CN103938598A - 一种水力自动灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水力灌溉设备领域，尤其涉及一种水力自动灌溉装置。所述装置包括水渠渠体，水渠渠体内壁与浮箱拍门通过第一连接件铰接，浮箱拍门一侧贴设有第一橡胶止水板，浮箱拍门上部设有排气孔，中部设有第一进水孔，下部设有第一排水孔；所述装置还包括涵管，涵管穿过水渠渠体，涵管进水端与第一橡胶止水板配合，涵管出水端位于农田上方；涵管出水端通过第二连接件与出水阀门铰接，出水端下方设有储水箱，储水箱内设有球形浮子，球形浮子通过连接件与出水阀门连接，球形浮子的上半球上设有第二进水孔，下半球上设有第二出水孔。本发明无能耗、低成本，可根据农田灌溉需要自动启、闭，并可满足续灌、轮灌等多种灌溉条件的需求。

Description

一种水力自动灌溉装置

技术领域

    本发明属于水力灌溉设备领域，尤其涉及一种水力自动灌溉装置。

背景技术

在我国灌区内，农渠上的田间进水口结构十分简易，甚至有的进水口是由农业生产者破坏渠道形成，在封堵时取土封闭，对渠道造成很大的破坏，而且由于田间进水口数量众多，每次放水、关水都需要人工对每个进水口进行操作，费时费力。而传统生产中，采用泥块临时封堵进水口也容易造成封堵不严，浪费水资源。虽然也有一些支渠取水口采用了塑料管取水，但这些塑料管很多都没阀门，封堵不方便，危害渠道的正常运行。

目前国内、外大型涵闸的自动化控制技术已很成熟，但相应的投入也很大，若将其应用到田间进水口的起闭控制则投入产出比过大，实用性低。在日本，有的灌区的农渠采用了可旋转封闭的塑料进水口控制灌溉，由于其构造简单，重量小、安装方便，并可批量生产，效果较好，但问题是每个进水口依然需要人工启闭，耗工较大。

公开号为CN2905896Y的专利文件中，公开了一种浮箱拍门式闸门，该箱式门体能自动开启、关闭，无需任何动力设施，闭门则靠外水压力压紧止水橡皮止水。但该闸门的灌溉完全由外水控制，不能根据农田需要控制灌溉时间，容易导致过量灌溉或农田受淹。

发明内容

 为了克服复杂的自动灌溉设备耗能大、成本高和简单的自动灌溉设备不能按农田的灌溉需要自动控制的缺点，本发明提供一种水力自动灌溉装置，该装置无能耗、低成本，可根据农田灌溉需要自动启、闭，并可满足续灌、轮灌等多种灌溉条件的需求。

     为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种水力自动灌溉装置，包括水渠渠体，水渠渠体内壁与浮箱拍门通过第一连接件铰接，浮箱拍门一侧贴设有第一橡胶止水板，浮箱拍门上部设有排气孔，中部设有第一进水孔，下部设有第一排水孔；所述装置还包括涵管，涵管穿过水渠渠体，涵管进水端与第一橡胶止水板配合，涵管出水端位于农田上方；涵管出水端通过第二连接件与出水阀门铰接，出水端下方设有储水箱，储水箱内设有球形浮子，球形浮子通过连接件与出水阀门连接，球形浮子的上半球上设有第二进水孔，下半球上设有第二出水孔。

优选的，所述的浮箱拍门顶部最高点处的中央和两侧分别设有一个排气孔，浮箱拍门中部低于渠道最低水位线处的中央和两侧分别设有一个第一进水孔，浮箱拍门下部最低处的中央和两侧分边设有一个第一排水孔。

