一种适用于人工再植被边坡的渗灌方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于人工再植被边坡的渗灌方法及系统，所述渗灌系统包括高位储水池(1)，泵水装置(3)，输水管道，渗灌管(5)和人工再植被边坡；高位储水池(1)设置于边坡的上部，泵水装置(3)的出口端通过水源传递管路连接高位储水池(1)，输水管道和渗灌管(5)埋入人工再植被边坡的边坡土壤层中；将渗灌系统埋于土壤中，使灌溉用水直接作用到植物的根部，减少了地表灌溉导致的水的大量蒸发的问题；由于渗灌管直接埋于土壤中，不需要内部增加硬质硬管而实现对渗灌管的支撑，提高了渗透率，节省了成本。

A seepage irrigation method and system for artificial revegetation slope

The present invention relates to a seepage irrigation method and system suitable for artificial revegetation slope. The seepage irrigation system includes high storage tank (1), pumping device (3), water conveyance pipeline, seepage irrigation pipe (5) and artificial revegetation slope; high storage tank (1) is located at the upper part of the slope, and the outlet of pump device (3) is connected with high storage tank (1), water conveyance pipeline and seepage irrigation pipe (5) by water source transmission pipeline. The seepage irrigation system is buried in the soil of the slope of the artificial revegetation slope, so that the irrigation water directly acts on the root of the plant, which reduces the evaporation of water caused by surface irrigation; because the seepage irrigation pipe is buried directly in the soil, the support of the seepage irrigation pipe is realized without adding hard pipe inside, which improves the permeability and saves the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于人工再植被边坡的渗灌方法及系统
本专利技术属于灌溉领域，具体涉及一种适用于人工再植被边坡的渗灌设计方法及系统。
技术介绍
传统灌溉方法使用比较粗犷，灌溉效率较低，虽然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。滴灌可以使水分缓慢渗入到土壤当中，但依旧属于一种表层灌溉方法，对于干旱地区，土壤表面水分蒸发量很大，大部分灌溉用水还是会被蒸发掉。渗灌是灌溉水在一定灌水压力下通过埋在地下土层中的渗灌管渗出，凭借土壤毛细管作用给土壤润湿的一种先进行的节水灌溉技术。目前渗灌技术的应用，多是工程粗放应用，少有基于渗灌管渗水能力和土壤导水能力参数，建立数学模型及计算模拟，对埋管深度和来流水头等参数进行精细优化设计。而边坡地形特点导致传统渗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渗灌技术这一问题，创新提供一种可适用于人工再植被边坡地貌中使用的渗灌方法及系统。该方法所设计的系统可应用于不同边坡地形下的均匀渗灌系统，提高人工再植被边坡地形灌溉用水使用效率。为了实现上述目的，本专利技术提出一种适用于人工再植被边坡的渗灌系统，所述渗灌系统包括高位储水池，泵水装置，输水管道，渗灌管和人工再植被边坡；高位储水池设置于边坡的上部，泵水装置的出口端通过水源传递管路连接高位储水池，输水管道和渗灌管埋入人工再植被边坡的边坡土壤层中，输水管道包括主供水管道、主回水管道和分水管道；主供水管道设置在边坡的上部，并且连接高位储水池的出口端，主回水管道设置在边坡的下部，主回水管道直接连接泵水装置的入口端，分水管道的上、下端分别连接主供水管道和主回水管道，分水管道左右两边各连接一段渗灌管，用于将水输送到渗灌管，以为边坡供水,每段渗灌管的延伸方向与垂直于分水管道延伸的水平线之间具有一夹角。