区域化雨水再利用调配方法及系统与流程

本发明涉及农业工程技术领域，尤其涉及一种区域化雨水再利用调配方法及系统。

背景技术：

目前，在中国雨水分配极不均匀，通常呈现南多北少、东多西少的情况，在雨季南方和东部地区降雨量充足甚至出现水涝灾害，而向北方和西部区域则降雨量呈逐渐下降的趋势，其中，国家开展的水利调配工程则是集中从几条主要的河流统一调配供水，但是，降雨具有明显的季节性，在雨季，不同区域的降雨汇流到河流中无法收集，导致水资源浪费；同时，集中通过河流调配水，受主管网线分布的影响，水量调配过程繁琐。如何设计一种充分利用降雨来实现水资源均匀分布并方便水量调配的技术是本发明所要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种区域化雨水再利用调配方法及系统，实现充分利用降雨来进行灌溉和养殖供水等，达到水资源均匀分布并方便水量调配。

本发明提供的技术方案是：一种区域化雨水再利用调配方法，包括：每个区域中在地面以下设置有蓄水池，蓄水池用于存储降雨时所收集到的雨水，每个区域中配置有主管网，每个蓄水池分别与主管网连接；同一区域中，水位高的蓄水池向主管网中注水，主管网向水位低的蓄水池注水；不同的区域之间中，蓄水量多的区域中的主管网向蓄水量少的区域中的主管网供水。

进一步的，在同一区域中，根据不同蓄水池的蓄水量情况，主管网中的水流沿蓄水池水量由多至少的方向流动。

进一步的，不同区域之间，沿降雨量分布由多至少的方向，蓄水量多的区域中的主管网向蓄水量少的区域中的主管网供水。

本发明还提供一种区域化雨水再利用调配系统，包括在每个区域中配置的蓄水池和雨水收集系统，所述雨水收集系统用于收集雨水并将收集的雨水输送到所述蓄水池中，所述蓄水池设置在区域的地面下方存储降雨时所收集到的雨水；所述蓄水池中设置有潜水泵和液位检测器；每个区域中配置有主管网，各个所述潜水泵分别与所述主管网连接，所述主管网和所述蓄水池之间还设置有回水管，所述回水管上设置有第一电磁阀，相邻两个区域中的所述主管网连接在一起；所述区域化雨水再利用调配系统还包括主控制器和多个区域控制器，所述区域控制器与所述潜水泵、所述液位检测器和所述第一电磁阀信号连接，所述区域控制器与所述主控制器信号连接。

进一步的，区域中搭建有大棚，所述大棚的种植地面以下设置有所述蓄水池，所述雨水收集系统为设置在所述大棚上的集水槽，所述集水槽用于收集降在所述大棚的棚膜上雨水，所述集水槽与对应的所述蓄水池连接。

进一步的，所述蓄水池中设置有隔断，所述隔断将所述蓄水池分割为沉淀区和蓄水区，所述雨水收集系统收集的雨水输送到所述沉淀区。

进一步的，所述主管网和所述蓄水池之间还设置有反冲洗管，所述反冲洗管上设置有第二电磁阀，所述回水管用于向所述蓄水区注水，所述反冲洗管用于向所述沉淀区注水，所述沉淀区的底部还设置有排污泵，所述排污泵的出水口还连接有延伸至所述蓄水池外部的排污管。

进一步的，区域中的山坡上设置有所述蓄水池，所述雨水收集系统包括设置在所述山坡上由上至下布置的多条横向集雨槽，上下相邻的所述横向集雨槽通过纵向水管连接，其中至少一根所述纵向水管与所述蓄水池连接。

