一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置的製作方法
2023-06-01 08:26:36
專利名稱：一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及坡地徑流集蓄灌溉水源系統裝置，屬農業水土工程技術領域。
背景技術：
我國坡地面積大，水源條件通常不好，加之坡地自身集雨保水性能較差，嚴重製約了該地區農業的發展。為了收集儲蓄降雨產生的徑流以供農業生產利用，在坡地適宜的地方修建雨水集蓄工程是一項非常重要的農業水土措施。目前，常用的集雨工程為水窖，結構簡單易淤積，無法控制窖內水位(蓄水量)，集蓄的徑流水質較差，不能用於噴微灌等節水灌溉水源。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是常見的蓄水工程中水窖的結構簡單、蓄水量無法調整；進一步地，還需解決蓄水的徑流水質差，不能用於噴微灌等節水灌溉水源。本發明根據坡地農業實際情況，構建了能夠自動集蓄坡地徑流、自動斷流，且具備過濾功能的坡地徑流集蓄灌溉水源系統，並提出了其控制運用方法。本發明提出了坡地徑流集蓄灌溉水源系統，利用在坡地上方修建截流溝作為水窖集蓄徑流的集水溝，通過在截流溝與水窖之間修建蓄水進水管、水位控制管和斷流裝置，以及在水窖底部修建擋板式砂石過濾器、沉沙池和灌溉出水管等構件，實現一套系統自動集水、自動斷流和過濾的綜合要求。具體地說，本發明採用的一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，包括水窖、截流溝，截流溝通過蓄水進水管連接於水窖，在水窖的設定高度處設置有水位控制管，水位控制管通過斷流裝置連接於蓄水進水管，所述的斷流裝置可以在水窖中水位到達設定高度時阻斷蓄水進水管，並且在水位低於設定高度時使蓄水進水管打開。採用這樣的結構設置，降雨時雨水首先會沿坡地匯流至截流溝，在截留溝中雨水攜帶的泥沙會部分沉積，隨後雨水會通過蓄水進水管進入到水窖中。通常的水窖不能對其的水位高度進行調整，因此在水窖的設定高度處設置有水位控制管，當水窖中的水位到達設定的高度時，水窖中的雨水進入水位控制管，這時雨水可以使斷流裝置啟動，使蓄水進水管被阻斷。上述的斷流裝置可以採用自動控制的方法，設置水位感應器和電磁閥等，當雨水使水位感應器啟動時，電磁閥則關閉蓄水進水管；而當水位低於設定高度時，水位控制管中的水會流出，斷流裝置使蓄水進水管開啟，截流溝中的雨水繼續通過蓄水進水管進入水窖中。同理，也可以使用浮球的方式達到這一功能，當水窖中的水位使浮球上浮，浮球可以阻斷蓄水進水管的入口，達到阻止進水的目的；而當水窖中的蓄水量低於設定高度時，水位控制管中的水流出，浮球下降，使蓄水進水管呈通路狀態，截流溝中的雨水繼續通過蓄水進水管進入水窖中。只要能夠達到相同的技術效果的公知技術手段，都可以使本發明的目的實現；為了使裝置成本低、安裝簡便、適於耕地區域，最好採用浮球裝置。上述的設定高度可以根據實施情況進行調整，一般情況下是位於水窖的後側壁的中上部。作為本發明進一步改進的方案，上述的蓄水進水管最好採用虹吸的工作模式，保持中部高於兩端的狀態。如果採用溢流的工作方式，也可以實現本發明的目的，但是如果採用虹吸時，可以使截留溝中沉降後的雨水被吸入水窖，進而防止較多的泥沙進入到水窖，使水窖中的水質更加清潔，管道和水窖中不易阻塞，水窖中的儲水更宜於灌溉。在虹吸模式工作時，水位控制管最好是連接至蓄水進水管的最高處，斷流裝置中設置有浮球斷流器。這樣當水窖中的水位到達水位控制管高度時，浮球斷流器可以關閉蓄水進水管；而當水窖的水位下降後，浮球斷流器使蓄水進水管打開，由於浮球斷流器位於蓄水進水管的最高處，此時通過虹吸的作用，可以繼續使截流溝中的蓄水被吸入水窖中。作為本發明進一步改進的方案，在水窖的底部還設置有灌溉出水管。如果需要將水窖中的儲水用於灌溉的時候，可以直接從水窖中取水。但是為了讓取水更加方便，利用重力使儲水流出，設置了灌溉出水管的水窖可以更加方便地將儲水用於灌溉等用途。