一种蓄水排水可控的灌溉系统的制作方法

本实用新型涉及农田灌溉技术领域，具体涉及一种蓄水排水可控的灌溉系统。

背景技术：

灌溉不仅关系到农作物的产量，更与全球水资源消耗量息息相关。然而目前现用的农田灌溉设施或过于简陋，导致水资源浪费严重；或较为先进，灌溉经济成本过高，对于多数地区，尤其是山区农田不适用，因此十分有必要设计一种能够因地制宜、充分发挥山区地形特点，以实现低成本优化的灌溉系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于坡面地形，能够在雨天自动蓄水、天晴后有效排水，或人工引入水源的农田灌溉系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种蓄水排水可控的灌溉系统，坡道顶部设置有蓄水池，蓄水池的底端连接有多个排水管道，每个排水管道呈s形沿坡道高度方向自上而下设置，排水管道出水端与沟渠连通，s形排水管道的每个拐弯处均设置有闸门。

排水管道可视为多段管道的连接，并可按不同地形、不同高度具体确定排水管道总长，且排水管道总体为“s”形设计，便于缓冲下泄的水流。

进一步地，闸门通过转轴连接在排水管道的拐弯处，其中闸门、转轴均由不锈钢制成，外包橡胶层，具有高度密封性。闸门包括通过转动连接的外部闸门和内部闸门，内部闸门位于排水管道内，外部闸门于排水管道外，外部闸门质量大于内部闸门，在重力作用下，外部闸门促使内部闸门抵住管道内壁，起到封闭阻水作用。

优选地，每个排水管道末端的闸门上还设置有流速控制装置。由于过高的水速易引发意外，并造成灌溉不充分等浪费现象，故引入流速控制装置。流速控制装置可设于最后一段管道上，当开始泄水时，管道底部水压极大，水流从阀门冲入上部液压装置。根据帕斯卡定理，液压管道两边压强相等，即能够给液压管道另一端施加较大的力，从而使闸门关小乃至闭合，最下段管道内流速减缓；减缓后阀门内压力下降，闸门微开，流速增大，又涌入阀门，激活流速控制装置。如此循环往复，达成动态平衡，使水流均匀流出。

蓄水池内积水排完后，管道内的剩余水量可存放其中，用于之后的外部引水灌溉：打开蓄水开关，令外部水源涌入排水管道内，即可实现均匀、稳定地向农田沟渠灌溉，从而提高灌溉效率。

进一步地，流速控制装置剖面示意图，包括一根钢制细管，细管一端固连在外部闸门上，另一端固连在下游的排水管道上，且另一端与下游的排水管道连通，与排水管道连通处设置有阀门，细管内自阀门处至远离阀门的一端依次设置有液块、空气层、油层和橡胶管，固连在外部闸门上的细管一端呈喇叭口状。

进一步地，蓄水池内位于排水管道的入水口处设置有蓄水开关，蓄水开关包括杉木块、滑轮、蓄水盖、细绳一和细绳二，杉木块一端与细绳一固连，细绳一另一端绕过滑轮与蓄水盖固连，细绳二的一端固连在蓄水盖上，另一端伸出蓄水池，位于蓄水池外部。

优选地，蓄水池周围通过支架固定在坡道顶部。

优选地，排水管道的材质为pvc硬质塑料，横截面为方形。蓄水池也可由pvc软质塑料制成，四周有金属的支架支撑，具有强度保障。

优选地，排水管道的上端埋于坡顶土壤中。

降雨初期，蓄水池内的雨水从蓄水开关流入排水管道内，并逐渐填满第一段管道；此时闸门略微开启，雨水流入第二段排水管中，并逐渐填满第二段管道；以此类推，随着降雨时间的推进，雨水将逐渐填满整条排水管道，并经由最下方一段管道缓慢流出。

由于最下方闸门微启，水流流速缓慢，故供水管道内整体水位仍在上涨，直至在蓄水池内达到一定水位后，密度较小的杉木上浮，通过滑轮拉动蓄水盖，使其关闭。此时即进入蓄水模式：上部蓄水池水位逐渐升高；下部供水管道由于没有雨水输入，故少量水流出后各闸门即紧闭蓄水。蓄水池上部四周开有孔洞，一般情况下，水位不会高于1米，若水位接近1米，则会通过孔洞流出，从而保障整体安全性。

天晴之后，大量雨水仍贮存在蓄水池及供水管道内，可拉动蓄水池边缘与各蓄水盖相连的细绳，打开蓄水开关。此时即进入排水模式：第一道闸门所受水压大于其设定水压，故顺利打开；水流汇入第二段管道，第二道闸门亦顺利打开；以此类推，所有闸门均快速打开，形成多米诺骨牌效应，水流高速涌入最后一段管道。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型可在雨天蓄水、晴天排水，也可用于外部引水灌溉，实现了低经济成本下的水资源高效利用。其中排水管道和闸门采用分段技术，s形的排水管道能够广泛适用于丘陵、盆地等地形，利用管道水压力与闸门重力的相互关系实现自动蓄水与排水，以避免管道下端水压过大，泄水时也能保证较为顺畅；蓄水开关系统利用浮力和定滑轮的原理，达到一定水位后能够自动关闭进行蓄水，也能较方便地打开，进行排水；流速控制装置位于排水管道最下端，液压管道内分层设计，并利用帕斯卡原理来自动控制闸门的闭合，防止流速过快，从而达到动态平衡，水流能够均匀流出，使灌溉更高效。