其中，所述渗灌管直接由硬质多孔塑料管构成，该塑料管的材质为发泡聚氨酯塑料，所述夹角为1°-10°，优选为3°。其中，所述渗灌系统还包括控制系统和湿度计，湿度计分布在边坡土壤层中,并且电连接控制系统，用于实时监测边坡土壤层内的含水饱和度，并反馈到控制系统，控制系统电连接泵水装置，用于根据所述含水饱和度，实时调整泵水装置的流量。其中，所述渗灌系统还包括控制系统和湿度计，高位储水池中设置有浮力阀门，湿度计分布在边坡土壤层中，并且电连接控制系统，用于实时监测边坡土壤层内的含水饱和度，并反馈到控制系统，控制系统电连接浮力阀门，用于根据所述含水饱和度，实时调节浮力阀门的开度，从而控制整个渗灌系统内的渗灌水强度。其中，还包括控制系统和压力计，高位储水池中设置有浮力阀门，压力计设置在输水管道上，并且电连接控制系统，用于实时监测输水压力，并反馈到控制系统，控制系统电连接浮力阀门，用于根据实时监测的输水压力，实时调节浮力阀门的开度，从而控制整个渗灌系统内的渗灌水强度。其中，主供水管道沿着边坡的上部横向延伸，分水管道从边坡的上部向下部延伸，与主供水管道的延伸方向垂直；主回水管道沿着边坡的下部横向延伸。其中，分水管道具有上部入水口、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道段上；主供水管道的出水口连接分水管道的上部入水口，分水管道的中间出水口通过接头左右各连接一段渗灌管，用于将水输送到渗灌管，以为边坡供水；分水管道的下部回水口连接主回水管道。其中，所述分水管道设置有多列，沿着边坡纵向排列，每列分输水管路的中间出水口设置有多个；每列分水管道左右两边连接的一段渗灌管沿着边坡方向从上到下设置有多排，相邻列分水管道之间的渗灌管横向是不连续的，即是断开的，边坡与水平面之间的夹角为10-70度。还提供一种确定适用于人工再植被边坡的渗灌系统中的渗灌管埋深比的方法，所述渗灌统优选为上述适用于人工再植被边坡的渗灌系统，包括如下步骤：步骤一：首先，根据湿度计测量得到土壤的自然饱和度θe，然后通过下式确定边坡土壤的基质吸力Sm，单位为厘米：其中θe为土壤自然饱和度，单位无量纲；α和n都是拟合系数，单位无量纲，通过边坡使用土壤类型对应的土水实验经验参数确定，α＝0.0011～0.05、n＝1.5～5；步骤二：确定每根渗灌管外表面土壤中供水水头H，单位厘米；确定边坡土壤层的平均厚度h，单位为厘米；然后通过下式得到渗灌水湿润锋垂直坡面向上运移距离zu，单位为厘米：其中A为边坡平均坡度角，单位度；步骤三：确定渗灌管埋深比，即渗灌管最佳埋深比例I，通过下式得到渗灌管最佳埋深比例I：还提供一种确定适用于人工再植被边坡的渗灌系统中的相邻渗灌管最佳间距的方法，所述渗灌系统优选为上述的适用于人工再植被边坡的渗灌系统，包括如下步骤：步骤一：首先，根据湿度计测量得到土壤的自然饱和度θe，然后通过下式确定边坡土壤的基质吸力Sm，单位为厘米：其中θe为土壤自然饱和度，单位无量纲；α和n都是拟合系数，单位无量纲，通过边坡使用土壤类型对应的土水实验经验参数确定，α＝0.0011～0.05、n＝1.5～5；步骤二：确定每根渗灌管外表面土壤中供水水头H，单位厘米；确定边坡土壤层(9)的平均厚度h，单位为厘米；然后通过下式得到渗灌水湿润锋垂直坡面向上运移距离zu，单位为厘米：其中A为边坡平均坡度角，单位度；步骤三：确定出中间函数B，单位无量纲，中间函数B表达如下：确定相邻两个渗灌管外侧渗水湿润锋沿边坡平行方向向下运移距离za，单位厘米：确定相邻两个渗灌管外侧渗水湿润锋沿边坡平行方向向上的运移距离zb，单位厘米：其中LambertW为朗伯W函数的解集中使za、zb为最小正实数的唯一解；最后确定相邻两根渗灌管最佳间距zw，单位厘米：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渗灌系统，该系统包括：水源系统，渗灌管和监测系统。所述水源系统包括高位蓄水池、浮力控制阀门、泵水装置、输水管道，所述高位蓄水池为灌溉势能来源，用来调节整个渗灌系统里灌溉水的渗水水头；所述浮力控制阀门负责控制高位蓄水池中的合理水位，阀门通过利用蓄水池内水位对其产生的浮力来实现蓄水池内的水位保持；所述泵水装置负责将灌溉水提高到高位蓄水池中；所述输水管道负责将高位蓄水池的水源输送到渗灌管中，并将剩余灌溉水回收到泵水装置中，输水管道为一种硬质PVC管道，可以形成良好的支撑使灌溉水顺利通过，所述硬质PVC材料为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，硬质PVC材料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。