水田自動灌溉裝置及系統的製作方法
2023-10-31 11:05:57 2
水田自動灌溉裝置及系統的製作方法
【專利摘要】本發明屬於水田灌溉領域，提供了一種水田自動灌溉裝置。本裝置包括水槽、水袋、浮板、排水管、浮子室以及浮子；水槽設置於待灌溉田塊的水源注入口；水袋設置在水槽中；浮板設置在水袋中；排水管的頂端連接水袋的出水口，排水管的底端設置在待灌溉田塊的上方；浮子通過浮子室設置在排水管的底端的下方，浮子的頂部設有封堵體，封堵體用於在待灌溉田塊達到停止灌溉水位時隨著浮子的上浮而對排水管的底端形成封堵。本發明能夠對各級待灌溉田塊自動灌溉，且不會造成水資源的浪費，最低級田塊水口打開即實現排空；而且當降雨發生時，水袋受內部浮板的作用會隨水位上漲而脹起，實現對雨水的蓄積；另外本裝置結構簡單，成本低，使用方便，易於推廣。
【專利說明】水田自動灌溉裝置及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及水田灌溉領域，特別提供一種水田自動灌溉裝置及系統。
【背景技術】
[0002]水田是用於種植水生作物的耕地，為保證各處作物的水位均衡，田面要求平整，而作物一般都是大面積種植，一般耕地難以保證大面積平整，所以水田通常以梯田的形式分布，各田塊之間具有高度差，通過田埂隔開。
[0003]傳統的水田灌溉方式主要有兩種，一種方式是單排單灌型，將田間井水泵入到水濠中，再通過水濠將水引入到各個田塊，而田間供水的水濠基本都是簡易的地下濠工程，地下濠就是在平地下挖壕溝，再利用下挖的泥土堆積在壕溝的兩側形成，所以地下濠的水位高度有限，給水時必須通過開設水口先給一部分田塊供水，田塊水位達到標準後，需立刻關閉水口，防止水位漫過田埂造成流失，再打開其他幾個田塊的水口進行供水，就這樣反覆的開、關水口，費時費工。
[0004]另一種是使用更為廣泛的串灌，串灌就是在各田塊之間的田梗上開設水口，最聞一級的田塊與水濠之間開設水口，利用水的自流實現逐一灌溉，根據作物的不同生長期，控制各水口的墊設高度，即便水濠中的水源充足，也不會任其自流灌溉，這樣會導致水不斷的從最低一級田塊的水口流出，造成大量的水資源浪費。一般是將水口的墊設高度高於作為最佳適宜生長水位一定的距離，經過幾天的蒸發和作物吸收，各級待灌溉田塊的水位下降到需灌溉水位時，再向水濠注水進行再一次的灌溉。這樣雖然操作簡單，但是需要人員看守，在最低一級的田塊注滿後需要停止灌溉，否則就會造成水資源的浪費，並且需要隔幾天就灌溉一次。
[0005]另外，由於傳統的串灌一般都是間歇性灌溉，為使作物在水分損耗的過程中接近最佳水位生長，水口的墊設高度一般是稍高於作物的最佳生長高度，而此高度卻遠低於作物的實際耐受水位高度。當降雨發生時，雨水便會從各個水口流出，而雨水對於農民來說不僅是免費的水資源，而且其中還蘊含了大量的營養成分，所以人們寧願在突降大雨時冒雨將水口墊高，儘可能地蓄積雨水，這樣顯然很不方便，且往往無法及時對雨水進行蓄積，降雨就已經停止，另外降雨時間難測，不容易提前做好準備。
[0006]雖然現有也有一些利用水位傳感器配合水泵等設備組成的自動灌溉系統，但是其整體系統繁瑣，投入和運營成本較大，需要長期管理和維護，不適用於大面積水田和小農戶使用。
【發明內容】
[0007](一 )要解決的技術問題
[0008]本發明要解決的是現有技術中還沒有同時實現自動排灌、蓄積雨水，並且結構簡單、成本低的水田自動灌溉裝置及系統。
[0009]( 二 )技術方案
[0010]本發明提供的一種水田自動灌溉裝置，包括水槽、水袋、浮板、排水管、浮子室以及浮子；
[0011]所述水槽設置於待灌溉田塊的水源注入口 ；
[0012]所述水袋設置在所述水槽中，所述水袋設有入水口和出水口 ；
[0013]所述浮板設置在所述水袋中，所述浮板用於通過自身浮力對所述水袋的頂部形成支撐，使水源由所述入水口注入到所述水袋中；
