CN107466571B - 虹吸灌溉系统及虹吸灌溉方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虹吸灌溉系统及虹吸灌溉方法，用于安装在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，包括虹吸进水装置、灌溉水处理装置、配比装置以及灌溉装置；所述虹吸进水装置的进水端设置在河流内，虹吸进水装置的出水端与所述灌溉水处理装置的进水端相连，虹吸进水装置的进水端的海拔高度高于虹吸进水装置的出水端的海拔高度；灌溉水处理装置的出水端与配比装置的进水端相连，配比装置的出水端与灌溉装置相连。本发明无需开挖沟渠，即可将水通过虹吸效应引入至灌溉区内并对灌溉水进行去污处理，节能减排并且安全卫生。

Description

虹吸灌溉系统及虹吸灌溉方法

技术领域

本发明涉及农田水利技术领域，具体涉及一种适用于处于地上河地区的虹吸灌溉系统及虹吸灌溉方法。

背景技术

地上河是一个概念，而不特指某条河流，当河床海拔高度高于该段河流流经地区的两岸地面海拔高度，就被叫做地上河，又称悬河。由于水往低处流、水流方向全靠两岸人工修建的河堤约束。世界最著名的地上河是黄河下游。由于携带了来自黄土高原的大量泥沙，黄河干流进入比降平缓的下游平原地区后，径流动能不足以输送携带的大量泥沙。河床不断淤积抬高，平均高出两岸地面4～5米以上，成为地上河的代表。除了黄河下游以外，长江干流荆江段由于比降平缓弯道细数大，江床淤积海拔高于两岸地面，成为地上河。此外，淮河尾闾、洪泽湖、废黄河有水河段、里运河与洪泽湖排水的淮沭新河、淮河入江水道上段，由于金代到清代历时660年的黄河夺淮与明清年间的人工筑坝高家堰等工程，也淤积为地上河。东北地区的辽河上游西辽河下段、松花江南源西流松花江一级支流沐石河中下游，亦是地上河。

目前，处于地上河周边的人们灌溉一般通过从地上河挖沟渠至农田，将河水从地上河中引流至农田处，但由于地上河是由泥沙堆积而来，在挖沟渠的过程中工期长，容易对地上河的河堤造成破坏，并且危险系数高，容易引起人员伤亡，并且，由于地上河多处于河流的下游地区，垃圾、有毒物质等都相对于河流的中上流地区更多，地上河受到的污染严重，若直接将河水用来灌溉，可能会导致植物相应的受到污染，进一步的影响人和动物的健康。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供虹吸灌溉系统及虹吸灌溉方法，通过安装在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，无需开挖沟渠，即可将水通过虹吸效应引入至灌溉区内并对灌溉水进行去污处理，节能减排并且安全卫生。

本发明提供的一种虹吸灌溉系统，用于安装在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，包括虹吸进水装置、灌溉水处理装置、配比装置以及灌溉装置；所述虹吸进水装置的进水端设置在河流内，虹吸进水装置的出水端与所述灌溉水处理装置的进水端相连，虹吸进水装置的进水端的海拔高度高于虹吸进水装置的出水端的海拔高度；灌溉水处理装置的出水端与配比装置的进水端相连，配比装置的出水端与灌溉装置相连。

这样，将所述虹吸进水装置的进水端设置在河流内，虹吸进水装置的出水端与所述灌溉水处理装置的进水端相连，通过虹吸效应将地上河或者江湖中的灌溉水吸取输送至灌溉水处理装置中，灌溉水处理装置在对水进行处理，处理后的灌溉水在被运输至配比装置中，灌溉水配比后即可实现灌溉。

进一步地，所述虹吸进水装置包括第一虹吸管和球阀，所述球阀安装在虹吸管中并靠近虹吸管的出水端。

这样，第一虹吸管用于将地上河或者江湖中的水运输至灌溉水处理装置，第一虹吸管的进水端的液面高于出水端的液面，同时，进水端的液面与虹吸最高点高差不得大于9.8米，通过开闭球阀，可以同时开启或者关闭第一虹吸管，再不需要进行吸水灌溉时，可以将第一虹吸管长时间关闭。

