專利名稱：防洪保土灌排系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種供山地和平地用于防洪、防水土流失和灌溉排水通用的綜合系統(tǒng)。
迄今為止，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，人們大部分是通過筑河堤、修水庫(池)，從水庫(池)引水進(jìn)行灌溉，包括常見的沿等高線引水滲灌。由于傳統(tǒng)工程系統(tǒng)不具備有效的防止水土流失的功能;致使一方面暴雨徑流卷走了表土并造成破壞力更大的山洪而秧及下游;另一方面山坡地常因缺水難以發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，平地則需要占用許多土地作灌排水渠用?，F(xiàn)代較先進(jìn)的管道有壓或自壓、輸水灌溉系統(tǒng)，都是只灌不排，或者另敷排水管道，造成用管過多，投資過大，灌溉設(shè)備利用率低的現(xiàn)象。至今還未見到一種既能有效防止水土流失，又能防止洪水災(zāi)害;既能普遍用于灌溉排水又符合經(jīng)濟(jì)節(jié)約原則的綜合系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的一是提供一種防洪保土的灌排綜合系統(tǒng)，它能有效地防止山坡地水土流失，并把山坡地降雨徑流盡量攔蓄起來，使之既能防止山洪瀑發(fā)，又能調(diào)控山區(qū)下游洪峰流量;二是提供一種同管灌溉排水通用系統(tǒng)，它能利用同一條管道灌溉和排水，以及收集管區(qū)降水補(bǔ)充水原。
本發(fā)明的目的可以通過以下實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。


圖1為該系統(tǒng)在山坡地運(yùn)用的平面圖;
圖2為該系統(tǒng)在山坡地運(yùn)用的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3和圖7分別為山地和平地集水器的裝配結(jié)構(gòu)圖;
圖4為和引水管擋水板垂直擺放的灌水器結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為該系統(tǒng)在平地運(yùn)用的平面布置圖;
圖6為該系統(tǒng)在平地運(yùn)用的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8為灌水器在平地引水管上的裝配示意圖。
實(shí)施例一該系統(tǒng)由集水輸水部、蓄水控制部和灌水部三部分組成。集水輸水部由擋水板、多孔排水管、引水管和集水器構(gòu)成。蓄水控制部由各級蓄水池、帶控制閥的輸水干管和過濾裝置、溢洪管和排水渠構(gòu)成。灌水部由出水軟管、調(diào)整水夾、灌水器構(gòu)成。其主要特征是上下兩個蓄水池之間的輸水干管上有上、下兩個控制閥，并通過這兩個控制閥之間的連接管連接至少一條基本沿等高線布置的引水管，在引水管的上部，沿長度方向按一定距離分別設(shè)置有許多集水器，集水器由帶有許多進(jìn)水孔的固定管和帶有定位芯管的浮子組成，并有濾層包裹在外。
如圖1、圖2所示，該系統(tǒng)可以根據(jù)山坡地的不同坡度，建一個個成梯級布局的蓄水池(1)。每個蓄水池內(nèi)部有一個砂礫濾網(wǎng)過濾池(5)。過濾后的池水經(jīng)輸水干管(3)輸出。各級輸水干管上都有上下兩個控制閥(11、13)，并通過這兩個控制閥之間的三通或四通連接管(4、12)連接一旁或兩旁基本沿等高線布局的引水管(8)。引水管一般由塑料、竹、陶瓷或混凝土制成。前者可用同種塑料連接管連接，后兩者可用子母口套插式連接并加塑料油膏、瀝青或水泥砂槳等粘結(jié)材料密封防漏。引水管直徑依不同坡度的排水要求，一般取80-200毫米。輸水干管也可以用全部相同或部分相同于引水管的材料制成，口徑比引水管略大。
