专利名称：一种坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及坡地径流集蓄灌溉水源系统装置，属农业水土工程技术领域。
背景技术：
我国坡地面积大，水源条件通常不好，加之坡地自身集雨保水性能较差，严重制约了该地区农业的发展。为了收集储蓄降雨产生的径流以供农业生产利用，在坡地适宜的地方修建雨水集蓄工程是一项非常重要的农业水土措施。目前，常用的集雨工程为水窖，结构简单易淤积，无法控制窖内水位(蓄水量)，集蓄的径流水质较差，不能用于喷微灌等节水灌溉水源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是常见的蓄水工程中水窖的结构简单、蓄水量无法调整；进一步地，还需解决蓄水的径流水质差，不能用于喷微灌等节水灌溉水源。本发明根据坡地农业实际情况，构建了能够自动集蓄坡地径流、自动断流，且具备过滤功能的坡地径流集蓄灌溉水源系统，并提出了其控制运用方法。本发明提出了坡地径流集蓄灌溉水源系统，利用在坡地上方修建截流沟作为水窖集蓄径流的集水沟，通过在截流沟与水窖之间修建蓄水进水管、水位控制管和断流装置，以及在水窖底部修建挡板式砂石过滤器、沉沙池和灌溉出水管等构件，实现一套系统自动集水、自动断流和过滤的综合要求。具体地说，本发明采用的一种坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，包括水窖、截流沟，截流沟通过蓄水进水管连接于水窖，在水窖的设定高度处设置有水位控制管，水位控制管通过断流装置连接于蓄水进水管，所述的断流装置可以在水窖中水位到达设定高度时阻断蓄水进水管，并且在水位低于设定高度时使蓄水进水管打开。采用这样的结构设置，降雨时雨水首先会沿坡地汇流至截流沟，在截留沟中雨水携带的泥沙会部分沉积，随后雨水会通过蓄水进水管进入到水窖中。通常的水窖不能对其的水位高度进行调整，因此在水窖的设定高度处设置有水位控制管，当水窖中的水位到达设定的高度时，水窖中的雨水进入水位控制管，这时雨水可以使断流装置启动，使蓄水进水管被阻断。上述的断流装置可以采用自动控制的方法，设置水位感应器和电磁阀等，当雨水使水位感应器启动时，电磁阀则关闭蓄水进水管；而当水位低于设定高度时，水位控制管中的水会流出，断流装置使蓄水进水管开启，截流沟中的雨水继续通过蓄水进水管进入水窖中。同理，也可以使用浮球的方式达到这一功能，当水窖中的水位使浮球上浮，浮球可以阻断蓄水进水管的入口，达到阻止进水的目的；而当水窖中的蓄水量低于设定高度时，水位控制管中的水流出，浮球下降，使蓄水进水管呈通路状态，截流沟中的雨水继续通过蓄水进水管进入水窖中。只要能够达到相同的技术效果的公知技术手段，都可以使本发明的目的实现；为了使装置成本低、安装简便、适于耕地区域，最好采用浮球装置。上述的设定高度可以根据实施情况进行调整，一般情况下是位于水窖的后侧壁的中上部。作为本发明进一步改进的方案，上述的蓄水进水管最好采用虹吸的工作模式，保持中部高于两端的状态。如果采用溢流的工作方式，也可以实现本发明的目的，但是如果采用虹吸时，可以使截留沟中沉降后的雨水被吸入水窖，进而防止较多的泥沙进入到水窖，使水窖中的水质更加清洁，管道和水窖中不易阻塞，水窖中的储水更宜于灌溉。在虹吸模式工作时，水位控制管最好是连接至蓄水进水管的最高处，断流装置中设置有浮球断流器。这样当水窖中的水位到达水位控制管高度时，浮球断流器可以关闭蓄水进水管；而当水窖的水位下降后，浮球断流器使蓄水进水管打开，由于浮球断流器位于蓄水进水管的最高处，此时通过虹吸的作用，可以继续使截流沟中的蓄水被吸入水窖中。作为本发明进一步改进的方案，在水窖的底部还设置有灌溉出水管。如果需要将水窖中的储水用于灌溉的时候，可以直接从水窖中取水。但是为了让取水更加方便，利用重力使储水流出，设置了灌溉出水管的水窖可以更加方便地将储水用于灌溉等用途。