一种果园集雨补灌施肥的一体化系统的制作方法

本实用新型涉及农业灌溉技术领域，具体涉及一种果园集雨补灌施肥的一体化系统。

背景技术：

旱地农业是我国农业生产的重要类型，黄土高原是我国旱地农业的中心地带。干旱缺水与水土流失是制约黄土高原可持续发展的两大瓶颈，也是导致该区生态脆弱的根本原因。调控降雨径流，发展节水灌溉，是同步解决上述两大难题的主要手段，同时开源节流也是解决干旱问题的对策。目前出现的地下灌溉如滴灌、无压灌溉、涌泉根灌、垂直线源灌、微润灌等均是将水分直接输送到植物根区。虽然地下滴灌是一种高效的节水灌溉技术，但系统易于堵塞，会影响系统的灌水质量。为了降低地下灌水器的堵塞风险，国内学者设计了竖管地下灌溉系统，并试验研究了多因素影响下的竖管地下灌溉入渗特性，发现当竖管灌水器直径为4～16mm且出水口低于毛管，不利于雨水集流。同时，目前地下滴灌系统不具有集雨补灌施肥的功能，水资源的回收利用效果不高；因此，在参考重力式地下滴灌和竖管地下灌溉系统的基础上，针对现有技术中所存在的问题，本发明提出一种结构简单以及操作方便的果园集雨补灌施肥一体化系统，该系统具有集雨、灌溉和施肥等多重功能，属于“主动抗旱”模式，符合旱作区集雨节灌发展理念。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种果园集雨补灌施肥的一体化系统，将集雨、灌溉和施肥等多重功能集于一体，实现了主动抗旱，特别适合干旱与半干旱地区果树等植物的灌溉，以解决背景技术中提到的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种果园集雨补灌施肥的一体化系统，包括蓄水池、提水组件、缓存槽、肥料槽和若干滴灌组件，所述蓄水池、缓存槽、肥料槽依次连接，所述蓄水池和肥料槽之间通过提水组件连通，所述缓存槽与若干所述滴灌组件通过输水管道连通，若干所述滴灌组件均匀分布在多棵果树的耕作层之中；

所述蓄水池和缓存槽上开设有入口，所述肥料槽上开设有投料口。

进一步地，所述提水组件包括水泵和转运管，所述水泵安装在所述转运管上，所述转运管的进水口端设于所述蓄水池的底部，所述转运管的出水口端经缓存槽设于所述肥料槽的底部。

进一步地，所述蓄水池和缓存槽的顶部均设有通气孔。

进一步地，所述缓存槽的侧壁上开设有连通所述蓄水池的第一阀门，所述肥料槽的侧壁上开设有连通所述缓存槽的第二阀门。

进一步地，所述入口和投料口上均安装有盖板。

进一步地，所述滴灌组件包括竖管和套管，所述套管套接于所述竖管上，所述竖管与所述输水管道连通，所述套管上均匀开设有多个滴灌孔。

进一步地，所述套管的顶端凸设于所述林地的地面，所述套管的顶端安装有过滤器。

进一步地，所述水泵的流量q小于或等于林地总渗透率f；

所述f＝ni＝n*10.7ks·d·b^0.8；

其中，n为所述套管的个数，ks为林地土壤饱和导水率，d为套管的直径，b为套管埋入地面的深度，i为套管控制的渗透面入渗率。

进一步地，所述蓄水池内安装有楼梯。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的果园集雨补灌施肥的一体化系统，将集雨、灌溉和施肥等多重功能集于一体，实现了主动抗旱，具体地，其提水组件可将蓄水池的水源输送至肥料槽，肥料槽中的肥料溶解后得到肥料水，肥料水流入缓存槽，通过与缓存槽连通的输水管道将肥料水输送至若干个滴灌组件对果树进行滴灌，即实现了对果树等植物施肥；若需对果树等植物进行灌溉则在肥料槽中不投入肥料即可，也可由蓄水池直接向缓存槽输送水源以达到灌溉需求；当处于干旱时期时，雨水经过地面经过流入滴灌组件，然后由滴灌组件导入至输水管道，再由输水管道排入缓存槽，经过缓存槽汇集及沉淀后流入蓄水池完成集雨功能，实现了雨水资源的回收利用，也解决了干旱问题。

