1.本发明涉及农田灌溉和排水，具体涉及一种灌排一体式管道系统。
背景技术：
2.控制地下水位是消除农作物盐、渍灾害的主要手段，目前大部分地区采用明沟排水，即利用农沟排出地下水，农沟深度一般在1.0～1.5m，为保持边坡稳定，农沟宽度一般在2.5～5.0m，这不仅占用大量耕地，造成土地分割，而且由于沟深过大，农业机械无法横向通过，影响耕作效率。
3.另一方面，管灌(即低压管道输水灌溉)在国内已较为常见，其通过埋设于地下一定深度的暗管对农作物进行灌溉。由于农作物灌溉次数和持续时间有限，管道多数情况下处于非工作状态，灌溉和排水独立且相斥，二者不会同时发生，若将灌溉管道兼用作排水，使灌排一体化，将大幅缩减管道系统建设成本。基于这样的思想，中国专利cn102172202b提出一种水田灌溉排水自动控制装置，其将埋设在田间的地下暗管作为灌排两用管，在供水管和排水管间设置自动控制装置以控制供水和排水。该技术方案存在的问题在于：
4.(1)适用性差，灌溉效果不理想；
5.通过地下暗管进行灌溉属于地下微灌或渗灌范畴，对水质要求高，需要配套水源过滤装置，供水速度慢，易堵塞，不适于大田灌溉；为保证灌溉效果，一般渗灌管埋设深度不超过0.3m，间距不超过2m，而该专利方案中公开埋深0.8m、间距10m，这会导致灌溉时长、灌水次数增加(该专利技术在《排灌机械工程学报》上发表名为水田灌排一体化系统的开发与应用的论文，其中指出，灌水次数从对照的9次，增加为16次)；0.8m埋深的渗灌管对于大部分浅根系而言，虽然通过毛管作用可使部分水分到达根区(大部分作物，如水稻、玉米、小麦等，其生育前期的计划湿润层不会超过0.6m)，但在重力作用下，大部分水分将成为深层渗漏水而被浪费；
6.(2)将地下暗管灌排两用未考虑到灌溉和排水对管道埋深的不同要求；
7.为满足灌溉要求，渗灌管埋深0.8m，地下水位只能控制在0.6～0.7m，不适合作物生育后期的降渍和控盐要求，尤其是蒸发强烈的北方地区；而如果增加渗灌管深度，则无法实现灌溉功能；
8.(3)自动控制装置包括电磁继电器、触电开关、浮球等部件，结构复杂，造价高，并且电子设备需在地下潮湿、多泥砂环境工作，可靠性低。
技术实现要素：
9.发明目的：本发明的目的是提出一种适用性强的灌排一体式管道系统。
10.技术方案：本发明所述的灌排一体式管道系统，包括埋设在地下的灌溉支管和吸水毛管，吸水毛管连接在灌溉支管上，所述吸水毛管与灌溉支管连接的根部安装有逆止阀，灌溉支管末端安装有水阀；所述管道系统还包括设置在地面的给水栓，给水栓与灌溉支管相连。
11.本技术方案中，灌溉用的给水栓与排水用的吸水毛管各自独立工作，吸水毛管仅用作排出地下水，对于吸水毛管埋深和间距不构成冲突，因而适用于大部分灌溉排水场景，适用性强。同时，由于不再需要复杂的控制装置，成本降低，管道系统稳定性得到提高。当需要灌溉时，关闭水阀，灌溉水源由与灌溉支管相连的水泵打至灌溉支管，并通过地面给水栓向农田灌水，水源无需专门处理，适于大田灌溉。灌溉支管中的输水水压驱动逆止阀关闭，从而不会向吸水毛管供水。当需要排水时，打开水阀，吸水毛管排出的地下水经逆止阀进入灌溉支管并排出。尤其地，当灌溉支管由于长期使用发生泥砂淤积时，可打开水阀，并通过水泵泵送带压水进行管道冲洗，以延长使用寿命。当流速较小时，管道中容易淤积泥砂，而泥砂淤积是地下排水管失效的主要原因，且清淤成本很高，本技术方案可在基本不增加成本的情况下，实现灌溉支管主动清淤。
12.进一步地，所述灌溉支管接至集水井，集水井上设置有溢流闸。通过该溢流闸可控制排水量和地下水位，避免过度排水。
13.进一步地，所述溢流闸可升降，通过升降式溢流闸可实现地下水位高度的主动调节。
14.进一步地，灌排一体式管道系统还包括设置在集水井旁的斗沟，所述斗沟为深度0.4～0.5m，宽度2～3m的浅沟。从溢流闸溢出的水排至斗沟中，由于灌溉支管可收集吸水毛管排水，农沟不再承担地下水位控制要求，原农沟可改造成排地面涝水的浅沟，可减少工程量，减轻田块破碎程度，同时还便于农业机械横向通过，提高耕作效率。在降雨量较少，只需要控制地下水位的地区，甚至可以不布置农沟，从而大大节约耕地。
15.进一步地，所述吸水毛管埋深1.0～1.5m，地下水位可控制在0.8～1.3m。
16.进一步地，所述吸水毛管为缠绕滤层的多孔管。
17.进一步地，所述灌溉支管坡度不小于1/2000，灌溉支管底部低于吸水毛管底部30cm以上。