进一步的，还包括灌溉组件，所述灌溉组件包括引水管和连接在所述引水管上的多根渗灌管，所述引水管通过第三电磁阀与所述主管网连接。

进一步的，还包括施肥组件，所述施肥组件包括肥料罐和循环水泵，所述肥料罐中设置有搅拌器，所述肥料罐的进水口通过第四电磁阀与所述引水管连接，所述肥料罐的出水口连接所述循环水泵，所述循环水泵通过第五电磁阀与所述引水管连接。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过在地面以下设置蓄水池，在降雨环境下，蓄水池能够收集地面上的降雨，从而减少雨水顺着排水渠道流走或渗入到地下水系，雨水收集在蓄水池中可以用于后期农作物的灌溉，以充分的利用雨水，同时，每个区域配置的蓄水池能够有效的收集该地区的降雨量，而降雨量分配不均的情况下，利用主管网一方面能够平衡同一区域中不同蓄水池的储水量，另一方面还能够实现跨区域水量调配，实现充分利用降雨来进行灌溉，达到水资源均匀分布并方便水量调配。这样就开发了新的水资源，实现了不同区域间雨水的自动调节，消除了旱灾和洪灾，防汛变得十分简单，节约地下水资源，沙漠更容易治理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明区域化雨水自动调配系统的总原理图；

图2为本发明区域化雨水自动调配系统中单一区域中蓄水池与主管网的连接原理图；

图3为本发明区域化雨水自动调配系统中蓄水池的结构原理图；

图4为本发明区域化雨水自动调配系统中大棚与蓄水池的布局图；

图5为本发明区域化雨水自动调配系统中施肥组件的结构原理图;

图6为本发明区域化雨水自动调配系统中山坡上配置蓄水池的结构原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，本实施例区域化雨水再利用调配系统，包括在各个区域100中设置有蓄水池1，同时，每个区域配置有雨水收集系统；雨水收集系统用于收集雨水并将收集的雨水输送到所述蓄水池1中，所述蓄水池1设置在区域的地面下方存储降雨时雨水收集系统所收集到的雨水，蓄水池1中设置有潜水泵11和液位检测器12；每个区域中配置有主管网2，各个所述潜水泵11分别与所述主管网2连接，所述主管网2和所述蓄水池1之间还设置有回水管13，所述回水管13上设置有第一电磁阀（未标记），相邻两个区域100中的所述主管网2连接在一起；本实施例区域化雨水再利用调配系统还包括主控制器（未图示）和多个区域控制器（未图示），所述区域控制器用于与所述潜水泵11、所述液位检测器12和所述第一电磁阀信号连接，所述区域控制器与所述主控制器信号连接。

具体而言，在不同区域内，年降雨量各不相同，以单个区域为乡镇或城区为例进行说明，同一个区域范围内存在农作物种植区和城市绿化区域，日常均需要供水进行灌溉，则对应的在地下配置有蓄水池1，在降雨环境下，通过雨水收集系统收集降雨并输送到蓄水池1中进行存储，这样，便可以有效的收集雨水，以避免雨天过多的雨水流淌至江河而无法再利用，而当需要用水时，则可以利用蓄水池1中的雨水进行灌溉。更重要的是，针对不同区域降雨分布不均的情况下，则可以根据液位检测器检测蓄水池1的水位，在水位较高的情况下，通过潜水泵将高水位的蓄水池1中的水输送到主管网2以用于供给其他低水位的蓄水池1；同时，针对跨区域雨水分布不均的情况下，不同区域之间通过主管网2进行雨水的调配。

配合雨水收集系统能够实现在单个区域下，针对雨天降雨进行有效的收集利用，收集的雨水一方面用于该区域的植物灌溉，另一方面还可以将多余的雨水统一调配到降雨量小的区域，实现了不同区域间雨水的自动调节，利用收集的雨水作为一种新的水资源来实现农业和城市植物灌溉使用。大范围推广使用后，可以消除旱灾和洪灾，防汛变得十分简单，节约地下水资源，沙漠更容易治理。其中，调配系统还可以根据需要配置补水口和溢水口，当某一区域集中降雨量过大而导致蓄水池1蓄满时，主管网2则通过溢水口将蓄水池1中的水向地下、河、湖排水，而当蓄水池1中的水不足时且其他区域中的蓄水池1中的水无法及时调配的情况下，也可以通过补水口从地下、河、湖中取水补给，而具体的排水和补水的方式可以采用水泵来完成，在此不做限制和赘述。另外，雨水收集系统的方式有多种，根据区域的建筑物的形式不同可以分为大棚雨水收集、广场及道路雨水收集、楼房雨水收集以及山坡雨水收集，而针对广场及道路进行雨水收集则可以利用城市建设中的排水系统，而楼房雨水则利用房屋上的雨水管道，在此不做限制。

