CN105169765A - 微灌系统进水单元结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微灌系统进水单元结构，包括螺旋沉砂池，其特征在于，所述螺旋沉砂池由一道沉降沟渠沿进水方向从外到里水平螺旋形盘旋环绕得到，螺旋沉砂池中心处具有竖直向下后再从螺旋沉砂池下方水平向外延伸设置的出水管道，位于螺旋沉砂池中心位置的沉降沟渠的渠壁上设置有落水缺口，并与出水管道上端进水口相连。本发明具有结构紧凑，占地集中，泥沙沉降效果好，能够实现沉砂池尾水出水处理且尾水清洁度高等优点。

Description

微灌系统进水单元结构

技术领域

本发明属于水资源利用微灌系统领域，具体涉及一种微灌系统进水单元结构。

背景技术

我国是一个水资源相对匮乏的国家，淡水资源总量只占全球总量的6％，人均占有量仅为世界人均占有量的1/4；其中，北方地区淡水资源尤为不足，《2014年中国水资源公报》显示，北方六区的水资源总量只占全国的17.1%，而其耕地面积接近全国耕地面积的40%，因此只有大力发展节水农业，才能有效缓解水资源短缺的问题。

推广微灌技术是发展节水农业的有效方法。微灌技术是根据作物需求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀准确输送到作物根部土壤的一种灌水方法。该方法只以较小的流量湿润作物根区附近的土壤，与传统全面积湿润的地面灌和喷灌相比，具有省水、省工、效果好、适应性强等优点。

典型的微灌系统通常由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器4部分组成，其中首部枢纽包括水泵、控制器、控制阀、压力流量量测仪表等部件，灌水器是一种通过特制的微小出口将水均匀而又稳定地输送到作物根部的器具。由于微灌系统的灌水器出口很小，容易被水中携带的泥沙堵塞，若使用过程中水沙分离效果不好，将可能使整个系统无法正常工作，甚至失效，因而降低微灌用水中的泥沙含量是大力发展微灌技术的关键。

目前，一般采用在水源与首部枢纽之间加设沉砂池的方式来解决水沙分离问题，其中平流式沉砂池因其结构简单、施工方便而被广泛应用于微灌系统。然而，平流式沉砂池也存在以下不足：(1)欲获得较好的水沙分离效果，平流式沉砂池通常布设得较长，占地分散，泥沙沉降效果有限；(2)长距离输水过程中水流挟带的漂浮物一般需通过人工处理，增加了运行成本。

另外，现有水处理领域，也存在一种旋流式沉砂池的技术，但一般的旋流式沉砂池均是采用一个整体呈柱形内腔的池体，以切向进水形成旋流的方式来实现沉降，这种结构的沉砂池虽然占地面积较小，但由于是在一个整体式池体内以旋流沉降方式沉沙，水体处于整体旋转状态，流动性更大，其泥沙沉降效果更为有限，仅适用于泥沙含量较大的污水沉降处理，不适宜用于微灌系统的泥沙沉降处理。

故针对上述问题，需要设计一种新型沉砂池技术，使其能够方便尾水的处理，且既结构紧凑，占地集中，又具有良好的泥沙沉降效果，能够适用于微灌系统。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构紧凑，占地集中，泥沙沉降效果好的微灌系统进水单元结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案(方案描述中水流的起始源头方向为前方，相反方向为后方)：

一种微灌系统进水单元结构，包括螺旋沉砂池，其特征在于，所述螺旋沉砂池由一道沉降沟渠沿进水方向从外到里水平螺旋形盘旋环绕得到，螺旋沉砂池中心处具有竖直向下后再从螺旋沉砂池下方水平向外延伸设置的出水管道，位于螺旋沉砂池中心位置的沉降沟渠的渠壁上设置有落水缺口，并与出水管道上端进水口相连。

