一种用于沙丘地带的集水灌溉系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集水灌溉系统，尤其涉及一种用于沙丘地带的集水灌溉系统，属于水土保持技术领域。
【背景技术】
[0002]土地荒漠化、沙漠化是全世界面临的一个长期问题，是我国当前最为严重的生态问题之一，也是我国生态建设的重点和难点。沙丘地带土地沙化使生态环境恶化，沙区人民生活贫困，给地方乃至国民经济和社会可持续发展造成了极大危害，成为地方和国家发展的严重障碍。我国沙区主要为干旱半干旱气候，具有干燥少雨、日照强烈、风大等特点。位处我国西北的沙地和戈壁，降雨少且变率大，每年的降水主要集中在6-9月，甘肃河西走廊的沙地和戈壁降雨主要集中在6月，局部降雨不但浪费严重，而且造成不同程度的水土流失，使土壤肥力和耕地生产能力下降。因而水资源的保护和利用在沙漠地区显得尤为重要。如何将沙漠地区有限的水资源收集并保护利用起来成为人们研宄的热点。
[0003]集水技术是指采取整地措施和降水径流调控利用技术截留聚集地表径流或汇集有效降水，进行再次调控分派，达到改善局部土壤的水分状况，供植物生长利用。目前，主要的集水技术主要有反坡台、鱼鳞坑、敷设作物秸杆集流、铺设塑料棚膜集雨、水窖、蓄水池等。反坡台适宜于植被稀少，坡面相对规整的山坡。鱼鳞坑适宜于石质山地、红砂土坡面和地形不规整的陡峭坡面，另外因其开挖破土面小，在植被较好的地方应用能减小对植被的破坏。而敷设作物秸杆集流、铺设塑料棚膜集雨要和反坡台、鱼鳞坑配合使用。水窖和水池也叫微型水库也是一种有效的集水措施，它能有效的拦截地表径流，因而它可以减少径流流量和延缓径流集中的时间。水窖和水池具有储蓄水的功能，因此它可以调节水在时间和空间上的分配，把大雨天产生的径流储存起来，留待日后使用。这不仅解决了缺水与洪水的矛盾，而且还可促进沙地和戈壁土地的利用，扩展人民生存空间，促进生态环境良性发展。目前水窖或水池的制备大都采用水泥和河沙为材料，沙区的沙粒由于其碱性强不适合作为制备水窖和水池的原料。
[0004]保水技术是指在土壤表层布设不透水层或抑制水分蒸发的覆盖物，以抑制或延缓土壤中的水分蒸发，从而延长土壤有效持水量时间的工程技术措施。常用的保水技术主要有:①覆盖物抑制土面蒸发:如植物残余物覆盖(作物秸杆、糠壳、锯末、枯枝落叶等)、砾石砂层覆盖、塑料地膜覆盖、石化物覆盖(沥青、石蜡、石油化合物等)；②使用抗旱特性药物:如保水剂等。
[0005]沙漠地区由于风沙大，紫外线强，大多数材料如植物秸杆，塑料薄膜非常容易老化分解，失去其功效；石油类材料沥青、石蜡、石油化合物等有存在污染环境等问题；市售保水剂价格昂贵，不可能在沙漠地区大面积推广使用。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于沙丘地带的集水灌溉系统。
[0007]本发明的集水灌溉系统，是择沙丘地带较为平坦的地带，平整成呈阶梯型分布的集水区、蓄水区及灌溉区；集水区位于上游，为坡度3-30度的坡面；蓄水区位于集水区下游，并建造有蓄水池；灌溉区位于蓄水池的下游，包括与蓄水区接壤的灌溉坡面和平整的灌溉面，并在灌溉面上敷设有保水层。
[0008]集水区的坡面表层挖割成深10-20cm，宽100_200cm，间隔500_1000cm的水渠，压实并引入蓄水区。