进一步地，所述灌溉水处理装置包括由前向后依次相邻设置的初次沉淀区、曝气调节区、生化区以及二次沉淀区，并且，初次沉淀区、曝气调节区、生化区以及二次沉淀区的容积依次递减；所述第一虹吸管的进水端设置在河流内，第一虹吸管的出水端与所述初次沉淀区连通；所述初次沉淀区与曝气调节区之间通过第二虹吸管连通，所述曝气调节区与生化区之间通过第三虹吸管连通，所述生化区与二次沉淀区之间通过第四虹吸管连通。

这样，初次沉淀区是灌溉水处理中第一次沉淀的构筑物，主要用以降低灌溉水中的悬浮固体浓度；曝气调节区内设有曝气设备，曝气调节区是利用活性污泥法进行灌溉水水处理，池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件；生化区中安装充氧效率很高的曝气头,并装入浮动填料，对灌溉水进行去污处理，二次沉淀区则将去污达标后的灌溉水进行再次沉淀，在初次沉淀区、曝气调节区、生化区以及二次沉淀区的连接过程中，第二虹吸管、第三虹吸管以及第四虹吸管中每一个虹吸管的进水端均相应的高于其出水端，同时，初次沉淀区、曝气调节区、生化区以及二次沉淀区的容积依次递减，初次沉淀区、曝气调节区、生化区以及二次沉淀区的最高液面也依次递交，可以保证初次沉淀区、曝气调节区、生化区以及二次沉淀区中的水通过虹吸效应被吸出。

进一步地，所述初次沉淀区的上侧设有格栅，初次沉淀区的下侧设有用于清除淤泥的可开闭的初次排污口；所述二次沉淀区的下侧也设有用于清除淤泥的可开闭的二次排污口。

这样，格栅用于将较大的垃圾进行首次分离，初次排污口和二次排污口则用于清除初次沉淀区和二次沉淀区中的淤泥。

进一步地，所述配比装置包括配比箱、太阳能电板以及PLC控制器，所述配比箱的正面部分内凹形成纳物室，所述纳物室内设有配料瓶，配料瓶内装有高浓度的农药或者肥料，配料瓶内设有泵，所述泵通过导管与配料瓶相连，泵还与PLC控制器电性相连；配比箱的内部设有浓度检测仪以及水位检测仪；所述太阳能电板安装在配比箱的上侧并与PLC控制器电性连接。

这样，太阳能电板将太阳能转化为电能，再给PLC控制器、泵等电子元件供电，泵将高浓度的农药或者肥料通过导管抽送至配比箱中，浓度检测仪对配比箱中混合的灌溉水进行浓度检测，浓度合格后的灌溉水再被运输至灌溉装置处。

进一步地，所述二次沉淀区通过第五虹吸管与配比装置相连通，所述第五虹吸管上设有靠近第五虹吸管的出水端的第一电磁阀，所述第一电磁阀与所述PLC控制器电性连接。

这样，第一电磁阀用于开闭第五虹吸管，通过开闭第一电磁阀，可以调整配比装置中灌溉水的浓度。

进一步地，所述灌溉装置包括举升架、喷嘴支架管以及喷嘴；所述喷嘴支架管安装在举升架上，所述喷嘴为多个并且依次安装在喷嘴支架管上；所述配比箱通过第六虹吸管与喷嘴支架管连通，所述第六虹吸管上设有靠近第六虹吸管的出水端的第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述PLC控制器电性连接。

这样，举升架可以调节喷嘴支架管以及喷嘴的高度，适用多种不同高度的作物，第六虹吸管将配比箱中的灌溉水运输至喷嘴支架管中，再通过喷嘴支架管运输至喷嘴中，第二电磁阀可以控制第六虹吸管的开闭，进一步控制喷嘴的出水量。

进一步地，所述喷嘴的上侧设有安装在喷嘴支架管上的截止阀。

这样，通过开闭截止阀，可以控制工作的喷嘴数量。

本发明还提供一种虹吸灌溉方法，包括以下步骤：

步骤a、将虹吸进水装置的进水端放置在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，虹吸进水装置将水运输至灌溉水处理装置中；