这样，进水沉沙时，水流从螺旋形盘旋环绕的沉降沟渠内经过，在不占用过长空地的情况下极大地延长了水流沉降的路径和时间，进而保证了泥沙沉降效果。

作为优化，所述沉降沟渠由两列竖向并列设置的板状体构成渠壁。这样，方便设置安装。

作为优化，所述沉降沟渠进水一端前方的进水渠道中还设置有浮渣处理装置，所述浮渣处理装置包括整体呈环形的除渣皮带，除渣皮带一端套设安装在横向设置在进水渠道内的下皮带辊上，另一端沿水流方向向上延伸后套设在位于进水渠道外的上皮带辊上，所述下皮带辊和动力机构相连并能够靠其带动旋转。

这样，浮渣处理装置使用时靠动力机构带动除渣皮带旋转，水流中浮渣冲击到除渣皮带后，被除渣皮带带离水流并落出到进水渠道外，实现清除浮渣的效果。

作为优化，所述除渣皮带上均布设置有若干漏水孔。这样，方便漏水且利于浮渣贴合粘附到除渣皮带上被带走。

作为优化，所述动力机构包括安装于除渣皮带前方的进水渠道上的水车，水车中部的叶轮转轴可转动地横向安装在进水渠道两侧渠壁上，且使得水车叶轮转轴下部的叶轮位于进水渠道内，叶轮转轴上部的叶轮露出于进水渠道外，叶轮转轴一端横向贯穿露出于进水渠道渠壁外侧，下皮带辊具有横向贯穿露出于进水渠道外侧的一个皮带辊动力端，且叶轮转轴露出于进水渠道渠壁外侧一端和皮带辊动力端传动连接。

这样，进水时靠进水冲击水车叶轮带动叶轮转轴旋转，进而带动下皮带辊旋转，驱动除渣皮带运行，这种结构简单巧妙且无需外加能源，仅靠水流自身冲击动能实现对浮渣的清除。

作为优化，所述皮带辊动力端上同轴固定安装有一个大齿轮，大齿轮和安装在上方的一个小齿轮啮合设置，小齿轮通过同轴设置的被动皮带盘以及皮带和安装在叶轮转轴端部的主动皮带盘传动连接。

作为优化，除渣皮带前端的进水渠道内还设置有一个浮渣拦栅，浮渣拦栅具有一块横向设置在除渣皮带前部下方的横向部，横向部下端和进水渠道底部相接且上端和除渣皮带相临设置，浮渣拦栅还具有位于横向部两侧的两个侧向部，两个侧向部前半部整体呈向前外方向扩展延伸的八字形，侧向部前半部下端和进水渠道底部相接且前端和进水渠道内侧壁相接，两个侧向部后半部竖向相对设置在除渣皮带前部两侧，且两个侧向部后半部下端面和除渣皮带前部两侧侧边相临设置。

这样，该特殊结构的浮渣拦栅，可以最大程度地拦截并引导浮渣进入到浮渣皮带上被清除出水流，最大化地提高了去除浮渣效果。

作为优化，沉降沟渠进水端还设置有一段进水缓冲段，进水缓冲段前端的沟渠底部沿进水方向设置有一个向下的斜坡构成跌水区，跌水区后方的沟渠底部处于同一平面。

这样水流经过跌水区后，由于水深加大而流速放缓，实现了缓冲以更利于泥沙在沉砂池中沉降。更好的选择是，进水渠道通过一直角段渠道折向后与沉降沟渠进水端相连，这样更好地起到缓冲水流的作用，有利于泥沙在沉砂池中沉降。

作为优化，所述跌水区后方的进水缓冲段内还正对跌水区横向设置有缓冲调流墙，缓冲调流墙上均匀布置有过流孔。

这样优化后，缓冲调流墙用于和跌水区跌流形成短暂加速的水流相撞，以消耗掉水流因跌流而产生的动能，使得经过缓冲调流墙的水流速度放缓，且调和使其流速均匀，起到缓冲调流的效果，调整后进入沉砂池的水流速度大幅减小，这样在跌水区和缓冲调流墙的综合作用下，使得沉砂池中水流具有深而缓的特点，极大地提高了沉砂池的沉降效果。

作为优化，所述进水缓冲段内位于跌水区后方相邻处的渠壁下部还水平向外连通设置有一根反向放水管道，反向放水管道上设置有流量控制开关阀，所述出水管道上设置有出水开关阀。

