[發明專利]一種適用于人工再植被邊坡的滲灌方法及系統有效
| 申請號： | 201811231200.2 | 申請日： | 2018-10-22 |
| 公開（公告）號： | CN109287446B | 公開（公告）日： | 2021-04-27 |
| 發明（設計）人： | 石中勇;左偉;徐魯勤;李志煒;李國臣;王可森;甄玉輝;宋洪慶;李天昕;楊連枝;岳明;王九龍;李正一;譚金強;張守著;王龍洲;朱超;袁海軍;孫浩 | 申請（專利權）人： | 中煤地質集團有限公司北京水工環地質勘查院 |
| 主分類號： | A01G25/06 | 分類號： | A01G25/06;A01G25/16 |
| 代理公司： | 北京路浩知識產權代理有限公司 11002 | 代理人： | 王瑩;吳歡燕 |
| 地址： | 100040 北京*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 適用于 人工 再植 被邊坡 滲灌 方法 系統 | ||
1.一種確定適用于人工再植被邊坡的滲灌系統中的滲灌管埋深比的方法，其特征在于，所述適用于人工再植被邊坡的滲灌系統包括高位儲水池(1)，泵水裝置(3)，輸水管道，滲灌管(5)和人工再植被邊坡；高位儲水池(1)設置于邊坡的上部，泵水裝置(3)的出口端通過水源傳遞管路連接高位儲水池(1)，輸水管道和滲灌管(5)埋入人工再植被邊坡的邊坡土壤層中，輸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)設置在邊坡的上部，并且連接高位儲水池(1)的出口端，主回水管道(4.2)設置在邊坡的下部，主回水管道(4.2)直接連接泵水裝置(3)的入口端，分水管道(4.3)的上、下端分別連接主供水管道(4.1)和主回水管道(4.2)，主供水管道(4.1)沿著邊坡的上部橫向延伸，分水管道(4.3)從邊坡的上部向下部延伸，與主供水管道(4.1)的延伸方向垂直；主回水管道(4.2)沿著邊坡的下部橫向延伸，分水管道(4.3)具有上部入水口、下部回水口和中間出水口；中間出水口設置在上部入水口和下部回水口之間的管道段上；主供水管道(4.1)的出水口連接分水管道(4.3)的上部入水口，分水管道(4.3)的每個中間出水口通過接頭(12)左右各連接一段滲灌管(5)，用于將水輸送到滲灌管(5)，以為邊坡供水；每段滲灌管(5)的延伸方向與垂直于分水管道(4.3)延伸的水平線之間具有一夾角，所述夾角為3°-10°；滲灌管內表面粗糙摩擦所產生的沿程損失與重力作用即可大約抵消；所述滲灌管(5)直接由硬質多孔塑料管構成，該塑料管的材質為發泡聚氨酯塑料；所述滲灌系統還包括控制系統和濕度計(7)，濕度計(7)分布在邊坡土壤層中，并且電連接控制系統，用于實時監測邊坡土壤層內的含水飽和度，并反饋到控制系統，控制系統電連接泵水裝置(3)，用于根據所述含水飽和度，實時調整泵水裝置的流量；高位儲水池(1)中設置有浮力閥門(2)，控制系統電連接浮力閥門(2)，用于根據所述含水飽和度，實時調節浮力閥門的開度，從而控制整個滲灌系統內的滲灌水強度；所述滲灌系統還包括壓力計(6)， 壓力計(6)設置在輸水管道上，并且電連接控制系統，用于實時監測輸水壓力，并反饋到控制系統，控制系統電連接浮力閥門(2)，用于根據實時監測的輸水壓力，實時調節浮力閥門的開度，從而控制整個滲灌系統內的滲灌水強度；分水管道(4.3)的下部回水口連接主回水管道(4.2)；所述分水管道(4.3)設置有多列，沿著邊坡縱向排列，每列分輸水管路(3.3)的中間出水口設置有多個；每列分水管道(4.3)左右兩邊連接的多段滲灌管(5)沿著邊坡方向從上到下設置有多排，相鄰列分水管道(4.3)之間的滲灌管(5)橫向是不連續的，即是斷開的，邊坡與水平面之間的夾角為10-70度；
所述方法包括如下步驟：
步驟一：首先，根據濕度計(7)測量得到土壤的自然飽和度θe，然后通過下式確定邊坡土壤的基質吸力Sm，單位為厘米：
其中θe為土壤自然飽和度，單位無量綱；α和n都是擬合系數，單位無量綱，通過邊坡使用土壤類型對應的土水實驗經驗參數確定，α＝0.0011～0.05、n＝1.5～5；