步骤b、处理后的水经灌溉水处理装置输送至配比装置，将处理后的水与农药或者肥料进行配比；

步骤c、配比后的水经配比装置输送至灌溉装置，对待灌溉的作物进行灌溉。

本发明的有益效果为：本发明通过设置虹吸进水装置、灌溉水处理装置、配比装置、灌溉装置即可对大量的农田进行灌溉，其中虹吸进水装置的进水端位于水源中，虹吸进水装置的出水端与灌溉水处理装置相连，这里通过虹吸原理实现，无需额外的能源，可以根据地势条件来安装虹吸进水装置，灌溉水处理装置可以将灌溉水进行去污处理，达到灌溉标注，配比装置则根据作物的需要，将灌溉水与农药或者肥料进行混合后灌溉，配料装置上还设有太阳能电板，太阳能电板可以给整个灌溉系统的电器元件进行供电，无需额外的电源，配比后的灌溉水通过灌溉装置进行灌溉，本发明中大量的运用到了虹吸效应，通过虹吸效应对灌溉水进行处理，并最终用于对作物进行灌溉，本发明具有节地、节水、节能和节料的特点，各部分安装完成后，可以长时间使用，基本无需人为进行操作，通过PLC控制器变成控制，可以实现自动灌溉，在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，适合大面积推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的局部放大图；

图3为喷嘴的安装示意图；

图4为本发明的方法流程图。

附图中，1表示虹吸进水装置；10表示第一虹吸管；11表示球阀；2表示灌溉水处理装置；20表示初次沉淀区；200表示格栅；201表示初次排污口；21表示曝气调节区；22表示生化区；23表示二次沉淀区；230表示二次排污口；24表示第二虹吸管；25表示第三虹吸管；26表示第四虹吸管；27表示第五虹吸管；270表示第一电磁阀；3表示配比装置；30表示配比箱；300表示纳物室；301表示配料瓶；302表示泵；303表示浓度检测仪；304表示水位检测仪；31表示太阳能电板；32表述PLC控制器；33表示第六虹吸管；330表示第二电磁阀；4表示灌溉装置；40表示举升架；41表示喷嘴支架管；42表示喷嘴；43表示截止阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图3所示，本发明提供的一种虹吸灌溉系统，用于安装在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，包括虹吸进水装置1、灌溉水处理装置2、配比装置3以及灌溉装置4；所述虹吸进水装置1的进水端设置在河流内，虹吸进水装置1的出水端与所述灌溉水处理装置2的进水端相连，虹吸进水装置1的进水端的海拔高度高于虹吸进水装置1的出水端的海拔高度；灌溉水处理装置2的出水端与配比装置3的进水端相连，配比装置3的出水端与灌溉装置4相连。

将所述虹吸进水装置1的进水端设置在河流内，虹吸进水装置1的出水端与所述灌溉水处理装置2的进水端相连，通过虹吸效应将地上河或者江湖中的灌溉水吸取输送至灌溉水处理装置2中，灌溉水处理装置2在对水进行处理，处理后的灌溉水在被运输至配比装置3中，灌溉水配比后即可实现灌溉。

所述虹吸进水装置1包括第一虹吸管10和球阀11，所述球阀11安装在虹吸管中并靠近虹吸管的出水端。

第一虹吸管10用于将地上河或者江湖中的水运输至灌溉水处理装置2，第一虹吸管10的进水端的液面高于出水端的液面，同时，进水端的液面与虹吸最高点高差不得大于9.8米，通过开闭球阀11，可以同时开启或者关闭第一虹吸管10，再不需要进行吸水灌溉时，可以将第一虹吸管10长时间关闭。

所述灌溉水处理装置2包括由前向后依次相邻设置的初次沉淀区20、曝气调节区21、生化区22以及二次沉淀区23，其中A所在的一方为前方，B所在的一方为后方，并且，初次沉淀区20、曝气调节区21、生化区22以及二次沉淀区23的容积依次递减；所述第一虹吸管10的进水端设置在河流内，第一虹吸管10的出水端与所述初次沉淀区20连通；所述初次沉淀区20与曝气调节区21之间通过第二虹吸管24连通，所述曝气调节区21与生化区22之间通过第三虹吸管25连通，所述生化区22与二次沉淀区23之间通过第四虹吸管26连通。

