CN205142866U - 管灌区田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管灌区田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统，包括涡轮动力系统、田间渠槽管系统和药肥系统；涡轮动力系统，由涡轮机、变速箱和动力输出轴构成；所述田间渠槽管系统，包括进水管、供水管、渠槽管、牵引绳、滑轮、塞阀及闸阀等；所述的药肥系统，由药肥罐、药肥管道、药肥管道闸阀构成；能准确地控制各灌溉参数、施肥参数，使灌水、施肥更加均匀，提高灌溉水肥的利用率，同时，能实现在管灌条件下，以管道内灌溉水为动力的水肥一体化自动灌溉，降低劳动强度，提高作物产量，缓解我国水资源紧缺现状，是一种非常适合我国节水灌溉技术的自动灌溉系统，可在现有的管道输水的广大灌区，实现田间自动均匀灌溉、均匀施肥、施药的系统。

Description

管灌区田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统

一、技术领域：

本发明涉及一种管灌区田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统。

二、背景技术

我国是个严重缺水的国家，而农业灌溉用水约占国民生产用水的70％以上，所以，农业节水是缓解我国水资源短缺的最重要的措施。

目前，我国所有耕地中，有不到50％的耕地面积能得到灌溉，但在能得到灌溉的面积里面，却有97％以上的面积是地面灌溉。且我国的地面灌溉大都采用传统的灌水方法，即畦灌和沟灌等，灌溉时畦首或沟首渗漏严重，生产深层渗漏，造成水肥的浪费，而畦尾、沟尾处所得到的水分往往不足，致使灌溉均匀度低，水的利用效率低；再者，我国施肥往往是群众根据自己的经验进行，存在着盲目施肥、过量施肥现象，既形成大量的肥料浪费、作物产量降低，又造成的过量施肥带来的环境污染等问题，灌水、施肥技术落后。

三、发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种管灌区田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统，能准确地控制各灌溉参数、施肥参数，使灌水、施肥更加均匀，提高灌溉水肥的利用率，同时，能实现在管灌条件下，以管道内灌溉水为动力的水肥一体化自动灌溉，降低劳动强度，提高作物产量，缓解我国水资源紧缺现状，是一种非常适合我国节水灌溉技术的自动灌溉系统，可在现有的管道输水的广大灌区，实现田间自动均匀灌溉、均匀施肥、施药的系统。

使用本装置进行农田灌溉，以管灌系统中灌溉水为动力，可实现自动灌溉、施肥、施药，没有对水质的特殊限制，有利于灌溉技术参数及施肥(药)参数的调控，有利于节水灌溉技术的推广，可规模化生产，使用方便、灵活，省工、省力、节能，灌水均匀度高。

一种管灌区田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统，包括涡轮动力系统、田间渠槽管系统和药肥系统；

所述涡轮动力系统，由涡轮机、变速箱和动力输出轴构成。所述变速箱一端固定在涡轮机轴上，另一端与动力输出轴连接，变速箱可采用齿轮变速箱，其传动比，根据灌溉制度、灌溉用水量、灌溉流量、输水管中水压力大小等参数综合计算确定；牵引绳与动力输出轴连接；

所述田间渠槽管系统，包括进水管、供水管、渠槽管、牵引绳、滑轮、塞阀及闸阀等；进水管一端与水源连接，另一端与涡轮机连接；供水管设置在畦田或沟田田面较高的一端，供水管进口与涡轮机连接，供水管出口布设在渠槽管正上方(但供水管与渠槽管不连接)；所述的渠槽管，为一顶部开口而两端封堵的、具有一定强度和刚度的管道，渠槽管横断面可为圆形槽状、U型槽状或椭圆形槽状，铺设在畦田或沟田中；所述塞阀呈球形，放置在渠槽管中，塞阀与牵引绳连接；在相邻的两条灌水畦或灌水沟首部和尾部的两端地面上，各对应地安装有两个滑轮，牵引绳环套在四个滑轮上并拉紧后与塞阀连接；进水管上设置有闸阀，通过调节闸阀开度调节进水管中水流量大小，从而控制涡轮的旋转速度，以控制牵引绳的运移速度，实现对塞阀运移速度的控制；

所述的药肥系统，由药肥罐、药肥管道、药肥管道闸阀构成；所述药肥罐采用开敞式药肥罐，即药肥罐是开敞式的，罐内药液或肥液都有一个与大气连通的自由液面，药肥罐中的药液或肥液预先按一定比例由人工方式调好；药肥罐底部与药肥管道进口连接，药肥管道上设有药肥管道闸阀，药肥管道闸阀用以调控药肥量的流量，药肥管道与进水管连接。

