JP3660445B2 - 水田の用水管理システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水田の用水管理システムに関し、詳しくは、水田に対する灌漑用水の供給及び排出を自動的に管理できる水田の用水管理システムであって、更に詳しくは、必要最小限の用水を各耕作区に供給することによって、水田全体にわたって満遍なく用水を供給できるとともに、各耕作区の水位を一定に維持することができる水田の用水管理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来の水田構造を示す概略平面図であって、河川1を流れる水は、水路2から上流側の幹線給水路3に導かれて水田4に供給されるようになっている。水田4は、畦畔41によって複数の耕作区42に区分されており、長手方向に延びる農道40の側縁には、それぞれの耕作区42に沿って開放型の給水路31が設けられている。この給水路31の上流側は、前記幹線給水路3と接続しており、各耕作区42に面した給水路31の側壁は、給水口32が設けられている。図9に斜視図で示すように、給水路31を流れる用水は、各給水口32から各耕作区42に供給されるようになっている。
【0003】
また、前記給水路31の反対側に位置する水田4,4の間には、開放型の排水路33が設けられている。各耕作区42に面した排水路33の排水口には、水位設定器34が設けられており、この水位設定器34の高さを調整することにより、それぞれの耕作区42の田面水位を一定の高さに維持できるように形成されている。排水路33の下流側は、幹線排水路35と接続しており、この排水路35に放出された余剰の用水や雨水は、水路36から河川に還流されるようになっている。
【0004】
この水田の場合には、給水路31を流れる用水は、給水路31の上流側に位置する給水口32から各耕作区42に流入する。そして、耕作区42に供給された用水は、水位設定器34によって一定の水位に維持されるとともに、余剰の用水が排水路33に排出される。このようにして、上流側から下流側の耕作区42に向かって用水が順次供給されていくため、下流側の耕作区42ほど用水の供給が不足がちとなる。特に、日照りが続く旱魃期には、下流側の耕作区42にほとんど用水が供給されなくなり、稲の成育不良によって収穫量が減少するということがあった。
【0005】
また、各水路が開放型で形成されている従来の水田では、給水路31や排水路33の占有幅だけ耕作区42や農道40のスペースが狭くなるため、農地を有効利用できないという問題もあった。さらには、上方が開放した各水路には、土砂等が落下して堆積し易いため、土砂等の排出作業を頻繁に行わなければならず、水路管理が煩わしいという問題もあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本出願人らは、先に特願平8−171963号において、上述のような従来の問題点を一挙に解決できる用水の管理システムを提供した。この用水管理システムは、大きな配管勾配がとれない平坦地においても、水田全体にわたって用水を供給でき、田面水位を一定に維持できるという点では、画期的で極めて優れたものであったが、施工性やコストの点では若干の問題があった。
【0007】
そこで本発明は、先に提案した用水の管理システムを更に改善したものであって、水田全体にわたって用水を供給でき、田面水位を自動的に一定に維持できるとともに、施工性に優れ、しかも安価に提供することができる水田の用水管理システムを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の水田の用水管理システムは、側縁に農道が設けられるとともに畦畔によって複数の耕作区に区分された水田の用水管理システムであって、農道に沿って給水パイプと、水位調整パイプと、排水パイプとが埋設されるとともに、各耕作区には自動水位設定装置が設置され、該自動水位設定装置は、有底筒状の給排水枡に、給水パイプに接続する用水流入部と、上流側の水位調整パイプに接続する調整水流入部と、下流側の水位調整パイプに接続する調整水流出部と、耕作区に接続する耕作区給排水部と、排水パイプに接続する用水排出部とを備え、前記用水流入部,調整水流出部及び用水排出部は、高さ調節可能な越流堰をそれぞれ備えるとともに、給排水枡の底部に開閉可能な排泥部を備えており、前記給水パイプから給排水枡内に流入した用水が耕作区給排水部から耕作区へ給水され、該耕作区に供給された余剰の用水や雨水が耕作区給排水部から給排水枡に流入して用水排出部の越流堰を越えて排水パイプに排出され、上流側の水位調整パイプから給排水枡に流入した用水が耕作区給排水部から耕作区へ給水されるとともに、余剰の用水や耕作区から給排水枡に逆流した雨水が調整水流出部の越流堰を越えて下流側の水位調整パイプに流出するように構成したことを特徴としている。
