一种适用于人工再造边坡地貌的滴灌系统及其渗透率的确定方法技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于人工再造边坡地貌的滴灌系统及其渗透率的确定方法，所述滴灌系统包括泵水装置(1)、水源传递管路(2)、低位储水池(3)、高位储水池(4)和滴灌装置，滴灌装置具有渗水管(8)，其中，低位储水池(3)设置于边坡的下部，高位储水池(4)设置于边坡的上部，泵水装置(1)分别通过水源传递管路(2)连接低位储水池(3)和高位储水池(4)，用于将低位储水池(3)中的水泵送到高位储水池(4)中，高位储水池(4)连接滴灌装置的上部，用于使高位储水池(4)中的水流入滴灌装置中，低位储水池(3)连接滴灌装置的下部，用于收集滴灌装置中流出的一部分水，另一部分水通过渗水管(8)为边坡供水。本发明专利技术可应用于不同边坡地形下的均匀灌溉，提高人造边坡地形灌溉用水使用效率。

A drip irrigation system suitable for artificially reconstructing slope landform and method for determining its permeability

The invention relates to a drip irrigation system for artificially reconstituted slope landforms and a method for determining its permeability. The drip irrigation system includes a pump water device (1), a water source transfer line (2), a low position reservoir (3), a high reservoir (4) and a drip irrigation device, and the drip irrigation device has a seepage pipe (8), of which the low reservoir (3) is set at the edge. In the lower part of the slope, the high reservoir (4) is set at the upper side of the slope, and the pump water device (1) connects the low position reservoir (3) and the high reservoir (4) through the water source transfer line (2), which is used to send the water pump in the low reservoir (3) to the high reservoir (4), and the upper reservoir (4) is connected to the upper part of the drip irrigation device, which is used to make the high reservoir (4). In the drip irrigation device, the low level reservoir (3) connects the lower part of the drip irrigation device to collect part of the water from the drip irrigation device, and the other part of the water through the aqueduct (8) for the slope water supply. The invention can be applied to uniform irrigation under different slope topography, so as to improve the use efficiency of artificial slope topography irrigation water.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于人工再造边坡地貌的滴灌系统及其渗透率的确定方法
本专利技术涉及一种适用于人工再造边坡地貌的滴灌系统及其渗透率的确定方法，属于灌溉领域。该系统和方法可以设计出一种可应用于不同边坡地形下的均匀灌溉系统，提高人造边坡地形灌溉用水使用效率。
技术介绍