在本发明中，涡轮机在供水管中水流冲击作用下，产生机械转动，从而将水流的动能及势能，转换成涡轮机旋转的机械能，再通过涡轮机轴传递到变速箱中；并通过变速箱来控制动力输出轴的转动速度；当管道系统中供水流量、压力一定时，涡轮转速一定，所以，动力输出轴的转动速度是恒定的，塞阀的移动速度可以实现等速移动，使渠槽管在畦田和沟田轴线方向上向田间供水的水量相等，以完成等量灌溉，保证了向田间供水的恒定性、稳定性，实现了灌溉的均匀性，大大提高了灌水的均匀度。

进水管的用途一个是引来灌溉用水，另一个作用是水流通过涡轮机时，冲击涡轮转动，从而产生旋转机械能，通过牵引绳控制塞阀移动；由于畦田或沟田都有一定的坡度，即一端高一端低，而渠槽管布设在畦田或沟田田面上，所以，渠槽管也会一端高一端低，即渠槽管也有一定的坡度，再者，由于供水管布设在田面较高的一端，所以，水流会先流入到渠槽管较高的一端，在重力作用下，水流会流向渠槽管较低的一端，这样，水流会在渠槽管内沿着畦田或沟田的坡度方向向前流动，在遇到塞阀的地方，由于塞阀的阻挡作用而流出渠槽管，进入畦田或沟田，供给灌溉使用；牵引绳是具有一定强度、挠性但不能被拉伸的拉绳，其主要作用是用于牵引塞阀在渠槽管中移动，它与固定在地面上的滑轮组成牵引系统；在牵引绳的牵引作用下，可以在渠槽管内移动，但塞阀不能跑出渠槽管；牵引绳在动力输出轴输出的旋转机械能的带动下，绕着四个滑轮运移，从而控制与牵引绳连接的塞阀按一定的速度在渠槽管内移动；通过调节闸阀开度调节进水管中水流量大小，从而控制涡轮的旋转速度，以控制牵引绳的运移速度，实现对塞阀运移速度的控制，由于供水管中水流是等量恒压供水的，所以，塞阀的移动速度可以实现等速移动，因此，能均匀、准确地控制各点的灌溉水量，实现自动、准确灌溉。并满足灌溉用水量的要求。

药肥罐是在灌溉过程中，自动进行施肥、施药的装置；药液或肥液随着灌溉水流一起流入到渠槽管内，可保证塞阀在移动过程中，使药液或肥液随着灌溉水注入田间，即随着灌溉可完成施肥、放药任务，大量地节省劳动力，同时，提高施肥、施药的均匀性。如果采用开敞式药肥装置不能自流到渠槽管内，则可采用注入泵方法注入药肥液。

本发明的创新点是：

①利用输水管道中的水流作为能源，省去了其它外加动力，实现了灌溉的自动化。

②利用闸阀调节供水管中流量大小，可控制牵引绳的运移速度，实现了大田作物的准确定量灌溉，减免了人为的干扰，提高了各处灌水的均匀性和准确性。

③利用药肥系统，实现了灌溉、施肥(药)的一体化运作，提高了施肥(药)的均匀度、准确性，更有利于作物的生长，提高作物的产量和品质。

四、附图说明

图1管灌区田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统

1-进水管；2-闸阀；3-涡轮机；4-变速箱；5-动力输出轴；6-牵引绳；7-滑轮a；8-塞阀a；9-渠槽管a；10-滑轮c；11-滑轮d；12-塞阀b；13-田埂；14-渠槽管b；15-供水管；16-滑轮b；17-药肥装置；18-药肥管道；19-药肥管道闸

五、具体实施方式

涡轮机可定购或自行制作，渠槽管需要特殊制造，渠槽管应具有一定的强度和刚性，且不漏水，还能保证一定的空间形状，能有足够的过水能力，满足灌溉流量的要求，为降低投资，可采用塑料管；滑轮最好采用塑料质地的滑轮，既保证了足够的强度和刚性，又要尽量减轻重量，灵巧方便；牵引绳可采用细钢索或其它有一定抗拉强度和挠性的材料制成；塞阀可根据渠槽管的断面形状，到市场上购买或自己制作。水车可根据所需要的输出动力大小设计制作；变速箱也可根据变速要求自己定制或市购。