【0009】
また、前記越流堰が、前記用水流入部,調整水流出部及び用水排出部を形成する上向きに開口したパイプの上端部に上下動可能に嵌装された筒体により形成されていることを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照してさらに詳細に説明する。図1は本発明の水田の用水管理システムの実施の形態の一例を示す概略平面図である。
【0011】
水田4の内部は、短手方向に延びる畦畔41によって複数の耕作区42に区分されている。各耕作区42は、例えば、長辺が100〜200m、短辺が30〜100m程度の長方形状に区分され、全体的に見れば緩やかに傾斜しているにしても、略平坦に整地されている。
【0012】
また、水田4の側縁には、その長手方向に沿って農道43が設けられている。この農道43の上面は、その中央部が従来の農道と略同じ幅寸法の平坦面に形成されており、この平坦面の片側又は両側に、水田4側に向かって下り勾配となった傾斜面が形成されている。この傾斜面は、従来農道に沿って設けられていた用水路や排水路を撤去して埋め戻しを行った部分である。このため、農道43は、従来の農道よりもかなり広幅になっており、トラクター等を旋回させて方向転換したり、農道43の片方を駐車スペースとして利用できるようになっている。
【0013】
図1の右側に示した一方の農道43には、その傾斜面の下方に、給水パイプ51と、水位調整パイプ52と、排水パイプ53とが埋設されている。また、各耕作区42の側縁には、各耕作区42に給排水パイプ54を介して接続した自動水位設定装置6がそれぞれ設置されており、各自動水位設定装置6に、前記給水パイプ51,水位調整パイプ52及び排水パイプ53がそれぞれ接続されている。
【0014】
また、図1の左側に示した農道43、すなわち、水田4,4に挟まれた農道43には、中央に給水パイプ51が一本埋設されており、その両側に、水位調整パイプ52と排水パイプ53とが、それぞれ一本ずつ埋設されている。この農道43の両側に位置する各耕作区42の側縁にも、前記同様に給水パイプ51,水位調整パイプ52及び排水パイプ53にそれぞれ接続された自動水位設定装置6が設置されている。
【0015】
前記給水パイプ51の上流側は、幹線給水路37に接続しており、水位調整パイプ52及び排水パイプ53の上流側は、最も上手の耕作区42に設置された自動水位設定装置6に接続し、その下流側は、幹線排水路38に接続している。なお、図示は省略するが、幹線給水路37には、河川から水を引き込むための水路が接続しており、幹線排水路38には、放出された用水や雨水を河川に還流させるための水路が接続している。
【0016】
図2は一耕作区42の用水管理に用いられる自動水位設定装置6の配管概略図である。自動水位設定装置6は、有底筒状の給排水枡60に、給水パイプ51に接続する用水流入部61と、上流側の水位調整パイプ52に接続する調整水流入部62と、下流側の水位調整パイプ52に接続する調整水流出部63と、耕作区42の給排水パイプ54に接続する耕作区給排水部64と、排水パイプ53に接続する用水排出部65とを備えている。さらに、前記用水流入部61、調整水流出部63及び用水排出部65には、高さ調節可能な越流堰71,73,75がそれぞれ設けられている。
【0017】
図3は自動水位設定装置の作動を説明するための模式図、図4乃至図7は自動水位設定装置の具体的な形状例を示すもので、図4は斜視図、図5は平面図、図6は断面正面図、図7は断面側面図である。
【0018】
この自動水位設定装置6は、底面が円錐状に形成された円筒形の給排水枡60内に各種給排水手段を設けたものである。給排水手段としては、前述のように、給水パイプ51に接続する用水流入部61と、上流側の水位調整パイプ52に接続する調整水流入部62と、下流側の水位調整パイプ52に接続する調整水流出部63と、耕作区42の給排水パイプ54に接続する耕作区給排水部64と、排水パイプ53に接続する用水排出部65とが設けられている。また、用水流入部61、調整水流出部63及び用水排出部65には、高さ調節可能な越流堰71,73,75がそれぞれ設けられており、これらの越流堰71,73,75の高さ位置を調節することにより、耕作区42の水位維持や給排水を行えるようになっている。さらに、用水流入部61には、用水流入量を調節するためのバルブ61Vが設けられ、給排水枡60の底部に位置する用水排出部65の屈曲部には、給排水枡60の底部に堆積した土砂等を排出するための排泥部65Vが設けられている。
