一种农田排水系统

1.本发明涉及一种排水系统，尤其涉及一种农田排水系统。


背景技术：

2.目前，农田排水多采用暗管排水技术，暗管排水技术是一种结合地下暗管排除田间土壤多余水分的高效排水技术。通过在农田适当深度埋设暗管的方式，将田间多余水分由暗管汇集至集水管，再通过集水管将排水汇集到集水井中，通常由集水井中的潜水泵将排水排至明沟，以达到排除土壤中过多的水分，适当降低地下水位的目的。
3.暗管排水系统通常建设在野外，太阳能板与蓄电池通常是集水井中潜水泵正常工作的主要能量来源。但是，受日照强度和日照时间的限制，太阳能板发电强度、发电时间有限，单独依靠太阳能板无法完全保证潜水泵每日工作的用电需求，整个排水系统工作效率受限；为有效提高太阳能装置供电效率，通常采用加装蓄电池的方式存储太阳能板的发电量实现“丰存枯补”，该方式虽然能够有效解决夜间和光照较差条件下的持续供电问题，但加装蓄电池方式的成本过高，在实际应用中难以广泛推广。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是提供一种利用虹吸作用补充排水提高排水效率的农田排水系统。
5.技术方案：本发明所述的一种农田排水系统，包括抽排水系统，抽排水系统包括汇集农田多余水分的集水井、太阳能供电的潜水泵和排水管路，排水管路末端排水通向明沟；还包括虹吸补充排水系统，所述虹吸补充排水系统包括虹吸进水管、逆止阀和出水组合装置，所述虹吸进水管与排水管路相连接并安装有逆止阀，出水组合装置设置于排水管路末端；所述出水组合装置包括出水调节装置和水仓，水仓固定在排水管路出水端口处，排水管路伸入水仓内；出水调节装置套设在排水管路外，包括可沿排水管路轴向移动的水仓出水盖，水仓出水盖通过弹簧抵压在水仓开口处；所述排水管路的水压足够时，推动水仓出水盖上移，压缩弹簧，实现排水。
6.优选地，所述出水调节装置还包括上盖和弹簧限位固定片，所述弹簧设置在弹簧限位固定片和水仓出水盖之间，弹簧限位固定片抵接在上盖底部，上盖固定在排水管路上。
7.优选地，所述出水调节装置还包括保护壳，保护壳固定安装在上盖下侧，遮挡弹簧和弹簧限位固定片。
8.优选地，所述弹簧限位固定片一侧固定设有拨片，保护壳上设有与带动拨片移动的压力调节按钮，滑动压力调节按钮时改变弹簧限位固定片的位置。
9.优选地，所述弹簧限位固定片处于最高点时，水仓出水盖封闭水仓，弹簧处于自然状态，弹性势能为零；向下滑动压力调节按钮时，弹簧弹性势能增加，出水组合装置控制出水压力增高。
10.优选地，所述出水组合装置还包括设有若干出水孔的外壳，外壳罩设在出水组合
装置外侧。
11.优选地，所述排水管路进水端设有三通连接管，通过三通连接管连通潜水泵排水管和虹吸进水管。
12.优选地，所述排水管路包括连通抽排水系统和虹吸补充排水系统进水的连接管和负压管，负压管连通出水组合装置的出水管。
13.优选地，所述排水管路最高处设有排气阀，可以排除水体在排水管和负压管中积累的气体，维持负压管内处于负压状态。
14.优选地，所述水仓出水盖与排水管之间设有止水塑胶塞，用于密封出水组合装置排水管与水仓出水盖的空隙，防止漏水和进气。
15.工作原理：抽排水系统的潜水泵利用太阳能板产生的电能将集水井中的积水抽取并泵入明沟，潜水泵无法工作时，虹吸补充排水系统利用虹吸作用将集水井中的积水导流至明沟，排水管内的水在压差作用下推动水仓出水盖上移，压缩弹簧打开水仓，实现排水。
16.有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：1、当集水井内水位高于出水组合装置水位控制阈值对应的水位值时，系统在虹吸作用下自发排水，并在集水井水位降至设定出水组合装置水位控制阈值对应的水位值时，自动停止排水；能够解决潜水泵停止工作条件下的排水问题；2、本发明的出水组合装置能够保证排水管路始终充满水并维持在负压状态，确保虹吸补充排水系统在设定条件下持续可用；3、通过调节出水组合装置的压力调节按钮，可以调节虹吸补充排水的工况，在一定范围内实现对集水井内水位的有效调控；4、本发明可以在无外加能源的条件下自动运行，不仅节约能源，相对加装蓄电池方式还节约资金投入及人工成本，适用于较复杂的野外条件。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图；
18.图2为本发明的出水组合装置装配示意图；
19.图3为本发明的出水组合装置分离外壳的结构示意图；
20.图4为本发明的出水调节装置结构爆炸示意图；
21.图5为本发明的出水组合装置剖视图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
23.如图1所示，一种农田排水系统，包括集水井3、排水管路、明沟6、抽排水系统和虹吸补充排水系统。明沟6布设于低于集水井3的位置。排水管路包括连接抽排水系统和虹吸补充排水系统进水的连接管4、位于管路末端的出水管71和位于连接管4和出水管71之间的负压管5。