灌溉是保证坡面植被生长发育所需水分的主要手段之一，对人工再造边坡地貌的植被来讲，初期天然的干旱少雨是最大的考验，由于边坡上土层或基质较薄，蓄水能力有限，因此选择适宜的灌水方式，不仅可以使有限的水资源得到合理高效利用，还可以使植被尽快成坪，从而有效减少水土流失。喷灌及滴灌技术已经应用成熟，但对于边坡问题下，这种问题往往解决的不是很好。较高坡度的边坡上，喷灌的水会沿着边坡快速流动，导致水无法深入土壤。传统滴灌虽能减缓，但由于人造地形附近水源地水质往往较差，水中杂质较多，极容易堵塞传统滴灌用管的滴水孔，而且传统滴灌用管都是统一设计外形，边坡地形特点导致传统滴灌系统对人造土壤的灌溉能力分布不均匀，会导致部分植被生长困难，从而使边坡地形失去意义，因而无法良好解决高效利用水资源的问题。
技术实现思路
本专利技术就是针对目前边坡中无法良好使用传统滴灌技术这一问题，创新提供一种可适用于人工再造高坡度边坡地貌中使用的滴灌方法及系统。该方法所设计的系统可应用于不同边坡地形下的均匀灌溉，提高人造边坡地形灌溉用水使用效率。本专利技术涉及一种适用于人工再造边坡地貌的滴灌系统，所述滴灌系统包括泵水装置、水源传递管路、低位储水池、高位储水池和滴灌装置，滴灌装置具有渗水管，其中，低位储水池设置于边坡的下部，高位储水池设置于边坡的上部，泵水装置分别通过水源传递管路连接低位储水池和高位储水池，用于将低位储水池中水泵送到高位储水池中，高位储水池连接滴灌装置的上部，用于使高位储水池中的水流入滴灌装置中，低位储水池连接滴灌装置的下部，用于收集滴灌装置中流出的一部分水，另一部分水通过渗水管为边坡供水。其中，滴灌装置还包括供水主输水管路、回水主输水管路和分输水管路；供水主输水管路设置在边坡的上部，供水主输水管路具有入水口和出水口，供水主输水管路的入水口连接高位储水池，主输水管路的出水口连接分输水管路，分输水管路连接渗水管，用于将水输送到渗水管，以为边坡供水；分输水管路还连接回水主输水管路，回水主输水管路连接低位储水池，用于将水送回到低位储水池。其中，供水主输水管路沿着边坡的上部横向延伸，分输水管路从边坡的上部向下部延伸，优选与主输水管路的延伸方向垂直；渗水管从边坡的左部向右部延伸，优选与分输水管路的延伸方向垂直；回水主输水管路沿着边坡的下部横向延伸。其中，分输水管路具有上部入水口、下部回水口和中间出水口；中间出水口设置上部入水口和下部回水口之间的管路段上；主输水管路的出水口连接分输水管路的上部入水口，分输水管路的中间出水口连接渗水管，用于将水输送到渗水管，以为边坡供水；分输水管路的下部回水口连接回水主输水管路。其中，所述滴灌装置设置有多列，沿着边坡纵向排列，选优为1-10列，分输水管路的中间出水口设置有多个。其中，渗水管为多排，其排列方式为：沿着从边坡的上部到下部横向设置有多排；边坡与水平面之间的夹角为大于0度小于90度，优选为10-70度。其中，渗水管包括支撑硬管、渗流层和出水孔，其中出水孔设置在支撑硬管上；渗流层包裹在支撑硬管上，并覆盖出水孔。其中，渗流层的材质为发泡聚氨酯塑料。其中，滴灌装置还包括流速表、进口压力表、出口压力表、回水阀门和供水阀门，供水阀门设置于供水主输水管路和连接高位储水池之间，用于切断和/或打开供水，回水阀门设置于分输水管路的下部，用于切断和/或打开回水，流速表和进口压力表设置于分输水管路的上部，出口压力表设置于分输水管路的下部。本专利技术还涉及一种滴灌系统中不同高度下渗水管渗透系数的确定方法，所述滴灌系统为适用于人工再造边坡地貌的滴灌系统，其特征在于，包括如下步骤：(1)首先确定出该边坡每日所需供水量Q，单位m3/d，d为天的含义；(2)确定单根渗水管(8)内的渗流速度Vi，单位m/d；渗流速度Vi满足以下公式(1)：Q＝πDL×∑Vi，(i＝1,2,3,...,n)(1)其中，i为渗水管的排数，i＝1,2,3,...,n；L为渗水管中支撑硬管的设计长度，单位为m；D为渗水管中支撑硬管的设计直径D，单位m；(3)确定单根渗水管的渗流层(14)的渗透系数ki，单位m/d；渗透系数ki满足以下公式(2)：Pi为第i排渗水管内压力，单位Pa；γ为水的重度，单位N/m3，是固定常数；h为渗流层的平均厚度，单位m；(4)为了保证各排渗水管(8)在不同高程下的渗水能力相同，确定不同高度下的渗水管的渗流层(14)的渗透系数ki，不同高度下的渗水管的渗流层(14)的渗透系数ki满足以下公式(3)：H为边坡设计灌溉覆盖面积总高程，单位m，H0为高位储水池中自由水表面到主输水管路(5)之间高程差，单位m；(5)由于边坡设计灌溉覆盖面积总高程H和高位储水池中自由水表面到主输水管路(5)之间高程差H0是已知，因此首先根据公式(3)得到第1排渗水管的渗透系数k1，第1排渗水管即是从边坡上部起算排列的第1排渗水管(8)，则通过公式(4)，从上到下逐个得到第i排渗水管的渗透系数ki，公式(4)为：为了实现上述目的，本专利技术所设计的一种适用边坡地形的滴灌系统，该系统包括：水源系统、输水系统和渗流系统，所述水源系统包括低位储水池、高位储水池、泵水装置和水源传递管路，所述低位储水池为灌溉用水来源，所谓高位蓄水池为灌溉势能来源，所述泵水装置是一种可以将低位储水池中水源泵动到高位储水池中的动力装置，所述水源传递管路连接低位储水池和泵水装置以及高位储水池；所述输水