这样是由于微灌系统均为阶段性进水，故进水端进水截止后，由于落水缺口自身距离沉砂池底部还有一定高度会导致部分水停留在沉砂池内，不利于清淤处理。故增设了反向放水管道后，当进水截止时，可以先关闭出水管道上的出水开关阀；然后打开或者待沉砂池沉降一段时间水流稳定后打开反向放水管道的流量控制开关阀，使得水流逐渐地从反向放水管道流出，这样可以将沉砂池中沉砂层以上的清水全部放出，利于沉砂池的清淤。同时由于反向放水管道流量小且流量可调，能够更好地避免尾水将沉砂带走，保证尾水出水的清洁度。反向放水管道设置于跌水区后方相邻处位置，使得沉砂池正常工作过程中，靠进水缓冲段的水流冲击使得泥沙不会沉降到此处，保证了后续反向放水的清洁度。另外，增设了缓冲调流墙后，反向放水管道位于跌水区和缓冲调流墙之间的位置，使得正常放水时跌水区的水流冲击到缓冲调流墙后在反向放水管道上方形成冲击和紊流，导致泥沙更加不会在此沉降，不会影响反向出水清洁度。靠反向放水管道放水实现尾水处理时，缓冲调流墙的存在，能够起到良好的缓流延阻效果，更好地保证泥沙停留在缓冲调流墙后方而避免从反向放水管道流出，保证尾水清洁度。可以更好的一种选择是，将缓冲调流墙上的过流孔设置为分布密度从上到下逐渐减小的结构，以使得尾水从反向放水管道流出时越到后面流速越慢，更好地起到隔阻泥沙以保证尾水清洁度的效果。另外，实施时，所述反向放水管道外端可以直接和出水管道相接，出水管道上的出水开关阀设置于反向放水管道连接处前方，可以使得反向放水管道流出的尾水直接用于微灌系统浇灌处理。

综上所述，本发明具有结构紧凑，占地集中，泥沙沉降效果好，能够实现沉砂池尾水出水处理且尾水清洁度高等优点。

附图说明：

图1为本发明具体实施的俯视图。

图2为图1的左视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式：如图1和图2所示，一种微灌系统进水单元结构，包括螺旋沉砂池1，其中，所述螺旋沉砂池1由一道沉降沟渠2沿进水方向从外到里水平螺旋形盘旋环绕得到，螺旋沉砂池1中心处具有竖直向下后再从螺旋沉砂池1下方水平向外延伸设置的出水管道3，位于螺旋沉砂池1中心位置的沉降沟渠的渠壁上设置有落水缺口4，与出水管道3上端进水口相连。

这样，进水沉砂时，水流从螺旋形盘旋环绕的沉降沟渠内经过，在不占用过长空地的情况下极大地延长了水流沉降的路径和时间，进而保证了泥沙沉降效果。

其中，所述沉降沟渠2由两列竖向并列设置的板状体构成渠壁。这样，方便设置安装。

其中，所述沉降沟渠2进水一端前方的进水渠道中还设置有浮渣处理装置，所述浮渣处理装置包括整体呈环形的除渣皮带5，除渣皮带5一端套设安装在横向设置在进水渠道内的下皮带辊上，另一端沿水流方向向上延伸后套设在位于进水渠道外的上皮带辊上，所述下皮带辊和动力机构相连并能够靠其带动旋转。这样，浮渣处理装置使用时靠动力机构带动除渣皮带旋转，水流中浮渣被冲击到除渣皮带后，被除渣皮带带离水流并落出到进水渠道外，实现清除浮渣的效果。