[0014]所述排水管的頂端連接於所述出水口，所述排水管的底端設置在所述待灌溉田塊的上方；
[0015]所述浮子通過所述浮子室設置在所述排水管的底端的下方，所述浮子的頂部設有封堵體，所述封堵體用於在所述待灌溉田塊達到停止灌溉水位時對所述排水管的底端形成封堵。
[0016]優選的，所述浮子室設有頂部開口和底部開口，所述頂部開口的設置高度等於所述待灌溉田塊的停止灌溉水位高度；
[0017]所述浮子插設在所述頂部開口中，在所述浮子的頂部，並位於所述封堵體的外圍設有外緣，所述外緣用於防止所述排水管排出的水直接進入到所述浮子室中；
[0018]所述底部開口中活動插設有浮力閥塊，所述浮力閥塊的外徑小於所述底部開口的口徑，所述浮力閥塊未插入到所述浮子室的一端設有環形封堵，所述環形封堵用於利用所述浮力閥塊的浮力與所述底部開口形成接觸式密封。
[0019]優選的，所述浮力閥塊的排水體積可調。
[0020]優選的，所述水槽設有限高裝置，用於限制所述水袋的脹起高度。
[0021 ] 優選的，所述限高裝置的限位高度可調。
[0022]一種水田自動灌溉系統，包括多個上述任一項所述的水田自動灌溉裝置，多個所述水田自動灌溉裝置分別設置在各級所述田塊之間。
[0023]優選的，所述水槽的兩端設有擋板，用於限制所述水袋沿所述水槽的槽向的脹起。
[0024]優選的，所述浮子室通過第二支腿架設所述待灌溉田塊的上方，所述第二支腿上設有刻度。
[0025]優選的，所述排水管的底端設有第一支腿，所述第一支腿與所述第二支腿連接。
[0026]優選的，所述封堵體與所述排水管的底端之間為錐面密封。
[0027](三)有益效果
[0028]本發明提供了一種水田自動灌溉裝置，包括水槽、水袋、浮板、排水管、浮子室以及浮子；水槽設置於待灌溉田塊的水源注入口 ；水袋設置在水槽中，用於在脹起後對水槽形成封堵；浮板設置在水袋中，用於通過自身浮力對水袋的頂部形成支撐，使水源注入到水袋中；排水管的頂端連接水袋的出水口，排水管的底端設置在待灌溉田塊的上方；浮子通過浮子室設置在排水管的底端的下方，浮子的頂部設有封堵體，封堵體用於在待灌溉田塊達到停止灌溉水位時隨著浮子的上浮而對排水管的底端形成封堵，同時也會使水袋脹起而形成對水槽的封堵，水位下降時浮子下降，排水管排水，若在各級梯形田塊間以及最高一級田塊與注水用水濠之間都使用本自動灌溉裝置，就能夠對各級待灌溉田塊形成自動灌溉，並且在達到預期灌溉高度後通過水袋的脹起不會造成水資源的浪費。
[0029]另外，當降雨發生時，水袋受內部浮板的作用會隨水位上漲而脹起，從而實現對雨水的蓄積。當需要將各級待灌溉田塊的水排空時,只需將最低一級田塊的水口完全打開,各上級田塊的水會自動排空。且本裝置結構簡單，無需人員看守而實現自動排灌，成本低，易於推廣使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是本發明實施例的一種水田自動灌溉裝置的示意圖；
[0031]圖2是圖1的半剖視圖。
[0032]附圖標記:
[0033]1、水槽；12、擋板；2、水袋；3、浮板；4、排水管；41、第一支腿；5、浮子室；51、第二支腿；6、浮子；61、封堵體；62、外緣；7、浮力閥塊；71、環形封堵；72、限位爪。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0035]在本發明的描述中，除非另有說明，術語「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「縱向」等指示的方位或狀態關係為基於附圖所示的方位或狀態關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0036]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0037]實施例一