作為本發明進一步改進的方案，在水窖底部、靠近蓄水進水管的出口位置，設置有沉沙池。沉沙池的作用可以使蓄水進水管中流出的雨水中的一部分泥沙集中於沉沙池中，防水泥沙從灌溉出水管中流出，進一步提高出水水質。灌溉出水管的入口高度最好要高於沉沙池的出口高度，這樣可以防水沉沙池中沉澱下的泥沙進入到灌溉出水管中，沉澱淨化的效果更好。作為本發明進一步改進的方案，在灌溉出水管的前面設置有過濾器。過濾器對蓄水進行過濾，防止泥沙從灌溉出水管中流出，進一步提高出水水質。進一步地，上述的過濾器最好採用這樣的結構過濾器中設置有兩個或者兩個以上的過濾段，每個過濾段中，沿著過濾器中的水流方向，都依次填充有粒徑為O. 15 O. 5cm的濾料、粒徑為O. 5 Icm的濾料、粒徑為I 2. 5cm的濾料。可以更加有效地防止蓄水中的顆粒、異物和雜質進入過濾器；同時具有快速滲流的作用，相比於依次填充有粒徑為I
2.5cm的濾料、粒徑為O. 5 Icm的濾料、粒徑為O. 15 O. 5cm的濾料的方式，本發明提供的方法能提高出水流量10% 15%。截流溝可以採用混凝土或者磚石結構，蓄水進水管、水位控制管和灌溉出水管均可採用混凝土或PVC管。
有益效果1.本發明將坡地徑流的收集和過濾合為一個整體，結構簡單，投資省。2.和傳統儲水窖相比，本系統可自動集蓄徑流，自動控制水窖水量，延長水窖使用壽命。在水的利用上，只需開啟閥門即可，操作簡便，省時省工。
圖1是本發明提供的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統的側視圖2是本發明提供的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統的俯視圖3是擋板式砂石過濾器結構圖。其中，I是水窖；2是截流溝；3是蓄水進水管；4是水位控制管；5是沉沙池；6是過濾器是斷流裝置；8是浮球斷流器；9是灌溉出水管；10是出水控制閥；11是水窖蓋；12是擋板；13是擋板式砂石過濾器檢修蓋；14是防汙網；15是透水孔。
具體實施例方式如圖1 圖3所示，本發明提供的一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源裝置，包括水窖1、截流溝2，截流溝2通過蓄水進水管3連接於水窖1，在水窖I的後側壁的中上部設置有水位控制管4，水位控制管4通過斷流裝置7連接於蓄水進水管3，所述的斷流裝置7可以在水窖I中水位到達設定高度時阻斷蓄水進水管3，並且在水位低於設定高度時使蓄水進水管3打開。本實施例中，水窖I採用混凝土結構，橫截面和縱斷面形式均為矩形，深2m，長3m，寬2. 5m，蓄水進水管3是虹吸式的工作方式，保持中部高於兩端的狀態；斷流裝置7是這樣的結構水位控制管4通過斷流裝置7與蓄水進水管3的最高處相連，斷流裝置7中設置有浮球斷流器8，浮球斷流器8可以阻擋住蓄水進水管3。在蓄水進水管3的進水口處設置防汙網14。當水位達到設計水位時，水流通過水位控制管4進入斷流裝置7內，浮球斷流器8關閉蓄水進水管3的控制閥，阻止截流溝2的水流進入水窖I內；當水位低於控制水位時，浮球下落打開蓄水進水管3的控制閥，截流溝2中徑流可進入水窖I。水窖I底部設置有沉沙池5和過濾器6，過濾器6在沉沙池5底部另一側，過濾器6是擋板式砂石過濾器，中間用厚度為5 8cm不透水混凝土材質的擋板12隔開，擋板12下部20cm範圍內設置過水孔。擋板12左側用厚20cm粒徑為O. 15 O. 5cm中細砂、厚30cm粒徑為O. 5 Icm砂碌石、厚30cm粒徑為I 2. 5cm碎石自下而上依次回填；擋板12右側用厚30cm粒徑為I 2. 5cm碎石、厚30cm粒徑為O. 5 Icm砂碌石、厚20cm粒徑為O. 15 O. 5cm中細砂、自下而上依次回填。擋板式砂石過濾器內部用擋板12隔開的目的是為防止水質裡泥沙量大導致水質不符合要求，延長水流過濾路徑，提高水質。灌溉出水管9與擋板式砂石過濾器相連。灌溉出水管9末端設置控制閥門。灌溉出水管9的入口高度高於沉沙池5的出口高度。相比於依次填充有粒徑為I 2. 5cm的濾料、粒徑為O. 5 Icm的濾料、粒徑為O. 15 O. 5cm的濾料的方式，本實施例中，灌溉出水管中出水的水流量高出10% 15%。當水窖無水或水少時，可以打開水窖蓋11和擋板式砂石過濾器檢修蓋13進行清淤和檢修，並定期對整個系統進行維護。灌溉取水時，打開灌溉出水管9末端的出水控制閥10即可。水窖底部設沉沙池5，定期進行清淤。