其中，所述除渣皮带5上均布设置有若干漏水孔。这样，方便漏水且利于浮渣贴合粘附到除渣皮带上被带走。

其中，所述动力机构包括安装于除渣皮带前方的进水渠道上的水车6，水车6中部的叶轮转轴可转动地横向安装在进水渠道两侧渠壁上，且使得水车叶轮转轴下部的叶轮位于进水渠道内，叶轮转轴上部的叶轮露出于进水渠道外，叶轮转轴一端横向贯穿露出于进水渠道渠壁外侧，下皮带辊具有横向贯穿露出于进水渠道外侧的一个皮带辊动力端，且叶轮转轴露出于进水渠道渠壁外侧一端和皮带辊动力端传动连接。这样，进水时靠进水冲击水车叶轮带动叶轮转轴旋转，进而带动下皮带辊旋转，驱动除渣皮带运行，这样结构简单巧妙且无需外加能源靠水流自身冲击动能实现了对浮渣的清除。

其中，所述皮带辊动力端上同轴固定安装有一个大齿轮7，大齿轮7和安装在上方的一个小齿轮8啮合设置，小齿轮8通过同轴设置的被动皮带盘以及皮带和安装在叶轮转轴端部的主动皮带盘传动连接。

其中，除渣皮带前端的进水渠道内还设置有一个浮渣拦栅9，浮渣拦栅9具有一块横向设置在除渣皮带前部下方的横向部，横向部下端和进水渠道底部相接且上端和除渣皮带相临设置，浮渣拦栅9还具有位于横向部两侧的两个侧向部，两个侧向部前半部整体呈向前外方向扩展延伸的八字形，侧向部前半部下端和进水渠道底部相接且前端和进水渠道内侧壁相接，两个侧向部后半部竖向相对设置在除渣皮带前部两侧，且两个侧向部后半部下端面和除渣皮带前部两侧侧边相临设置。这样，该特殊结构的浮渣拦栅，可以最大程度地拦截并引导浮渣进入到浮渣皮带上被清除出水流，最大化地提高了去除浮渣效果。

其中，沉降沟渠2进水端还设置有一段进水缓冲段，进水缓冲段前端的沟渠底部沿进水方向设置有一个向下的斜坡10构成跌水区，跌水区后方的沟渠底部处于同一平面。

这样水流经过跌水区后，由于水深加大而流速放缓，实现了缓冲以更利于泥沙在沉砂池中沉降。更好的选择是，进水渠道通过一直角段渠道折向后与沉降沟渠进水端相连，这样更好地起到缓冲水流的作用，有利于泥沙在沉砂池中沉降。

其中，所述跌水区后方的进水缓冲段内还正对跌水区横向设置有缓冲调流墙11，缓冲调流墙11上均匀布置有过流孔。

这样，缓冲调流墙用于和跌水区跌流形成短暂加速的水流相撞，以消耗掉水流因跌流而产生的动能，使得经过缓冲调流墙的水流速度放缓，且调和使其流速均匀，起到缓冲调流的效果，调整后进入沉砂池的水流速度大幅减小，这样在跌水区和缓冲调流墙的综合作用下，使得沉砂池中水流具有深而缓的特点，极大地提高了沉砂池的沉降效果。

其中，所述进水缓冲段内位于跌水区后方相邻处的渠壁下部还水平向外连通设置有一根反向放水管道12，反向放水管道12上设置有流量控制开关阀13，所述出水管道3上设置有出水开关阀。

这样是由于微灌系统均为阶段性进水，故进水端进水截止后，由于落水缺口自身距离沉砂池底部还有一定高度会导致部分水停留在沉砂池内，不利于清淤处理。故增设了反向放水管道后，当进水截止时，可以先关闭出水管道上的出水开关阀；然后打开或者待沉砂池沉降一段时间水流稳定后打开反向放水管道的流量控制开关阀，使得水流逐渐地从反向放水管道流出，这样可以将沉砂池中沉砂层以上的清水全部放出，利于沉砂池的清淤。同时由于反向放水管道流量小且流量可调，能够更好地避免尾水将沉砂带走，保证尾水出水的清洁度。反向放水管道设置于跌水区后方相邻处位置，使得沉砂池正常工作过程中，靠进水缓冲段的水流冲击使得泥沙不会沉降到此处，保证了后续反向放水的清洁度。另外，增设了缓冲调流墙后，反向放水管道位于跌水区和缓冲调流墙之间的位置，使得正常放水时跌水区的水流冲击到缓冲调流墙后在反向放水管道上方形成冲击和紊流，导致泥沙更加不会在此沉降，不会影响反向出水清洁度。靠反向放水管道放水实现尾水处理时，缓冲调流墙的存在，能够起到良好的缓流延阻效果，更好地保证泥沙停留在缓冲调流墙后方而避免从反向放水管道流出，保证尾水清洁度。可以更好的一种选择是，将缓冲调流墙上的过流孔设置为分布密度从上到下逐渐减小的结构，以使得尾水从反向放水管道流出时越到后面流速越慢，更好地起到隔阻泥沙以保证尾水清洁度的效果。另外，实施时，所述反向放水管道外端可以直接和出水管道相接，出水管道上的出水开关阀设置于反向放水管道连接处前方，可以使得反向放水管道流出的尾水直接用于微灌系统浇灌处理。

