專利名稱：一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及坡地徑流集蓄灌溉水源系統(tǒng)裝置，屬農(nóng)業(yè)水土工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國坡地面積大，水源條件通常不好，加之坡地自身集雨保水性能較差，嚴(yán)重制約了該地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。為了收集儲蓄降雨產(chǎn)生的徑流以供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用，在坡地適宜的地方修建雨水集蓄工程是一項非常重要的農(nóng)業(yè)水土措施。目前，常用的集雨工程為水窖，結(jié)構(gòu)簡單易淤積，無法控制窖內(nèi)水位(蓄水量)，集蓄的徑流水質(zhì)較差，不能用于噴微灌等節(jié)水灌溉水源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是常見的蓄水工程中水窖的結(jié)構(gòu)簡單、蓄水量無法調(diào)整；進(jìn)一步地，還需解決蓄水的徑流水質(zhì)差，不能用于噴微灌等節(jié)水灌溉水源。本發(fā)明根據(jù)坡地農(nóng)業(yè)實際情況，構(gòu)建了能夠自動集蓄坡地徑流、自動斷流，且具備過濾功能的坡地徑流集蓄灌溉水源系統(tǒng)，并提出了其控制運(yùn)用方法。本發(fā)明提出了坡地徑流集蓄灌溉水源系統(tǒng)，利用在坡地上方修建截流溝作為水窖集蓄徑流的集水溝，通過在截流溝與水窖之間修建蓄水進(jìn)水管、水位控制管和斷流裝置，以及在水窖底部修建擋板式砂石過濾器、沉沙池和灌溉出水管等構(gòu)件，實現(xiàn)一套系統(tǒng)自動集水、自動斷流和過濾的綜合要求。具體地說，本發(fā)明采用的一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，包括水窖、截流溝，截流溝通過蓄水進(jìn)水管連接于水窖，在水窖的設(shè)定高度處設(shè)置有水位控制管，水位控制管通過斷流裝置連接于蓄水進(jìn)水管，所述的斷流裝置可以在水窖中水位到達(dá)設(shè)定高度時阻斷蓄水進(jìn)水管，并且在水位低于設(shè)定高度時使蓄水進(jìn)水管打開。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，降雨時雨水首先會沿坡地匯流至截流溝，在截留溝中雨水?dāng)y帶的泥沙會部分沉積，隨后雨水會通過蓄水進(jìn)水管進(jìn)入到水窖中。通常的水窖不能對其的水位高度進(jìn)行調(diào)整，因此在水窖的設(shè)定高度處設(shè)置有水位控制管，當(dāng)水窖中的水位到達(dá)設(shè)定的高度時，水窖中的雨水進(jìn)入水位控制管，這時雨水可以使斷流裝置啟動，使蓄水進(jìn)水管被阻斷。上述的斷流裝置可以采用自動控制的方法，設(shè)置水位感應(yīng)器和電磁閥等，當(dāng)雨水使水位感應(yīng)器啟動時，電磁閥則關(guān)閉蓄水進(jìn)水管；而當(dāng)水位低于設(shè)定高度時，水位控制管中的水會流出，斷流裝置使蓄水進(jìn)水管開啟，截流溝中的雨水繼續(xù)通過蓄水進(jìn)水管進(jìn)入水窖中。同理，也可以使用浮球的方式達(dá)到這一功能，當(dāng)水窖中的水位使浮球上浮，浮球可以阻斷蓄水進(jìn)水管的入口，達(dá)到阻止進(jìn)水的目的；而當(dāng)水窖中的蓄水量低于設(shè)定高度時，水位控制管中的水流出，浮球下降，使蓄水進(jìn)水管呈通路狀態(tài)，截流溝中的雨水繼續(xù)通過蓄水進(jìn)水管進(jìn)入水窖中。只要能夠達(dá)到相同的技術(shù)效果的公知技術(shù)手段，都可以使本發(fā)明的目的實現(xiàn)；為了使裝置成本低、安裝簡便、適于耕地區(qū)域，最好采用浮球裝置。上述的設(shè)定高度可以根據(jù)實施情況進(jìn)行調(diào)整，一般情況下是位于水窖的后側(cè)壁的中上部。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述的蓄水進(jìn)水管最好采用虹吸的工作模式，保持中部高于兩端的狀態(tài)。如果采用溢流的工作方式，也可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，但是如果采用虹吸時，可以使截留溝中沉降后的雨水被吸入水窖，進(jìn)而防止較多的泥沙進(jìn)入到水窖，使水窖中的水質(zhì)更加清潔，管道和水窖中不易阻塞，水窖中的儲水更宜于灌溉。在虹吸模式工作時，水位控制管最好是連接至蓄水進(jìn)水管的最高處，斷流裝置中設(shè)置有浮球斷流器。