引水管上面是擋水板(7)。如圖3、圖4所示，擋水板由凸出坡面的土壟和覆蓋土壟的塑料薄膜(25)構(gòu)成并成等高線布置。引水管上沿其長度方向按一定距離分別設(shè)置有許多集水器，依土質(zhì)、雨量一般每隔1-3米設(shè)置一個集水器(9)。集水器由固定在引水管上的固定管(29)和帶芯管(24)的浮子構(gòu)成，并有由濾網(wǎng)(22)和砂石、爐渣等組成的濾層(21)包裹在外。固定管下端有塑料制成的護(hù)孔環(huán)(19)嵌入引水管相應(yīng)的孔口壁上，并用瀝青、水泥砂漿等粘結(jié)材料封牢。集水器的浮子則用泡沫塑料、多孔橡膠等浮體材料制成，并粘連著一條浮子浮力足以支承的輕質(zhì)、硬塑料或半硬塑料芯管(24)，芯管插入固定管底壁凸起的套管(23)內(nèi)，并利用芯管上端熱壓加大的擋帽防止浮子下降距離過大，影響輸水。被擋水板攔截和濾層過濾后的雨水、可以從固定管的進(jìn)水孔以及浮子在雨水重力和本身重力作用下降后與固定管下端形成的間隙進(jìn)入引水管(8)，并經(jīng)三通或四通連接管(4、12)、輸水干管(3)、以及各自下面已打開的下控制閥(13)，送到各引水管下面的蓄水池(1)中。過多的雨水則通過各蓄水池的溢洪管(6)逐級自動排下，直到排入山下的排水渠(17)。
另外，上述集水器的浮子的芯管也可以做成固定的，并穿透浮子底部，利用浮子在芯管下部的滑動也可以達(dá)到上述集水器的作用，而且可以通過芯管連接灌水器的出水軟管，起到集水器和灌水器雙重作用。不過，這時芯管的下部應(yīng)有兩個擋帽下?lián)趺狈乐垢∽拥粝?，上擋帽的下沿要與上述固定管的下端面成一水平線，使表面彈性較好的浮子(可以在泡沫浮子上面加膠墊圈)能同時封閉浮子與固定管下端面的間隙和浮子在芯管上滑動所產(chǎn)生的中心上水間隙，防止水從這兩個內(nèi)外圓周間隙涌上固定管的進(jìn)水孔外，造成浪費(fèi)并影響灌水器工作。
在干旱需要灌溉時，先關(guān)閉各級輸水干管的下控制閥(13)，再打開上控制閥(11)，讓上級蓄水池的水流進(jìn)其下面的引水管(8);而山上最高級蓄水池的來水，則可以通過上面只起到排水作用的多孔排水管(2)在擋水板(7)的攔截及濾層過濾下收集。也可以用只帶進(jìn)水孔的固定管和外包濾層(21)的引水管(8)代替上述常用多孔排水管(2)。當(dāng)水由上而下，由各級蓄水池壓入其下面的引水管時，浮子(18)在水的浮力作用下上浮，并在芯管(24)的導(dǎo)引下封閉固定管的下端底進(jìn)水孔(20A)，使水只能從引水管橫截面的上半部出水口及與其連接的帶出水軟管(26)的滲滴管灌水器(14)進(jìn)行灌溉。從而達(dá)到同管灌排、一管多用，大大節(jié)省管材。
為了充分提高灌溉和排水的效果，在排水方面，采取使引水管基本沿等高線布置時有一定坡度，以提高排水的速度。使得引水管收集的雨水水平面在還沒有接觸到上面的浮子時，就被迅速排入下面的蓄水池中。引水管向輸水干管頃斜的坡度，在同一座山和同一場最大瀑雨條件下，因山坡地陡緩不同應(yīng)有所區(qū)別，一般坡度在2‰-15‰中選取。山陡且瀑雨急促可取較高值，山緩且瀑雨量小的地方應(yīng)取較低值。輸水干管也向下頃斜成一定坡度，但比引水管坡度較小。