24.抽排水系统包括太阳能板11、逆变器12、输电线路13、农田暗管14、潜水泵15。排水管路连通集水井3与明沟6。农田暗管14收集农田中多余的土壤水分，汇集后流入集水井3。太阳能板11，逆变器12，输电线路13用于将太阳能转化为电能并为潜水泵15提供电能，潜水泵15用于抽取集水井3中的水并泵向排水管路，将水排至明沟6。明沟5收集农田排水并将其输送至农田下游集水区域。
25.虹吸补充排水系统包括虹吸进水管21、逆止阀22和出水组合装置7。虹吸进水管21上端安装逆止阀并连通排水管路，逆止阀22用于防止潜水泵15运行时水通过虹吸进水口倒流，连接管4进水端设置三通连接管8，分别连通潜水泵排水管16和虹吸进水管2。排水管路最高处设有排气阀9，用于排除水体在连接管4及负压管5中积累的气体，维持负压管5内处于负压状态。
26.如图2-5所示，出水组合装置7设于负压管5的出水端，包括出水管71，可以放置在明沟6的沟顶以下任意高程；出水组合装置7包括出水调节装置74、水仓72和外壳73。水仓72为凹陷结构，能够确保其内部始终存蓄一定量的水体；水仓72固定在出水管71端口处，其内侧设有连接出水管71的固定梁，出水管71伸入水仓72内，可向仓内排水。外壳73罩设在出水组合装置74外侧，通过螺纹安装，设有若干出水孔。
27.出水调节装置74套设在出水管71外，包括上盖741、弹簧限位固定片742、弹簧743、水仓出水盖744和保护壳745。上盖741为贯穿的圆台形，固定套设在出水管71外侧，对出水调节装置74起到一定的保护作用。弹簧限位固定片742抵接在上盖741底部，一侧固定设有拨片746，保护壳745上设有与带动拨片746移动的压力调节按钮747，滑动压力调节按钮747时改变弹簧限位固定片742的位置。弹簧743设置在弹簧限位固定片742和水仓出水盖744之间，弹簧限位固定片742或水仓出水盖744移动时，弹簧743的状态随之改变。弹簧限位固定片742和水仓出水盖744为圆环形，水仓出水盖744可沿出水管71轴向移动，水仓出水盖744与出水管71接触处设有止水塑胶塞748，水仓出水盖744通过弹簧743抵压在水仓72开口处，弹簧743状态改变时，水仓出水盖744对水仓72的压力随之改变。保护壳745固定安装在上盖741下侧，可以遮挡弹簧743和弹簧限位固定片742。出水调节装置74可以封闭水仓72，并依靠排水的水压自动打开水仓72实现排水，水压不足时水仓72自动关闭，使得排水管4至水仓72始终处于充满液体的状态，保证集水井3内水面高程足够时可以随时实现虹吸排水。
28.通过调节压力调节按钮747能够压缩弹簧743，储存弹性势能，调节出水调节装置74的水压控制阈值。压力调节按钮747在最上端时，弹簧处于松弛状态，弹性势能为零，水仓出水盖744刚好抵接在水仓72开口处封闭水仓72，排水时依靠水压顶起水仓出水盖744，打开水仓72实现排水；当压力调节按钮747向下移动时，弹簧743存储的弹性势能增加，出水组合装置产生压力，水仓出水盖744对水仓72施加的压力增加，顶起水仓出水盖744实现排水所需要的水压增大。
29.本发明的抽排水系统利用太阳能板11产生的电能将集水井3中的积水抽取并泵入明沟6，虹吸补充排水系统利用虹吸作用将集水井3中的积水导流至明沟6。
30.本发明具体应用时，首先安装好抽排水系统及虹吸补充排水系统，选择设定出水组合装置的控制阈值，滑动压力调节按钮至合适位置。
31.当光照条件较好，且集水井3内水面高程高于潜水泵15的安装位置时，主要由抽排水系统进行排水工作。潜水泵15正常工作，排水在出水组合装置7的水仓72中积累，当达到一定量时，水仓72内水体顶托水仓出水盖744和弹簧743向上移动，此时弹簧743压缩存储弹性势能，水体经水仓72排至明沟6。
32.当光照条件较差，但是集水井3内水面高程足够集水井3内虹吸进水管2处与出水组合装置7安放处的液压差大于出水组合装置7水位控制阈值所要求的水压时，潜水泵15停止工作，集水井3内部分水体在虹吸作用下经虹吸进水管2、排水管4、负压管5进入出水组合
装置7，水仓72内存蓄水体顶托水仓出水盖744和弹簧743向上移动打开水仓72，此时弹簧743存储弹性势能，水体经水仓72排至明沟6。
33.当光照条件较差，或集水井3内水面高程足够集水井3内虹吸进水管2处与出水组合装置7安放处的液压差不大于出水组合装置7水位控制阈值所要求的水压时，潜水泵15停止工作，水仓72内存蓄水体无法顶托出水组合装置7的水仓出水盖744和弹簧743向上移动，此时弹簧743释放弹性势能，出水组合装置7的水仓出水盖744抵压在水仓72的开口处，使水仓72处于闭合状态，此时水仓72内仍存蓄部分水体维持负压管5内的负压状态。