[0038]結合圖1和圖2所示，本發明實施例一提供的一種水田自動灌溉裝置，包括水槽1、水袋2、浮板3、排水管4以及設置在待灌溉田塊上的浮子室5和浮子6 ;水槽I設置於待灌溉田塊的水源注入口，水源注入口可以是水濠與待灌溉田塊之間的水口，也可以是上一級田塊與待灌溉田塊之間的田埂上的水口。
[0039]本裝置的水袋2設置在水槽I中，其頂部具有向上脹起的餘量，用於在脹起時對水槽I形成封堵；水袋2設有入水口和出水口，入水口優選設置在水袋2的頂部靠近水源的一側，用於通入水源，設置在頂部方便排出可能存在的氣體；出水口優選設置在水袋2排水一側的底端，用於將水袋2中的水排出。
[0040]浮板3設置在水袋2中，用於通過自身的浮力使水源注入到水袋2中，因為在灌溉時，水源側的水位會升高，而浮板3漂始終浮在水袋2之中，浮板3對水袋2的頂部形成支撐，使水袋2中的水位不斷趨於水源水位，保證了水源的持續流入。
[0041]排水管4的頂端連接於出水口，排水管4的底端朝下，通過第一支腿41垂向架設在待灌溉田塊的上方，第一支腿41可以是四根，插設在待灌溉田塊上；浮子室5通過第二支腿51設置在排水管4的底端的下方，第二支腿51可以是與第一支腿41對應的四根，並且與第一支腿41連接，提高整體裝置的集成度，方便安裝；浮子室5設有頂部開口和底部開口，本實施例的浮子室5為敞口設計，浮子室5的敞口即頂部開口，浮子6插設在浮子室5中，浮子室5用於對浮子6形成限位，防止浮子6飄走。
[0042]浮子6的頂部設有封堵體61，封堵體61用於在待灌溉田塊達到停止灌溉水位時隨浮子6漂起對排水管4的底端形成封堵，封堵體61與排水管4的底端之間優選為錐面密封，對於擁有持續上浮力的浮子6而言，錐面接觸能夠使其與排水管4的底部之間具有持續的相對壓力，密封效果更好。
[0043]至於停止灌溉水位高度的設定，可想而知，是由排水管4的底端的架設高度決定的。具體停止灌溉水位可根據實際情況確定，如對苗期水稻的灌溉，將停止灌溉水位設置在3釐米高，而成熟期則設置在8釐米左右，不同水生作物的適生水位也存在差異，通過第一支腿41的不同插設深度來調節排水管4的底端的高度，以此確定停止灌溉水位。另外還可以在第一支腿41上設置刻度，刻度沿豎直方向計量，可方便的通過刻度確定頂部開口的高度，也可以用於反查檢驗實際水位高度。
[0044]由此，當水位上漲到停止灌溉水位時，浮子6上升，封堵體61將排水管4的底端封堵，排水管4的底端被封堵後，水袋2脹滿水槽I形成封堵；當待灌溉田塊的水位下降時，浮子6下降，封堵體61失去對排水管4的底端的封堵效果，灌溉開始，在灌溉水源充足的條件下，如水濠能夠引入江、河水源時，水濠可以做到長期有水，即可通過本裝置實現水分的實時自動補給，完全無需人員看守，且不會造成水資源的浪費，另外停止灌溉水位可設定在作物的最佳生長水位，使作物始終處在在最佳水位生長，可提高產量。
[0045]另外，還可通過本自動灌溉裝置組成自動灌溉系統，對多級梯形田塊進行自動灌溉，具體的，將各個本自動灌溉裝置設置在各級待灌溉田塊之間，以及最高一級田塊與水濠間，水源沿各級待灌溉田塊逐級流下，最低一級的田塊首先達到停止灌溉水位，進而其與上一級田塊間連通的水槽I中的水袋2脹滿水槽1，再上一級的田塊隨之也會達到停止灌溉水位，以此依次向上傳遞，直至最高一級的田塊達到停止灌溉水位，再通過水袋2自動將與水濠連接的水槽I封堵，從而完成整個水田的自動灌溉。另外在需要對梯田的所有田塊進行排空時，只需將最第一級田塊的水口打開，整個梯田的水便會自動排空，極大的節省了人力。
[0046]對於成年作物而言，正常灌溉的水位高度設定在作物的最佳生長水位左右，遠遠低於實際作物的耐受水位高度，在降雨發生時，水袋2會隨田塊水位的上漲而進一步脹起，繼續對各級待灌溉田塊的水槽I形成封堵，由此實現對雨水的自動蓄積。另外，為使水袋2在縱向上具有更佳的脹起效果，可在水槽I的兩端設置擋板12，用於限制水袋2沿水槽I的槽向的脹起，使水袋的脹起更多的發生在縱向上，提高了水袋2的脹起高度，也因此能夠收集更多的雨水資源；而且擋板12還可以對水袋形成阻擋，防止水沿水槽滑走。
