JP4596869B2 - 耕作区の水位調節システム - Google Patents

Description

本発明は、耕作区の水位調節システムに関し、詳しくは、耕作区の地中に埋設した暗渠通水管から給排水を行って耕作区の地上水位や地下水位を設定水位に調節する耕作区の水位調節システムに関する。

近年行われつつある地下潅漑は、耕作区の地下水位を調節して毛管現象により水分を補給するものであって、地下水位を作物に適した水位に調節することによって収穫量向上等の効果を得ることができる。この地下潅漑は、耕作区の地中に有孔管からなる暗渠通水管を埋設し、地中の余剰地下水を排水路に排出するとともに、不足する用水の供給も暗渠排水パイプを利用して行うのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１５５３７５号公報

上述のような地下灌漑において、耕作区の水位は、畑作と稲作との相違、作物の生育状況、耕作区の地質等の各種条件に応じて適切に設定する必要があり、また、肥料や農薬の流出も最小限に抑える必要がある。さらに、供給される用水中にゴミや土砂のような異物が多く含まれていると、これらの異物が暗渠排水パイプ内に蓄積して通水性能を阻害するおそれもある。

そこで本発明は、耕作区からの肥料や農薬の流出を最小限に抑え、各種条件に応じた適切な地上水位や地下水位に設定できるとともに、暗渠通水管内への土砂等の蓄積も抑えることができる耕作区の水位調節システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の耕作区の水位調節システムは、給水路から給水される用水を耕作区に供給し、耕作区の余剰の用水を排水路に排出して耕作区の水位を設定水位に調節するための耕作区の水位調節システムにおいて、前記耕作区の地中に暗渠通水管と該暗渠通水管より大径のパイプからなる土砂沈降分離パイプとを埋設して該土砂沈降分離パイプの一端と前記暗渠通水管とを接続し、該耕作区の一側に給水枡と水位調節枡とを設置し、前記給水枡には、前記給水路に接続する用水流入部と、前記土砂沈降分離パイプの他端に接続する用水供給部と、耕作区の地上部に連通する地上水給排水部と、前記土砂沈降分離パイプの一端側に接続する掃流水供給部とを設け、前記水位調節枡には、前記土砂沈降分離パイプの他端側との接続部及び前記排水路との接続部を有するとともに、該水位調節枡に耕作区側と排水路側とを仕切る越流堰の高さを設定水位に応じて調節可能な水位調節手段を設け、土砂沈降分離パイプの他端と水位調節枡とを接続する管路に一部が下方に屈曲した水溜トラップを設けたことを特徴としている。

本発明の耕作区の水位調節システムによれば、耕作区の地上水位や地下水位を、耕作区の状態に応じて確実に設定することができる。また、土砂沈降分離パイプによって用水中の土砂を分離するので、暗渠通水管内への土砂の流入を抑えることができる。さらに、水溜トラップによって暗渠通水管内の空気の流通を防止できるので、暗渠通水管内での酸化鉄の生成や籾殻の腐食を防止できる。また、第２の構成では、土砂沈降分離パイプ内の沈殿物を容易に排出することができる。

図１乃至図４は、本発明の耕作区の水位調節システムの参考例を示すもので、図１は概略平面図、図２は水位調節システムを構成する要部の平面図、図３は給水枡部分を示す縦断面図、図４は水位調節枡部分を示す縦断面図である。

まず、圃場１１の内部は、農道１２と畦畔１３とによって複数の耕作区１４に区画されており、農道１２には、用水を通すための給水路となる給水パイプ１５と排水路となる排水パイプ１６とが設けられている。給水パイプ１５及び排水パイプ１６の上流端及び下流端には、弁１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられており、各パイプの通水状態を制御できるようになっている。

各耕作区１４の地中には、耕作区１４の地中に用水を供給したり、排出したりするための複数の暗渠通水管１７と、該暗渠通水管１７より大径のパイプからなる土砂沈降分離パイプ１８とが埋設されている。複数の暗渠通水管１７は、集合管１９を介して１本の給排水管２０にまとめられており、この給排水管２０に前記土砂沈降分離パイプ１８の一端下流側１８ａが接続している。

土砂沈降分離パイプ１８は、この土砂沈降分離パイプ１８内の用水の流速を十分に遅くして用水中の土砂をパイプ底部に沈降分離可能な口径を有するパイプ、例えば呼び径が２００程度の大口径パイプを水平方向に設置したものであって、その長さは、通常灌漑時の用水の流量や土砂混入量等の条件に応じて設定すればよく、通常は数ｍ程度で十分である。

耕作区１４の一側縁の農道部分には、給水パイプ１５から給水される用水を耕作区１４に供給し、耕作区１４内の余剰の用水を排水パイプ１６に排出して耕作区１４内の水位を設定水位に調節するための給水枡２１と水位調節枡２２とが設けられている。