這樣當(dāng)水窖中的水位到達(dá)水位控制管高度時，浮球斷流器可以關(guān)閉蓄水進(jìn)水管；而當(dāng)水窖的水位下降后，浮球斷流器使蓄水進(jìn)水管打開，由于浮球斷流器位于蓄水進(jìn)水管的最高處，此時通過虹吸的作用，可以繼續(xù)使截流溝中的蓄水被吸入水窖中。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的方案，在水窖的底部還設(shè)置有灌溉出水管。如果需要將水窖中的儲水用于灌溉的時候，可以直接從水窖中取水。但是為了讓取水更加方便，利用重力使儲水流出，設(shè)置了灌溉出水管的水窖可以更加方便地將儲水用于灌溉等用途。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的方案，在水窖底部、靠近蓄水進(jìn)水管的出口位置，設(shè)置有沉沙池。沉沙池的作用可以使蓄水進(jìn)水管中流出的雨水中的一部分泥沙集中于沉沙池中，防水泥沙從灌溉出水管中流出，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。灌溉出水管的入口高度最好要高于沉沙池的出口高度，這樣可以防水沉沙池中沉淀下的泥沙進(jìn)入到灌溉出水管中，沉淀凈化的效果更好。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的方案，在灌溉出水管的前面設(shè)置有過濾器。過濾器對蓄水進(jìn)行過濾，防止泥沙從灌溉出水管中流出，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。進(jìn)一步地，上述的過濾器最好采用這樣的結(jié)構(gòu)過濾器中設(shè)置有兩個或者兩個以上的過濾段，每個過濾段中，沿著過濾器中的水流方向，都依次填充有粒徑為O. 15 O. 5cm的濾料、粒徑為O. 5 Icm的濾料、粒徑為I 2. 5cm的濾料?？梢愿佑行У胤乐剐钏械念w粒、異物和雜質(zhì)進(jìn)入過濾器；同時具有快速滲流的作用，相比于依次填充有粒徑為I
2.5cm的濾料、粒徑為O. 5 Icm的濾料、粒徑為O. 15 O. 5cm的濾料的方式，本發(fā)明提供的方法能提高出水流量10% 15%。截流溝可以采用混凝土或者磚石結(jié)構(gòu)，蓄水進(jìn)水管、水位控制管和灌溉出水管均可采用混凝土或PVC管。
有益效果1.本發(fā)明將坡地徑流的收集和過濾合為一個整體，結(jié)構(gòu)簡單，投資省。2.和傳統(tǒng)儲水窖相比，本系統(tǒng)可自動集蓄徑流，自動控制水窖水量，延長水窖使用壽命。在水的利用上，只需開啟閥門即可，操作簡便，省時省工。


圖1是本發(fā)明提供的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)的側(cè)視圖2是本發(fā)明提供的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)的俯視圖3是擋板式砂石過濾器結(jié)構(gòu)圖。其中，I是水窖；2是截流溝；3是蓄水進(jìn)水管；4是水位控制管；5是沉沙池；6是過濾器是斷流裝置；8是浮球斷流器；9是灌溉出水管；10是出水控制閥；11是水窖蓋；12是擋板；13是擋板式砂石過濾器檢修蓋；14是防污網(wǎng)；15是透水孔。
具體實施例方式如圖1 圖3所示，本發(fā)明提供的一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源裝置，包括水窖1、截流溝2，截流溝2通過蓄水進(jìn)水管3連接于水窖1，在水窖I的后側(cè)壁的中上部設(shè)置有水位控制管4，水位控制管4通過斷流裝置7連接于蓄水進(jìn)水管3，所述的斷流裝置7可以在水窖I中水位到達(dá)設(shè)定高度時阻斷蓄水進(jìn)水管3，并且在水位低于設(shè)定高度時使蓄水進(jìn)水管3打開。本實施例中，水窖I采用混凝土結(jié)構(gòu)，橫截面和縱斷面形式均為矩形，深2m，長3m，寬2. 5m，蓄水進(jìn)水管3是虹吸式的工作方式，保持中部高于兩端的狀態(tài)；斷流裝置7是這樣的結(jié)構(gòu)水位控制管4通過斷流裝置7與蓄水進(jìn)水管3的最高處相連，斷流裝置7中設(shè)置有浮球斷流器8，浮球斷流器8可以阻擋住蓄水進(jìn)水管3。在蓄水進(jìn)水管3的進(jìn)水口處設(shè)置防污網(wǎng)14。當(dāng)水位達(dá)到設(shè)計水位時，水流通過水位控制管4進(jìn)入斷流裝置7內(nèi)，浮球斷流器8關(guān)閉蓄水進(jìn)水管3的控制閥，阻止截流溝2的水流進(jìn)入水窖I內(nèi)；當(dāng)水位低于控制水位時，浮球下落打開蓄水進(jìn)水管3的控制閥，截流溝2中徑流可進(jìn)入水窖I。水窖I底部設(shè)置有沉沙池5和過濾器6，過濾器6在沉沙池5底部另一側(cè)，過濾器6是擋板式砂石過濾器，中間用厚度為5 8cm不透水混凝土材質(zhì)的擋板12隔開，擋板12下部20cm范圍內(nèi)設(shè)置過水孔。