[0047]但對於雨水的蓄積，也不能無限制的進行，最高不能超過水生作物的耐受水位，否則會影響作物生長，對此，本裝置的水槽I還設有限高裝置，用於限制水袋2的脹起高度，當水位達到限位高度後，水會由水袋2的頂部排出流走，從而對最高水位形成限制。限高裝置具體可以是連接在水槽I上方的限位杆，由於水袋2的頂端內部漂浮有浮板3，將限位杆設置為兩根即可達到限位效果。
[0048]另外限高裝置的限位高度優選設置為可調，具體可在水槽I的側壁不同高度處分別開孔，將限位杆插設在側壁的不同高度處形成限位，例如針對苗期的水稻，將限高裝置的限位高度設置在3釐米，這樣可以避免降雨導致的淹苗現象。在實際應用時，只需在作物苗期時將限高裝置設置一個防止淹苗的限位高度，而待作為長高后，再將其設置為作物的耐受高度即可，整個生長過程只需對限高裝置操作兩次。
[0049]實施例二
[0050]本實施例二提供的一種水田自動灌溉裝置，與實施例一的結構基本相同，相同之處不再贅述，不同之處在於:
[0051]結合圖1和圖2所示，浮子室5的頂部開口的設置高度等於待灌溉田塊的停止灌溉水位高度；浮子6插設在浮子室5的頂部開口中，在浮子6的頂部，並位於封堵體61的外圍設有外緣62，外緣62用於防止排水管4排出的水直接進入到浮子室5中，而是使排水管4排出的水沿外緣62流入到待灌溉田塊中；底部開口中活動插設有浮力閥塊7，浮力閥塊7的外徑小於底部開口的口徑，浮力閥塊7未插入到浮子室5的一端設有環形封堵71，環形封堵71用於利用浮力閥塊7的浮力與底部開口形成接觸式密封。
[0052]由於浮子室5的頂部開口的高度等於停止灌溉水位的高度，當外界水位達到浮子室5頂部開口的高度時，水會流入浮子室5中，浮子室5內部的浮子6浮起，浮子6頂部的封堵體61插入到排水管4的底端形成封堵。
[0053]排水管4的底端被封堵後，水袋2的出水口停止出水，在水袋2中的浮板3的作用下，水源繼續流入到水袋2中，直至水袋2中的水位與水源水位持平。此過程中，水袋2發生脹起，對水槽I形成封堵，用於防止水源通過水槽I流入到待灌溉田塊中。
[0054]在灌溉時，隨著待灌溉田塊的水田升高，浮力閥塊7逐漸上升對浮子室5的底部開口形成封堵，直至水位上升至與浮子室5的頂部開口持平時(即停止灌溉水位)，水流流入到浮子室5並將其注滿，浮子6浮起，浮子6頂部的封堵體61對排水管4的底端形成封堵，灌溉停止。
[0055]當待灌溉田塊的水位經蒸發和作物吸收而逐漸降低時，水田中的水對浮力閥塊7的浮力作用大於浮子室5中的水對浮力閥塊7向下的壓力，根據受力平衡原理，浮力閥塊7的環形封堵71與浮子室5的底部開口仍然具有相對壓力而保持密封，所以浮力閥塊7的環形封堵71並不會立即喪失封堵效果，直至水田水位降低至需灌溉水位，此時水田中的水對浮子6的浮力減小至等於浮子室5對浮子6的壓力，從而使浮力閥塊7的環形封堵71與底部開口之間失去相對壓力，從而暫時失去封堵效果，為達到新的平衡，浮子室5中的水位會稍有下降，使浮力閥塊7再一次形成封堵。
[0056]由於需灌溉水位高低取決於浮力閥塊7的浮力大小，對於不同高度需灌溉水位的確定，可通過在浮力閥塊7的內部設置腔體結構，腔體內可填入浮塊(如泡沫等)，通過填入不同量的浮塊，使浮力閥塊7的排水體積可調，以此調節浮力閥塊7的浮力大小。從而可針對不同的水生作物，或是針對同種作物的不同生長期，設置不同的需灌溉水位。
[0057]另外還可在浮力閥塊7插入到浮子室5的一端設置限位爪，用於防止浮力閥塊7從底部開口中滑出，限位爪優選設置為斜向下傾斜，並具有彈性，在浮力閥塊7插入到浮子室5的底部開口中時，限位爪徑向收縮，當限位爪插入到浮子室5中後，限位爪張開，將浮力閥塊7的頂部限制在浮子室5中，安裝方便。