給水枡２１は、有底角筒形の枡の底面に、前記給水パイプ１５に接続パイプ２３ａを介して接続する用水流入部２３と、前記土砂沈降分離パイプ１８の他端上流側１８ｂに接続パイプ２４ａを介して接続する用水供給部２４とを設け、枡側壁に、耕作区１４の地上部に連通する開口２５ａからなる地上水給排水部２５を設けたものであって、給水パイプ１５から用水流入部２３を通して供給される用水を、用水供給部２４や地上水給排水部２５から耕作区１４に供給できるように形成されている。

なお、用水流入部２３及び用水供給部２４には、流量調節を行う弁等を必要に応じて設けておくことができ、地上水給排水部２５には、地上水位に応じた高さの堰板２５ｂや塞ぎ板を必要に応じて装着することができる。

また、前記水位調節枡２２は、有底円筒形の枡を鉛直方向に立設したものであって、枡底部には、暗渠通水管１７に前記給排水管２０を介して接続する用水導入部２６が設けられ、底部より僅かに上方の側面で、前記給排水管２０と略同じ高さの部分には、前記排水パイプ１６に接続パイプ２７ａを介して接続する用水排出部２７が設けられている。水位調節枡２２の内部は、該水位調節枡２２を耕作区１４側と排水パイプ１６側とに仕切る越流堰２８を備えた水位調節手段２９が設けられている。

越流堰２８は、複数のパイプ２８ａ，２８ｂを、互いに軸方向に移動可能、すなわち伸縮可能な状態で液密に接続して形成されており、各パイプの長さや接続本数を適当に設定し、ハンドル２８ｃを利用して最上部のパイプ２８ａの上縁、すなわち越流堰２８の高さを上下させたり、適当な長さのパイプに適宜交換したりすることにより、耕作区１４を水田として使用するときの最大水位から、畑作時の地下水位まで、自由な位置に水位を設定できるように形成されている。

前記用水導入部２６と前記給排水管２０との間には、管路の一部を下方に屈曲した水溜トラップ３０が設けられている。この水溜トラップ３０は、水平方向に開口した給排水管２０の端部に、下向きに屈曲した第１エルボ３０ａと、この第１エルボ３０ａから水平方向に屈曲した第２エルボ３０ｂと、この第２エルボ３０ｂから上向きに屈曲した第３エルボ３０ｃとを順次接合することによって形成したものであって、第３エルボ３０ｃは、水位調節枡２２の底部側壁を貫通して底部中心部に上向きに開口して前記用水導入部２６となり、この開口に前記水位調節手段２９を形成する最下部のパイプ２８ｂの下端が接続されている。

耕作区１４を水田として使用しているときの通常の灌漑状態では、水位調節枡２２の越流堰２８の高さが所定の田面水位に対応した位置に設定される。この状態で、給水パイプ１５に供給された用水が用水流入部２３から給水枡２１内に流入し、その一部が地上水給排水部２５の開口を通って直接耕作区１４に供給され、残りの用水が用水供給部２４から土砂沈降分離パイプ１８を通り、給排水管２０及び集合管１９を介して複数の暗渠通水管１７に送られて耕作区１４の地下に供給される。この耕作区１４への用水の供給は、田面水位が越流堰２８の高さを超えるまで継続して行われる。

耕作区１４内の余剰の用水や雨水は、地上からは地上水給排水部２５を通って給水枡２１内に流入した余剰水が、用水供給部２４から土砂沈降分離パイプ１８を通って給排水管２０に流入し、また、耕作区１４の地下からは、複数の暗渠通水管１７内に流入した余剰水が集合管１９を通って給排水管２０に流入する。給排水管２０内の余剰水は、水溜トラップ３０から水位調節枡２２の用水導入部２６を通って水位調節手段２９のパイプ２８ａ，２８ｂ内に流入し、越流堰２８を超えてパイプ２８ａ，２８ｂの外周に流下し、水位調節枡２２の用水排出部２７から排水パイプ１６に流出する。

したがって、越流堰２８の高さを所望の田面水位に応じて設定しておくことにより、耕作区１４内の田面水位を自動的に所定の高さに調節することができる。そして、給水枡２１の用水供給部２４から暗渠通水管１７に流入する用水は、その途中で土砂沈降分離パイプ１８を通り、流速が遅くなることによって土砂沈降分離パイプ１８の底部に沈殿するので、暗渠通水管１７内に土砂が流入することがなくなる。

また、耕作区１４の田面水位が略一定に維持されている状態では、用水供給部２４から土砂沈降分離パイプ１８に流入する用水は、土砂沈降分離パイプ１８の下流側から水溜トラップ３０方向に流れて水位調節枡２２の用水排出部２７から排水パイプ１６に流出するので、耕作区１４内との用水の流れがほとんど発生せず、耕作区１４内の用水が外部にほとんど流出しないため、耕作区１４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、各耕作区１４に施用された農薬や肥料等を有効利用できるとともに、これらが河川等に流出して環境問題となることもなくなる。