系统包括主输水管路和分输水管路，所述主输水管路是指连接泵水装置和分输水管路之间较粗的UPVC管道，所述分输水管路是指连接主输水管路与渗流系统之间较细的UPVC管道，所述UPVC是氯乙烯单体经聚合反应而制成的、并添加稳定剂、润滑剂的无定形热塑性树脂，UPVC拥有成熟的成型技术，并成本较低，其流体阻力小且强度满足工程管道使用要求；所述渗流系统指灌溉流动末端渗水管，包括支撑硬管和渗流层，所述支撑硬管是指UPVC硬管材质的带出水孔的灌溉管道主体支撑，支撑硬管中的所有孔为横向贯穿圆孔，孔的直径大于水源中杂质直径，小于支撑硬管直径的四分之一，孔在支撑硬管上的分布为均匀的，孔的间距保证在支撑硬管直径的5倍左右，所述渗流层是一种已知渗透能力的微弹性柔软材料对支撑硬管外进行多层包裹形成的外包裹层，已知渗透能力的微弹性柔软材料为低发泡量高密度柔软聚氨酯塑料(常见低密度聚氨酯即为人工海绵)。进一步地，所述渗流系统中渗水管在滴灌系统中所使用的高度位置不同，其渗流层的发泡聚氨酯塑料包裹层的渗透系数是不同的。根据达西公式在保证渗流层渗水速度不变的情况下，渗透压力差ΔP与渗透系数k之间呈反比关系。所述渗透系数是液体通过一种多孔介质进行渗透的能力大小的参考系数，故不同渗透系数的发泡聚氨酯塑料是通过发泡量大小来实现的。故由于人造边坡上同一排渗水管都在同一水平面内，其高程相等，而不同排渗水管在高程Hi上是等距离排列的，则随着从最底排渗水管到最高排渗水管，每排渗水管在高程上逐步增加，管内与管外的渗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于人工再造边坡地貌的滴灌系统，其特征在于，所述滴灌系统包括泵水装置(1)、水源传递管路(2)、低位储水池(3)、高位储水池(4)和滴灌装置，滴灌装置具有渗水管(8)，其中，低位储水池(3)设置于边坡的下部，高位储水池(4)设置于边坡的上部，泵水装置(1)分别通过水源传递管路(2)连接低位储水池(3)和高位储水池(4)，用于将低位储水池(3)中的水泵送到高位储水池(4)中，高位储水池(4)连接滴灌装置的上部，用于使高位储水池(4)中的水流入滴灌装置中，低位储水池(3)连接滴灌装置的下部，用于收集滴灌装置中流出的一部分水，另一部分水通过渗水管(8)为边坡供水。

【技术特征摘要】
1.一种适用于人工再造边坡地貌的滴灌系统，其特征在于，所述滴灌系统包括泵水装置(1)、水源传递管路(2)、低位储水池(3)、高位储水池(4)和滴灌装置，滴灌装置具有渗水管(8)，其中，低位储水池(3)设置于边坡的下部，高位储水池(4)设置于边坡的上部，泵水装置(1)分别通过水源传递管路(2)连接低位储水池(3)和高位储水池(4)，用于将低位储水池(3)中的水泵送到高位储水池(4)中，高位储水池(4)连接滴灌装置的上部，用于使高位储水池(4)中的水流入滴灌装置中，低位储水池(3)连接滴灌装置的下部，用于收集滴灌装置中流出的一部分水，另一部分水通过渗水管(8)为边坡供水。2.根据权利要求1所述的滴灌系统，其特征在于，滴灌装置还包括供水主输水管路(5)、回水主输水管路(6)和分输水管路(7)；供水主输水管路(5)设置在边坡的上部，供水主输水管路(5)具有入水口和出水口，供水主输水管路(5)的入水口连接高位储水池(4)，主输水管路(5)的出水口连接分输水管路(7)，分输水管路(7)连接渗水管(8)，用于将水输送到渗水管(8)，以为边坡供水；分输水管路(7)还连接回水主输水管路(6)，回水主输水管路(6)连接低位储水池(3)，用于将水送回到低位储水池(3)。3.根据权利要求2所述的滴灌系统，其特征在于，供水主输水管路(5)沿着边坡的上部横向延伸，分输水管路(7)从边坡的上部向下部延伸，优选与主输水管路(5)的延伸方向垂直；渗水管(8)从边坡的左部向右部延伸，优选与分输水管路(7)的延伸方向垂直；回水主输水管路(6)沿着边坡的下部横向延伸。4.根据权利要求1-3之一所述的滴灌系统，其特征在于，分输水管路(7)具有上部入水口、下部回水口和中间出水口；中间出水口设置上部入水口和下部回水口之间的管路段上；主输水管路(5)的出水口连接分输水管路(7)的上部入水口，分输水管路(7)的中间出水口连接渗水管(8)，用于将水输送到渗水管(8)，以为边坡供水；分输水管路(7)的下部回水口连接回水主输水管路(6)。5.根据权利要求1-4之一所述的滴灌系统，其特征在于，所述滴灌装置设置有多列，沿着边坡纵向排列，选优为1-10列，分输水管路(7)的中间出水口设置有多个。6.根据权利要求1-5之一所述的滴灌系统，其特征在于，渗水管(8)为多排，其排列方式为：沿着从边坡的上部到下部横向设置有多排；边坡与水平面之间的夹角为大于0...

【专利技术属性】
技术研发人员：石中勇，左伟，徐鲁勤，李志炜，李国臣，王克森，甄玉辉，宋洪庆，李天昕，杨连枝，岳明，王九龙，李正一，谭金强，张守着，王龙洲，朱超，袁海军，孙浩，
申请(专利权)人：中煤地质工程总公司北京水工环地质勘查院，
类型：发明
国别省市：北京,11