[发明专利]一种农业用地初期径流收集灌溉系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及初期径流采集利用装置，尤其涉及一种农业用地初期径流收集灌溉系统及其方法。

背景技术

农业面源污染主要是指降雨携带的氮磷等营养物进入水体，增加水体富营养化的风险。几十年来农业面源污染在越来越多的国家引起重视，目前农业面源污染已经成为世界上公认的水体污染最大来源之一。我国是一个农业大国，农业生产集约化，化肥用量大幅提高，氮磷通过降雨径流大量流失，研究发现我国湖泊的氮磷50%以上来自于农业源，农业面源污染给中国近一半的湖泊带来富营养化状态，并逐年加剧，甚至危及城乡居民饮用水的安全。根据对农业用地，尤其是山地农业用地降雨径流的研究表明，由于存在降雨初期冲刷作用，初期径流的氮磷负荷量大，坡度越高氮磷流失量越大。因而加强对初期径流排放的控制必将减轻化肥污染物质对水体污染，削减氮磷初期径流损失对我国水体面源污染控制具有非常重要的现实意义。另一方面，将收集收集后初期径流用于非降雨期农业灌溉，又使水资源和氮磷资源得以再生，加上就近取水，大大减少农业成本。

对于一般的降水采集的发明主要分为两大类。一类相关发明，主要是针对干旱半干旱地区，以节约水资源的角度出发，简单地设计集水池收集降雨，并非对降雨初期径流污染负荷大的特点而设计。另外一类，主要用于城市地区，将收集的初期雨水经过处理后直接排放入水体，或者进入城市污水管网。而针对农业用地，尤其是山地农业用地的初期径流的收集利用的相关研究和发明比较少。本发明从减少农业初期径流对水体污染并利用农业本身吸纳氮磷负荷的角度出发，改造原有的沟渠系统，达到收集初期径流并保障降雨排水通畅的作用，同时，将水资源用于非降雨期农田灌溉，系统构造简单，容易实施，可根据施用地点的现有条件灵活应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺失，提供一种农业用地初期径流收集灌溉系统及其方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

农用地初期径流收集灌溉系统包括：排水沟渠、导流渠、排水沟渠挡流堰、初期径流感应器、电动集水阀门、集水池、提升泵、农业灌溉管道、农田灌溉喷头；排水沟渠、导流渠、集水池、提升泵、农业灌溉管道、农田灌溉喷头顺次相连，排水沟渠中部设有排水沟渠挡流堰，靠近集水池一侧的导流渠上设有电动集水阀门，电动集水阀门与初期径流感应器相连。

所述的排水沟渠挡流堰高为20~30cm, 在排水沟渠挡流堰上开凿边长为5~10cm的方形非降雨期排水口。

所述的初期径流感应器包括锥形挡雨顶盖、绝缘空心筒体、导电金属片、长条形导电金属片、塑料空心筒体、排水口、固定组件、集雨底座；集雨底座内设有绝缘空心筒体，绝缘空心筒体下部内设有塑料空心筒体，塑料空心筒体顶部设有长条形导电金属片，绝缘空心筒体中部内壁固定有导电金属片，绝缘空心筒体底部开孔，集雨底座侧面底部安装排水口，初期径流感应器底部由固定组件固定，导电金属片的一端通过导线与电动集水阀门相连，导电金属片的另一端通过导线与电源相连，锥形挡雨顶盖、绝缘空心筒体和集雨底座均为HDPE材质，锥形挡雨顶盖和绝缘空心筒体之间留有空隙。

所述的导电金属片离集雨底座底部高度为50cm，绝缘空心筒体高100cm，直径为20cm，塑料空心筒体高度为49.5cm，直径为19.7cm，集雨底座高为50cm直径为40cm。所述的电动集水阀门包括电葫芦提升机和厚度为8cm的钢板闸门和电葫芦提升机保护外壳。所述的集水池通过出水管道与提升泵相连。

农用地初期径流收集灌溉的方法包括如下步骤：

1）在目标农业用地低洼处开挖导流渠及集水池，依次安装初期径流感应器、电动集水阀门、出水管道、提升泵、农业灌溉管道及农田灌溉喷头；

2）排水沟渠下游设置排水沟渠挡流堰，排水沟渠挡流堰高20~30cm；

3）关闭集水底座上的排水口；

4）当降雨后，初期径流感应器中的水位上升带动中部的塑料空心筒体上升，其顶部的长条形导电金属片与侧壁上的导电金属片连接，形成闭合回路，启动电葫芦提升机，钢板闸门开启，由于排水沟渠中设置了排水沟渠挡流堰，初期径流通过电动集水阀门流向集水池；水位持续上升至20cm，长条形导电金属片与导电金属片的连接断开，钢板闸门由于重力作用下降关闭，中后期降雨径流漫过排水沟渠挡流堰，直接排放到周边水体；

5）降雨结束后，打开初期径流感应器集水底座上的排水口，将水排干，以待下一次降雨初期径流收集使用；

6）非降雨期，可利用提升泵将集水池内的初期径流通过农业灌溉管道和农田灌溉喷头进行农业灌溉，利用农田吸纳水中的氮磷营养物质。