18.有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：(1)通过逆止阀解决了灌溉支管向吸水毛管反向供水的问题，使得给水栓与吸水毛管各自独立工作，管道系统适用性强，可用于多数灌溉排水场景；(2)通过可升降的溢流闸可实现地下水位高度的主动调节；(3)成本低，可主动清淤，管道系统使用寿命长。
附图说明
19.图1是吸水毛管与灌溉支管间的连接结构示意图；
20.图2是图1的a-a向视图；
21.图3是灌溉支管与集水井间的连接结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
23.如图1至3所示，一种灌排一体式管道系统，包括埋设在地下的灌溉支管1和吸水毛管2，灌溉支管1上设置有四通5，吸水毛管2通过四通5连接在灌溉支管1上，吸水毛管2与灌溉支管1连接的根部安装有逆止阀3，灌溉支管1末端安装有水阀6。管道系统还包括设置在地上的给水栓4，给水栓4通过四通5与灌溉支管1相连，灌溉用水通过与灌溉支管1连接的水
泵泵送至给水栓4。灌溉支管1末端接至集水井7，集水井7上设置可升降的溢流闸8，溢出溢流闸8的水排至斗沟9。本实施例中，灌排一体式管道系统配套的排水用斗沟9为浅沟，沟深0.5m，沟宽2m，沟内可种植作物。吸水毛管2为缠绕滤层的多孔管，吸水毛管2埋深1.5m，相邻吸水毛管2间距15m。灌溉支管1坡度为1/2000，灌溉支管1底部低于吸水毛管3底部30cm。
24.本发明的灌排一体式管道系统使用方法为：
25.灌溉时，关闭水阀6，灌溉水源由水泵打至灌溉支管1，并通过地面给水栓4向农田灌水，灌溉支管1中的输水水压驱动逆止阀3关闭，从而不会向吸水毛管2供水。
26.排水时，打开水阀6，地下水在水压作用下进入吸水毛管2，并经逆止阀3进入灌溉支管1中，由灌溉支管1排至集水井7，当集水井7中水位高出溢流闸8时，多余的水溢出并排入斗沟9中，从而保持地下水位稳定。通过调节溢流闸8的高度，可以对地下水位高度进行调节。逆止阀3使得灌溉支管1中的水无法进入吸水毛管2中，包括灌溉水和外河水，只有农田排水时，吸水毛管2内渍水在水压作用下能够进入灌溉支管1中排出。
27.灌溉支管1发生泥砂淤积时，打开水阀6和溢流闸8，通过水泵泵送带压水对灌溉支管1进行冲洗。管道清淤成本低，进行有效清淤后，地下埋管使用寿命可达50年以上。
技术特征：
1.一种灌排一体式管道系统，包括埋设在地下的灌溉支管(1)和吸水毛管(2)，吸水毛管(2)连接在灌溉支管(1)上，其特征在于：所述吸水毛管(2)与灌溉支管(1)连接的根部安装有逆止阀(3)，灌溉支管(1)末端安装有水阀(6)；所述管道系统还包括设置在地面的给水栓(4)，给水栓(4)与灌溉支管(1)相连。2.根据权利要求1所述的灌排一体式管道系统，其特征在于：所述灌溉支管(1)接至集水井(7)，集水井(7)上设置有溢流闸(8)。3.根据权利要求2所述的灌排一体式管道系统，其特征在于：所述溢流闸(8)可升降。4.根据权利要求2所述的灌排一体式管道系统，其特征在于：还包括设置在集水井(7)旁的斗沟(9)。5.根据权利要求4所述的灌排一体式管道系统，其特征在于：所述斗沟(9)为深度0.4～0.5m，宽度2～3m的浅沟。6.根据权利要求1所述的灌排一体式管道系统，其特征在于：所述吸水毛管(2)埋深1.0～1.5m。7.根据权利要求1所述的灌排一体式管道系统，其特征在于：所述吸水毛管(2)为缠绕滤层的多孔管。8.根据权利要求1所述的灌排一体式管道系统，其特征在于：所述灌溉支管(1)坡度不小于1/2000，灌溉支管(1)底部低于吸水毛管(3)底部30cm以上。
技术总结
本发明公开了一种灌排一体式管道系统，包括埋设在地下的灌溉支管和吸水毛管，吸水毛管与灌溉支管连接的根部安装有逆止阀，灌溉支管末端安装有水阀；管道系统还包括设置在地面的给水栓，给水栓与灌溉支管相连。本发明通过在吸水毛管上设置逆止阀解决了灌溉支管向吸水毛管反向供水的问题，使得给水栓与吸水毛管各自独立工作，管道系统适用性强，可用于多数灌溉排水场景；灌溉时，关闭水阀，灌溉水源由水泵泵送至灌溉支管，通过地面给水栓向农田灌水，此时逆止阀关闭；排水时，打开水阀，吸水毛管排出的地下水经逆止阀进入灌溉支管中并排出；当灌溉支管由于长期使用发生泥砂淤积时，打开水阀，通过带压水进行冲洗，可延长使用寿命。可延长使用寿命。可延长使用寿命。
技术研发人员：王如珂 郭雨耕 赵政峰 郭相平 张秫瑄 陈盛
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2022/2/11