【0019】
前記越流堰71,73,75は、用水流入部61、調整水流出部63及び用水排出部65をそれぞれ形成する垂直方向に立上がったパイプ61P,63P,65Pの上端の上向きの開口に、ゴム製のシールパッキンSを介して上下動可能に嵌装された筒体71T,73T,75Tで形成されている。また、バルブ61Vには、ゲートバルブ、例えばソフトシール弁が使用され、排泥部65Vには、パイプの端部に沿って摺動するゲート状の弁、いわゆる分水栓が使用されている。すなわち、用水排出部65のパイプ65Pをチーズ管65Tを用いて垂直に立上げるとともに、このチーズ管65Tの一端開口に分水栓を設けている。
【0020】
また、前記筒体71T,73T,75Tやバルブ61V及び排泥部65Vには、給排水枡60の上方に延びる操作ロッドHがそれぞれ設けられている。さらに、給排水枡60の上部開口には、必要に応じて蓋81を設けることができ、操作ロッドHには、筒体の上下位置やバルブの開閉状態を確認するための目盛りを設けることができる。なお、蓋81を設ける場合、蓋81を透明な材料で形成しておくことにより、給排水枡60の内部の状況を容易に確認することができる。
【0021】
このように構成した自動水位設定装置6は、越流堰71,73,75を構成する筒体71T,73T,75Tの高さを適当に設定し、バルブ61V及び排泥部65Vを開閉することにより、次のように作用する。
【0022】
まず、前記給水パイプ51からの用水は、バルブ61Vを開くことにより用水流入部61のパイプ61P内を上昇し、越流堰71の筒体71Tの上縁を越えて給排水枡60内に流入した後、耕作区給排水部64から給排水パイプ54を通って耕作区42へ給水される。
【0023】
また、耕作区42に供給された余剰の用水や雨水は、耕作区給排水部64を逆流して給排水枡60内に流入し、用水排出部65の越流堰75の筒体75Tの上縁を越えてパイプ65P内を流下し、排水パイプ53に排出される。
【0024】
さらに、耕作区42等から耕作区給排水部64を通って給排水枡60内に侵入した土砂等は、給排水枡60の底部の排泥部65Vを開くことにより、用水排出部65を介して排水パイプ53に排出することができる。このとき、給排水枡60の底面を円錐状に形成しておくことにより、土砂等を効率よく排出することができる。
【0025】
上流側の水位調整パイプ52から調整水流入部62を介して給排水枡60内に流入した用水は、耕作区給排水部64から耕作区42へ給水されるが、このとき、耕作区42内の水位が設定水位を超えている場合の余剰分の用水や雨水は、調整水流出部63の越流堰73の筒体73Tの上縁を越えてパイプ63P内を流下し、下流側の水位調整パイプ52に排出される。
【0026】
以上のような構成からなる自動水位設定装置6は、各耕作区42に面した農道43の傾斜面に垂直状態で埋設され、田面水位は、各耕作区42毎に設定される。一区画の水田4は、各耕作区42が同じ高さになるように平坦に整地されているが、地形の具合によっては、各耕作区42に若干の高低差が生じることがある。そこで、各耕作区42に設置されている自動水位設定装置6の調整水流出部63の越流堰73の高さ位置を、筒体73Tに設けた操作ロッドHを上下に移動させることにより、各耕作区42毎に設定する。
【0027】
通常、各耕作区42に設置されている自動水位設定装置6においては、図3に示すように、調整水流出部63の筒体73Tの上縁が田面水位Lに対応した高さに設定され、用水排出部65の筒体75Tの上縁及び用水流入部61の筒体71Tの上縁は、筒体73Tよりも高い位置に設定され、バルブ61Vは閉じ状態あるいは僅かに開いた状態になっている。
【0028】
この設定状態において、上流側の水位調整パイプ52から給排水枡60内に用水が流入すると、この用水は、耕作区給排水部64から耕作区42に供給される。この耕作区42への用水の供給は、田面水位が上昇して調整水流出部63の筒体73Tの上縁と同じ高さに達するまで継続して行われる。
【0029】
なお、水位調整パイプ52から給排水枡60に流入する用水の量が少ない場合や、大量の用水を耕作区42に供給する必要があるときには、用水流入部61のバルブ61Vを開いて給水パイプ51から用水流入部61を介して給排水枡60に用水を補給することもできる。
【0030】