擋板12左側(cè)用厚20cm粒徑為O. 15 O. 5cm中細(xì)砂、厚30cm粒徑為O. 5 Icm砂碌石、厚30cm粒徑為I 2. 5cm碎石自下而上依次回填；擋板12右側(cè)用厚30cm粒徑為I 2. 5cm碎石、厚30cm粒徑為O. 5 Icm砂碌石、厚20cm粒徑為O. 15 O. 5cm中細(xì)砂、自下而上依次回填。擋板式砂石過濾器內(nèi)部用擋板12隔開的目的是為防止水質(zhì)里泥沙量大導(dǎo)致水質(zhì)不符合要求，延長水流過濾路徑，提高水質(zhì)。灌溉出水管9與擋板式砂石過濾器相連。灌溉出水管9末端設(shè)置控制閥門。灌溉出水管9的入口高度高于沉沙池5的出口高度。相比于依次填充有粒徑為I 2. 5cm的濾料、粒徑為O. 5 Icm的濾料、粒徑為O. 15 O. 5cm的濾料的方式，本實施例中，灌溉出水管中出水的水流量高出10% 15%。當(dāng)水窖無水或水少時，可以打開水窖蓋11和擋板式砂石過濾器檢修蓋13進(jìn)行清淤和檢修，并定期對整個系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。灌溉取水時，打開灌溉出水管9末端的出水控制閥10即可。水窖底部設(shè)沉沙池5，定期進(jìn)行清淤。
權(quán)利要求
1.一種坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，包括水窖(I)、截流溝(2)，其特征在于 截流溝(2)通過蓄水進(jìn)水管(3)連接于水窖(1)，在水窖(I)的設(shè)定高度處設(shè)置有水位控制管(4)，水位控制管(4)通過斷流裝置(7)連接于蓄水進(jìn)水管(3)，所述的斷流裝置(7)可以在水窖(I)中水位到達(dá)設(shè)定高度時阻斷蓄水進(jìn)水管(3)，并且在水位低于設(shè)定高度時使蓄水進(jìn)水管(3)打開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的設(shè)定高度是水窖(I)高度方向的中上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的蓄水進(jìn)水管(3)是虹吸工作模式，保持中部高于兩端的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，其特征在于水位控制管(4)連接至蓄水進(jìn)水管(3)的最高處，斷流裝置(7)中設(shè)置有浮球斷流器(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的水窖(I)的底部還設(shè)置有灌溉出水管(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的水窖(I)底部、靠近蓄水進(jìn)水管(3)的出口位置，設(shè)置有沉沙池(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的灌溉出水管(9)的入口高度高于沉沙池(5)的出口高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的灌溉出水管(9)的前面設(shè)置有過濾器(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的坡地徑流集蓄過濾灌溉水源系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述的過濾器(6)中設(shè)置有兩個或者兩個以上的過濾段，每個過濾段中，沿著過濾器(6)中的水流方向，都依次填充有粒徑為O. 15 O. 5cm的濾料、粒徑為O. 5 Icm的濾料、粒徑為I .2.5cm的濾料。
全文摘要
本發(fā)明涉及坡地徑流集蓄灌溉水源系統(tǒng)裝置，屬農(nóng)業(yè)水土工程技術(shù)領(lǐng)域。包括水窖、截流溝，截流溝通過蓄水進(jìn)水管連接于水窖，在水窖的設(shè)定高度處設(shè)置有水位控制管，水位控制管通過斷流裝置連接于蓄水進(jìn)水管，所述的斷流裝置可以在水窖中水位到達(dá)設(shè)定高度時阻斷蓄水進(jìn)水管，并且在水位低于設(shè)定高度時使蓄水進(jìn)水管打開。本發(fā)明將坡地徑流的收集和過濾合為一個整體，結(jié)構(gòu)簡單，投資??；和傳統(tǒng)儲水窖相比，本系統(tǒng)可自動集蓄徑流，自動控制水窖水量，延長水窖使用壽命。在水的利用上，只需開啟閥門即可，操作簡便，省時省工。
文檔編號E03B11/14GK102995701SQ20121051651
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者張展羽, 鄢博, 胡超, 司涵, 馮寶平 申請人:河海大學(xué)