CN204157400U - 水田自动灌溉装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水田灌溉领域，提供了一种水田自动灌溉装置。本装置包括水槽、水袋、浮板、排水管、浮子室以及浮子；水槽设置于待灌溉田块的水源注入口；水袋设置在水槽中；浮板设置在水袋中；排水管的顶端连接水袋的出水口，排水管的底端设置在待灌溉田块的上方；浮子通过浮子室设置在排水管的底端的下方，浮子的顶部设有封堵体，封堵体用于在待灌溉田块达到停止灌溉水位时随着浮子的上浮而对排水管的底端形成封堵。本实用新型能够对各级待灌溉田块自动灌溉，且不会造成水资源的浪费，最低级田块水口打开即实现排空；而且当降雨发生时，水袋受内部浮板的作用会随水位上涨而胀起，实现对雨水的蓄积；本装置结构简单，成本低，使用方便，易于推广。

Description

水田自动灌溉装置及系统

技术领域

本实用新型涉及水田灌溉领域，特别提供一种水田自动灌溉装置及系统。

背景技术

水田是用于种植水生作物的耕地，为保证各处作物的水位均衡，田面要求平整，而作物一般都是大面积种植，一般耕地难以保证大面积平整，所以水田通常以梯田的形式分布，各田块之间具有高度差，通过田埂隔开。

传统的水田灌溉方式主要有两种，一种方式是单排单灌型，将田间井水泵入到水濠中，再通过水濠将水引入到各个田块，而田间供水的水濠基本都是简易的地下濠工程，地下濠就是在平地下挖壕沟，再利用下挖的泥土堆积在壕沟的两侧形成，所以地下濠的水位高度有限，给水时必须通过开设水口先给一部分田块供水，田块水位达到标准后，需立刻关闭水口,防止水位漫过田埂造成流失，再打开其他几个田块的水口进行供水，就这样反复的开、关水口，费时费工。

另一种是使用更为广泛的串灌，串灌就是在各田块之间的田埂上开设水口，最高一级的田块与水濠之间开设水口，利用水的自流实现逐一灌溉，根据作物的不同生长期，控制各水口的垫设高度，即便水濠中的水源充足，也不会任其自流灌溉，这样会导致水不断的从最低一级田块的水口流出，造成大量的水资源浪费。一般是将水口的垫设高度高于作为最佳适宜生长水位一定的距离，经过几天的蒸发和作物吸收，各级待灌溉田块的水位下降到需灌溉水位时，再向水濠注水进行再一次的灌溉。这样虽然操作简单，但是需要人员看守，在最低一级的田块注满后需要停止灌溉，否则就会造成水资源的浪费，并且需要隔几天就灌溉一次。

另外，由于传统的串灌一般都是间歇性灌溉，为使作物在水分损耗的过程中接近最佳水位生长，水口的垫设高度一般是稍高于作物的最佳生长高度，而此高度却远低于作物的实际耐受水位高度。当降雨发生时，雨水便会从各个水口流出，而雨水对于农民来说不仅是免费的水资源，而且其中还蕴含了大量的营养成分，所以人们宁愿在突降大雨时冒雨将水口垫高，尽可能地蓄积雨水，这样显然很不方便，且往往无法及时对雨水进行蓄积，降雨就已经停止，另外降雨时间难测，不容易提前做好准备。

虽然现有也有一些利用水位传感器配合水泵等设备组成的自动灌溉系统，但是其整体系统繁琐，投入和运营成本较大，需要长期管理和维护，不适用于大面积水田和小农户使用。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的是现有技术中还没有同时实现自动排灌、蓄积雨水，并且结构简单、成本低的水田自动灌溉装置及系统。