田面水位が調整水流出部63の筒体73Tの上縁と同じ高さになると、給排水枡60に流入した余剰の用水は、耕作区42に供給されず、筒体73Tの上縁を越えてパイプ63P内を流下し、調整水流出部63により下流側の水位調整パイプ52に送水される。このとき、用水排出部65の筒体75Tの上縁は、田面水位より高い位置にあるため、用水が用水排出部65から排水パイプ53に排出されることはない。このようにして上流側の耕作区42の田面水位が一定に維持されると、余剰の用水は下流の自動水位設定装置6を介して各耕作区42に供給され、同様にして各耕作区42の田面水位が一定に維持される。
【0031】
このような用水管理を行うと、各耕作区42への用水の供給量を少なくできるため、上流側の耕作区42から下流側の耕作区42にわたって満遍なく用水を供給できるようになり、下流側の耕作区42で水不足が発生することもなくなる。また、耕作区42の田面水位が一定に維持されている状態では、耕作区42内の用水は外部に排出されないため、耕作区42に施用された農薬や肥料等が用水や雨水と共に外部に流出することも少なく、環境破壊の問題を招来するおそれもない。
【0032】
長雨や集中豪雨によって各耕作区42の田面水位が上昇すると、耕作区42内の余剰の水は、耕作区給排水部64から給排水枡60に流入し、調整水流出部63の筒体73Tから排出されるだけでなく、用水排出部65の筒体75Tの上縁を越えてパイプ65P内を流下し、排水パイプ53に速やかに排出される。これにより、田面水位は、常に一定に維持されることになる。
【0033】
また、一部の耕作区42から用水を排出する場合には、バルブ61Vを閉じ状態とし、用水排出部65の筒体75Tを押し下げるか、排泥部65Vを開く。これにより、耕作区42に貯留されている用水は、耕作区給排水部64から給排水枡60に流入し、用水排出部65あるいは排泥部65Vから排水パイプ53に排出される。
【0034】
図3に示した通常の状態において、給排水枡60内には、耕作区給排水部64や水位調整パイプ52等から用水等とともに土砂等が侵入して堆積する。このように給排水枡60に土砂等が堆積した場合は、排泥部65Vを開くことにより、土砂等を排水パイプ53に排出することができる。
【0035】
一方、一度に大量の用水を必要とする水田の代掻き時には、調整水流出部63の筒体73Tと用水排出部65の筒体75Tとを引上げるとともに、バルブ61Vを開いて用水流入部61の筒体71Tを押し下げる。これにより、給水パイプ51から送水された用水は、用水流入部61から給排水枡60に流入し、調整水流出部63や用水排出部65から排出されることなく、その全量が耕作区給排水部64から耕作区42へ給水され、速やかに所定の水位に達する。この操作を各耕作区42について繰り返すことにより、上流側の耕作区42から下流側の耕作区42にわたって順次用水を供給することができる。
【0036】
このように構成した自動水位設定装置6によれば、給水パイプ51や水位調整パイプ52を流れる用水を少量にすることができるため、小径のパイプを用いることができる。また、各パイプ51,52,53に大きな勾配を付けなくてもある程度の流速が確保されるため、各耕作区42に自動水位設定装置6を設置する作業も容易に行うことができる。しかも、自動水位設定装置6は、合成樹脂製の筒材等を適宜に組合わせて製作することができ、給排水枡60内に一体に組込まれているので、用水流入部61、調整水流入部62、調整水流出部63、耕作区給排水部64及び用水排出部65を直接あるいは適当な継手を介して各パイプ51,52,53に接続するだけでよいことから、工事費等を大幅に削減することができる。しかも、従来の平坦地灌漑では、用水を圧送するためのポンプが必要であったが、この自動水位設定装置6では全く不要とすることができ、用水を超低圧で送水することができる。
【0037】
なお、上述の実施形態例では、自動水位設定装置6を構成する給排水枡60を円筒形としたものを例示したが、矩形状にしてもよく、給排水枡60の形状は特に限定されるものではない。また、越流堰の構造も上記筒体に限らず、蛇腹状に形成したり、ゲート式にしたりすることもでき、調整水流出部63及び用水排出部65以外は、バルブに置き換えたり省略したりすることもできる。さらに、各操作ロッドHを、例えばねじ込み構造等により着脱可能に形成しておくことにより、必要時以外に越流堰等が操作されることを防止できる。
【0038】