在灌水方面，由于引水管為滿足排水的需要已有一定坡度，更增加首尾出水壓力的不均衡，可提高引水管首部的出水軟管的高度并逐漸向引水管尾部降低，使各出水軟管出水的最高點(diǎn)的連線基本和沿等高線布置的擋水板平行，或略向尾部有一定坡降，即首部灌水器放在擋水板的土壟上，尾部的灌水器放在土壟一定深度下，用調(diào)整水夾(27)、調(diào)整夾在水夾中的出水軟管(26)的出水量，使同一條引水管上的各灌水器的出水量達(dá)到均衡。灌水器可用常見的帶有無數(shù)微透水孔的粘土燒制的滲滴瓦管或能滲水的半硬塑料滲滴管，以及用人工打小孔(常見的是兩邊打0.5-1.5毫米小孔)竹子、塑料滲滴管或混凝土滲滴管。滲滴管灌水器根據(jù)作物的需水量可長可短，可以擺成和引水管相平行或相垂直狀如圖1所示，種植大型作物如樹(10)等可以垂直平放、加大灌水范圍，在樹間的小作物(圖中未畫出)可以平行放置。為增加同一灌水器的功能，和引水管垂直擺放的滲滴灌水器的末端堵頭，還可以做成帶微噴嘴并成瓶塞狀的微噴堵頭(15)，利用其凸出擋水板的高度向下噴出扇形細(xì)小的水滴。這種微噴堵頭，在陡坡地可以同時對擋水板下面的草類作物(16)進(jìn)行微噴灌溉，加強(qiáng)陡坡地的保土作用;在平緩坡地，則可以給其它小型作物(28)供水、擴(kuò)大種植范圍。在水源充足時，還可以脫掉微噴堵頭，直接對平緩坡地的小型密植作物進(jìn)行常規(guī)的溝畦地面灌溉。其它不需要利用堵頭進(jìn)行灌溉的，如各引水管尾堵、各長條滴管的尾堵，則用通用的堵頭連接管封堵。
施放化肥農(nóng)藥，也可以直接放入蓄水池中攪勻隨水施放。對于蓄水量較大的蓄水池設(shè)計，還可以做成中間是圓形，兩邊是其它形狀，并通過底部帶高柄閥門或上部帶虹吸管連通的復(fù)合蓄水池，利用中間定量蓄水池專門施放化肥農(nóng)藥，以代替價格昂貴的化肥罐，并兼蓄水用。
一般由上而下布置的各個獨(dú)立的該系統(tǒng)的引水管時，都是上短下長。對于有些沿等高線布置不了的引水管的小塊沉陷地，可以如圖1所示，從上一級引水管用較長的出水軟管(26A)和較長的滲滴管灌水器(14A)供給橫坡種植的小型作物(28)。
當(dāng)瀑雨或訊期來臨前，通過部分或全部放空所有大大小小該系統(tǒng)的蓄水池，就可以把灌區(qū)內(nèi)全部或大部瀑雨徑流攔蓄起來，防止山洪瀑發(fā)并調(diào)控下游洪峰流量。
在干旱少雨地區(qū)，為了防止寶貴的雨水入滲地下，擋水板的塑料薄膜還可以布置成∽形，讓雨水匯集在薄膜上并通過穿透薄膜的集水器固定管把水全部收集到引水管和蓄水池里。
實(shí)施例二該系統(tǒng)由水源、控制首部、輸水部和灌水器四部分組成。水源為井水或其它經(jīng)過沉淀的渠水或湖、池水。控制首部由水泵、進(jìn)水管、濾網(wǎng)過濾器、出水管、控制閥構(gòu)成。輸水部由輸水干管、引水管及其控制閥、連接件和集水器構(gòu)成。灌水器由護(hù)孔環(huán)、豎管和出水軟管構(gòu)成。其主要特征是地下輸水管系統(tǒng)，至少在支管的引水管系統(tǒng)上沿各條引水管長度方向按一定距離分別設(shè)置有許多集水器，集水器由固定在引水管上的帶許多進(jìn)水孔的固定管和帶定位芯管的浮子組成，并有濾層包裹在外。
如圖5、圖6所示，水泵(31)通過其進(jìn)水管(32)及其濾網(wǎng)過濾器(30)把水抽上，經(jīng)出水管(33)及其上部已打開的主控制閥(34、34A)送入輸水干管(35)，再經(jīng)變徑四通連接管(36)分送各引水管(8)。各引水管首部分設(shè)有控制閥(37)，并根據(jù)需要可以先打開其中一組或幾組控制閥，灌完后再按順序打開以下的控制閥。在排水時期則把各引水管的控制閥全部打開。
