一种干旱地区低湿田土地整治的灌排调控系统的制作方法

本发明涉及低湿田灌排调控，具体涉及一种干旱地区低湿田土地整治的灌排调控系统。

背景技术：

耕地质量不高或耕地资源不足是困扰一些区域农业生产的一个重要因素。而往往在这些区域，蕴藏着十分丰富的可利用土地资源。因此，通过土地整治实现未利用土地资源开发已成为现行的一项重要举措。

在地势低洼排水不畅的区域，易产生低湿田，由于低湿田的地形地貌特征，常受到降水汇流和河流水侧渗与顶托的影响，通常浅层地下水位极浅且出流难，形成明显的地表渍水，农田渍涝灾害频发甚至发生次生盐渍化，在暴雨季节极易发生洪涝灾害，致使作物生长受到威胁，导致减产或者死亡。低湿田治理的重点在排水，但干旱地区水资源时空分布不均，雨季多余水量排掉之后，旱季水资源不足甚至无水可灌，也会造成作物减产；为了保障作物正常生长，干旱地区灌溉大都从自然河流引水或开采地下水，投资大、能耗高。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的气候干旱地势低洼区低湿田灌排不畅，导致影响作物种植或作物产量的问题，而提供了一种干旱地区低湿田土地整治的灌排调控系统。

本发明针对气候干旱地区低湿田治理提出：灌排蓄结合，丰水期排而不失，枯水期利用地势自然落差形成无动力灌溉，所用水源为雨季排水蓄积；在解决了干旱地区低湿田排水问题的同时，满足其旱季灌溉水源问题，同时，利用沟道进行侧向渗灌，减小水量浪费，同时降低因灌水而产生的次生盐渍化风险，无能耗、投资低。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明一种干旱地区低湿田土地整治的灌排调控系统，其特殊之处在于：包括沿地块逐级分布的灌排调整单元；

所述灌排调整单元包括主沟、次沟、上游引水渠、下游引水渠以及蓄水设备；

所述主沟沿地块的上游至下游方向设置，主沟的上游一端通过所述上游引水渠与上一级灌排调整单元连通；主沟的下游一端通过所述下游引水渠与蓄水设备连通；蓄水设备与下一级灌排调整单元的上游引水渠连通；

所述次沟至少有两条，次沟与主沟交汇连通，次沟沟底高于主沟沟底。

进一步地，所述主沟与引水渠的交汇处设置有第一闸门；

所述主沟两侧与次沟的交汇处均设置有第二闸门；

位于两次沟之间的主沟上设置有第三闸门；

所述上游引水渠上设置有第四闸门。

进一步地，所述主沟在深度方向上呈倒梯形，主沟的两侧面铺设土工布；

所述次沟在深度方向上呈倒梯形，次沟的两侧面铺设土工布，次沟的底部铺设水泥。

进一步地，所述次沟垂直于主沟。

进一步地，所述主沟及次沟的顶部两侧均设置有经硬化处理的衬砌抹面。

进一步地，所述衬砌抹面的宽度为10～20cm；

所述主沟两侧衬砌抹面经硬化处理后的高度为10～15cm；

所述次沟两侧衬砌抹面经硬化处理后的高度为5～10cm；

所述次沟沟底高于主沟沟底10cm。

进一步地，所述次沟的布设密度为n：

其中，相邻次沟(2)之间的距离d为主沟的长度，k为地块的平均渗透系数，即饱和导水率，h为作用水头，指田面水位与沟中水位差值，q为设计渗漏率，φ为渗流阻抗系数。

进一步地，所述主沟为一条。

本发明的有益效果是：

1.方法简单，安全可靠，排水通畅：

本发明沿地块逐级分布灌排调整单元，每一级灌排调整单元的主沟沿上游至下游方向设置并通过下游引水渠与蓄水设备连通，进行排涝排水，使得丰水期排水通畅，减少洪涝灾害，该排水系统设计构造简单，安全可靠且易于实现。

2.无动力排水：

本发明不需要外来动力(电力等)供应，仅依靠主沟和次沟的结构设计及空间落差以及各闸门的控制调节即可实现对低湿田的灌溉。

3.防止地块盐碱化：

本发明的主沟和次沟底部均低于地块利用层，且主沟沟底不作处理即为原生土壤，则积水与地下水位相连，因此能够使地块保持较低的地下水位，防止盐碱化，减少生产安全隐患；通过次沟侧面进行灌溉补水，不仅能够满足作物生长对水分的需求，且能够防止大水漫灌造成的地下水位抬升，发生次生盐碱化。

4.灌排蓄多功能一体：

本发明通过灌排渠系设计并配合相应闸门的启闭，利用水分自身的重力势排出丰水期田块积水、多余土壤水，流经排水沟蓄积于蓄水设备，作为枯水期下游地块引流灌溉的水源，利用闸门启闭及水分重力势实现无动力(外来动力)灌溉，满足作物生长，节约水资源。