优选的，所述的出水阀门朝向涵管出水端一侧贴设有第二橡胶止水板，第二橡胶止水板与涵管出水端配合。

优选的，所述的出水阀门底部通过绳与球形浮子的上半球连接，球形浮子上半球与绳连接处两旁分别设有一个第二进水孔，球形浮子下半球的底部中心处设有一个第二出水孔。

优选的，所述的浮箱拍门、出水阀门、球形浮子和绳由塑料材质制成。

优选的，所述的涵管由混凝土制成。

当水渠渠道内水位上升时，浮箱拍门在水的浮力作用下绕第一连接件铰接处上旋，涵管的进水端打开，水流入涵管中并冲开出水阀门，流入储水箱中后向农田中灌溉，同时，水从浮箱拍门的第一进水孔进入浮箱拍门内，浮箱拍门内的空气从排气孔排出，当水渠渠道内水位下降到浮箱拍门以下或者浮箱拍门内通过第一进水孔充入足够重量的水时，浮箱拍门绕第一连接件铰接处下旋，第一橡胶止水板封盖涵管的进水端，灌溉停止；通过合理设计浮箱拍门上第一进水孔的大小，使得不同作物的标准田块灌溉所需时间与浮箱拍门的充水时间相等：灌溉标准田块所需水量时，浮箱拍门内已充满水，其在自重下绕第一连接件铰接处下旋，通过第一橡胶止水板封盖涵管的进水端，灌溉停止，有效控制灌溉时间。当水渠渠道水位完全降低到浮箱拍门以下时，浮箱拍门中的水可从第一排水孔排出。

当涵管流出的水冲开出水阀门注入储水箱时，储水箱水位上升后，球形浮子上升，出水阀门不再承受球形浮子的自重，出水阀门进一步打开。球形浮子在上升的过程中开始通过第二进水孔充水，当水充满球形浮子时，球形浮子下沉，出水阀门在球形浮子的自重下被带动下压至关闭，灌溉结束。通过合理设计球形浮子和球形浮子上第二进水孔的大小，使得球形浮子进水的时间和田块灌溉所需时间相当，可自动控制灌溉时间。储水箱蓄满水后，和农田水分一起蒸发，当储水箱中的水位完全低于球形浮子时，球形浮子中的水通过第一排水孔排出，以便下一次灌溉时继续充水。通过合理设置储水箱的大小，使储水箱的水完全蒸发的时间和农田灌溉周期一致，可保证灌溉周期内该田块的出水阀门不打开，以便水渠对其它田块进行轮灌。

     本发明与现有技术相比，具有如下优点：结构简单，设计合理，浮箱拍门根据田块灌溉需求自动启闭，防止田块灌溉用水浪费；同时，出水阀门和球形浮子的设计可在轮灌条件下保证田块在灌溉时期内不进水，而在下阶段灌溉时又可正常进水，本发明无能耗，结构简单，成本低廉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

  如图1所示，一种水力自动灌溉装置，包括水渠7渠体，水渠7渠体内壁与浮箱拍门1通过第一连接件1-3铰接，浮箱拍门1一侧贴设有第一橡胶止水板1-2；浮箱拍门1顶部最高点处的中央和两侧分别设有一个排气孔1-4，浮箱拍门1中部低于渠道最低水位线处的中央和两侧分别设有一个第一进水孔1-5，浮箱拍门下部最低处的中央和两侧分边设有一个第一排水孔1-6，所述装置还包括涵管2，涵管2穿过水渠渠体1，涵管2进水端与第一橡胶止水板1-2配合，涵管2出水端位于农田上方，涵管2出水端通过第二连接件3-3与出水阀门3铰接，出水阀门3朝向涵管2出水端一侧贴设有第二橡胶止水板3-2，第二橡胶止水板3-2与涵管2出水端配合，涵管2出水端下方设有储水箱4，储水箱4内设有球形浮子6，球形浮子6的上半球通过绳5与出水阀门3的底部连接，球形浮子6上半球与绳5连接处两侧分别设有一个第二进水孔6-2，球形浮子5下半球的球身底部中心处分别设有一个第二出水孔6-3，所述的浮箱拍门1、出水阀门3、球形浮子6和绳5由塑料材质制成，水渠7渠体和涵管2由混凝土制成。

当水渠7渠道内水位上升时，浮箱拍门1在水的浮力作用下绕第一连接件1-3铰接处上旋，涵管2的进水端打开，水流入涵管2中并冲开出水阀门3，流入储水箱4后向农田中灌溉，同时，水从浮箱拍门1的第一进水孔1-5进入浮箱拍门1内，浮箱拍门1内的空气从排气孔1-4排出，当水渠7渠道内水位下降到浮箱拍门1以下或者浮箱拍门1内通过第一进水孔1-5充入足够重量的水时，浮箱拍门1绕第一连接件1-3铰接处下旋，第一橡胶止水板1-2封盖涵管2的进水端，灌溉停止；通过合理设计浮箱拍门1上第一进水孔1-5的大小，使得不同作物的标准田块灌溉所需时间与浮箱拍门1的充水时间相等：灌溉完标准田块所需水量时，浮箱拍门1内已充满水，其在自重下绕第一连接件1-3铰接处下旋，通过第一橡胶止水板1-2封盖涵管2的进水端，灌溉停止，有效控制灌溉时间。当水渠7的渠道水位完全降低到浮箱拍门1以下时，浮箱拍门1中的水可从第一排水孔1-6排出。