(二)技术方案

本实用新型提供的一种水田自动灌溉装置，包括水槽、水袋、浮板、排水管、浮子室以及浮子；

所述水槽设置于待灌溉田块的水源注入口；

所述水袋设置在所述水槽中，所述水袋设有入水口和出水口；

所述浮板设置在所述水袋中，所述浮板用于通过自身浮力对所述水袋的顶部形成支撑，使水源由所述入水口注入到所述水袋中；

所述排水管的顶端连接于所述出水口，所述排水管的底端设置在所述待灌溉田块的上方；

所述浮子通过所述浮子室设置在所述排水管的底端的下方，所述浮子的顶部设有封堵体，所述封堵体用于在所述待灌溉田块达到停止灌溉水位时对所述排水管的底端形成封堵。

优选的，所述浮子室设有顶部开口和底部开口，所述顶部开口的设置高度等于所述待灌溉田块的停止灌溉水位高度；

所述浮子插设在所述顶部开口中，在所述浮子的顶部，并位于所述封堵体的外围设有外缘，所述外缘用于防止所述排水管排出的水直接进入到所述浮子室中；

所述底部开口中活动插设有浮力阀块，所述浮力阀块的外径小于所述底部开口的口径，所述浮力阀块未插入到所述浮子室的一端设有环形封堵，所述环形封堵用于利用所述浮力阀块的浮力与所述底部开口形成接触式密封。

优选的，所述浮力阀块的排水体积可调。

优选的，所述水槽设有限高装置，用于限制所述水袋的胀起高度。

优选的，所述限高装置的限位高度可调。

一种水田自动灌溉系统，包括多个上述任一项所述的水田自动灌溉装置，多个所述水田自动灌溉装置分别设置在各级所述田块之间。

优选的，所述水槽的两端设有挡板，用于限制所述水袋沿所述水槽的槽向的胀起。

优选的，所述浮子室通过第二支腿架设所述待灌溉田块的上方，所述第二支腿上设有刻度。

优选的，所述排水管的底端设有第一支腿，所述第一支腿与所述第二支腿连接。

优选的，所述封堵体与所述排水管的底端之间为锥面密封。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种水田自动灌溉装置，包括水槽、水袋、浮板、排水管、浮子室以及浮子；水槽设置于待灌溉田块的水源注入口；水袋设置在水槽中，用于在胀起后对水槽形成封堵；浮板设置在水袋中，用于通过自身浮力对水袋的顶部形成支撑，使水源注入到水袋中；排水管的顶端连接水袋的出水口，排水管的底端设置在待灌溉田块的上方；浮子通过浮子室设置在排水管的底端的下方，浮子的顶部设有封堵体，封堵体用于在待灌溉田块达到停止灌溉水位时随着浮子的上浮而对排水管的底端形成封堵，同时也会使水袋胀起而形成对水槽的封堵，水位下降时浮子下降，排水管排水，若在各级梯形田块间以及最高一级田块与注水用水濠之间都使用本自动灌溉装置，就能够对各级待灌溉田块形成自动灌溉，并且在达到预期灌溉高度后通过水袋的胀起不会造成水资源的浪费。

另外，当降雨发生时，水袋受内部浮板的作用会随水位上涨而胀起，从而实现对雨水的蓄积。当需要将各级待灌溉田块的水排空时，只需将最低一级田块的水口完全打开，各上级田块的水会自动排空。且本装置结构简单，无需人员看守而实现自动排灌，成本低，易于推广使用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种水田自动灌溉装置的示意图；

图2是图1的半剖视图。

附图标记：

1、水槽；12、挡板；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、封堵体；62、外缘；7、浮力阀块；71、环形封堵；72、限位爪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“纵向”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

结合图1和图2所示，本实用新型实施例一提供的一种水田自动灌溉装置，包括水槽1、水袋2、浮板3、排水管4以及设置在待灌溉田块上的浮子室5和浮子6；水槽1设置于待灌溉田块的水源注入口，水源注入口可以是水濠与待灌溉田块之间的水口，也可以是上一级田块与待灌溉田块之间的田埂上的水口。

本装置的水袋2设置在水槽1中，其顶部具有向上胀起的余量，用于在胀起时对水槽1形成封堵；水袋2设有入水口和出水口，入水口优选设置在水袋2的顶部靠近水源的一侧，用于通入水源，设置在顶部方便排出可能存在的气体；出水口优选设置在水袋2排水一侧的底端，用于将水袋2中的水排出。

