[实用新型]基于农田分层管理的雨水集蓄补灌系统

说明书

本实用新型公开了一种基于农田分层管理的雨水集蓄补灌系统，属于农业集水补灌技术领域，包括地上集流发电装置、地下储蓄隔离装置和调亏补灌装置，地上集流发电装置能够对天然降水进行主动集流，通过地下储蓄隔离装置对土壤水及深层渗漏进行主动储蓄隔离，利用调亏补灌装置来统筹雨水集蓄与调亏补灌、协同土壤水与深层渗漏实现水资源微循环。本实用新型利用地上集流发电装置进行雨水集流、发电、遮荫，综合解决灌溉水源问题、用电问题、太阳辐射过强问题；通过地下储蓄隔离装置对土壤内水进行主动储蓄隔离，利用调亏补灌装置来统筹雨水集蓄与调亏补灌、协同土壤水与深层渗漏，构建资源集约、生产高效、环境友好的农田微循环系统。

技术领域

本实用新型属于农业集水补灌技术领域，尤其涉及一种基于农田分层管理的雨水集蓄补灌系统。

背景技术

民以食为天，农田耕地是粮食生产的命根子，灌溉是农业生产的命脉。农田在垂向上由上而下可以分为近地面层、耕作层、犁底层、作物根系活动层以及深层包气带、含水层等。其中，近地面层全称大气近地面层，是指大气边界层最接近地表面的气层，约50-100m高。耕作层一般在15cm左右，深耕在40cm左右。犁底层位于耕作层以下较为紧实的土层。作物根系活动层一般深达2米左右，但主要分布在0-50cm。包气带为地面以下潜水面以上的地带。由此可见，狭义的农田，在垂向上深度最多2米，而广义的农田，在垂向上深度可达潜水面。

农田在粮食生产过程中维持着水分、养分的收支平衡，其中收入项主要包括降水、灌溉水、肥料的输入，以及干湿沉降；输出项主要包括土壤水分、农作物的蒸散发、深层渗漏，农作物收获物输出，营养物质的淋失、流失、反硝化、挥发。

华北平原作为典型的冲击沉积平原，第四纪松散沉积物深达500-800米，地下蓄水构造复杂多样。同时该地区属于半湿润半干旱地区，自然降水无法满足作物需水需要，每年需要从地下水中抽取300mm的水资源用于灌溉，但是用水量在200mm左右，也就是将有100mm的灌溉水以深层渗漏的方式离开作物根系活动层，通过包气带，重新返回地下水中。在这一过程中，作物根系活动层的硝酸盐等污染物质也将进入深层包气带，进而对地下水造成威胁。因此，在抽取地下水进行灌溉时，要尽量少；同时在抽取地下水进行灌溉之前，要充分考虑雨水集蓄利用。

雨水集蓄利用作为最早的水资源开发利用方式，已经有几千年的历史。早在4000年前的中东、南阿拉伯以及北非等地区就出现了将收集的雨水用于生活、生产等的雨水集蓄利用系统。在20世纪上半叶，由于江河水资源开发和地下水开发供水技术的飞速发展，雨水集蓄利用技术除在少数缺水地区利用外已被人们所忽视。20世纪80年代以来，随着全球水资源日益紧缺，同时低成本、易获取的水资源工程也几乎都已开发，以供水为目的的雨水集蓄利用系统得到了迅速发展，我国自20世纪80年代末，开始开发利用雨水资源，但目前还主要处于以民间方式利用的阶段，主要集中用于解决农村与小城镇的人畜饮用水问题，如何更好地发挥雨水集蓄利用在农业生产与城市发展过程中的积极作用，是目前及今后一个时期世界各国水资源可持续开发利用亟待解决的问题。

传统的灌溉、施肥模式，在促进粮食增产的同时，给生态环境也带来了污染的风险。水作为物质迁移的重要载体，防止农田内部土壤水的深层渗漏，是有效抑制硝酸盐等污染物进入深层包气带，进而避免污染地下水的重要途径。

同时，由于天然降水季节分配不均，易出现阶段性的干旱亏缺与内涝盈余等灾害问题，对农业生产和生态环境造成不良影响，因此有必要对天然降水过程和深层渗漏过程进行人为干预。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于农田分层管理的雨水集蓄补灌系统，旨在解决现有技术中农田降水资源利用率低与季节性强降雨过程易发生深层渗漏的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：