本发明工作时，首先按照图1将装置固定好，当输水管中有水流通过时，水流冲击涡轮转动，从而带动涡轮轴转动，通过变速箱，带动动力输出轴转动，由于动力输出轴和牵引绳连接在一起，所以，此时，牵引绳会产生运移，绕着固定在地面上的滑轮移动，由于牵引绳与塞阀相连，所以，可以带动塞阀运移；水流进入涡轮机后流出，再进入供水管而注入渠槽管中，由渠槽管向畦尾或沟尾方向流动，由于塞阀的阻挡作用，水将由塞阀处流出渠槽管，而进入田间；为了平衡牵引塞阀时的阻力，同时，提高工作效率，可同时进行两条渠槽管的灌溉工作，并且一条渠槽管从渠槽管首部开始(如渠槽管a中的塞阀a)，而另一条渠槽管从尾部开始工作(如渠槽管b中的塞阀b)，这样两个塞阀都受到水流的冲力，以减轻动力输出装置的输出能量；根据灌溉制度、灌溉定额、畦田规格、灌溉流量大小及输水管道中水压力大小等参数，计算灌溉用水量、塞阀运移速度，可通过进水管道上设置的闸阀开度来调整通过涡轮机的流量大小，使塞阀移动速度正好适合灌溉水量的需要，同时，塞阀移动时，会自动均速移动，这样就保证了灌入各处的水量相等，实现了均匀灌溉的要求，使灌溉均匀，各处得到的水量相同。

为了使灌溉尽量连续，在系统灌溉过程中，由人工方式提前在下两畦田或两沟田中，提前布设好牵引绳和滑轮，当上两畦或两沟灌完后，将动力输出装置移到下一位置，并与细钢索连接，这样，又形成了一个新的田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统，在动力输出装置作用下，又可以自动完成该畦田或沟田的灌溉，如此，周而复始，直至完成所有的灌溉。

本发明具有以下优点：

(1)不需要外动力，能实现自动化灌溉，降低劳动强度

该系统利用输水管道中水具有的能量，自动控制灌溉系统完成灌溉，这样就省去了外加动力，更方便野外工作，同时，在灌溉过程中省去了人的劳动，降低了劳动强度。

(2)灌水均匀、准确

通常情况下，进水管中流量为等量等压供水的输水形式，通过安装在输水管上的闸阀开度大小的调节，可以调节通过涡轮动力输出装置的流量大小，实现涡轮动力输出装置的等速旋转，从而实现了动力输出轴的等速旋转，继而实现了塞阀的等速移动，加之输水管道中的水流量及药肥系统中供出的药肥流量都是等量的，则通过后移管道输入田间的水流量药肥流量是不变的，所以，供入田间各处的水量、药肥(药)量是不变的，实现了各处灌水的均匀性和准确性。

本发明设计原理独特，解决了目前我国占主导地位的地面灌溉不均匀，水量、施肥(药)量浪费等严重问题，无论在理论上、技术上，还是使用性能等方面，均产生了质的飞跃，可以在很大程度上提高我国灌溉水、药肥利用率及灌溉、施肥(药)的均匀度，节约了水资源及肥药用量，提高作物产量及品质。

Claims (1)

1.一种管灌区田间水肥一体化自动渠槽管灌溉系统，包括田间渠槽管系统；所述田间渠槽管系统包括进水管、供水管、渠槽管、牵引绳、滑轮、塞阀和闸阀；塞阀呈球形，放置在渠槽管中，塞阀与牵引绳连接；在相邻的两条灌水畦或灌水沟首部和尾部的两端地面上，各对应地安装有两个滑轮，牵引绳环套在四个滑轮上并拉紧后与塞阀连接；

其特征在于还包括涡轮动力系统和药肥系统；

所述涡轮动力系统，由涡轮机、变速箱和动力输出轴构成,所述变速箱一端固定在涡轮机轴上，另一端与动力输出轴连接，变速箱采用齿轮变速箱；牵引绳与动力输出轴连接；

所述进水管一端与水源连接，另一端与涡轮机连接；供水管设置在畦田或沟田田面较高的一端，供水管进口与涡轮机连接，供水管出口布设在渠槽管正上方；进水管上设置有闸阀，通过调节闸阀开度调节进水管中水流量大小，从而控制涡轮的旋转速度，以控制牵引绳的运移速度，实现对塞阀运移速度的控制；

所述的药肥系统，由药肥罐、药肥管道、药肥管道闸阀构成；所述药肥罐采用开敞式药肥罐，用于放置药液或肥液；药肥罐底部与药肥管道进口连接，药肥管道上设有药肥管道闸阀，药肥管道闸阀用以调控药肥量的流量，药肥管道与进水管连接。