作为本发明进一步改进的方案，在水窖底部、靠近蓄水进水管的出口位置，设置有沉沙池。沉沙池的作用可以使蓄水进水管中流出的雨水中的一部分泥沙集中于沉沙池中，防水泥沙从灌溉出水管中流出，进一步提高出水水质。灌溉出水管的入口高度最好要高于沉沙池的出口高度，这样可以防水沉沙池中沉淀下的泥沙进入到灌溉出水管中，沉淀净化的效果更好。作为本发明进一步改进的方案，在灌溉出水管的前面设置有过滤器。过滤器对蓄水进行过滤，防止泥沙从灌溉出水管中流出，进一步提高出水水质。进一步地，上述的过滤器最好采用这样的结构过滤器中设置有两个或者两个以上的过滤段，每个过滤段中，沿着过滤器中的水流方向，都依次填充有粒径为O. 15 O. 5cm的滤料、粒径为O. 5 Icm的滤料、粒径为I 2. 5cm的滤料。可以更加有效地防止蓄水中的颗粒、异物和杂质进入过滤器；同时具有快速渗流的作用，相比于依次填充有粒径为I
2.5cm的滤料、粒径为O. 5 Icm的滤料、粒径为O. 15 O. 5cm的滤料的方式，本发明提供的方法能提高出水流量10% 15%。截流沟可以采用混凝土或者砖石结构，蓄水进水管、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.本发明将坡地径流的收集和过滤合为一个整体，结构简单，投资省。2.和传统储水窖相比，本系统可自动集蓄径流，自动控制水窖水量，延长水窖使用寿命。在水的利用上，只需开启阀门即可，操作简便，省时省工。
图1是本发明提供的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统的侧视图2是本发明提供的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统的俯视图3是挡板式砂石过滤器结构图。其中，I是水窖；2是截流沟；3是蓄水进水管；4是水位控制管；5是沉沙池；6是过滤器是断流装置；8是浮球断流器；9是灌溉出水管；10是出水控制阀；11是水窖盖；12是挡板；13是挡板式砂石过滤器检修盖；14是防污网；15是透水孔。
具体实施例方式如图1 图3所示，本发明提供的一种坡地径流集蓄过滤灌溉水源装置，包括水窖1、截流沟2，截流沟2通过蓄水进水管3连接于水窖1，在水窖I的后侧壁的中上部设置有水位控制管4，水位控制管4通过断流装置7连接于蓄水进水管3，所述的断流装置7可以在水窖I中水位到达设定高度时阻断蓄水进水管3，并且在水位低于设定高度时使蓄水进水管3打开。本实施例中，水窖I采用混凝土结构，横截面和纵断面形式均为矩形，深2m，长3m，宽2. 5m，蓄水进水管3是虹吸式的工作方式，保持中部高于两端的状态；断流装置7是这样的结构水位控制管4通过断流装置7与蓄水进水管3的最高处相连，断流装置7中设置有浮球断流器8，浮球断流器8可以阻挡住蓄水进水管3。在蓄水进水管3的进水口处设置防污网14。当水位达到设计水位时，水流通过水位控制管4进入断流装置7内，浮球断流器8关闭蓄水进水管3的控制阀，阻止截流沟2的水流进入水窖I内；当水位低于控制水位时，浮球下落打开蓄水进水管3的控制阀，截流沟2中径流可进入水窖I。水窖I底部设置有沉沙池5和过滤器6，过滤器6在沉沙池5底部另一侧，过滤器6是挡板式砂石过滤器，中间用厚度为5 8cm不透水混凝土材质的挡板12隔开，挡板12下部20cm范围内设置过水孔。挡板12左侧用厚20cm粒径为O. 15 O. 5cm中细砂、厚30cm粒径为O. 5 Icm砂碌石、厚30cm粒径为I 2. 5cm碎石自下而上依次回填；挡板12右侧用厚30cm粒径为I 2. 5cm碎石、厚30cm粒径为O. 5 Icm砂碌石、厚20cm粒径为O. 15 O. 5cm中细砂、自下而上依次回填。挡板式砂石过滤器内部用挡板12隔开的目的是为防止水质里泥沙量大导致水质不符合要求，延长水流过滤路径，提高水质。灌溉出水管9与挡板式砂石过滤器相连。灌溉出水管9末端设置控制阀门。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径为I 2. 5cm的滤料、粒径为O. 5 Icm的滤料、粒径为O. 15 O. 5cm的滤料的方式，本实施例中，灌溉出水管中出水的水流量高出10% 15%。当水窖无水或水少时，可以打开水窖盖11和挡板式砂石过滤器检修盖13进行清淤和检修，并定期对整个系统进行维护。灌溉取水时，打开灌溉出水管9末端的出水控制阀10即可。水窖底部设沉沙池5，定期进行清淤。