權利要求
1.一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，包括水窖(I)、截流溝(2)，其特徵在於 截流溝(2)通過蓄水進水管(3)連接於水窖(1)，在水窖(I)的設定高度處設置有水位控制管(4)，水位控制管(4)通過斷流裝置(7)連接於蓄水進水管(3)，所述的斷流裝置(7)可以在水窖(I)中水位到達設定高度時阻斷蓄水進水管(3)，並且在水位低於設定高度時使蓄水進水管(3)打開。
2.根據權利要求1所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，其特徵在於所述的設定高度是水窖(I)高度方向的中上部。
3.根據權利要求1所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，其特徵在於所述的蓄水進水管(3)是虹吸工作模式，保持中部高於兩端的狀態。
4.根據權利要求3所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，其特徵在於水位控制管(4)連接至蓄水進水管(3)的最高處，斷流裝置(7)中設置有浮球斷流器(8)。
5.根據權利要求1所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，其特徵在於所述的水窖(I)的底部還設置有灌溉出水管(9)。
6.根據權利要求5所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，其特徵在於所述的水窖(I)底部、靠近蓄水進水管(3)的出口位置，設置有沉沙池(5)。
7.根據權利要求6所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，其特徵在於所述的灌溉出水管(9)的入口高度高於沉沙池(5)的出口高度。
8.根據權利要求5所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，其特徵在於所述的灌溉出水管(9)的前面設置有過濾器(6)。
9.根據權利要求8所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統裝置，其特徵在於，所述的過濾器(6)中設置有兩個或者兩個以上的過濾段，每個過濾段中，沿著過濾器(6)中的水流方向，都依次填充有粒徑為O. 15 O. 5cm的濾料、粒徑為O. 5 Icm的濾料、粒徑為I .2.5cm的濾料。
全文摘要
本發明涉及坡地徑流集蓄灌溉水源系統裝置，屬農業水土工程技術領域。包括水窖、截流溝，截流溝通過蓄水進水管連接於水窖，在水窖的設定高度處設置有水位控制管，水位控制管通過斷流裝置連接於蓄水進水管，所述的斷流裝置可以在水窖中水位到達設定高度時阻斷蓄水進水管，並且在水位低於設定高度時使蓄水進水管打開。本發明將坡地徑流的收集和過濾合為一個整體，結構簡單，投資省；和傳統儲水窖相比，本系統可自動集蓄徑流，自動控制水窖水量，延長水窖使用壽命。在水的利用上，只需開啟閥門即可，操作簡便，省時省工。
文檔編號E03B11/14GK102995701SQ20121051651
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月5日 優先權日2012年12月5日
發明者張展羽, 鄢博, 胡超, 司涵, 馮寶平 申請人:河海大學