而在现代化农业建设过程中，大棚3被广泛的推广，以在大棚3所在的区域设置蓄水池1为例进行雨水调配的具体说明。大棚3一般包括支撑架和棚膜，而大棚3在搭建时，通常需要进行地基的建设，本实施例区域化雨水调配系则在大棚搭建时，事先在大棚搭建区域挖掘出一定深度的地坑，并在地坑中建设蓄水池1，蓄水池1由于位于地层以下则采用封闭式结构，蓄水池1的上方重新填充种植土以形成种植地面200，其中，蓄水池1的占地面积可以完全位于大棚3所在区域内也可以超出大棚3所在的区域，在此不做限制。大棚3搭建好后，在降雨天气，雨水通过雨水收集系统收集起来，雨水收集系统收集的雨水输送到所述蓄水池1中进行存储，而雨水收集系统收集雨水的方式有多种，例如：可以在大棚3周围建立水沟，水沟中的水汇流并输送到蓄水池1中；优选地，雨水收集系统为设置在大棚3上的集水槽4，集水槽4用于收集降在所述大棚3的棚膜上雨水，所述集水槽4通过水管41与对应的所述蓄水池1连接，具体的，在各个区域中，大棚3将占用绝大多数的用地面积，而通过有效的收集降在棚膜上的雨水，一方面雨水落在棚膜上受地面的泥沙污染少，集水槽4收集的雨水含泥沙量少，从而避免蓄水池1中聚积过多的泥沙，另一方面棚膜上的雨水直接汇流到集水槽4中，雨水的收集效率更高。其中，蓄水池1顶部的地面为种植地面200，所述种植地面200的厚度为40cm-100cm，蓄水池1上的种植地面的厚度以满足大棚内种植物的生长要求为准，而由于蓄水池1上方覆盖有种植地面，在冬季环境下，蓄水池1中的水也不会结冰，以保证冬季大棚农作物的灌溉要求。另外，每个区域100配置有独立的区域控制器，区域控制器能够根据各个蓄水池1中液位检测器12检测到的水位信号来控制统计该区域100内的蓄水量，同时，还可以对应的调控该区域100中各个蓄水池1中的水，即对于水位高的蓄水池1，则区域控制器启动对应的潜水泵11将该蓄水池1中的水输送到主管网2中；而对于水位低的蓄水池1，区域控制器打开对应的第一电磁阀，主管网2中的水通过回水管对低水位的蓄水池1补水。而对于主控制器则根据各个区域控制器反馈的蓄水情况实现跨区域调度水，相邻两个区域100中的所述主管网2则通过主控阀101连接，根据水的调度方向开启对应的主控阀101以实现在不同的区域100之间调度用水。优选地，为了实现绿色环保，充分利用绿色能源来驱动系统运行，所述区域100中还设置有用于发电的风力发电模组和/或太阳能发电模组。具体的，由于区域100的占地面积较大，则可以充分的利用风力发电或太阳能发电来供给相关用电设备供电，相对应的，区域100中配置有蓄电池来存储风力发电模组或太阳能发电模组产生的电能。区域化雨水再利用调配方法针对水资源进行新的开发利用以及区域化雨水自动调节，同时实现抗旱、抗洪、防汛，如果上述系统遍布全国，那么，南方的降雨可以自动调节到北方，这就是新的水利调配方法；东部的降雨就可以自动调节到西部，这就是新的解决西部缺水的方法，甚至沙漠也容易治理了。各区域除了主管网，还有本区域的农作物滴灌管网、其他供水管网，都可以从蓄水池中取水给农作物滴灌、给养殖场供水等，这样就开发了雨水作为全新的水资源，大大减少了对地下水资源的依赖，甚至因为滴灌节约大量的水。每个区域中蓄水池的容量则按照当地50年一遇的单次最大降雨量设计建设的，也就是说，对于50年一遇的洪涝灾害区域，降雨覆盖的地区如果有60%-80%的面积建设有上述系统，那么60%-80%的降雨就会被收集到蓄水池保存，这样，洪水就会被削减60%-80%水量，抗洪防汛就不再是难题。如果同时启动区域雨水自动调节系统，在降雨的同时，雨水一边收集一边通过主管网向没有降雨的区域转移，对洪水的削减量还会更大，甚至压根就形不成洪水了，被动防汛变成了主动防汛，避免了河流决堤、武警官兵连夜奋战等艰难时刻。