中干し時等で耕作区１４から用水を排出する場合には、給水パイプ１５への用水供給を停止するか、用水流入部２３を蓋等で閉塞して給水枡２１内への用水の流入を遮断した状態で、水位調節手段２９における越流堰２８を最下段に設定し、例えば、パイプ２８ａ，２８ｂを用水導入部２６となる第３エルボ３０ｃから取り外すことによって越流堰２８の位置を最下方とする。

これにより、耕作区１４の地上水は、地上水給排水部２５から給水枡２１、用水供給部２４、土砂沈降分離パイプ１８を通って給排水管２０に流れ、耕作区１４の地下水は、暗渠通水管１７から集合管１９を通って給排水管２０に流れる。そして、給排水管２０から水溜トラップ３０、用水導入部２６を通って水位調節枡２２内に流入し、用水排出部２７から排水パイプ１６に流出する。

このようにして耕作区１４から用水を排出したときでも、給排水管２０及び用水排出部２７より低い位置にある前記水溜トラップ３０の内部に水が残留して貯留された状態になるので、この貯留水によってトラップ前後における空気の流通が遮断され、排水状態を継続しても空気が給排水管２０、集合管１９、暗渠通水管１７の方向に流入することを防止できる。したがって、これらの管内で酸化鉄が発生したり、疎水材として使用した籾殻の腐食を防止することができ、長期間にわたって安定した通水機能を維持することができる。

また、耕作区１４で畑作を行う場合には、水位調節手段２９の越流堰２８を畑作に適した地下水位に対応させた位置に設定しておけばよい。これにより、給水パイプ１５から用水流入部２３を経て給水枡２１内に流入した用水は、用水供給部２４から土砂沈降分離パイプ１８、給排水管２０、集合管１９を通って暗渠通水管１７に送られて耕作区１４の地下に供給される。この耕作区１４への用水の供給は、地下水位が越流堰２８の高さを超えるまで継続して行われる。

耕作区１４内の余剰の地下水や雨水は、通常は、暗渠通水管１７内に流入して集合管１９、給排水管２０、水溜トラップ３０、用水導入部２６を通り、水位調節手段２９の越流堰２８を超えて水位調節枡２２の用水排出部２７から排水パイプ１６に流出する。また、大雨等で耕作区１４の地上に水が溜まるような場合には、地上水給排水部２５を通って給水枡２１内に流入し、用水供給部２４から土砂沈降分離パイプ１８を通って給排水管２０に至り、前記同様にして水位調節枡２２から排水パイプ１６に流出する。これにより、地上の雨水の排出も速やかに行うことができる。

図５乃至図９は、本発明の耕作区の水位調節システムの一形態例を示すもので、図５は概略平面図、図６は水位調節システムを構成する要部の平面図、図７は同じく一部を省略した斜視図、図８は給水枡部分を示す縦断面図、図９は水位調節枡部分を示す縦断面図である。なお、以下の説明において、前記参考例で示した水位調節システムにおける構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例に示す水位調節システムは、給水枡２１に、土砂沈降分離パイプ１８の一端下流側１８ａに接続パイプ３１ａを介して接続する掃流水供給部３１を設け、土砂沈降分離パイプ１８内で沈殿した土砂等を水位調節枡２２を介して排水パイプ１６に排出できるようにしている。また、水位調節枡２２の用水導入部２６は、土砂沈降分離パイプ１８の他端上流側１８ｂに接続パイプ２６ａ及び水溜トラップ３０を介して接続している。

通常の灌漑状態では、前記同様に、水位調節枡２２の越流堰２８を所定の高さに設定することにより、給水パイプ１５から用水流入部２３を経て給水枡２１内に流入した用水は、耕作区１４内の設定水位に応じて、地上水給排水部２５や、用水が用水供給部２４から土砂沈降分離パイプ１８、給排水管２０、集合管１９及び暗渠通水管１７を通って耕作区１４に供給される。

耕作区１４内の地上の余剰水は、地上水給排水部２５から給水枡２１、用水供給部２４、土砂沈降分離パイプ１８に流れ、また、地下の余剰水は、暗渠通水管１７から集合管１９、給排水管２０、土砂沈降分離パイプ１８に流れ、土砂沈降分離パイプ１８を通って接続パイプ２６ａから水溜トラップ３０、用水導入部２６、水位調節手段２９、越流堰２８を通り、水位調節枡２２の用水排出部２７から排水パイプ１６に流出する。