[0009]所述蓄水池为黏土基倒锥台形蓄水池，其建造方法为:在平整后的蓄水区挖掘底部小、开口大的圆形大坑，并夯实坑底和坑壁；再将红土制备成红胶泥(红土与水的比例约为5:1，经多次碾压形成高粘性的红胶泥)铺设在坑底及坑壁；红胶泥的铺设厚度为20~25cm ;锥台形集水池的锥度为15~60度。
[0010]为了使整个坡面能够被均匀地灌溉，灌溉区的灌溉坡面的坡度不大于15度，表面用土或沙粒堆积成高10-20cm，宽20-30cm的横向排列楞坎，楞坎的间隔200-500cm ;请在塄坎上每隔500cm左右开口(约20cm)，且每排楞坎的开口相互交错。
[0011]灌溉区的灌溉面上保水层的敷设:先在灌溉区的沙面上敷设一层厚度10~20cm的黏土层，再在黏土层上敷设厚度为20~25cm的石砾层。
[0012]资源将蓄水池布置在山坡较为平坦的地带，既有利于蓄水，同时有利于后期灌溉时出水，也能避免山洪对蓄水池淤积黏土为红土或黄土。
[0013]本发明具有以下优点和有益效果:
1、本发明通过集水、蓄水、灌溉为一体的系统工程，将沙漠地区有限的降雨及水资源进行收集并充分利用，促使其合理利用；
2、灌溉区的沙面上敷设由黏土层及石砾层的保水层。石砾层的铺设有利于水分渗入，能够防止强烈的日晒使黏土保水层出现板结，同时防止沙区强风对黏土保水层的破坏；黏土由于其粒度较沙粒小，能够减缓和阻止沙层水分的蒸发，同时能够为沙生植物提供必需的营养物质，促进沙生植物的生长，改善沙区的生态环境；
3、本发明主要采用沙漠地区大量存在的黏土一一红土或黄土为原料，不仅强度高、成本低，而且环保，有效避免了现有技术中保水材料对环境造成的二次污染现象。
【附图说明】
[0014]图1为本发明集水灌溉系统的纵向剖面图。
[0015]图2为本发明灌溉坡面上塄坎的分布图。
【具体实施方式】
[0016]下面通过具体实施例对本发明集水灌溉系统的结构及建造方法做进一步说明。
[0017]在年降雨量200 mm以上的沙地地区，根据地形特点，选择山坡中较为平坦的地带，将沙面平整成呈阶梯型分布的集水区、蓄水区及灌溉区，参见图1。其中集水区位于上游，为坡度3~30度的坡面，坡面表层挖割成深10-20cm，宽100_200cm，间隔500_1000cm的水渠，压实并引入蓄水区。蓄水区位于集水区下游，并建造有蓄水池；灌溉区位于蓄水池的下游，包括与蓄水区接壤的灌溉坡面和平整的灌溉面，并在灌溉面上敷设有保水层。
[0018]蓄水区蓄水池为黏土基倒锥台形，池底直径400cm，池口直径1000cm，池高500cm，集水池的坡度约为15-60度(这个角度既有利于红胶泥的铺设，同时不宜形成滑坡)。其建造方法为:在平整后的蓄水区挖掘底部小、开口大的圆形大坑，并夯实坑底和坑壁；再将红土制备成红胶泥(红土与水的比例约为5:1，经多次碾压形成高粘性的红胶泥)铺设在坑底及坑壁；红胶泥的铺设厚度为20~25cm。集水池可每50亩沙地戈壁面积布置一个。将蓄水池布置在山坡较为平坦的地带，既有利于蓄水，同时有利于后期灌溉时出水，也能避免山洪对蓄水池淤积。
[0019]灌溉区灌溉坡面的坡度不大于15度，表面用当地的土壤或沙粒堆积成高