权利要求
1.一种坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，包括水窖(I)、截流沟(2)，其特征在于 截流沟(2)通过蓄水进水管(3)连接于水窖(1)，在水窖(I)的设定高度处设置有水位控制管(4)，水位控制管(4)通过断流装置(7)连接于蓄水进水管(3)，所述的断流装置(7)可以在水窖(I)中水位到达设定高度时阻断蓄水进水管(3)，并且在水位低于设定高度时使蓄水进水管(3)打开。
2.根据权利要求1所述的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，其特征在于所述的设定高度是水窖(I)高度方向的中上部。
3.根据权利要求1所述的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，其特征在于所述的蓄水进水管(3)是虹吸工作模式，保持中部高于两端的状态。
4.根据权利要求3所述的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，其特征在于水位控制管(4)连接至蓄水进水管(3)的最高处，断流装置(7)中设置有浮球断流器(8)。
5.根据权利要求1所述的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，其特征在于所述的水窖(I)的底部还设置有灌溉出水管(9)。
6.根据权利要求5所述的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，其特征在于所述的水窖(I)底部、靠近蓄水进水管(3)的出口位置，设置有沉沙池(5)。
7.根据权利要求6所述的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，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.根据权利要求5所述的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，其特征在于所述的灌溉出水管(9)的前面设置有过滤器(6)。
9.根据权利要求8所述的坡地径流集蓄过滤灌溉水源系统装置，其特征在于，所述的过滤器(6)中设置有两个或者两个以上的过滤段，每个过滤段中，沿着过滤器(6)中的水流方向，都依次填充有粒径为O. 15 O. 5cm的滤料、粒径为O. 5 Icm的滤料、粒径为I .2.5cm的滤料。
全文摘要
本发明涉及坡地径流集蓄灌溉水源系统装置，属农业水土工程技术领域。包括水窖、截流沟，截流沟通过蓄水进水管连接于水窖，在水窖的设定高度处设置有水位控制管，水位控制管通过断流装置连接于蓄水进水管，所述的断流装置可以在水窖中水位到达设定高度时阻断蓄水进水管，并且在水位低于设定高度时使蓄水进水管打开。本发明将坡地径流的收集和过滤合为一个整体，结构简单，投资省；和传统储水窖相比，本系统可自动集蓄径流，自动控制水窖水量，延长水窖使用寿命。在水的利用上，只需开启阀门即可，操作简便，省时省工。
文档编号E03B11/14GK102995701SQ20121051651
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者张展羽, 鄢博, 胡超, 司涵, 冯宝平 申请人:河海大学