附图说明

图1是本发明中低湿田土地整治的排水系统的结构示意图；

图2是本发明中主沟的截面图；

图3是本发明中次沟的截面图。

图中，1-主沟，2-次沟，3-上游引水渠，4-下游引水渠，5-蓄水设备，6-地块，7-衬砌抹面，11-第一闸门，12-第二闸门12，21-第三闸门，22-第四闸门。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种干旱地区低湿田土地整治的灌排调控系统作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种干旱地区低湿田土地整治的灌排调控系统，如图1所示，包括沿地块逐级分布的灌排调整单元；灌排调整单元包括一条主沟1，主沟1上设置有与其垂直的三条次沟2，还包括上游引水渠3、下游引水渠4以及蓄水设备5；

主沟1沿地块6上游至下游方向设置，主沟1的上游一端通过上游引水渠3与上一级灌排调整单元连通；主沟1的下游一端通过下游引水渠4与蓄水设备5连通，蓄水设备5与下一级灌排调整单元的上游引水渠3连通；即相邻的灌排调整单元之间通过上游引水渠3连通。

主沟1与下游引水渠4的交汇处设置有第一闸门11，丰水期打开第一闸门11，将多余水分通过下游引水渠4引入蓄水设备5；枯水期关闭第一闸门11，保持充足水量。

次沟2沟底高于主沟1沟底10cm，防止降水较多时主沟1内水量倒灌次沟2，主沟1两侧与次沟2的交汇处均设置有第二闸门12。位于两次沟2之间的主沟1上设置有第三闸门21。

由此，枯水期关闭沿主沟设置的所有第三闸门21，打开最上游次沟2上的相应的第二闸门12，通过蓄水设备5向主沟1内引水；则水位上升，流向次沟2，待水充满上游次沟2时，关闭上游次沟2上相应的第二闸门12，再打开最上游的第三闸门21以及下一级次沟2上相应的第二闸门12，继续向主沟1引水，待到水充满下一级次沟2时，关闭该次沟相应的第二闸门12，以此类推，直至最下游的次沟2，引入水量通过次沟2最大程度的进入田块，满足作物生长需求；当次沟2灌溉结束后，打开所有闸门，多余水通过主沟1流向下游引水渠4进而蓄积到蓄水设备5，再打开第四闸门22，使得水流入下一级灌排调整单元的上游引水渠3继续灌溉。

丰水期时，打开第一闸门11、第二闸门12和第三闸门21，关闭第四闸门22，则水流由次沟2流向主沟1，再全部顺着主沟1由上游向下游流，后经下游引水渠4流向蓄水设备5，每一级灌排调整单元的水流入每一级的蓄水设备5，实现排水通畅，防止地块盐碱化，排入蓄水设备5内的水可供下次枯水期灌溉使用。

通过枯水期和丰水期的对水量的调节，使得该地块6可种植作物或提高该地块6的作物产量。

优选的，主沟1和次沟2均在深度方向上呈倒梯形，倒梯形可防止坍塌，并且主沟1和次沟2的两侧面均铺设透水且防泥沙淤积的土工布，土工布既可以增强沟道侧面的稳定性还可以保持水分排出的通畅性；主沟1的底部为原生土壤，便于低湿田土壤水及地下水与主次沟之间的流通交换；次沟2的底部铺设水泥，主要排出地表积水和土壤水；

主沟1及次沟2的顶部两侧均设置衬砌抹面7，便于施工及完工后农民对农田的管理，对衬砌抹面7进行硬化处理，同时对土工布进行固定；经硬化处理后的衬砌抹面7的宽度为10～20cm；

实际应用中，主沟为一条，次沟数量因情况而定，次沟挖设密度如下：

如图1所示，设本实施例的主沟长度为d，相邻次沟(2)之间的垂直距离为b，则次沟2的布设密度

其中，相邻次沟2之间的垂直距离d为主沟1的长度，k为地块6的平均渗透系数，h为作用水头，q为设计渗漏率φ为渗流阻抗系数。

如图2所示，主沟开口宽度为l1，底部宽度为l2，垂直深度为h2，主沟长度为d；则主沟1的最大排水量q1＝0.5h2d(l1+l2)；由此可得次沟2的最大排水量

如图2、图3所示，上述主沟的两边顶部硬化处理后高于地块h1，h1为10～15cm，次沟的两边顶部硬化处理后高于地块h2，h2为5～10cm，防止地块积水过多漫过硬化处理的路面，产生水土侵蚀，导致土壤及养分流失。

优选的，次沟的深度为h：

h＝hq+δh+h0

其中，h为次沟的沟深；hq为地下水临界深度(根据sl4—2013《农田排水工程技术规范》进行确定)；δh为剩余水头或滞流水头(一般采用0.2～0.3m)；h0为设计排水沟中积水深(一般采用0.1～0.2m)。

次沟在灌溉过程中，临时蓄水并对田块进行侧向渗透灌溉，排水时将田面积水和土壤中多余水分排出，流向主沟。

主沟在灌溉过程中，起到临时蓄水、为下一级次沟供水、给下一级田块土壤侧向补水的作用，在排水的时候主要将水引流至引水渠，使其流向蓄水设备，作为下游地块灌溉水源。