在由塑料、竹、陶瓷或混凝土制成的灌區(qū)地下干支管系統(tǒng)上，至少在支管引水管系統(tǒng)上，依土質(zhì)、雨量和作物對排水的要求，一般每隔1-3米設(shè)有一個集水器(9)。如圖7所示，集水器由固定在引水管上的帶進(jìn)水孔的固定管(29)和帶芯管(24)的浮子(18)構(gòu)成，并有帶濾網(wǎng)(22)、砂、石、爐渣的濾層(21)包裹在外。塑料制的固定管下端有一個塑料護(hù)孔環(huán)(19)嵌入引水管(8)相應(yīng)的孔口壁上，并用瀝青、水泥砂槳等粘結(jié)材料封牢，使端頭略成圓錐狀的固定管可以緊插入或拔出。集水器的浮子用泡沫塑料或多孔橡膠等浮體材料制成，并粘連著一條浮子的浮力足以支持其重量的輕質(zhì)硬塑料或半硬塑料芯管(24)。芯管插入固定管底壁凸起的套管(23)內(nèi)，并利用芯管上端熱壓加大的擋帽防止浮子下降距離過大，影響輸水。匯集于稍微低于地面的淺溝槽中，并經(jīng)溝槽中成漏斗狀的濾層(21)過濾后的雨水，可以從固定管的進(jìn)水孔(20、20A)以及浮子在雨水重力和本身重力作用下降后與固定管下端面形成的間隙進(jìn)入引水管(8)中，然后經(jīng)干管流回水泵補(bǔ)充水源(29)。干、支管的口徑依靠水量和排水量的要求，比常規(guī)灌排水管略大，一般支管引水管口徑在80-1500毫米之間，主干管口徑則視支管的排水量而定。
當(dāng)水源區(qū)已不能再容納過多的雨水時，可以關(guān)閉主控制閥(34)，讓過多的雨水從打開的主控制閥(34A)和三通連接管(38)連接的排水閥(39)及其排水管(33A)送入排水渠(40)。當(dāng)排水渠的水位已高過排水管(33A)的出口時，可以采取分段排水法即先關(guān)閉一個主控制閥(34A)，再打開主控制閥(34)，和與三通連接管(38)連接的排水閥(39)，然后開動水泵把水源區(qū)的水抽出一部分強(qiáng)行排入排水渠;然后停機(jī)、關(guān)閉排水閥(39)，再打開主控制閥(34A)，讓各支管引水管收集的雨水繼續(xù)流進(jìn)水源區(qū);然后又如前述那樣，再開機(jī)把水源區(qū)的水強(qiáng)行排入排水渠。周而復(fù)始，就能把田間的漬水迅速排除，使地下水位降低到規(guī)定的要求，并防止土壤的細(xì)小微粒隨水流失和減少下游的洪水量。
當(dāng)用于灌溉時，來自水泵的壓力水，經(jīng)干管(35)進(jìn)入各引水管(8)，使浮子(18)在浮力的作用下上浮，并在芯管(24)的導(dǎo)引下封閉固定管的下端底進(jìn)水孔(20A)，使水只能從引水管橫截面上半部的出水口及與其連接的灌水器(41)供應(yīng)灌溉所需要的水。如圖5所示，引水管上每個灌水器(41)的距離和一般長條形田地的寬度相對應(yīng)。各引水管的間距則視降低地下水位的要求和今后是否要裝臨時噴灌的活動豎管、噴頭而定，一般間距在20-200米之間。灌水器(41)的結(jié)構(gòu)如圖8所示，它是由護(hù)孔環(huán)(19A)、豎管(43)、調(diào)整水夾(44)和出水軟管(26)構(gòu)成?？梢酝ㄟ^調(diào)水夾(44)控制出水軟管在田埂(45)上的出水量，使支管首尾各灌水器的出水達(dá)到均衡。為了便于利用同一條管道排水，各引水管一般都向主干管傾斜一定坡度，依土質(zhì)、雨量和作物對排水的要求，引水管的坡度一般在2‰-10‰。根據(jù)需要，主干管也可以向水源區(qū)稍微傾斜，坡度約1‰-5‰。這樣，就可以達(dá)到當(dāng)收集的雨水的水平面還沒有接觸到浮子并使之上升關(guān)閉集水器前就已被排入主干管和水源或排水渠中。從而達(dá)到同管灌排、一管二用和一機(jī)多用以及防止細(xì)微的土壤懸浮物隨水流失的目的。
上述同管灌排通用系統(tǒng)，不僅可以用在傳統(tǒng)的地面溝、畦灌方面，還可以根據(jù)不同作物的需要以及旱情嚴(yán)重、水源不足時，進(jìn)一步用在噴、滴灌方面。