技术特征：
1.一种农田排水系统，包括汇集农田多余水分的集水井、抽排水系统和排水管路，抽排水系统包括太阳能供电的潜水泵，排水管路末端排水通向明沟；其特征在于，还包括虹吸补充排水系统，所述虹吸补充排水系统包括虹吸进水管、逆止阀和出水组合装置，所述虹吸进水管与排水管路相连接并安装有逆止阀，出水组合装置设置于排水管路末端；所述出水组合装置包括出水调节装置和水仓，水仓固定在排水管路端口处，排水管路伸入水仓内；出水调节装置套设在排水管路外，包括可沿排水管路轴向移动的水仓出水盖，水仓出水盖通过弹簧抵压在水仓开口处；所述排水管路的水压足够时，推动水仓出水盖上移压缩弹簧，打开水仓实现排水。2.根据权利要求1所述的农田排水系统，其特征在于，所述出水调节装置还包括上盖和弹簧限位固定片，所述弹簧设置在弹簧限位固定片和水仓出水盖之间，弹簧限位固定片抵接在上盖底部，上盖固定在排水管路上。3.根据权利要求2所述的农田排水系统，其特征在于，所述出水调节装置还包括保护壳，保护壳固定安装在上盖下侧，遮挡弹簧和弹簧限位固定片。4.根据权利要求3所述的农田排水系统，其特征在于，所述弹簧限位固定片一侧固定设有拨片，保护壳上设有与带动拨片移动的压力调节按钮，滑动压力调节按钮时改变弹簧限位固定片的位置。5.根据权利要求4所述的农田排水系统，其特征在于，所述弹簧限位固定片处于最高点时，水仓出水盖封闭水仓，弹簧处于自然状态，弹性势能为零；向下滑动压力调节按钮时，弹簧弹性势能增加，出水组合装置控制出水压力增高。6.根据权利要求1所述的农田排水系统，其特征在于，所述出水组合装置还包括设有若干出水孔的外壳，外壳罩设在出水组合装置外侧。7.根据权利要求1所述的农田排水系统，其特征在于，所述排水管路进水端设有三通连接管，通过三通连接管连通潜水泵排水管和虹吸进水管。8.根据权利要求1所述的农田排水系统，其特征在于，所述排水管路包括负压管，负压管连通出水组合装置。9.根据权利要求1所述的农田排水系统，其特征在于，所述排水管路最高处设有排气阀。10.根据权利要求1所述的农田排水系统，其特征在于，所述水仓出水盖与排水管路之间设有止水塑胶塞。

技术总结
本发明公开了一种农田排水系统，包括汇集农田多余水分的集水井、抽排水系统和排水管路，抽排水系统包括太阳能供电的潜水泵，排水管路末端排水通向明沟；其特征在于，还包括虹吸补充排水系统，所述虹吸补充排水系统包括虹吸进水管和出水组合装置，所述虹吸进水管与排水管相连接，出水组合装置设置于排水管路末端；所述出水组合装置包括出水调节装置和水仓，水仓固定在排水管路端口处，排水管路伸入水仓内；出水调节装置套设在排水管路外，包括可沿排水管路轴向移动的水仓出水盖，水仓出水盖通过弹簧抵压在水仓开口处；所述排水管的水压足够时，推动水仓出水盖上移压缩弹簧，打开水仓实现排水。本发明能够解决潜水泵停止工作时的排水问题。时的排水问题。时的排水问题。


技术研发人员：李金刚 刘闯 何平如 丁继辉 俞双恩 丁思羽
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/7/12