2)本实用新型的果园集雨补灌施肥的一体化系统，其滴灌组件具有滴灌功能的部分均埋入耕作层以下，套管上均匀开设的多个滴灌孔，可对耕作层中的果树进行均匀滴灌，在套管与地面接触的以上部位设置过滤器和防护盖，可避免颗粒杂质进入套管，防止滴灌组件堵塞；所述滴灌组件并不是全部埋于地下，在竖管外套设套管，便于滴灌组件的检修与维护，加上第一阀门和第二阀门的设置，可杜绝不同的水混杂产生杂质导致滴灌组件堵塞的现象的发生。

附图说明

图1为本实用新型果园集雨补灌施肥的一体化系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型不同土壤质地中的套管直径d对套管的渗透面入渗率i的影响关系图；

图3为本实用新型不同土壤质地中的套管直径d对套管的渗透面入渗率i的影响关系图；

图4为本实用新型套管渗透面入渗率i的计算值与真实值的对比关系图；

图中，1-蓄水池，2-提水组件，201-水泵，202-转运管，3-缓存槽，301-第一阀门，4-肥料槽，401-第二阀门，5-滴灌组件，501-竖管，502-套管，6-输水管道，7-果树，8-入口，9-投料口，10-通气孔，11-盖板，12-过滤器，13-楼梯。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

参照图1-4，本实用新型提供一种技术方案：

请参照图1，一种果园集雨补灌施肥的一体化系统，包括蓄水池1、提水组件2、缓存槽3、肥料槽4和若干滴灌组件5，所述蓄水池1、缓存槽3、肥料槽4依次连接，所述蓄水池1和肥料槽4之间通过提水组件2连通，所述缓存槽3与若干所述滴灌组件5通过输水管道6连通，若干所述滴灌组件5均匀分布在多棵果树7的耕作层之中；

请参照图1，所述蓄水池1和缓存槽3上开设有入口8，所述肥料槽4上开设有投料口9。

本实用新型的提水组件2可将蓄水池1的水源输送至肥料槽4，肥料槽4中的肥料溶解后得到肥料水，肥料水流入缓存槽3，通过与缓存槽3连通的输水管道6将肥料水运输至若干个滴灌组件5对果树7进行滴灌，即实现了对果树7等植物施肥；若需对果树7等植物进行灌溉则在肥料槽4中不投入肥料即可，也可由蓄水池1直接向缓存槽3输送水源以达到灌溉需求；当处于干旱时期时，雨水经过地面经过流入滴灌组件5，然后由滴灌组件5导入至输水管道6，再由输水管道6排入缓存槽3，经过缓存槽3汇集及沉淀后流入蓄水池1完成集雨功能，实现了雨水资源的回收利用，也解决了干旱问题。

所述蓄水池1用于储蓄水源以起到储蓄的作用，能维持着正常水资源的流进流出，避免在非常规的情况下出现干涸现象，从而为所述的一体化系统得到广泛应用提供前提。

请参照图1，所述提水组件2包括水泵201和转运管202，所述水泵201安装在所述转运管202上，所述转运管202的进水口端设于所述蓄水池1的底部，所述转运管202的出水口端经缓存槽3设于所述肥料槽4的底部。

本实用新型的提水设备还可包括压井或电动水泵201，利用水泵201从蓄水池1抽水，将水源经缓存槽3抽送至肥料槽4，所述水泵201可以节省人力和物力，提高了灌溉效率。

请参照图1，所述蓄水池1和缓存槽3的顶部均设有通气孔10。

本实用新型的通气孔10为联通外界空气之用，能保证蓄水池1和缓存槽3内的气压平衡。

请参照图1，所述缓存槽3的侧壁上开设有连通所述蓄水池1的第一阀门301，所述肥料槽4的侧壁上开设有连通所述缓存槽3的第二阀门401。

本实用新型的第一阀门301的作用是连通蓄水池1和缓存槽3，蓄水池1中的水位达到第一阀门301以上时，打开第一阀门301，蓄水池1的水源即可流入缓存槽3从而经输水管道6流至滴灌组件5，当处于集雨时，第一阀门301的作用是将缓存槽3积聚的雨水流入蓄水池1贮存；第二阀门401的作用是将肥料槽4中的肥料水输送到缓存槽3经输水管道6流至滴灌组件5。

请参照图1，所述入口8和投料口9上均安装有盖板11。

所述盖板11可防止蓄水池1、缓存槽3和肥料槽4出现泥土沉积的现象。

请参照图1，所述蓄水池1内安装有楼梯13。

所述楼梯13设置在所述蓄水池1的内壁上，楼梯13沿着入口8的开口方向顺着内壁安装，所述楼梯13和蓄水池1的入口8的作用是在蓄水池1堆积有淤泥等垃圾堆积时，允许工人进入蓄水池1进行清理。