浮板3设置在水袋2中，用于通过自身的浮力使水源注入到水袋2中，因为在灌溉时，水源侧的水位会升高，而浮板3漂始终浮在水袋2之中，浮板3对水袋2的顶部形成支撑，使水袋2中的水位不断趋于水源水位，保证了水源的持续流入。

排水管4的顶端连接于出水口，排水管4的底端朝下，通过第一支腿41垂向架设在待灌溉田块的上方，第一支腿41可以是四根，插设在待灌溉田块上；浮子室5通过第二支腿51设置在排水管4的底端的下方，第二支腿51可以是与第一支腿41对应的四根，并且与第一支腿41连接，提高整体装置的集成度，方便安装；浮子室5设有顶部开口和底部开口，本实施例的浮子室5为敞口设计，浮子室5的敞口即顶部开口，浮子6插设在浮子室5中，浮子室5用于对浮子6形成限位，防止浮子6飘走。

浮子6的顶部设有封堵体61，封堵体61用于在待灌溉田块达到停止灌溉水位时随浮子6漂起对排水管4的底端形成封堵，封堵体61与排水管4的底端之间优选为锥面密封，对于拥有持续上浮力的浮子6而言，锥面接触能够使其与排水管4的底部之间具有持续的相对压力，密封效果更好。

至于停止灌溉水位高度的设定，可想而知，是由排水管4的底端的架设高度决定的。具体停止灌溉水位可根据实际情况确定，如对苗期水稻的灌溉，将停止灌溉水位设置在3厘米高，而成熟期则设置在8厘米左右，不同水生作物的适生水位也存在差异，通过第一支腿41的不同插设深度来调节排水管4的底端的高度，以此确定停止灌溉水位。另外还可以在第一支腿41上设置刻度，刻度沿竖直方向计量，可方便的通过刻度确定顶部开口的高度，也可以用于反查检验实际水位高度。

由此，当水位上涨到停止灌溉水位时，浮子6上升，封堵体61将排水管4的底端封堵，排水管4的底端被封堵后，水袋2胀满水槽1形成封堵；当待灌溉田块的水位下降时，浮子6下降，封堵体61失去对排水管4的底端的封堵效果，灌溉开始，在灌溉水源充足的条件下，如水濠能够引入江、河水源时，水濠可以做到长期有水，即可通过本装置实现水分的实时自动补给，完全无需人员看守，且不会造成水资源的浪费，另外停止灌溉水位可设定在作物的最佳生长水位，使作物始终处在在最佳水位生长，可提高产量。

另外，还可通过本自动灌溉装置组成自动灌溉系统，对多级梯形田块进行自动灌溉，具体的，将各个本自动灌溉装置设置在各级待灌溉田块之间，以及最高一级田块与水濠间，水源沿各级待灌溉田块逐级流下，最低一级的田块首先达到停止灌溉水位，进而其与上一级田块间连通的水槽1中的水袋2胀满水槽1，再上一级的田块随之也会达到停止灌溉水位，以此依次向上传递，直至最高一级的田块达到停止灌溉水位，再通过水袋2自动将与水濠连接的水槽1封堵，从而完成整个水田的自动灌溉。另外在需要对梯田的所有田块进行排空时，只需将最第一级田块的水口打开，整个梯田的水便会自动排空，极大的节省了人力。

对于成年作物而言，正常灌溉的水位高度设定在作物的最佳生长水位左右，远远低于实际作物的耐受水位高度，在降雨发生时，水袋2会随田块水位的上涨而进一步胀起，继续对各级待灌溉田块的水槽1形成封堵，由此实现对雨水的自动蓄积。另外，为使水袋2在纵向上具有更佳的胀起效果，可在水槽1的两端设置挡板12，用于限制水袋2沿水槽1的槽向的胀起，使水袋的胀起更多的发生在纵向上，提高了水袋2的胀起高度，也因此能够收集更多的雨水资源；而且挡板12还可以对水袋形成阻挡，防止水沿水槽滑走。