步驟二：確定每根滲灌管外表面土壤中供水水頭H，單位厘米；確定邊坡土壤層(9)的平均厚度h，單位為厘米；然后通過下式得到滲灌水濕潤鋒垂直坡面向上運移距離zu，單位為厘米：
其中A為邊坡平均坡度角，單位度；
步驟三：確定滲灌管埋深比，即滲灌管最佳埋深比例I，通過下式得到滲灌管最佳埋深比例I：
2.一種確定適用于人工再植被邊坡的滲灌系統中的相鄰滲灌管最佳間距的方法，所述適用于人工再植被邊坡的滲灌系統包括高位儲水池(1)，泵水裝置(3)，輸水管道，滲灌管(5)和人工再植被邊坡；高位儲水池(1)設置于邊坡的上部，泵水裝置(3)的出口端通過水源傳遞管路連接高位儲水池(1)，輸水管道和滲灌管(5)埋入人工再植被邊坡的邊坡土壤層中，輸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)設置在邊坡的上部，并且連接高位儲水池(1)的出口端，主回水管道(4.2)設置在邊坡的下部，主回水管道(4.2)直接連接泵水裝置(3)的入口端，分水管道(4.3)的上、下端分別連接主供水管道(4.1)和主回水管道(4.2)，主供水管道(4.1)沿著邊坡的上部橫向延伸，分水管道(4.3)從邊坡的上部向下部延伸，與主供水管道(4.1)的延伸方向垂直；主回水管道(4.2)沿著邊坡的下部橫向延伸，分水管道(4.3)具有上部入水口、下部回水口和中間出水口；中間出水口設置在上部入水口和下部回水口之間的管道段上；主供水管道(4.1)的出水口連接分水管道(4.3)的上部入水口，分水管道(4.3)的每個中間出水口通過接頭(12)左右各連接一段滲灌管(5)，用于將水輸送到滲灌管(5)，以為邊坡供水；每段滲灌管(5)的延伸方向與垂直于分水管道(4.3)延伸的水平線之間具有一夾角，所述夾角為3°-10°；滲灌管內表面粗糙摩擦所產生的沿程損失與重力作用即可大約抵消；所述滲灌管(5)直接由硬質多孔塑料管構成，該塑料管的材質為發泡聚氨酯塑料，所述滲灌系統還包括控制系統和濕度計(7)，濕度計(7)分布在邊坡土壤層中，并且電連接控制系統，用于實時監測邊坡土壤層內的含水飽和度，并反饋到控制系統，控制系統電連接泵水裝置(3)，用于根據所述含水飽和度，實時調整泵水裝置的流量；高位儲水池(1)中設置有浮力閥門(2)，控制系統電連接浮力閥門(2)，用于根據所述含水飽和度，實時調節浮力閥門的開度，從而控制整個滲灌系統內的滲灌水強度；所述滲灌系統還包括壓力計(6)，壓力計(6)設置在輸水管道上，并且電連接控制系統，用于實時監測輸水壓力，并反饋到控制系統，控制系統電連接浮力閥門(2)，用于根據實時監測的輸水壓力，實時調節浮力閥門的開度，從而控制整個滲灌系統內的滲灌水強度；分水管道(4.3)的下部回水口連接主回水管道(4.2)；所述分水管道(4.3)設置有多列，沿著邊坡縱向排列，每列分輸水管路(3.3)的中間出水口設置有多個；每列分水管道(4.3)左右兩邊連接的多段滲灌管(5)沿著邊坡方向從上到下設置有多排，相鄰列分水管道(4.3)之間的滲灌管(5)橫向是不連續的，邊坡與水平面之間的夾角為10-70度；
所述方法包括如下步驟：
步驟一：首先，根據濕度計測量得到土壤的自然飽和度θe，然后通過下式確定邊坡土壤的基質吸力Sm，單位為厘米：
其中θe為土壤自然飽和度，單位無量綱；α和n都是擬合系數，單位無量綱，通過邊坡使用土壤類型對應的土水實驗經驗參數確定，α＝0.0011～0.05、n＝1.5～5；
步驟二：確定每根滲灌管外表面土壤中供水水頭H，單位厘米；確定邊坡土壤層(9)的平均厚度h，單位為厘米；然后通過下式得到滲灌水濕潤鋒垂直坡面向上運移距離zu，單位為厘米：
其中A為邊坡平均坡度角，單位度；
步驟三：確定出中間函數B，單位無量綱，中間函數B表達如下：
確定相鄰兩個滲灌管外側滲水濕潤鋒沿邊坡平行方向向下運移距離za，單位厘米：
確定相鄰兩個滲灌管外側滲水濕潤鋒沿邊坡平行方向向上的運移距離zb，單位厘米：
其中LambertW為朗伯W函數的解集中使za、zb為最小正實數的唯一解；
最后確定相鄰兩根滲灌管最佳間距zw，單位厘米：
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