在用于噴灌時，拿掉原來地面灌的出水軟管(26)，接上帶有壓力調(diào)節(jié)閥的活動豎管及其噴頭，通過關(guān)閉其它引水管的控制閥，只開一到兩條引水管的控制閥，以及利用堵頭把這一、二條引水管上過密的出水豎管(43)堵死，讓全部水泵的壓力集中在這一二條引水管上且出水豎管距離符合需要的噴頭上，同時調(diào)整各噴頭下的壓力調(diào)節(jié)閥，達(dá)到均衡噴灌的目的。噴完了一、二條支管范圍內(nèi)的田塊后，再拿出帶壓力調(diào)節(jié)閥和噴頭的活動豎管，移到另外的引水管上去，直至噴完為止。
在滴灌方面，可以在原有的出水軟管(26)上，分別接一條和引水管平行并和田塊寬度相等的配水管。配水管設(shè)有許多出水接頭和作物行數(shù)相對應(yīng)。配水管進(jìn)口和各出水管接頭分別帶有不同長度的水阻管，然后將滴灌帶或細(xì)流滴灌軟管鋪在作物行間，接上配水管對應(yīng)的出水接頭，利用水阻管的原理，并結(jié)合上述調(diào)水夾控制出水量(上述用出水軟管灌水器對田塊進(jìn)行溝、畦灌，也可以用這樣的方法)，使同一引水管上各滴管出水達(dá)到前后均衡。為防止滴管堵塞，水泵的出水管還應(yīng)再安裝一個帶壓力表的砂礫過濾器;需要隨水施肥時，還可以安裝一個用負(fù)壓抽吸液肥的化肥罐。這些裝置應(yīng)該安裝在干管首部的旁通管，并增設(shè)三個控制閥以控制干管和旁通管上不同用途的水流向。這樣，當(dāng)?shù)喂嗤暌粭l引水管上所對應(yīng)的田塊后，再移到下一引水管，直至輪灌完為止。
在以抽水井為主要水源的地方，為了增加地下水源源量以供干旱時灌水需要，可以在井口進(jìn)水管處加一個密封壓力蓋，通過調(diào)換水泵的進(jìn)出口位置，把灌區(qū)各引水管收集的雨水強(qiáng)行壓灌入井加速地下滲透直至達(dá)到規(guī)定的地下水位線，再排入排水渠，以減小地表灌水量和危害。
在暴雨量較大的平原地區(qū)，為了既能及時排除地上水，又不使各支管引水管口徑過大增加投資，可以在各引水管上方加大原有淺溝槽的尺寸，使大部分地面水可以由各支管上的支溝進(jìn)入干管上的干溝再自流排入排水渠。這時各支管上的集水器過濾層可做成雙層濾網(wǎng)內(nèi)包濾料的套管套在集水器的固定管外，同時，排水溝的溝底到引水管的上管壁間還可鋪放各種稿稈纖維加強(qiáng)過濾作用。這種明溝和暗管同時排水，既可充分發(fā)揮較小口徑的地下水管道灌溉、排水補(bǔ)充水原，降低地下水位的多種功能，又可避免大管徑投資過大和強(qiáng)行抽水排水的動力消耗。在需要更進(jìn)一步節(jié)省設(shè)備投資的地方，還可以用一條活動的塑料管或薄金屬輸水管代替上述各條引水管，并通過伸出地面的給水栓代替上述各引水管控制閥，實(shí)現(xiàn)目前常用單管移動洪水。而集排水的功能由帶集水器的干管以及其上面的排水干溝及各支溝來實(shí)現(xiàn)。這種只帶集水器和給水栓的干管，雖然降低地下水位的功能比帶有許多地下支管引水管的功能差一點(diǎn)，但還是比目前廣泛應(yīng)用的同樣的半固定式地下管道輸水到田間進(jìn)行地面灌溉多了排水、降低地下水位、補(bǔ)充水源等許多功能。
