茶园水肥一体化建设方案

一、建设背景

1、智慧农业“十四五”规划

2025年是“十四五”规划收官之年，为响应国家农业现代化与乡村振兴战略需求，面对我国人多地少、资源紧缺、农业生产效率仅为非农产业1/4的严峻现实，亟需通过物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术赋能农业全链条，破解粗放经营模式，提升土地产出率、资源利用率和劳动生产率；同时，应对全球农业科技竞争，弥补我国在高端传感器、智能装备等关键技术领域与国际先进水平的差距，并依托“十三五”农业农村信息化基础（如农业生产信息化率达27.6%、农产品电商规模扩大、数字乡村试点成效），推动智慧农业从“示范盆景”向“产业森林”规模化转型，为2035年关键核心技术全面突破、农业生产信息化率达40%的目标奠定基础。

2、水肥一体化的发展前景

水肥一体化技术作为现代农业核心创新，正从精准灌溉施肥工具升级为智慧农业生态系统，发展前景广阔。其技术向智能化迈进，与物联网、AI 深度融合，装备成本逐步下降；应用场景从经济作物拓展至粮食作物，在不同地域适应性增强。政策推动规模化落地，产业链整合升级，虽面临成本、维护及人才等挑战，但通过创新模式可突破。未来，其生态效益与对全球粮食安全的作用显著，将重塑农业生产范式，成为应对气候变化和资源危机的战略支点。

3、水肥一体化在茶园种植领域的应用

水肥一体化技术在茶园种植中，通过将灌溉与施肥精准结合，借助微喷灌或滴灌系统及智能化设备，将可溶性肥料直接输送至茶树根系区域，实现了显著的节水、节肥效果，茶叶产量提升 且品质优化，同时大幅降低人工成本；其系统由水源过滤、首部枢纽、田间管网及控制系统构成，可结合茶树不同生育期需求制定水肥方案，并能与 AI 决策、沼液循环等技术融合，成为茶树产业现代化发展的重要支撑。

二、建设目的

利用现代智慧农业技术，促进福州市寿宁县茶园种植的优势特色产业蓬勃发展，推动茶树及连锁加工产业生产经营与新一代农业信息技术深度融合，掌控茶树的生长全过程，降低生产成本，减少人工依赖，提升茶树的产量。

三、总体设计

本方案针对福州市寿宁县茶园种植基地进行物联网智能建设，总体设计如下：

一、灌溉系统（含软硬件）

二、监控系统

三、气象站与土壤墒情系统

该项目建设可帮助福州市寿宁县茶园种植，实现福州市寿宁县茶园高标准、高质量、数据化、智能化、绿色化的生产。

四、建设内容

（一）灌溉系统

在山顶设立灌溉水源，建立泵房（引流罐、沙石过滤器、离心过滤器、叠片过滤器、智能水肥一体机）。

在种植茶园内部署滴灌带，借助压力将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，将配兑的肥液与灌溉水一起通过可控管道和滴头均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域形成滴灌。作物在吸收水分的同时吸收养分，使得水肥供给养分均衡。

灌溉系统采用如下结构

水源→引水罐→过滤器→施肥装置→主管检修阀门（电磁阀等主管附件）→分干管（→支管→喷头）。目的是达到操作管理方便，系统投资和运行费用最低的效果。

管路系统设计

以80亩地计算：

茶树行间距约为0.6m，则总滴灌管长度约为90000m，考虑陇间影响，取总滴灌管长度为80000m，滴灌管滴孔间距0.3m，每个滴孔额定流量为2L/h,额定工作压力为2Bar，总体流量约为500m³，分为25个灌溉区，每个灌溉区所需流量约为20m³。

根据流量及地形距离:

