尾管6。其中所述的透水路面1设置在雨水收集池2上方。所述的雨水收集池2和调蓄池3构成雨水收集调蓄模块，作用是调配输送收集的雨水。所述的缓冲坡4布置在调蓄池3上，缓冲坡4设置一定斜度以应对暴雨径流，可及时疏导雨水。所述的灌溉调控模块5和退水尾管6分别控制灌溉水的输入与农田退水的排出。
所述的透水路面1上布设透水砖11，具体的透水砖11材料可用生态砂基透水砖，砖间设置缝隙可供雨水渗漏。
所述的雨水收集池2上面承接透水路面1，雨水落水管21起过渡传输作用，对透水路面1渗漏下的雨水输入至雨水收集池2。雨水收集池2壁上布设有水压传感器24，与雨水收集监测面板25连接，显示雨水收集池2内雨水收集情况。具体的雨水收集池2底部构型采用“V”型铺设，便于泥沙在底部淤积，并通过排泥管23排出泥沙。雨水收集池2左侧布设一级输水管22用于雨水输送至调蓄池3。
所述的调蓄池3右侧布设二级输水管31与一级输水管22连接，实现灌溉雨水从雨水收集池2到调蓄池3的输送。所述的调蓄池3主要作用是：①完成灌溉雨水向灌溉调控模块5的输入，②与退水管32连接实现对农田退水的回收。农田退水的回收过程主要由抽水泵33将水从退水尾管6输送至退水管32。此外配电控制箱35安装在调蓄池3外并通过线路连接对灌溉调控模块5和抽水泵33供电。
所述的灌溉调控模块5根据具体的水稻种植方式在连接横杠53上设置相应工作单元。除了连接各工作单元作用外，连接横杠53内部铺设线路供电信号传递。所述的灌溉调控模块5水位传感器51，实时对水稻种植区域内水位情况进行监测并转化成电信号传输至控制阀52。该种布设方案有利于灌溉调控模块5根据实时的水位情况控制控制阀52的开关。
所述的退水尾管6可布置在水稻种植区中部或尾端，退水尾管6管道埋于地下并在退水期或暴雨期对农田里多余的水资源传输至调蓄池3。
本发明的有益效果：
一、为了达到节水目的，该可调控水稻灌溉系统从三个角度实现灌溉节水化设计：①利用雨水收集调蓄模块取代传统的河流抽水灌溉，在水稻种植的用水来源方面节约水资源。②通过自主调控灌溉模式，根据不同时节水稻的需水量和种植区水位的实时情况对灌溉水量做出调整，避免了灌溉过程中不必要的水资源浪费。③在灌溉水资源循环方面，通过农田退水回用，一定程度上地提高了水资源利用率。
二、为了科学合理地安排水稻生产过程中水资源循环过程，本发明将灌溉供水和农田退水实现自主控制，一方面利用灌溉调控模块中水位传感器与控制阀的联动实现灌溉水的供给过程符合水稻生长的需水量，一方面将适时地将农田退水回收利用。整个灌溉水资源实现了在水稻种植过程中的合理循环。
三、传统的水稻灌溉系统难以应对较极端的天气（如暴雨、干旱等），本发明通过雨水收集池和调蓄池在雨水充足的时段收集雨水和农田退水，在较为干旱的时段及时补充灌溉用水。本水稻灌溉系统具有应对不同天气和季节情况的良好性能。
四、为了便于灌溉系统的运行管理和维护工作，本发明在雨水收集池内布置水压传感器，在外安置雨水收集监测面板，实时监测雨水收集情况。在灌溉调控模块布设水位传感器，记录水稻种植区内水位情况。灌溉系统将雨水收集和灌溉供水过程实现智能化监测，尽可能地免去不必要的人工作业。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是本发明透水路面的结构示意图。
附图3是本发明雨水收集调蓄模块的正视图。
附图4是本发明灌溉调控模块的结构示意图
图中1是透水路面、2是雨水收集池、3是调蓄池、4是缓冲坡、5是灌溉调控模块、6是退水尾管、11是透水砖、21是雨水落水管、22是一级输水管、23是排泥管、24是水压传感器、25是雨水收集监测面板、31是二级输水管、32是退水管、33是抽水泵、34是三级输水管、35是配电控制箱、51是水位传感器、52是控制阀、53是连接横杠。
具体实施方式
如图1所示，一种基于雨水收集的可调控水稻灌溉系统包括透水路面1，雨水收集池2、调蓄池3、缓冲坡4、灌溉调控模块5、退水尾管6。具体施工设计时，透水路面1布置在雨水收集池2上方，缓冲坡4布置在调蓄池3上方，雨水收集池2、调蓄池3和灌溉调控模块5依次递进布置，退水尾管6布置在水稻种植区下方。
如图2所示，所述的透水路面1由透水砖11铺设构成，为了保证一定的雨水收集效率，透水砖11材料可选用生态砂基透水砖，具体材料不受限制，也可选用透水混凝土等其他材料。透水砖11之间保留一定缝隙可供雨水渗漏，提高透水性能。
如图3所示，所述的雨水收集池2和调蓄池3构成雨水收集调蓄模块，雨水收集池2收集储蓄下渗的雨水，调蓄池3配输灌溉水和收集农田退水。
具体布置实施方案如下：所述的雨水收集池2顶部用多排的雨水落水管21与透水路面1连接，渗漏的雨水经由雨水落水管21进入雨水收集池2。雨水收集池2底部采用“V”字构型，便于雨水中的泥沙物质在底部淤积，并通过底部布置的排泥管23排出。为了能够实时监测雨水收集池2中雨水的收集储蓄情况，雨水收集池2侧壁上布置水压传感器24，相应的数据情况在雨水收集监测面板25上显示。雨水收集池2中收集的雨水经由一级输水管22输出至下一级。
所述的调蓄池3布置二级输水管31接收雨水收集池2传输的雨水，同时调蓄池3中灌溉水来源也包括退水管32中传输的农田退水，农田退水由退水尾管6收集并通过抽水泵33抽取输送至退水管32。所述的调蓄池3中蓄积灌溉水，为了保证水稻生长的用水需求，灌溉水通过三级输水管34输送至灌溉调控模块5进行浇灌作业。所述的调蓄池3外侧布置配电控制箱35，通过线路连接完成对抽水泵33和灌溉调控模块5的供电。
如图4所示，所述的灌溉调控模块5负责水稻种植的灌溉作业，每个工作单元有水位传感器51和控制阀52。水位传感器51实时监测水稻种植区的水位情况并转换成电信号传输至控制阀52，每个单元可以根据实际情况调节灌溉水的排放量。每个工作单元由连接横杠53连接。
本发明工作原理：在水稻种植雨季，首先通过透水路面1渗透大量雨水，缓冲坡4以一定的斜度舒缓暴雨径流的冲刷作用。此时雨水收集池2和调蓄池3大量收集储蓄雨水，灌溉调控模块5停止工作。为了应对雨季水稻种植区的淹水情况，大量的农田退水由退水尾管6收集并通过抽水泵33抽取输送至调蓄池3。该阶段工作人员需要及时关注雨水收集监测面板25，了解雨水收集情况。
在水稻种植旱季，灌溉调控模块5根据水位传感器51的数据信息切换控制阀52的开关，对水稻种植区及时补水。该阶段的雨水收集池2和调蓄池3收集的雨水量会持续排出供给。
尽管结合附图已对本发明的实施方式和工作原理进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的指导下，在不脱离本发明宗旨的前提下，对该装置的外观设计还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护范围之内。