Claims (10)

1.一种微灌系统进水单元结构，包括螺旋沉砂池，其特征在于，所述螺旋沉砂池由一道沉降沟渠沿进水方向从外到里水平螺旋形盘旋环绕得到，螺旋沉砂池中心处具有竖直向下后再从螺旋沉砂池下方水平向外延伸设置的出水管道，位于螺旋沉砂池中心位置的沉降沟渠的渠壁上设置有落水缺口，并与出水管道上端进水口相连。

2.如权利要求1所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，所述沉降沟渠由两列竖向并列设置的板状体构成渠壁。

3.如权利要求1所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，所述沉降沟渠进水一端前方的进水渠道中还设置有浮渣处理装置，所述浮渣处理装置包括整体呈环形的除渣皮带，除渣皮带一端套设安装在横向设置在进水渠道内的下皮带辊上，另一端沿水流方向向上延伸后套设在位于进水渠道外的上皮带辊上，所述下皮带辊和动力机构相连并能够靠其带动旋转。

4.如权利要求3所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，所述除渣皮带上均布设置有若干漏水孔。

5.如权利要求3所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，所述动力机构包括安装于除渣皮带前方的进水渠道上的水车，水车中部的叶轮转轴可转动地横向安装在进水渠道两侧渠壁上，且使得水车叶轮转轴下部的叶轮位于进水渠道内，叶轮转轴上部的叶轮露出于进水渠道外，叶轮转轴一端横向贯穿露出于进水渠道渠壁外侧，下皮带辊具有横向贯穿露出于进水渠道外侧的一个皮带辊动力端，且叶轮转轴露出于进水渠道渠壁外侧一端和皮带辊动力端传动连接。

6.如权利要求5所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，所述皮带辊动力端上同轴固定安装有一个大齿轮，大齿轮和安装在上方的一个小齿轮啮合设置，小齿轮通过同轴设置的被动皮带盘以及皮带和安装在叶轮转轴端部的主动皮带盘传动连接。

7.如权利要求3所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，除渣皮带前端的进水渠道内还设置有一个浮渣拦栅，浮渣拦栅具有一块横向设置在除渣皮带前部下方的横向部，横向部下端和进水渠道底部相接且上端和除渣皮带相临设置，浮渣拦栅还具有位于横向部两侧的两个侧向部，两个侧向部前半部整体呈向前外方向扩展延伸的八字形，侧向部前半部下端和进水渠道底部相接且前端和进水渠道内侧壁相接，两个侧向部后半部竖向相对设置在除渣皮带前部两侧，且两个侧向部后半部下端面和除渣皮带前部两侧侧边相临设置。

8.如权利要求1所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，沉降沟渠进水端还设置有一段进水缓冲段，进水缓冲段前端的沟渠底部沿进水方向设置有一个向下的斜坡构成跌水区，跌水区后方的沟渠底部处于同一平面。

9.如权利要求8所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，所述跌水区后方的进水缓冲段内还正对跌水区横向设置有缓冲调流墙，缓冲调流墙上均匀布置有过流孔。

10.如权利要求9所述的微灌系统进水单元结构，其特征在于，所述进水缓冲段内位于跌水区后方相邻处的渠壁下部还水平向外连通设置有一根反向放水管道，反向放水管道上设置有流量控制开关阀，所述出水管道上设置有出水开关阀。