但对于雨水的蓄积，也不能无限制的进行，最高不能超过水生作物的耐受水位，否则会影响作物生长，对此，本装置的水槽1还设有限高装置，用于限制水袋2的胀起高度，当水位达到限位高度后，水会由水袋2的顶部排出流走，从而对最高水位形成限制。限高装置具体可以是连接在水槽1上方的限位杆，由于水袋2的顶端内部漂浮有浮板3，将限位杆设置为两根即可达到限位效果。

另外限高装置的限位高度优选设置为可调，具体可在水槽1的侧壁不同高度处分别开孔，将限位杆插设在侧壁的不同高度处形成限位，例如针对苗期的水稻，将限高装置的限位高度设置在3厘米，这样可以避免降雨导致的淹苗现象。在实际应用时，只需在作物苗期时将限高装置设置一个防止淹苗的限位高度，而待作为长高后，再将其设置为作物的耐受高度即可，整个生长过程只需对限高装置操作两次。

实施例二

本实施例二提供的一种水田自动灌溉装置，与实施例一的结构基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：

结合图1和图2所示，浮子室5的顶部开口的设置高度等于待灌溉田块的停止灌溉水位高度；浮子6插设在浮子室5的顶部开口中，在浮子6的顶部，并位于封堵体61的外围设有外缘62，外缘62用于防止排水管4排出的水直接进入到浮子室5中，而是使排水管4排出的水沿外缘62流入到待灌溉田块中；底部开口中活动插设有浮力阀块7，浮力阀块7的外径小于底部开口的口径，浮力阀块7未插入到浮子室5的一端设有环形封堵71，环形封堵71用于利用浮力阀块7的浮力与底部开口形成接触式密封。

由于浮子室5的顶部开口的高度等于停止灌溉水位的高度，当外界水位达到浮子室5顶部开口的高度时，水会流入浮子室5中，浮子室5内部的浮子6浮起，浮子6顶部的封堵体61插入到排水管4的底端形成封堵。

排水管4的底端被封堵后，水袋2的出水口停止出水，在水袋2中的浮板3的作用下，水源继续流入到水袋2中，直至水袋2中的水位与水源水位持平。此过程中，水袋2发生胀起，对水槽1形成封堵，用于防止水源通过水槽1流入到待灌溉田块中。

在灌溉时，随着待灌溉田块的水田升高，浮力阀块7逐渐上升对浮子室5的底部开口形成封堵，直至水位上升至与浮子室5的顶部开口持平时(即停止灌溉水位)，水流流入到浮子室5并将其注满，浮子6浮起，浮子6顶部的封堵体61对排水管4的底端形成封堵，灌溉停止。

当待灌溉田块的水位经蒸发和作物吸收而逐渐降低时，水田中的水对浮力阀块7的浮力作用大于浮子室5中的水对浮力阀块7向下的压力，根据受力平衡原理，浮力阀块7的环形封堵71与浮子室5的底部开口仍然具有相对压力而保持密封，所以浮力阀块7的环形封堵71并不会立即丧失封堵效果，直至水田水位降低至需灌溉水位，此时水田中的水对浮子6的浮力减小至等于浮子室5对浮子6的压力，从而使浮力阀块7的环形封堵71与底部开口之间失去相对压力，从而暂时失去封堵效果，为达到新的平衡，浮子室5中的水位会稍有下降，使浮力阀块7再一次形成封堵。

由于需灌溉水位高低取决于浮力阀块7的浮力大小，对于不同高度需灌溉水位的确定，可通过在浮力阀块7的内部设置腔体结构，腔体内可填入浮块(如泡沫等)，通过填入不同量的浮块，使浮力阀块7的排水体积可调，以此调节浮力阀块7的浮力大小。从而可针对不同的水生作物，或是针对同种作物的不同生长期，设置不同的需灌溉水位。

另外还可在浮力阀块7插入到浮子室5的一端设置限位爪，用于防止浮力阀块7从底部开口中滑出，限位爪优选设置为斜向下倾斜，并具有弹性，在浮力阀块7插入到浮子室5的底部开口中时，限位爪径向收缩，当限位爪插入到浮子室5中后，限位爪张开，将浮力阀块7的顶部限制在浮子室5中，安装方便。