附图说明

图1是本实用新型一种蓄水排水可控的灌溉系统的主视剖面图。

图2是本实用新型一种蓄水排水可控的灌溉系统的侧视剖面图。

图3是排水管道剖面示意图，其中闸门关闭。

图4是排水管道剖面示意图，其中闸门开启。

图5是蓄水开关剖面示意图，其中蓄水开关处于打开状态。

图6是蓄水开关剖面示意图，其中蓄水开关处于关闭状态。

图7是流速控制装置剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

图1、图2所示为本实用新型的主视剖面图、侧视剖面图，一种蓄水排水可控的灌溉系统设置在坡道1上，坡道顶部设置有蓄水池2，蓄水池的底端连接有多个排水管道5，排水管道5呈s形设置在坡道上，排水管道出水端与沟渠4连通，s形排水管道的每个拐弯处均设置有闸门6。

每个排水管道末端的闸门上还设置有流速控制装置7，图1中只示出排水管道的末端设置有流速控制装置，流速控制装置还可以设置在每段排水管道的闸门上。

蓄水池周围通过支架3固定在坡道顶部。其中蓄水池2位于坡面1上部，由pvc软质塑料制成，高约1米，占地面积视具体情况而定，四周有金属的支架3支撑，具有强度保障。排水管道5位于坡面外并依坡面放置，其最上端埋于坡顶土壤中，与蓄水池2底部相连通。排水管道5由pvc硬质塑料制成，横截面为方形，可视为多段管道的连接，并可按不同地形、不同高度具体确定排水管道总长，且排水管道5总体为“s”形设计，便于缓冲下泄的水流。各闸门6设在排水管道5转弯处，起分层阻水作用。排水管道5内的水流最终会流入沟渠4，有效灌溉农田。

图3、4所示为本实用新型一种蓄水排水可控的灌溉系统的排水管道剖面示意图，闸门通过转轴连接在排水管道的拐弯处，其中闸门6、转轴8均由不锈钢制成，外包橡胶层，具有高度密封性。闸门6包括通过转轴转动连接的外部闸门61和内部闸门61，内部闸门位于排水管道5内，外部闸门于排水管道5外，外部闸门61质量大于内部闸门61，在重力作用下，外部闸门促使内部闸门61抵住管道内壁，起到封闭阻水作用。可以经过设计，使每段管道内的水深接近内、外部闸门之间高度差，即将近填满该段管道时，水压力使闸门6自动开启。

图7所示为本实用新型一种蓄水排水可控的灌溉系统的流速控制装置剖面示意图，包括一根钢制细管，细管一端固连在外部闸门上，另一端固连在下游的排水管道上，且另一端与下游的排水管道连通，与排水管道连通处设置有阀门14，细管内自阀门处至远离阀门的一端依次设置有液块15、空气层16、油层17和橡胶管18，固连在外部闸门上的细管一端呈喇叭口状。

由于泄水时排水管道5内水位过高，导致水流速度过快，易引发事故，故设计此流速控制装置控制水速。空气层起到分层作用，具有良好的密封性，且由于液块的推动作用，在细管内产生压强，推动油层向远离阀门一端移动，并压缩橡胶管18变形，使外部阀门向下，带动内部阀门向上，关闭阀门。泄水初期，最末端管道水压极大，水流迅速涌入细管中，冲开阀门14，推动液块15，进而压缩空气层16，并给油层17施加推力。由帕斯卡定理可知，油层17两端压强相等，且另一端面积较大，故油层17将对外部闸门施加力，使闸门6关小乃至闭合，最下层管道内流速减小；流速减小后阀门内压力下降，闸门微开，流速增大，又涌入阀门，激活流速控制装置。如此循环往复，达成动态平衡，使水流均匀流出。

降雨初期，蓄水池2内的雨水沿排水管道5流下，并逐渐填满第一段管道；此时闸门6略微开启，雨水流入第二段排水管中，并逐渐填满第二段管道；以此类推，随着降雨时间的推进，雨水将逐渐填满整条排水管道5，并经由最下方一段管道缓慢流出。

图5、6所示为本实用新型一种蓄水排水可控的灌溉系统的蓄水开关剖面示意图，蓄水开关包括杉木块9、滑轮10、蓄水盖11、细绳一12和细绳二13。杉木块一端与细绳一固连，细绳一另一端绕过滑轮与蓄水盖固连，细绳二的一端固连在蓄水盖上，另一端伸出蓄水池，位于蓄水池外部。

当排水管道蓄满水后，由于最下方闸门微启，水流流速极缓，汇水量大于出水量，故供水管道内整体水位仍在上涨。当蓄水池2内达到一定水位后，密度较小、体积较大的杉木块9上浮，通过细绳一、滑轮10拉动蓄水盖11，使其成为水平状态，并盖在排水管道的入水口处，关闭排水管道的进水。此时即进入蓄水模式：上部蓄水池水位逐渐升高；下部供水管道由于没有雨水输入，故少量水流出后各闸门即紧闭蓄水。蓄水池上部四周开有孔洞，一般情况下，水位不会高于1米，若水位接近1米，则会通过孔洞流出，从而保障整体安全性。若上提细绳13，打开蓄水盖11，即可实现排水。

天晴之后，大量雨水仍贮存在蓄水池2及供水管道5内，此时可打开蓄水开关，即进入排水模式：第一道闸门6所受水压大于其设定水压，故顺利打开；水流汇入第二段管道，第二道闸门6亦顺利打开；以此类推，所有闸门6均快速打开，形成多米诺骨牌效应，水流通过最后一段管道泄出进入沟渠4。

管道内的剩余水量可贮存其中，用于之后的外部引水灌溉：打开蓄水开关，令外部水源涌入排水管道内，即可实现均匀、稳定地向农田沟渠灌溉，从而提高灌溉效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。本实用新型中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

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