また、図1においては、水田4の長手方向に沿って延びる各耕作区42の相対する両側に自動水位設定装置6を設置した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、耕作区42の両側に自動水位設定装置6を設置した場合は、耕作区42の全体にわたってきめ細かな用水管理が行える利点があるが、耕作区42の面積がそれ程広くない場合には、耕作区42の片側のみに自動水位設定装置6を設置するだけでも、十分な用水管理を行うことができ、耕作区42の面積が広い場合には、自動水位設定装置6の能力によっては3箇所以上に設置するようにしてもよい。また、図1の左側に示したように、両側の水田4,4に自動水位設定装置6を設ける場合は、排水パイプ53等を共用することも可能である。
【0039】
さらに、各流路開閉手段や水位調節手段等の操作を、操作ロッドHに代えてモーター等により遠隔操作可能に形成することもでき、コンピューター等を使用して自動的に制御することも可能である。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水田の用水管理システムによれば、水田の側縁に沿って設けられた農道に給水パイプ,水位調整パイプ,排水パイプを埋設するので、水田の耕作区や農道等のスペースを大幅に拡大でき、農地を有効に利用することができる。
【0041】
また、自動水位設定装置により、耕作区への用水の供給や田面水位の維持、耕作区からの用水の排出等を簡単な操作で確実に行うことができ、各耕作区毎の田面水位の維持等の用水管理を効率よく行うことができる。しかも、これらの機能を一つの給排水枡に集約させているので、自動水位設定装置をコンパクトに形成することができ、施工性に優れるとともに、安価に供給することができる。
【0042】
さらに、本発明では、各耕作区に供給された用水が余剰水として排出されるのを最小限に抑える用水管理を行えるので、各耕作区に施用された農薬や肥料等が用水と共に外部に流出することがほとんどなく、環境破壊の問題を招来することもない。
【0043】
加えて、本発明では、従来の平坦地灌漑で行われていたようなポンプによる用水の輸送手段も不要にでき、パイプの勾配を大きくとらなくても流速が確保できるため、パイプの敷設工事を簡単かつ容易に行え、工事費を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の水田の用水管理システムの実施の形態の一例を示す概略平面図である。
【図2】 自動水位設定装置の配管概略図である。
【図3】 自動水位設定装置の作動を説明するための模式図である。
【図4】 自動水位設定装置の形状例を示す斜視図である。
【図5】 同じく平面図である。
【図6】 同じく断面正面図である。
【図7】 同じく断面側面図である。
【図8】 従来の水田構造の一例を示す概略平面図である。
【図9】 従来の給水路の斜視図である。
【符号の説明】
4…水田、41…畦畔、42…耕作区、43…農道、51…給水パイプ、52…水位調整パイプ、53…排水パイプ、54…給排水パイプ、6…自動水位設定装置、60…給排水枡、61…用水流入部、V…バルブ61、62…調整水流入部、63…調整水流出部、64…耕作区給排水部、65…用水排出部、65V…排泥部、71,73,75…越流堰、71T,73T,75T…筒体
Claims (2)
- 側縁に農道が設けられるとともに畦畔によって複数の耕作区に区分された水田の用水管理システムであって、農道に沿って給水パイプと、水位調整パイプと、排水パイプとが埋設されるとともに、各耕作区には自動水位設定装置が設置され、該自動水位設定装置は、有底筒状の給排水枡に、給水パイプに接続する用水流入部と、上流側の水位調整パイプに接続する調整水流入部と、下流側の水位調整パイプに接続する調整水流出部と、耕作区に接続する耕作区給排水部と、排水パイプに接続する用水排出部とを備え、前記用水流入部,調整水流出部及び用水排出部は、高さ調節可能な越流堰をそれぞれ備えるとともに、給排水枡の底部に開閉可能な排泥部を備えており、前記給水パイプから給排水枡内に流入した用水が耕作区給排水部から耕作区へ給水され、該耕作区に供給された余剰の用水や雨水が耕作区給排水部から給排水枡に流入して用水排出部の越流堰を越えて排水パイプに排出され、上流側の水位調整パイプから給排水枡に流入した用水が耕作区給排水部から耕作区へ給水されるとともに、余剰の用水や耕作区から給排水枡に逆流した雨水が調整水流出部の越流堰を越えて下流側の水位調整パイプに流出するように構成したことを特徴とする水田の用水管理システム。
- 前記越流堰は、前記用水流入部,調整水流出部及び用水排出部を形成する上向きに開口したパイプの上端部に、上下動可能に嵌装された筒体により形成されていることを特徴とする請求項1記載の水田の用水管理システム。
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