本实施例二适用于没有长期的灌溉水源的情形，也就是水濠不能保证长期有水，只能在需要时将井水泵入到水濠中进行灌溉。对于梯形水田的管理，不可能做到每天一灌溉，而对于成年的水生作物而言，其对水位的高低都有一定的耐受范围，例如水稻的水位承受范围在5-15厘米，其最佳生长水位在8厘米左右，在利用本装置组成的系统灌溉时，为使一次灌溉满足多天需求，可将浮子室5的顶部开口设置在10厘米高，当下一级田块的水位降低时，浮力阀块7不会立即开启，由于而最高一级田块无法实时从水濠获取水源，因此避免了下一级田块不断对上一级田块索水所导致的最高一级田块发生水位亏空的现象；而当降雨发生时，雨水首先弥补各田间的水位损失，进而再通过水袋2的胀起对雨水进行收集。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种水田自动灌溉装置，其特征在于，包括水槽(1)、水袋(2)、浮板(3)、排水管(4)以及设置在待灌溉田块上的浮子室(5)和浮子(6)； 

所述水槽(1)设置于所述待灌溉田块的水源注入口； 

所述水袋(2)设置在所述水槽(1)中，所述水袋(2)设有入水口和出水口； 

所述浮板(3)设置在所述水袋(2)中，用于对所述水袋(2)的顶部形成支撑，使水源由所述入水口注入到所述水袋(2)中； 

所述排水管(4)的顶端连接于所述出水口，所述排水管(4)的底端朝下设置在所述待灌溉田块的上方； 

所述浮子(6)通过所述浮子室(5)设置在所述排水管(4)的底端的下方，所述浮子(6)的顶部设有封堵体(61)，所述封堵体(61)用于在所述待灌溉田块达到停止灌溉水位时对所述排水管(4)的底端形成封堵。 

2.根据权利要求1所述的水田自动灌溉装置，其特征在于，所述水槽(1)设有限高装置，用于限制所述水袋(2)的胀起高度。 

3.根据权利要求2所述的水田自动灌溉装置，其特征在于，所述限高装置的限位高度可调。 

4.根据权利要求1所述的水田自动灌溉装置，其特征在于，所述水槽(1)的两端设有挡板(12)，用于限制所述水袋(2)沿所述水槽(1)的槽向的胀起。 

5.根据权利要求1所述的水田自动灌溉装置，其特征在于，所述排水管(4)的底端通过第一支腿(41)架设在所述待灌溉田块的上方，所述第一支腿(41)上设有刻度。 

6.根据权利要求1所述的水田自动灌溉装置，其特征在于，所述浮子室(5)设有顶部开口和底部开口，所述顶部开口的设置高度 等于所述待灌溉田块的停止灌溉水位高度； 

所述浮子(6)插设在所述顶部开口中，在所述浮子(6)的顶部并位于所述封堵体(61)的外围设有外缘(62)，所述外缘(62)用于防止所述排水管(4)排出的水直接进入到所述浮子室(5)中； 

所述底部开口中活动插设有浮力阀块(7)，所述浮力阀块(7)的外径小于所述底部开口的口径，所述浮力阀块(7)未插入到所述浮子室(5)的一端设有环形封堵，所述环形封堵用于利用所述浮力阀块(7)的浮力与所述底部开口形成接触式密封。 

7.根据权利要求6所述的水田自动灌溉装置，其特征在于，所述浮力阀块(7)的排水体积可调。 

8.根据权利要求6所述的水田自动灌溉装置，其特征在于，所述浮子室(5)通过第二支腿(51)架设于所述待灌溉田块，所述第二支腿(51)与所述第一支腿连接。 

9.根据权利要求1所述的水田自动灌溉装置，其特征在于，所述封堵体(61)为锥形。 

10.一种水田自动灌溉系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-9任一项所述的水田自动灌溉装置，多个所述水田自动灌溉装置分别设置在各级待灌溉田块之间。