北方山区果树水肥一体化节水浇灌系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种北方山区果树水肥一体化节水浇灌系统，包括电控装置、蓄放水系统、输水管网和浇灌机构；蓄放水系统通过输水管网为浇灌机构提供水肥，浇灌机构用于对果树进行滴灌；蓄放水系统包括主蓄水池、向阳辅助蓄水池和背阳辅助蓄水池；各辅助蓄水池的底部分别连接有辅池出水管，各辅池出水管均向下与主蓄水池相连通；输水管网包括输水干管，输水干管连接有若干输水支管，各输水支管连接有若干末端管路，各末端管路上分别设有滴灌电磁阀；浇灌机构包括土壤湿度传感器、用于监测土壤肥料浓度的化学传感器、滴灌孔和滴水器；本实用新型专利技术水肥利用率高，果树根系得水均匀，便于在水中加肥，并防止输肥管处水肥溢流出去。

Water and Fertilizer Integrated Water-saving Irrigation System for Fruit Trees in Northern Mountainous Areas

The utility model discloses a water and fertilizer integrated water-saving irrigation system for fruit trees in northern mountainous areas, including an electronic control device, a water storage and drainage system, a water distribution network and an irrigation mechanism; a water storage and drainage system provides water and fertilizer for the irrigation mechanism through a water transmission network, and a irrigation mechanism is used for drip irrigation of fruit trees; a water storage and drainage system includes a main water storage tank, a sunward auxiliary water storage tank and a back-sun auxiliary water storage tank; The bottom of the auxiliary storage pool is connected with the outlet pipe of the auxiliary pool, and the outlet pipe of each auxiliary pool is connected downward with the main storage pool; the water transmission network includes the main water transmission pipe, which is connected with several water transmission branches, and each branch pipe is connected with several end pipes, and each end pipe is connected with a drip irrigation solenoid valve; the irrigation mechanism includes soil moisture sensor, which is used to monitor the concentration of soil fertilizer. The utility model has the advantages of high water and fertilizer utilization rate, uniform water yield of fruit tree root system, convenient fertilization in water, and preventing water and fertilizer overflow at the fertilizer pipeline.