10-20cm，宽20-30cm的横向排列楞坎，楞坎的间隔200_500cm ;塄坎上每隔500cm左右开口(约20cm)，且每排楞坎的开口相互交错(见图2 )。这样的楞坎及开口布置有利于整个坡面被均匀地灌溉；灌溉区灌溉面上保水层的敷设:先在灌溉区的沙面上敷设一层厚度10~20cm的黏土层，再在黏土层上敷设厚度为20~25cm的石砾层。敷设黏土层所用的黏土可根据当地资源采用红土或黄土。黏土由于其粒度较沙粒小能够减缓和阻止沙层水分的蒸发；同时黏土的应用一方面能够起保水作用，同时能够为沙生植物提供必需的营养物质，促进沙生植物的生长，改善沙区的生态环境。石砾层的铺设有利于水分渗入，能够防止强烈的日晒使黏土保水层出现板结，同时防止沙区强风对黏土保水层的破坏。
【主权项】
1.一种用于沙丘地区的集水灌溉系统，其特征在于:选择地势较为平坦的地带，平整成呈阶梯型分布的集水区、蓄水区及灌溉区；集水区位于上游，为坡度3~30度的斜坡；蓄水区位于集水区下游，并建造有蓄水池；灌溉区位于蓄水池的下游，包括与蓄水区接壤的灌溉坡面和平整的灌溉面，并在灌溉面上敷设有保水层。
2.如权利要求1所述用于沙丘地区的集水灌溉系统，其特征在于:所述蓄水池为黏土基倒锥台形集水池，其建造方法为:在平整后的蓄水区挖掘底部小、开口大的圆形大坑，并夯实坑底和坑壁；再将红土制备成红胶泥，铺设在坑底及坑壁；红胶泥的铺设厚度为20~25cm ;锥台形集水池的锥度为15~60度。
3.如权利要求1所述用于沙丘地区的集水灌溉系统，其特征在于:集水区坡面的表层挖割成深10-20cm，宽100-200cm，间隔500-1000cm的水渠，压实并引入蓄水区。
4.如权利要求1所述用于沙丘地区的集水灌溉系统，其特征在于:红胶泥的制备方法，是将红土与水按5:1的质量比混合后，经多次碾压形成高粘性的红胶泥。
5.如权利要求所述用于沙丘地区的集水灌溉系统，其特征在于:灌溉坡面的坡度不大于15度，表面用土或沙粒堆积成高10-20cm，宽20-30cm的横向排列楞坎，楞坎的间隔200-500cm ;塄坎上每隔500cm左右开口，且每排楞坎的开口相互交错。
6.如权利要求所述用于沙丘地区的集水灌溉系统，其特征在于:灌溉面上保水层的敷设:先在灌溉区的沙面上敷设一层厚度10~20cm的黏土层，再在黏土层上敷设厚度为20?25cm的石烁层D
【专利摘要】本发明公开了一种在沙漠地区集水灌溉系统，属于水土保持技术领域。该系统是选择沙漠地区较为平坦的地带，将沙面平整成呈阶梯型分布的集水区、蓄水区及灌溉区；集水区位于上游，为坡斜坡；蓄水区位于集水区下游，并建造有蓄水池；灌溉区位于蓄水池的下游，包括与蓄水区接壤的灌溉坡面和平整的灌溉面，并在灌溉面上敷设有保水层。本发明通过集水、蓄水、灌溉、保水为一体的系统工程，将沙漠地区有限的降雨及水资源进行收集并充分利用，以促进沙生植物的生长，改善沙区的生态环境。该系统主要采用沙漠地区大量存在的黏土——红土或黄土为原料，不仅成本低，而且环保，有效避免了现有技术中保水材料对环境造成的二次污染现象。
【IPC分类】A01G25-00, E03B3-02
【公开号】CN104846912
【申请号】CN201510251862
【发明人】雷自强, 马国富, 张哲 , 冯恩科, 冉飞天
【申请人】西北师范大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月18日