在有條件的地方，為了減少實(shí)施例一的蓄水池工程量，還可以利用山下的水庫來蓄存已大大縮小了容積的各級蓄水池排出的水，到灌溉時，再把水抽上山頂最高的蓄水池，然后再由其分流入周圍各級小蓄水池，并按上述同樣方法進(jìn)行灌溉。而降雨時，利用這些遍布山地周圍的小蓄水池把各引水管收集的降水逐級排入山下的水庫，則可避免水庫淤積，大大提高其壽命。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在山坡地可以有效地防止水土流失，防止山洪危害下游，是人類戰(zhàn)勝洪水，特別是山地引起的洪水以及開發(fā)目前尚無法開發(fā)的大量荒山荒嶺的重要工具;在平地，是解決易旱、易澇和鹽減化嚴(yán)重地區(qū)的更有效和更節(jié)約成本的同管灌排和補(bǔ)充水源的工具。如能實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的設(shè)想，將會大大提高人類戰(zhàn)勝洪水危害的手段，使土壤流失的生態(tài)失衡得到控制，并使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得到更大的發(fā)展。
權(quán)利要求
1.一種防洪保土灌排系統(tǒng)，包括蓄水池、水泵、帶過濾器和控制閥的輸水干管、連接管、堵頭、濾層、位于擋水板前面溝槽內(nèi)多孔排水管、出水軟管、調(diào)整水夾、灌水器、溢洪管、排水渠，其特征是在引水管的上部，沿其長度方向按一定距離分別設(shè)置有許多個集水器，集水器由帶有許多進(jìn)水孔的固定管和帶有定位芯管的浮子組成，并有濾層包裹在外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的系統(tǒng)，其特征是所說的固定管進(jìn)水孔位于固定管的管壁和管底上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的系統(tǒng)，其特征是所說的固定管是通過護(hù)孔環(huán)固定在引水管上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的系統(tǒng)，其特征是所說的芯管位于固定管的管底中心套管內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的系統(tǒng)，其特征是所說的芯管上端有防止浮子與固定管下端面距離過大的擋帽，并使安裝在固定管底部套管內(nèi)的芯管及其下面的浮子能上下浮動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的系統(tǒng)，其特征是所說的上下兩個蓄水池之間的輸水干管上有上、下控制閥，通過先關(guān)閉上控制閥，再打開下控制閥，把來自這兩個控制閥之間的引水管所收集的雨水蓄到其下面的蓄水池中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說的系統(tǒng)，其特征是所說的上下兩個蓄水池之間的輸水干管上有上、下控制閥，通過先關(guān)閉下控制閥，再打開上控制閥，就可以利用上蓄水池的水壓入這兩個控制閥之間所能控制的灌水器進(jìn)行灌溉。
全文摘要
一種農(nóng)業(yè)灌溉排水通用的綜合系統(tǒng)，由水源、控制部件、輸水部和集水器四部分組成，和已有的灌排系統(tǒng)相比，可以減少土地占用，節(jié)約敷設(shè)管道的開支，防止水土流失，調(diào)節(jié)洪峰流量。其主要特征是在地下輸水管系統(tǒng)上，至少在支管引水管系統(tǒng)上沿各條引水管的長度方向上按一定距離分別設(shè)置許多能在灌溉時自動關(guān)閉，排水時自動開啟的集水器，以實(shí)現(xiàn)利用同一條管道輸水和灌溉排水以及收集灌區(qū)降水補(bǔ)充水源的目的。
文檔編號E02B13/00GK1042961SQ88108008
公開日1990年6月13日 申請日期1988年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月21日
發(fā)明者吳中威 申請人:吳中威