[0058]本實施例二適用於沒有長期的灌溉水源的情形，也就是水濠不能保證長期有水，只能在需要時將井水泵入到水濠中進行灌溉。對於梯形水田的管理，不可能做到每天一灌溉，而對於成年的水生作物而言，其對水位的高低都有一定的耐受範圍，例如水稻的水位承受範圍在5-15釐米，其最佳生長水位在8釐米左右，在利用本裝置組成的系統灌溉時，為使一次灌溉滿足多天需求，可將浮子室5的頂部開口設置在10釐米高，當下一級田塊的水位降低時，浮力閥塊7不會立即開啟，由於而最高一級田塊無法實時從水濠獲取水源，因此避免了下一級田塊不斷對上一級田塊索水所導致的最高一級田塊發生水位虧空的現象；而當降雨發生時，雨水首先彌補各田間的水位損失，進而再通過水袋2的脹起對雨水進行收集。
[0059]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種水田自動灌溉裝置，其特徵在於，包括水槽(I)、水袋⑵、浮板(3)、排水管(4)以及設置在待灌溉田塊上的浮子室(5)和浮子(6)； 所述水槽(I)設置於所述待灌溉田塊的水源注入口 ； 所述水袋(2)設置在所述水槽(I)中，所述水袋(2)設有入水口和出水口 ； 所述浮板(3)設置在所述水袋(2)中，用於對所述水袋(2)的頂部形成支撐，使水源由所述入水口注入到所述水袋(2)中； 所述排水管(4)的頂端連接於所述出水口，所述排水管(4)的底端朝下設置在所述待灌溉田塊的上方； 所述浮子(6)通過所述浮子室(5)設置在所述排水管(4)的底端的下方，所述浮子(6)的頂部設有封堵體(61)，所述封堵體￠1)用於在所述待灌溉田塊達到停止灌溉水位時對所述排水管(4)的底端形成封堵。
2.根據權利要求1所述的水田自動灌溉裝置，其特徵在於，所述水槽(I)設有限高裝置，用於限制所述水袋(2)的脹起高度。
3.根據權利要求2所述的水田自動灌溉裝置，其特徵在於，所述限高裝置的限位高度可調。
4.根據權利要求1所述的水田自動灌溉裝置，其特徵在於，所述水槽(I)的兩端設有擋板(12)，用於限制所述水袋(2)沿所述水槽⑴的槽向的脹起。
5.根據權利要求1所述的水田自動灌溉裝置，其特徵在於，所述排水管(4)的底端通過第一支腿(41)架設在所述待灌溉田塊的上方，所述第一支腿(41)上設有刻度。
6.根據權利要求1所述的水田自動灌溉裝置，其特徵在於，所述浮子室(5)設有頂部開口和底部開口，所述頂部開口的設置高度等於所述待灌溉田塊的停止灌溉水位高度； 所述浮子(6)插設在所述頂部開口中，在所述浮子(6)的頂部並位於所述封堵體(61)的外圍設有外緣(62)，所述外緣￠2)用於防止所述排水管(4)排出的水直接進入到所述浮子室(5)中； 所述底部開口中活動插設有浮力閥塊(7)，所述浮力閥塊(7)的外徑小於所述底部開口的口徑，所述浮力閥塊(7)未插入到所述浮子室(5)的一端設有環形封堵，所述環形封堵用於利用所述浮力閥塊(7)的浮力與所述底部開口形成接觸式密封。
7.根據權利要求6所述的水田自動灌溉裝置，其特徵在於，所述浮力閥塊(7)的排水體積可調。
8.根據權利要求6所述的水田自動灌溉裝置，其特徵在於，所述浮子室(5)通過第二支腿(51)架設於所述待灌溉田塊，所述第二支腿(51)與所述第一支腿連接。
9.根據權利要求1所述的水田自動灌溉裝置，其特徵在於，所述封堵體￠1)為錐形。
10.一種水田自動灌溉系統，其特徵在於，包括多個如權利要求1-9任一項所述的水田自動灌溉裝置，多個所述水田自動灌溉裝置分別設置在各級待灌溉田塊之間。
【文檔編號】A01G25/16GK104255396SQ201410472038
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月16日 優先權日:2014年9月16日
【發明者】楊立軍 申請人:楊立軍