初次沉淀区20是灌溉水处理中第一次沉淀的构筑物，主要用以降低灌溉水中的悬浮固体浓度；曝气调节区21内设有曝气设备，曝气调节区21是利用活性污泥法进行灌溉水水处理，池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件；生化区22中安装充氧效率很高的曝气头,并装入浮动填料，对灌溉水进行去污处理，二次沉淀区23则将去污达标后的灌溉水进行再次沉淀，在初次沉淀区20、曝气调节区21、生化区22以及二次沉淀区23的连接过程中，第二虹吸管24、第三虹吸管25以及第四虹吸管26中每一个虹吸管的进水端均相应的高于其出水端，同时，初次沉淀区20、曝气调节区21、生化区22以及二次沉淀区23的容积依次递减，初次沉淀区20、曝气调节区21、生化区22以及二次沉淀区23的最高液面也依次递交，可以保证初次沉淀区20、曝气调节区21、生化区22以及二次沉淀区23中的水通过虹吸效应被吸出。

所述初次沉淀区20的上侧设有格栅200，初次沉淀区20的下侧设有用于清除淤泥的可开闭的初次排污口201；所述二次沉淀区23的下侧也设有用于清除淤泥的可开闭的二次排污口230。

格栅200用于将较大的垃圾进行首次分离，初次排污口201和二次排污口230则用于清除初次沉淀区20和二次沉淀区23中的淤泥。

所述配比装置3包括配比箱30、太阳能电板31以及PLC控制器32，所述配比箱30的正面部分内凹形成纳物室300，所述纳物室300内设有配料瓶301，配料瓶301内装有高浓度的农药或者肥料，配料瓶301内设有泵302，所述泵302通过导管与配料瓶301相连，泵302还与PLC控制器32电性相连；配比箱30的内部设有浓度检测仪303以及水位检测仪304；所述太阳能电板31安装在配比箱30的上侧并与PLC控制器32电性连接。

太阳能电板31将太阳能转化为电能，再给PLC控制器32、泵302等电子元件供电，泵302将高浓度的农药或者肥料通过导管抽送至配比箱30中，浓度检测仪303对配比箱30中混合的灌溉水进行浓度检测，浓度合格后的灌溉水再被运输至灌溉装置4处。

所述二次沉淀区23通过第五虹吸管27与配比装置3相连通，所述第五虹吸管27上设有靠近第五虹吸管27的出水端的第一电磁阀270，所述第一电磁阀270与所述PLC控制器32电性连接。

第一电磁阀270用于开闭第五虹吸管27，通过开闭第一电磁阀270，可以调整配比装置3中灌溉水的浓度。

所述灌溉装置4包括举升架40、喷嘴支架管41以及喷嘴42；所述喷嘴支架管41安装在举升架40上，所述喷嘴42为多个并且依次安装在喷嘴支架管41上；所述配比箱30通过第六虹吸管33与喷嘴支架管41连通，所述第六虹吸管33上设有靠近第六虹吸管33的出水端的第二电磁阀330，所述第二电磁阀330与所述PLC控制器32电性连接。

举升架40可以调节喷嘴支架管41以及喷嘴42的高度，适用多种不同高度的作物，第六虹吸管33将配比箱30中的灌溉水运输至喷嘴支架管41中，再通过喷嘴支架管41运输至喷嘴42中，第二电磁阀330可以控制第六虹吸管33的开闭，进一步控制喷嘴42的出水量。

所述喷嘴42的上侧设有安装在喷嘴支架管41上的截止阀43。

本发明中的第二虹吸管24、第三虹吸管25、第四虹吸管26、第五虹吸管27以及第六虹吸管33均通过虹吸管支架5进行支撑。

通过开闭截止阀43，可以控制工作的喷嘴42数量。

如图4所示，本发明还提供一种虹吸灌溉方法，包括以下步骤：

步骤a、将虹吸进水装置1的进水端放置在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，虹吸进水装置1将水运输至灌溉水处理装置2中；