【技术实现步骤摘要】
北方山区果树水肥一体化节水浇灌系统
本技术涉及农业和水利
，尤其涉及一种山区果树浇灌系统。
技术介绍
我国北方干旱山区水资源缺乏，农业生产条件差，降雨量较少，降雨时空分布不均，降雨期集中，全年降水量的75%-85%集中在6-9月份，经常发生春旱和秋旱现象。而且，山区地势变化较大，地形复杂，不利于修建远距离泵站输水工程。山区地下水资源开发困难，大部分地区井深100－200米，有的达到300－400米，干旱山区打井困难、费用昂贵，当遇上岩层地质条件，打井费用在100万元以上，成本高昂。另外，传统的浇灌方式为地面漫灌，水资源浪费严重，加大了水资源供需矛盾。地面漫灌的浇灌方式，水中所含肥料随着水资源的浪费而浪费，增加了成本。因此，有必要开发一种成本较低、便于收集利用雨水、使用中节约用水、适用于我国北方干旱山区的浇灌系统。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种北方山区果树水肥一体化节水浇灌系统，便于依次优先使用蒸发速度最快的辅助蓄水池中的水进行滴灌作业，水肥利用率高，果树根系得水均匀，便于在水中加肥，并防止输肥管处水肥溢流出去。为实现上述目的，本技术的北方山区果树水肥一体化节水浇灌系统包括电控装置、蓄放水系统、输水管网和浇灌机构；蓄放水系统通过输水管网为浇灌机构提供水肥，浇灌机构用于对果树进行滴灌；蓄放水系统包括均设于山坡上的主蓄水池、N个向阳辅助蓄水池和M个背阳辅助蓄水池，N和M均为自然数；各向阳辅助蓄水池和各背阳辅助蓄水池均高于主蓄水池；主蓄水池高于灌溉区域；对于各向阳辅助蓄水池由高到低依次进行编号，最高的向阳辅助蓄水池为第1辅助蓄水池，最低的向阳辅助蓄水池为第N辅助蓄水池；对于各背阳辅助蓄水池由高到低依次进行编号，最高的背阳辅助蓄水池为第N+1辅助蓄水池，最低的向阳辅助蓄水池为第N+M辅助蓄水池；第1辅助蓄水池至第N+M辅助蓄水池的底部分别连接有辅池出水管，辅池出水管的上游端部设有放水电磁阀，第1辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀为第1放水电磁阀，第N辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀依次为第N放水电磁阀，第N+M辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀依次为第N+M放水电磁阀；各辅池出水管均向下与主蓄水池相连通；第1辅助蓄水池至第N+M辅助蓄水池内分别设有辅池水位传感器，主蓄水池内设有主池水位传感器；输水管网包括输水干管，输水干管连接有若干输水支管，各输水支管连接有若干末端管路，各末端管路上分别设有滴灌电磁阀；浇灌机构包括土壤湿度传感器、用于监测土壤肥料浓度的化学传感器、滴灌孔和滴水器；每一末端管路对应一株果树，果树的树干底端周边设有若干所述滴灌孔，每一滴灌孔对应设置有一滴水器，每一株果树处的各滴水器分别与该果树处的末端管路相连接；各滴水器分别插入一滴灌孔；各果树根部周边的土壤内设有若干所述化学传感器和若干用于监测土壤湿度的所述土壤湿度传感器；主蓄水池底部设有主池出水管，主池出水管一端位于主蓄水池底部并连接有主池过滤器，主池出水管的另一端伸出主蓄水池并连接所述输水干管；所述主池过滤器包括壳体，壳体内上下间隔设有两层水平设置的钢丝网；所述壳体上端设有用于进水的开口；所述壳体上端高于主蓄水池的池底至少20厘米；主池出水管上设有主管放水电磁阀；主池出水管于主蓄水池的外侧壁处向上连接有输肥管，输肥管上设有加肥电磁阀；主蓄水池侧壁顶部设有用于存放液体肥料的储料罐，输肥管顶部与储料罐底部相连通；所述电控装置连接所述土壤湿度传感器、主池水位传感器、各辅池水位传感器、第1放水电磁阀至第N+M放水电磁阀、主管放水电磁阀、各滴灌电磁阀和各化学传感器；主蓄水池底部高于最高处的滴水器至少2米。所述主蓄水池以及第1至第N+M辅助蓄水池的顶部分别连接有溢流结构，溢流结构包括溢流坝和与溢流坝相连接的溢洪道；辅池出水管上设有辅池过滤器。