进一步的，所述蓄水池1中设置有隔断14，所述隔断14将所述蓄水池1分割为沉淀区101和蓄水区102，所述雨水收集系统收集的雨水输送到所述沉淀区101中，沉淀区101的蓄水容积远小于蓄水区102的蓄水容积，沉淀区101中的水满后便从隔断14溢出流到蓄水区102中，而进入到蓄水池1中的雨水可以在沉淀区101中进行沉淀以减少蓄水区102中水的泥沙含量。其中，所述主管网2和所述蓄水池1之间还设置有反冲洗管17，所述反冲洗管17上设置有第二电磁阀，所述回水管13用于向所述蓄水区102注水，所述反冲洗管17用于向所述沉淀区101注水，所述沉淀区101的底部还设置有排污泵15，所述排污泵15的出水口还连接有延伸至所述蓄水池1外部的排污管16，通过反冲洗管17对沉淀区101进行反冲洗后，沉淀区101中的泥污便可以通过排污泵15经由排污管16排出至蓄水池1外。

更进一步的，针对区域中的农作物或绿化植物，为了方便使用蓄水池1中的雨水，本实施例区域化雨水再利用调配系统还包括灌溉组件5，所述灌溉组件5包括引水管51和连接在所述引水管51上的多根渗灌管52，所述引水管51通过第三电磁阀与主管网2连接。具体的，在灌溉过程中，对应区域中的区域控制器控制对应的第三电磁阀打开，主管网2中的水输送至引水管51，并通过渗灌管52对农作物或绿化植物进行灌溉。优选的，本实施例区域化雨水再利用调配系统还包括施肥组件6，所述施肥组件6包括肥料罐61和循环水泵62，所述肥料罐中61设置有搅拌器63，所述肥料罐61的进水口通过第四电磁阀与所述引水管51连接，所述肥料罐61的出水口通过单向阀连接所述循环水泵62，所述循环水泵62通过第五电磁阀与所述引水管51连接。具体的，为了便于进行施肥，在引水管51上连接施肥组件6，在使用过程中，当需要进行施肥作业时，则对应区域中的区域控制器控制第四电磁阀打开，引水管51内的水进入到肥料罐61中以混匀肥料，然后，再打开循环水泵62和第五电磁阀，在循环水泵62的作用下将肥料罐61中的肥料输送到引水管51中，最终通过渗灌管52进行施肥。其中，搅拌器63可以采用电机驱动搅拌叶片在肥料罐61中转动以实现搅拌混匀的功能，本实施例对搅拌器63的具体表现实体不做限制。

上述技术方案，是针对大棚与蓄水池1配合实现区域雨水调配的方案，针对山坡、平原以及城市内的雨水调配方式类似，仅是蓄水池1的建设方式以及雨水收集系统的具体表现形式不同。例如，针对城市和平原，依然采用地下布置的蓄水池，而雨水收集系统可以采用分布在该区域中的雨水槽或雨水沟来实现收集雨水；而针对山坡上使用该方案来调配雨水，如图6所示，则在山坡上设置有所述蓄水池1，所述雨水收集系统包括设置在所述山坡上由上至下布置的多条横向集雨槽71，上下相邻的所述横向集雨槽71通过纵向水管72连接，其中至少一根所述纵向水管72与所述蓄水池1连接，具体的，沿高度方向，可以在上坡上分布多条横向集雨槽71，横向集雨槽71能够收集雨水并汇流到纵向水管72处并利用重力向下方输送水，而蓄水池1也可以沿高度方向设置在山坡的地面下，其中，蓄水池1的配置数量，则可以沿高度方向由高至低数量逐渐增大。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过在地面以下设置蓄水池，在降雨环境下，蓄水池能够收集地面上的降雨，从而减少雨水顺着排水渠道流走或渗入到地下水系，雨水收集在蓄水池中可以用于后期农作物的灌溉，以充分的利用雨水，同时，每个区域配置的蓄水池能够有效的收集该地区的降雨量，而降雨量分配不均的情况下，利用主管网一方面能够平衡同一区域中不同蓄水池的储水量，另一方面还能够实现跨区域水量调配，实现充分利用降雨来进行灌溉，达到水资源均匀分布并方便水量调配。