所述渗灌管为一种硬质多孔塑料管，该塑料管由低发泡量高密度聚氨酯塑料制成(常见低密度聚氨酯即为人工海绵)，由于渗灌管直接埋于土壤中，故不需要内部增加硬质硬管而实现对渗灌管的支撑。所述监测系统包括湿度计和压力计，所述湿度计为分布在整个边坡土壤中的湿度测量仪器，负责随时监测边坡土壤深层内的含水饱和度，所述压力计为安装在输水管道上的压力监测仪器，负责随时提供渗灌系统内的流体压力，湿度计和压力计都可以为调节灌溉水资源高效利用提供定量化管理数据。进一步地，所述渗灌管在不同厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于人工再植被边坡的渗灌系统，其特征在于，所述渗灌系统包括高位储水池(1)，泵水装置(3)，输水管道，渗灌管(5)和人工再植被边坡；高位储水池(1)设置于边坡的上部，泵水装置(3)的出口端通过水源传递管路连接高位储水池(1)，输水管道和渗灌管(5)埋入人工再植被边坡的边坡土壤层中，输水管道包括主供水管道(4.1)、主回水管道(4.2)和分水管道(4.3)；主供水管道(4.1)设置在边坡的上部，并且连接高位储水池(1)的出口端，主回水管道(4.2)设置在边坡的下部，主回水管道(4.2)直接连接泵水装置(3)的入口端，分水管道(4.3)的上、下端分别连接主供水管道(4.1)和主回水管道(4.2)，分水管道(4.3)左右两边各连接一段渗灌管(5)，用于将水输送到渗灌管(5)，以为边坡供水,每段渗灌管(5)的延伸方向与垂直于分水管道(4.3)延伸的水平线之间具有一夹角。

【技术特征摘要】
1.一种适用于人工再植被边坡的渗灌系统，其特征在于，所述渗灌系统包括高位储水池(1)，泵水装置(3)，输水管道，渗灌管(5)和人工再植被边坡；高位储水池(1)设置于边坡的上部，泵水装置(3)的出口端通过水源传递管路连接高位储水池(1)，输水管道和渗灌管(5)埋入人工再植被边坡的边坡土壤层中，输水管道包括主供水管道(4.1)、主回水管道(4.2)和分水管道(4.3)；主供水管道(4.1)设置在边坡的上部，并且连接高位储水池(1)的出口端，主回水管道(4.2)设置在边坡的下部，主回水管道(4.2)直接连接泵水装置(3)的入口端，分水管道(4.3)的上、下端分别连接主供水管道(4.1)和主回水管道(4.2)，分水管道(4.3)左右两边各连接一段渗灌管(5)，用于将水输送到渗灌管(5)，以为边坡供水,每段渗灌管(5)的延伸方向与垂直于分水管道(4.3)延伸的水平线之间具有一夹角。2.根据权利要求1所述的渗灌系统，其特征在于，所述渗灌管(5)直接由硬质多孔塑料管构成，该塑料管的材质为发泡聚氨酯塑料，所述夹角为1°-10°，优选为3°。3.根据权利要求1-2之一所述的渗灌系统，其特征在于，所述渗灌系统还包括控制系统和湿度计(7)，湿度计(7)分布在边坡土壤层中,并且电连接控制系统，用于实时监测边坡土壤层内的含水饱和度，并反馈到控制系统，控制系统电连接泵水装置(3)，用于根据所述含水饱和度，实时调整泵水装置的流量。4.根据权利要求1-2之一所述的渗灌系统，其特征在于，所述渗灌系统还包括控制系统和湿度计(7)，高位储水池(1)中设置有浮力阀门(2)，湿度计(7)分布在边坡土壤层中,并且电连接控制系统，用于实时监测边坡土壤层内的含水饱和度，并反馈到控制系统，控制系统电连接浮力阀门(2)，用于根据所述含水饱和度，实时调节浮力阀门的开度，从而控制整个渗灌系统内的渗灌水强度。5.根据权利要求1-2之一所述的渗灌系统，其特征在于，还包括控制系统和压力计(6)，高位储水池(1)中设置有浮力阀门(2)，压力计(6)设置在输水管道上,并且电连接控制系统，用于实时监测输水压力，并反馈到控制系统，控制系统电连接浮力阀门(2)，用于根据实时监测的输水压力，实时调节浮力阀门的开度，从而控制整个渗灌系统内的渗灌水强度。6.根据权利要求1-2之一所述的渗灌系统，其特征在于，主供水管道(4.1)沿着边坡的上部横向延伸，分水管道(4.3)从边坡的上部向下部延伸，与主供水管道(4.1)的延伸方向垂直；主回水管道(4.2)沿着边坡的下部横向延伸。7.根据权利要求1-2之一所述的渗灌系统，其特征在于，分水管道(4.3)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...

【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，王可森，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：中煤地质集团有限公司北京水工环地质勘查院，
类型：发明
国别省市：北京,11