步骤b、处理后的水经灌溉水处理装置2输送至配比装置3，将处理后的水与农药或者肥料进行配比；

步骤c、配比后的水经配比装置3输送至灌溉装置4，对待灌溉的作物进行灌溉。

本发明通过设置虹吸进水装置1、灌溉水处理装置2、配比装置3、灌溉装置4即可对大量的农田进行灌溉，其中虹吸进水装置1的进水端位于水源中，虹吸进水装置1的出水端与灌溉水处理装置2相连，这里通过虹吸原理实现，无需额外的能源，可以根据地势条件来安装虹吸进水装置1，灌溉水处理装置2可以将灌溉水进行去污处理，达到灌溉标注，配比装置3则根据作物的需要，将灌溉水与农药或者肥料进行混合后灌溉，配料装置上还设有太阳能电板31，太阳能电板31可以给整个灌溉系统的电器元件进行供电，无需额外的电源，配比后的灌溉水通过灌溉装置4进行灌溉，本发明中大量的运用到了虹吸效应，通过虹吸效应对灌溉水进行处理，并最终用于对作物进行灌溉，本发明具有节地、节水、节能和节料的特点，各部分安装完成后，可以长时间使用，基本无需人为进行操作，通过PLC控制器32变成控制，可以实现自动灌溉，在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，适合大面积推广。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种虹吸灌溉系统，用于安装在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，其特征在于：包括虹吸进水装置、灌溉水处理装置、配比装置以及灌溉装置；所述虹吸进水装置的进水端设置在河流内，虹吸进水装置的出水端与所述灌溉水处理装置的进水端相连，虹吸进水装置的进水端的海拔高度高于虹吸进水装置的出水端的海拔高度；灌溉水处理装置的出水端与配比装置的进水端相连，配比装置的出水端与灌溉装置相连；

所述虹吸进水装置包括第一虹吸管和球阀，所述球阀安装在虹吸管中并靠近虹吸管的出水端；

所述灌溉水处理装置包括由前向后依次相邻设置的初次沉淀区、曝气调节区、生化区以及二次沉淀区，并且，初次沉淀区、曝气调节区、生化区以及二次沉淀区的容积依次递减；所述第一虹吸管的进水端设置在河流内，第一虹吸管的出水端与所述初次沉淀区连通；所述初次沉淀区与曝气调节区之间通过第二虹吸管连通，所述曝气调节区与生化区之间通过第三虹吸管连通，所述生化区与二次沉淀区之间通过第四虹吸管连通；

所述初次沉淀区的上侧设有格栅，初次沉淀区的下侧设有用于清除淤泥的可开闭的初次排污口；所述二次沉淀区的下侧也设有用于清除淤泥的可开闭的二次排污口；

所述配比装置包括配比箱、太阳能电板以及PLC控制器，所述配比箱的正面部分内凹形成纳物室，所述纳物室内设有配料瓶，配料瓶内装有高浓度的农药或者肥料，配料瓶内设有泵，所述泵通过导管与配料瓶相连，泵还与PLC控制器电性相连；配比箱的内部设有浓度检测仪以及水位检测仪；所述太阳能电板安装在配比箱的上侧并与PLC控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种虹吸灌溉系统，其特征在于：所述二次沉淀区通过第五虹吸管与配比装置相连通，所述第五虹吸管上设有靠近第五虹吸管的出水端的第一电磁阀，所述第一电磁阀与所述PLC控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种虹吸灌溉系统，其特征在于：所述灌溉装置包括举升架、喷嘴支架管以及喷嘴；所述喷嘴支架管安装在举升架上，所述喷嘴为多个并且依次安装在喷嘴支架管上；所述配比箱通过第六虹吸管与喷嘴支架管连通，所述第六虹吸管上设有靠近第六虹吸管的出水端的第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述PLC控制器电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种虹吸灌溉系统，其特征在于：所述喷嘴的上侧设有安装在喷嘴支架管上的截止阀。

5.本发明还提供一种虹吸灌溉方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a、将虹吸进水装置的进水端放置在地上河或者水面海拔高度高于地面海拔高度的江湖区域，虹吸进水装置将水运输至灌溉水处理装置中；

步骤b、处理后的水经灌溉水处理装置输送至配比装置，将处理后的水与农药或者肥料进行配比；

步骤c、配比后的水经配比装置输送至灌溉装置，对待灌溉的作物进行灌溉。

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