当涵管2流出的水冲开出水阀门3注入储水箱4时，储水箱4水位上升后，球形浮子6上升，出水阀门3不再承受球形浮子6的自重，出水阀门3进一步打开。球形浮子6在上升的过程中开始通过第二进水孔6-2充水，当水充满球形浮子6时，球形浮子6下沉，出水阀门3在球形浮子6的自重下被带动下压至关闭，灌溉结束。通过合理设计球形浮子6和球形浮子6上第二进水孔6-2的大小，使得球形浮子6进水的时间和田块灌溉所需时间相当，可自动控制灌溉时间。储水箱4蓄满水后，和农田水分一起蒸发，当储水箱4中的水位完全低于球形浮子6时，球形浮子6中的水通过第二排水孔6-3排出，以便下一次灌溉时继续充水。通过合理设置储水箱4的大小，使储水箱4的水完全蒸发的时间和农田灌溉周期一致，可保证灌溉周期内该田块的出水阀门3不打开，以便水渠7对其它田块进行轮灌。

以河南省人民胜利渠灌区主要农作物的灌水定额、灌水时间和田块面积为例，本发明在实际应用中的各构件的尺寸参数如表1所示，经过试验验证，本发明在小麦、玉米和水稻三种作物的标准田块灌溉中的应用运行良好，达到了设计目的。

表1 不同作物类别下的本发明的各构件的尺寸参数

作物类型	平均灌水定额（m3/ha）	灌水时间（d）	畦田/格田面积（㎡）	浮箱拍门体积（cm3）	第一进水孔直径（mm）	第一排水孔直径（mm）	排气孔直径（mm）	涵管长度（m）	涵管直径（m）	球形浮子体积（cm3）	第二进水孔直径（mm）	第二排水孔直径（mm）	储水槽规格（长×宽，cm）	储水槽深度（cm）
															小麦	675	10	400	113	2	4	2	0.5	0.15	113	2	4	6.5×6.5	6
玉米	525	9	400	113	2	4	2	0.5	0.15	113	2	4	6.2×6.2	6
															水稻	875	20	2700	113	1	4	2	0.5	0.15	113	1	4	12×12	6

Claims (6)

1.一种水力自动灌溉装置，包括水渠渠体，其特征在于，水渠渠体内壁与浮箱拍门通过第一连接件铰接，浮箱拍门一侧贴设有第一橡胶止水板，浮箱拍门上部设有排气孔，中部设有第一进水孔，下部设有第一排水孔；所述装置还包括涵管，涵管穿过水渠渠体，涵管进水端与第一橡胶止水板配合，涵管出水端位于农田上方；涵管出水端通过第二连接件与出水阀门铰接，出水端下方设有储水箱，储水箱内设有球形浮子，球形浮子通过连接件与出水阀门连接，球形浮子的上半球上设有第二进水孔，下半球上设有第二出水孔。

2.如权利要求1所述的一种水力自动灌溉装置，其特征在于，所述的浮箱拍门顶部最高点处的中央和两侧分别设有一个排气孔，浮箱拍门中部低于渠道最低水位线处的中央和两侧分别设有一个第一进水孔，浮箱拍门下部最低处的中央和两侧分边设有一个第一排水孔。

3.如权利要求1所述的一种水力自动灌溉装置，其特征在于，所述的出水阀门朝向涵管出水端一侧贴设有第二橡胶止水板，第二橡胶止水板与涵管出水端配合。

4.如权利要求1-3任一所述的一种水力自动灌溉装置，其特征在于，所述的出水阀门底部通过绳与球形浮子的上半球连接，球形浮子上半球与绳连接处两旁分别设有一个第二进水孔，球形浮子下半球的底部中心处设有一个第二出水孔。

5.如权利要求4所述的一种水力自动灌溉装置，其特征在于，所述的浮箱拍门、出水阀门、球形浮子和绳由塑料材质制成。

6.如权利要求4所述的一种水力自动灌溉装置，其特征在于，所述的涵管由混凝土制成。