每一株果树的树干底端周边设有两圈滴灌孔，分别为内圈滴灌孔和外圈滴灌孔；内圈滴灌孔的竖向中心线距离果树的树干底端30的距离为30±2厘米，外圈滴灌孔的竖向中心线距离果树的树干底端30的距离为60±5厘米；外圈滴灌孔的数量与内圈滴灌孔的数量相同，每一外圈滴灌孔与其相邻的两个内圈滴灌孔之间的距离相同；滴灌孔顶部覆设有塑料薄膜。外圈滴灌孔和内圈滴灌孔分别设有3个。所述滴灌孔内填充有土壤与有机质的混合物，混合物中有机质的质量比小于等于15%并大于5%。所述有机质为碎秸秆。所述电控装置连接有蓄电池，蓄电池连接有太阳能电池板。所述电控装置为单片机。所述钢丝网为200目钢丝网；主蓄水池的侧壁以及底壁采用现浇混凝土制成且其厚度大于等于15厘米。所述电控装置连接有用于无线通讯模块，无线通讯模块为与远程手机通讯的3G或4G模块。本技术具有如下的优点：本技术具有显著的节约水资源的作用。本技术直接将水肥送到果树吸水根集中部位，不产生地面径流，几乎没有蒸发损失，比地面滴灌节水约20-30%，比地面漫灌节水80%以上。节省肥料。由于化肥同灌溉水结合在一起，肥料养分直接均匀地施到果树根系层，真正实现了水肥同步，大大提高了肥料的有效利用率，同时又因是小范围局部控制，微量灌溉，水肥渗漏较少，可节省化肥施用量，肥效可以提高一倍以上。该技术为果树及时补充价格昂贵的微量元素提供了方便，并可避免浪费。节省劳力。（1）由于果树株间的土壤未供应充足的水分，杂草不易生长，因而作物与杂草争夺养分的干扰大为减轻，减少了除草用工。（2）该系统可通过无线通讯模块通过手机进行远程自动控制，无须水泵，在重力的作用下自流和自流灌溉，故可明显节省劳力投入，降低了生产成本。促进果树生长，提高产量。该种灌溉技术不破坏土壤结构，土壤内部水、肥、气、热经常保持适宜于作物生长的良好状况，且果树根区能够保持着最佳供水状态和供肥状态，故能增产。减少了水土流失和肥料对环境的污染，生态效益明显。利用太阳能作为运行能源可以节电节约能源。主蓄水池和辅助蓄水池可以综合运用，在主蓄水池和序号较大的辅助蓄水池（如第N+M辅助蓄水池）中进行水产品养殖，降低运行成本。主池过滤器的壳体上端高于主蓄水池的池底至少20厘米，可以防止池底沉积的杂物堵塞主池过滤器。储料罐高于主蓄水池的侧壁，可以防止水位过高时主蓄水池内的水由储料罐处发生溢流、导致无法投入肥料。储料罐的加料口作为肥液注入口，储料罐的位置，十分便于操作人员进行投料操作。主蓄水池底部高于最高处的滴水器至少2米，可以保证每个滴水器处都具有充足的水压。溢流结构包括溢流坝和与溢流坝相连接的溢洪道；溢洪道通入山体自然形成的泄水通路。这种设置，可以在雨量大时也可以避免各蓄水池中的水无序溢流，确保蓄水池和辅助蓄水池的安全。外圈滴灌孔与内圈滴灌孔之间在圆周方向上形成了交错均匀布置的状态，使得果树周边的土壤在周向方向上得水更加均匀。两圈滴灌孔的设置，使得果树根系集中区域能够得到均匀的滴灌，使果树根系在径向方向上得水均匀。总之，上述设置，使得果树根系集中区域在径向上和周向上得水最为均匀，提升了滴灌效果。滴灌孔顶部覆设有塑料薄膜，大大减少了滴灌孔中水分的蒸发散失，起到良好的保墒作用。滴灌孔数量越多，果树根系得水越均匀，但相应的施工成本（设置滴灌孔、连接末端管路与各滴水器所需要的时间、人力等）和设备成本（滴水器的数量以及连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.北方山区果树水肥一体化节水浇灌系统，其特征在于：包括电控装置、蓄放水系统、输水管网和浇灌机构；蓄放水系统通过输水管网为浇灌机构提供水肥，浇灌机构用于对果树进行滴灌；蓄放水系统包括均设于山坡上的主蓄水池、N个向阳辅助蓄水池和M个背阳辅助蓄水池，N和M均为自然数；各向阳辅助蓄水池和各背阳辅助蓄水池均高于主蓄水池；主蓄水池高于灌溉区域；对于各向阳辅助蓄水池由高到低依次进行编号，最高的向阳辅助蓄水池为第1辅助蓄水池，最低的向阳辅助蓄水池为第N辅助蓄水池；对于各背阳辅助蓄水池由高到低依次进行编号，最高的背阳辅助蓄水池为第N+1辅助蓄水池，最低的向阳辅助蓄水池为第N+M辅助蓄水池；第1辅助蓄水池至第N+M辅助蓄水池的底部分别连接有辅池出水管，辅池出水管的上游端部设有放水电磁阀，第1辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀为第1放水电磁阀，第N辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀依次为第N放水电磁阀，第N+M辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀依次为第N+M放水电磁阀；各辅池出水管均向下与主蓄水池相连通；第1辅助蓄水池至第N+M辅助蓄水池内分别设有辅池水位传感器，主蓄水池内设有主池水位传感器；输水管网包括输水干管，输水干管连接有若干输水支管，各输水支管连接有若干末端管路，各末端管路上分别设有滴灌电磁阀；浇灌机构包括土壤湿度传感器、用于监测土壤肥料浓度的化学传感器、滴灌孔和滴水器；每一末端管路对应一株果树，果树的树干底端周边设有若干所述滴灌孔，每一滴灌孔对应设置有一滴水器，每一株果树处的各滴水器分别与该果树处的末端管路相连接；各滴水器分别插入一滴灌孔；各果树根部周边的土壤内设有若干所述化学传感器和若干用于监测土壤湿度的所述土壤湿度传感器；主蓄水池底部设有主池出水管，主池出水管一端位于主蓄水池底部并连接有主池过滤器，主池出水管的另一端伸出主蓄水池并连接所述输水干管；所述主池过滤器包括壳体，壳体内上下间隔设有两层水平设置的钢丝网；所述壳体上端设有用于进水的开口；所述壳体上端高于主蓄水池的池底至少20厘米；主池出水管上设有主管放水电磁阀；主池出水管于主蓄水池的外侧壁处向上连接有输肥管，输肥管上设有加肥电磁阀；主蓄水池侧壁顶部设有用于存放液体肥料的储料罐，输肥管顶部与储料罐底部相连通；所述电控装置连接所述土壤湿度传感器、主池水位传感器、各辅池水位传感器、第1放水电磁阀至第N+M放水电磁阀、主管放水电磁阀、各滴灌电磁阀和各化学传感器；主蓄水池底部高于最高处的滴水器至少2米。...

【技术特征摘要】
1.北方山区果树水肥一体化节水浇灌系统，其特征在于：包括电控装置、蓄放水系统、输水管网和浇灌机构；蓄放水系统通过输水管网为浇灌机构提供水肥，浇灌机构用于对果树进行滴灌；蓄放水系统包括均设于山坡上的主蓄水池、N个向阳辅助蓄水池和M个背阳辅助蓄水池，N和M均为自然数；各向阳辅助蓄水池和各背阳辅助蓄水池均高于主蓄水池；主蓄水池高于灌溉区域；对于各向阳辅助蓄水池由高到低依次进行编号，最高的向阳辅助蓄水池为第1辅助蓄水池，最低的向阳辅助蓄水池为第N辅助蓄水池；对于各背阳辅助蓄水池由高到低依次进行编号，最高的背阳辅助蓄水池为第N+1辅助蓄水池，最低的向阳辅助蓄水池为第N+M辅助蓄水池；第1辅助蓄水池至第N+M辅助蓄水池的底部分别连接有辅池出水管，辅池出水管的上游端部设有放水电磁阀，第1辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀为第1放水电磁阀，第N辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀依次为第N放水电磁阀，第N+M辅助蓄水池的辅池出水管上的放水电磁阀依次为第N+M放水电磁阀；各辅池出水管均向下与主蓄水池相连通；第1辅助蓄水池至第N+M辅助蓄水池内分别设有辅池水位传感器，主蓄水池内设有主池水位传感器；输水管网包括输水干管，输水干管连接有若干输水支管，各输水支管连接有若干末端管路，各末端管路上分别设有滴灌电磁阀；浇灌机构包括土壤湿度传感器、用于监测土壤肥料浓度的化学传感器、滴灌孔和滴水器；每一末端管路对应一株果树，果树的树干底端周边设有若干所述滴灌孔，每一滴灌孔对应设置有一滴水器，每一株果树处的各滴水器分别与该果树处的末端管路相连接；各滴水器分别插入一滴灌孔；各果树根部周边的土壤内设有若干所述化学传感器和若干用于监测土壤湿度的所述土壤湿度传感器；主蓄水池底部设有主池出水管，主池出水管一端位于主蓄水池底部并连接有主池过滤器，主池出水管的另一端伸出主蓄水池并连接所述输水干管；所述主池过滤器包括壳体，壳体内上下间隔设有两层水平设置的钢丝网；所述壳体上端设有用于进水的开口；所述壳体上端高于主蓄水池的池底至少20厘米；主池出水管上设有主管放水电磁阀；主池出水管于主蓄水池的外侧壁处向上连接有输肥管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄功学，张建华，高利琴，黄超杰，金玉乐，石晓莹，杨建成，高琴月，
申请(专利权)人：河南水利与环境职业学院，
类型：新型
国别省市：河南,41