请参照图1，所述滴灌组件5包括竖管501和套管502，所述套管502套接于所述竖管501上，所述竖管501与所述输水管道6连通，所述套管502上均匀开设有多个滴灌孔。

请参照图1，所述套管502的顶端凸设于所述林地的地面，所述套管502的顶端安装有过滤器12。

本实用新型的滴灌组件5具有滴灌功能的部分均埋入耕作层以下，套管502上均匀开设的多个滴灌孔，可对耕作层中的果树7进行均匀滴灌，在套管502与地面接触的以上部位设置过滤器12和防护盖，避免颗粒杂质进入套管502，防止滴灌组件5堵塞；所述滴灌组件5并不是全部埋于地下，在竖管501外套设套管502，便于滴灌组件5的检修与维护。加上第一阀门301和第二阀门401的设置，可杜绝不同的水混杂产生杂质导致滴灌组件5堵塞的现象的发生。

所述套管502可采用钢管、聚乙烯管或pvc塑料管等材料制成，套管502外围可布置防冻或防渗材料，套管502用于保护竖管501灌水器，使竖管501灌水器便于维修与防护。所述过滤器12可采用滤网，起到过滤的作用，滤网制作工艺简单，透气性好，精度均匀稳定，不会泄漏，并且安装方便、效率高、使用寿命长，使得整个灌溉系统操作简单，制作方便。

请参照图2-4，所述水泵201的流量q应当小于或等于林地总渗透率f；

所述f＝ni＝n*10.7ks·d·b^0.8；

其中，n为所述套管502的个数，ks为林地土壤饱和导水率，d为套管502的直径，b为套管502埋入地面的深度，i为套管502控制的渗透面入渗率i。

为了为防止肥料槽4和缓存槽3水位高于地面，应考虑电动水泵201流量q与林地总渗透率f的匹配问题，应保证q≤f；因为当q大于f时，缓存槽3提水量无法完全被林地消化，依据水量平衡原理，缓存槽3将蓄水，水位逐渐增高，就会导致漫顶现象发生。

林地总渗透率f与该系统控制的灌溉组件的终端套管502的数量n及每个套管502控制的渗透面入渗率i有关。

经过大量的实地实验考察，得出了林地总渗透率f和套管502的数量n的关系，具体表达式为：f＝ni。

请参照图2-3，分别为套管502直径d及套管502埋地深度b对套管502控制的渗透面入渗率i的影响关系图，经过对实验数据的收集整理，得到i＝10.7ks·d·b^0.8，进而得到林地总渗透率的具体表达式为：f＝ni＝n*10.7ks·d·b^0.8，其中ks为不同林地的土壤饱和导水率，所述ks可通过圆筒入渗仪实验计算得到。

因此通过上述表达式可根据实地安装的套管502的渗透面入渗率i来计算得到水泵201的流量q，从而能匹配到合适流量的水泵201，以防出现漫顶现象。

最后，如图4所示，对比套管502的渗透面入渗率i的计算值与真实值，得到套管502的渗透面入渗率计算值和真实值的对比曲线，对比曲线表明所述计算值与真实值无显著性差异，一致性良好，进一步证明了所述套管502的参数与所述水泵201流量之间的关系的正确性。

本实用新型果园集雨补灌施肥的一体化系统的操作方法是：

施肥时，利用压井或电动水泵等提水设备将水源从蓄水池1泵入到肥料槽4，从投料口9投入化肥，化肥溶解后打开肥料槽4的第二阀门401，化肥液流入缓存槽3，在静水压力作用下，缓存槽3经过输水管道6、竖管501自流进入套管502，后经套管502滴灌孔渗入作物根系活动层，最终将混有肥料的水分均匀地输送到作物根系，显著减小了无效蒸发，达到了均匀滴灌的效果，提高了灌溉的效率。

灌溉时，若蓄水池1水位足够高，高于第一阀门301，只需打开第一阀门301即可实现灌溉，若低于第一阀门301，则启动压井或电动水泵201，水源经肥料槽4、缓存槽3及输水管道6流入滴灌组件5，从而实现灌溉。

集雨时，雨水经过地面经过滤器12过滤后流入套管502，由套管502中的竖管501导入输水管道6，由输水管道6排入缓存槽3中，再经过缓存槽3汇集、沉淀后，通过缓存槽3的第一阀门301流入蓄水池1达到积蓄水源的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。