主管选择DN110管，承压1.6MPa，约500m；

分区主管选择DN63管，承压1.0MPa约3000m；

支管选择DN50管，承压0.8MPa约6000m；

滴灌管选择DN16管约80000m；

图 1 茶园分区图

按照茶园分区图所示，共分为5个大片区，水泵流量为60m³，可同时灌溉3个小片区。

考虑由高向低供水，且高差过大，需在每个电磁阀前加装泄压阀以确保管道压力正常。

具体分区布置见CAD图。

泵房设计

在山顶天池（灌溉水源）附近安装泵房：引流罐、离心过滤器、沙石过滤器、叠片过滤器。

（二）监控系统

监控系统由监控摄像头、太阳能板、网桥、交换机、录像机、硬盘、主机以及显示器构成。

（三）气象站与土壤墒情系统

气象站与土壤墒情系统由传感器、LED屏等组成

五、施工方案

（一）施工总体顺序与流程

土方开挖→管路铺设→天池改造→打井→设备安装→系统调试→完工验收

（二）专项前置准备（滴灌管施工）

提前完成滴灌管施工图纸深化，明确 25 个分区的灌溉范围、管道走向及控制节点（后部），完成滴灌管与主管道的对接方案设计，明确嫁接点位、铺设路径及固定方式。

主要施工方法及技术措施

（一）土方工程

1.土方开挖

采用小型挖掘机为主、人工辅助的开挖方式，避免大型机械对茶园土壤结构及茶树造成破坏。

提前与现场施工人员、茶场管理人员确认 5 处坡路地点的具体位置，坡路区域开挖时适当减小开挖坡度，防止土方坍塌。

图 2 管道挖坑作业

2.管道基坑支护

对于开挖厚部分基坑，采用 DN160 、DN110钢管进行支护保护。

图 3 管道破路预埋钢管

3.管道回填道路

回填材料优先选用开挖产生的原土，部分使用水泥。

4.泵房地基找平

采用挖掘机进行土地平整及找平，后铺设石子、钢筋，填充水泥。

图 4 挖机平整地基铺设石子

（二）管路铺设

1.管道基础处理

仅 DN110 主管采用地埋方式施工，地埋深度约15-17cm，基础处理流程如下：

开挖完成后清理槽底杂物、浮土，确保槽底平整。

采用原土对槽底进行浅埋。

图 5 除草作业

2.管路铺设

DN110 管道（主管）

沿规划路线地埋铺设，共铺设 3 条主管，具体走向以卫星图为准。

采用专用 PE 管切割工具切割管材，切割面需平整、垂直于管轴线，避免出现歪斜、毛刺。

管道连接采用热熔焊接方式，焊接前清理管材端口杂质。

铺设过程中保持管道轴线平直，在合适的为主采用原土堆码固定，防止管道位移。

图 6 主管焊接与管道铺设

DN63 管道（1.0mpa）

优先选择不破坏茶树的位置，沿茶园边界或行距间隙铺设；部分路段沿小路盘旋向上，在合适位置采用浅埋方式。

图 7 管道焊接与铺设

DN50 管道（0.8mpa）

铺设位置需避开茶树种植区域，在合适位置采用原土固定于地面或树干，部分路段因地形限制存在架空情况。

铺设前结合梯田高程与茶树分布，确定管道转接到梯田地面的点位。

图 8 管道铺设与焊接

DN40 管道（1.6mpa）

在合适的位置铺设。

DN16 滴灌管：

沿茶树根系铺设，与茶树行向平行

滴灌管连接采用专用接头。

通用要求：

所有管道铺设过程中尽量需保持平行，避免出现扭曲、弯折现象

生活用水管道需与消防管道并行铺设，回拉过程中确保管道顺直，与消防管道间距保持 0.3m，避免相互干扰。

图 9 滴灌管施工

3.阀门安装

在 25 个分区的进水口处安装 DN63 电磁阀（含增补的 15 个），在主管与支管连接处安装减压阀，阀门安装位置需便于操作与维护。

阀门安装完成后，在阀体外侧标注阀门编号及控制分区，便于后续管理。

图 10 电磁阀、减压阀焊接

（三）天池改造

对天池生活用水区域通过砌墙隔断处理、设立过水口，并对天池进行防水改造，灌溉水区域天池安装支撑结构，天池整体通过镀锌钢板保护，并在天池四周安装防护栏。

图 11 天池改造

图 12 天池框架

（四）打井

在山下合适位置进行钻井。

（五）设备安装

1.泵房安装

在地基平整区域安装人字房顶、绿色涂装泵房、泵房围板采用夹心阻燃钢板、立柱采用热镀方钢。

2.监控系统安装

在茶园合适位置安装立柱，布置监控摄像头与太阳能板，在泵房内安装办公主机与办公显示器与交换机，与茶园内摄像头组成整套监控系统。

3.智能水肥设备安装

在泵房内布置智能水肥一体机连接离心过滤器、沙石过滤器与自动反冲洗叠片过滤器并接入抽水泵与引水罐，后与灌溉管道相连。并连接茶园25个电磁阀。

4.气象站与土壤墒情设备安装

在田间合适位置安装气象站与土壤墒情站，并铺设传感器，同时在泵房内布置LED屏。

5.4G控制箱安装

在山下安装4G控制箱，与山顶泵房设备相连。

6.抽水泵安装

在水井处安装抽水泵。

五、建设清单

六．详细的技术指标