したがって、前記参考例と同様に、越流堰２８の高さを所望の田面水位に応じて設定しておくことにより、耕作区１４内の田面水位あるいは地下水位を自動的に所定の高さに調節することができ、暗渠通水管１７方向に流れる用水が土砂沈降分離パイプ１８を通ることによって暗渠通水管１７内に土砂が流入することを防止できる。

また、耕作区１４の水位が略一定に維持されている状態では、耕作区１４内の用水が外部にほとんど流出しないため、各耕作区１４に施用された農薬や肥料等を有効利用できるとともに、これらが河川等に流出して環境問題となることもなくなる。中干し時等に耕作区１４から用水を排出したときには、水溜トラップ３０に水が貯留されて空気の流通を遮断できるので、暗渠通水管１７内等で酸化鉄が発生したり、籾殻が腐食したりすることがなくなる。

さらに、本形態例では、用水供給部２４から土砂沈降分離パイプ１８の用水供給方向上流側に流入した余剰分の用水は、同じく土砂沈降分離パイプ１８の用水供給方向上流側に接続した前記接続パイプ２６ａから水位調節枡２２に向かって流れていくので、余剰分の用水が土砂沈降分離パイプ１８を通過することがなく、用水中に含まれる土砂等が土砂沈降分離パイプ１８内でほとんど沈殿せずに排出されることになり、土砂沈降分離パイプ１８内の沈殿物量を少なくすることができる。

このような通常の灌漑状態では、前記掃流水供給部３１に蓋等を装着して閉塞しておき、土砂沈降分離パイプ１８内の沈殿物を排出する際には、水位調節枡２２の水位調節手段２９における越流堰２８を最下段に設定し、用水供給部２４を蓋等を装着して閉塞するとともに掃流水供給部３１を開放する。

これにより、給水パイプ１５から用水流入部２３を経て給水枡２１内に流入した用水は、掃流水供給部３１から接続パイプ３１ａを通って土砂沈降分離パイプ１８の用水供給方向下流側に流入し、土砂沈降分離パイプ１８内を通って沈殿物を同伴した状態で接続パイプ２６ａから水位調節枡２２を通り、排水パイプ１６に沈殿物と共に排出される。したがって、本形態例は、給水パイプ１５に供給される用水中に土砂等の固形物が多く含まれている地域の圃場に設置する水位調節システムとして最適である。

なお、給水パイプ１５や排水パイプ１６は、開放型の水路で形成することもできる。また、給水枡２１や水位調節枡２２の材質も任意であり、各パイプの材質も任意である。さらに、適宜な位置に弁や水閘を設けておくことができ、暗渠通水管１７等の内部を清掃するための器具を管内に挿入する挿入部を適当な位置に設けておくこともできる。

本発明の耕作区の水位調節システムの参考例を示す概略平面図である。 同じく水位調節システムを構成する要部の平面図である。 同じく給水枡部分を示す縦断面図である。 同じく水位調節枡部分を示す縦断面図である。 本発明の耕作区の水位調節システムの一形態例を示す概略平面図である。 同じく水位調節システムを構成する要部の平面図である。 同じく水位調節システムを構成する要部の一部を省略した平面図である。 同じく給水枡部分を示す縦断面図である。 同じく水位調節枡部分を示す縦断面図である。

符号の説明

１１…圃場、１２…農道、１３…畦畔、１４…耕作区、１５…給水パイプ、１６…排水パイプ、１７…暗渠通水管、１８…土砂沈降分離パイプ、１９…集合管、２０…給排水管、２１…給水枡、２２…水位調節枡、２３…用水流入部、２４…用水供給部、２５…地上水給排水部、２６…用水導入部、２７…用水排出部、２８…越流堰、２９…水位調節手段、３０…水溜トラップ、３１…掃流水供給部

Claims (1)

1. 給水路から給水される用水を耕作区に供給し、耕作区の余剰の用水を排水路に排出して耕作区の水位を設定水位に調節するための耕作区の水位調節システムにおいて、前記耕作区の地中に暗渠通水管と該暗渠通水管より大径のパイプからなる土砂沈降分離パイプとを埋設して該土砂沈降分離パイプの一端と前記暗渠通水管とを接続し、該耕作区の一側に給水枡と水位調節枡とを設置し、前記給水枡には、前記給水路に接続する用水流入部と、前記土砂沈降分離パイプの他端に接続する用水供給部と、耕作区の地上部に連通する地上水給排水部と、前記土砂沈降分離パイプの一端側に接続する掃流水供給部とを設け、前記水位調節枡には、前記土砂沈降分離パイプの他端側との接続部及び前記排水路との接続部を有するとともに、該水位調節枡に耕作区側と排水路側とを仕切る越流堰の高さを設定水位に応じて調節可能な水位調節手段を設け、土砂沈降分離パイプの他端と水位調節枡とを接続する管路に一部が下方に屈曲した水溜トラップを設けたことを特徴とする耕作区の水位調節システム。

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