一种渠道灌溉系统及其构建方法与流程

1.本发明涉及农业生产中的渠道灌溉系统，尤其涉及一种渠道灌溉系统及其构建方法。


背景技术：

2.一直以来，农业灌溉系统均以渠道为主，尤其是南方地区，农田果园中随处可见纵横密布的水渠，这种灌溉系统在我国农业农村的建设发展中做出了巨大的贡献。近年来，随着人们对水资源节约保护的重视，再加上水资源也愈发珍贵，这种传统的渠道灌溉系统作为一种粗放型灌溉系统：水在水渠中流动，水渠两侧农田按需从水渠中取水，显然不具备保水节水的作用，与更注重水资源节约保护的当下存在矛盾。
3.其次，传统的渠道灌溉系统一般很长，沿线难免产生不均匀沉降，混凝土渠道虽然减少了渗漏，但是不均匀沉降会导致渠道开裂，不仅漏水还增大了运行维护成本。
4.此外，传统的水渠灌溉系统在很多情况下，都需要水泵从江河中抽水进水渠补水灌溉农田，水渠中的水流量一般是远大于农业或农田灌溉需水量的，大量的水资源没有用于灌溉而白白流走，水泵做了大量无用功，造成了能源和经济的浪费。
5.由上所述，现有的农业渠道灌溉系统不具备节水保水功能，且渠道容易开裂漏水，造成了水资源和能源的浪费，运行维护成本高。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是，针对现有农业渠道灌溉系统不具备节水保水功能、浪费资源能源、运行成本高的不足，提供一种能够节水保水、高效利用水资源且运行成本相对经济的渠道灌溉系统及其构建方法。
7.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
8.一种渠道灌溉系统，包括沿多个田块铺设的输水渠，所述输水渠内每隔一段长度由隔板分隔成对应于单个田块的灌溉区段，所述隔板的高度低于所述输水渠的高度，前后相邻的所述隔板之间为所述灌溉区段的储水区，所述隔板之上为所述输水渠的过水区；
9.所述输水渠的外侧设置配水渠，各所述灌溉区段与对应的所述田块之间设置ⅰ类管孔，各所述灌溉区段与所述配水渠经ⅱ类管孔连通，所述ⅰ类管孔和所述ⅱ类管孔分别配备第一管塞；
10.当某田块需要灌溉时，开启与其对应的灌溉区段的ⅰ类管孔，其余ⅰ类管孔和所有的ⅱ类管孔全部关闭；
11.当某田块需要配水灌溉时，将水量多的灌溉区段的ⅱ类管孔及需配水灌溉的田块对应的灌溉区段的ⅰ类管孔和ⅱ类管孔。
12.本发明输水渠内利用低于输水渠高度1/3～1/4的隔板将输水渠分隔为灌溉区段，实现了整个灌溉系统根据局部田块的实际需要分段分时按需保水，使灌溉系统灌溉更加高效且贴近实际需求，运行成本相对经济，灌溉效果更好；另外，本发明灌溉系统的输水渠外
侧配有配水渠，输水渠和配水渠、输水渠和田块、输水渠及配水渠和泄水通道之间由带配套管塞的管孔相连接，通过不同管孔的开启封闭灵活实现不同田块和灌溉区段的补水、灌溉、配水，进而实现水资源的节水保水和高效利用。
13.为实现本发明渠道灌溉系统的退水功能，所述输水渠和所述配水渠的两端封闭，且所述输水渠和所述配水渠的下面设置与所述输水渠的长度同长的泄水通道，各所述灌溉区段设置有连通灌溉区段和泄水通道的输水渠泄水管孔，所述配水渠每隔一段距离设置连通配水渠和泄水通道的配水渠泄水管孔，所述输水渠泄水管孔和所述配水渠泄水管孔分别配备第二管塞。
14.为减轻或避免不均匀沉降带来的渠道破裂损坏，所述泄水通道为长条中空箱形结构，且所述泄水通道同时作为所述输水渠和所述配水渠的箱形基础。
15.为保证各灌溉区段的充分泄水，各所述灌溉区段的下游端部设置所述输水渠泄水管孔。
16.为保证泄水通道的可控泄水，所述泄水通道的出水端设有闸板，所述闸板上带有闸板拉手。
17.为方便输水渠两侧田块的灌溉，所述输水渠的两侧分别设置所述配水渠、ⅰ类管孔和ⅱ类管孔。
18.为保证输水渠的补水，所述输水渠配备有补水水泵。输水渠每次补水后，水将会在输水渠中留存一段时间，此时补水水泵停止运转，待灌溉系统中经过配水、泄水等调节后水量还是不足时开启补水水泵运转，以实现补水水泵节能经济地运行。
19.为避免ⅰ类管孔阻塞配水渠中水流形成滞壅水，所述i类管孔的下面设置过水弯，方便配水渠中i类管孔两侧的水流流通。
20.基于同一发明构思，本发明还提供了一种渠道灌溉系统构建方法，其包括:
21.(1)沿需提供灌溉的田块布置输水渠，并在输水渠的两侧布置配水渠，在输水渠和配水渠的下面布置与输水渠的长度同长的泄水通道；
22.(2)输水渠内每隔一段长度由隔板分隔成对应于单个田块的灌溉区段；
23.(3)隔板的高度低于输水渠高度，前后相邻的所述隔板之间为灌溉区段的储水区，隔板之上为输水渠的过水区，不同灌溉区段之间的补水由过水区实现，灌溉时的灌溉区段保水由储水区实现；
24.(4)各灌溉区段与对应的田块之间设置ⅰ类管孔，各灌溉区段与配水渠经ⅱ类管孔连通，各灌溉区段设置有连通灌溉区段和泄水通道的输水渠泄水管孔，配水渠每隔一段距离设置连通配水渠和泄水通道的配水渠泄水管孔，所述ⅰ类管孔和所述ⅱ类管孔分别配备第一管塞，所述输水渠泄水管孔和所述配水渠泄水管孔分别配备第二管塞；
25.(5)通过ⅰ类管孔和ⅱ类管孔实现本发明的灌溉系统的灌溉、配水和退水功能，具体为：
26.灌溉功能：当某田块需要灌溉时，开启与其对应的灌溉区段的ⅰ类管孔，其余ⅰ类管孔和所有的ⅱ类管孔全部关闭，即可实现对相应田块的灌溉；
27.配水功能：当某些灌溉区段的水量较多且对应田块不需要灌溉，而其他灌溉区段水量较少、缺水且其对应田块急需灌溉时，此时开启水量较多灌溉区段的ⅱ类管孔，同时开启水量较少灌溉区段的ⅰ类管孔和ⅱ类管孔，实现对灌溉区段水量较少、缺水且其对应田块
急需灌溉的配水灌溉；
28.退水功能：当所有田块灌溉需求结束，某些田块、灌溉区段或配水渠还存有余水时，将有余水的田块及其对应的灌溉区段的ⅰ类管孔和输水渠泄水管孔、以及有余水的灌溉区段的输水渠泄水管孔以及配水渠的配水渠泄水管孔全部打开，将剩余水量全部泄入泄水通道，同时泄水通道的闸板开启，所有余水引入至本渠道灌溉系统渠道下游连接的河道中。
29.与现有的农田渠道灌溉系统相比，本发明具有以下优点：
30.(1)本发明灌溉系统的输水渠为四周封闭的渠道，内有低于输水渠高度1/3～1/4的隔板将输水渠分隔为灌溉区段，实现了整个灌溉系统根据局部田块的实际需要分段分时按需保水，灌溉系统灌溉更加高效且贴近实际需求，灌溉效果更好。
31.(2)本发明灌溉系统的输水渠被隔板分隔为多个灌溉区段，输水渠外侧有配水渠，输水渠和配水渠、输水渠和田块、输水渠及配水渠和泄水通道之间由带配套管塞的水平和竖直的管孔相连接，通过不同管孔的开启封闭灵活实现不同田块和灌溉区段的补水、灌溉、配水及退水，进而实现水资源的节水保水和高效利用。
32.(3)本发明灌溉系统的输水渠和配水渠下的泄水通道为长条、中空的箱形结构，同时作为渠道的箱形基础减少渠道的不均匀沉降，以减轻或避免不均匀沉降带来的渠道破裂损坏。
33.(4)本发明灌溉系统有高效的保水节水功能，供水或补水水泵的无效和无用流量小，节省能源消耗，补水水泵运行更加经济。
34.综上所述，相对于一般常见的农田水利渠道灌溉系统，本发明高效节水的渠道灌溉系统能够根据不用田块的用水需求通过补水、灌溉、配水及退水操作实现不同灌溉区段水资源的灵活调配，节水保水效果好；泄水通道可以作为长条箱形基础，渠道整体性好，不易沉降破坏；水泵供水时的无效流量少，水泵运行更加经济节能。
35.本发明的技术难点主要体现在如下几个方面：
36.(1)整个灌溉系统实现了补水、灌溉、配水、退水多种功能，功能多种多样；
37.(2)实现了不同灌溉区段的分时分段灌溉或退水；
38.(3)在输水渠和配水渠之下的泄水通道兼做长条箱形基础，减轻或避免沉降。
39.本发明克服的技术困难、本领域技术人员遇到该困难时的常规手段以及本发明，主要有：
40.(1)传统的灌溉系统只有补水、灌溉的功能、基本无其他功能；
41.(2)传统的灌溉系统只能在统一时段补水、统一时段灌溉，无法实现不同田块和区段的灵活分时分段按需灌溉、退水；
42.(3)为了减轻或避免渠道因不均匀沉降而带来的破损破裂，一般要加大渠道混凝土壁的厚度甚至多加钢筋，即便如此，渠道仍然不可避免的会有不均匀沉降和破损破裂。
附图说明
43.图1为本发明渠道灌溉系统的俯视图；
44.图2为图1的a-a剖视图；
45.图3为图1的b-b剖视图；
46.图4为本发明渠道灌溉系统的补水示意图；
47.图5为本发明渠道灌溉系统的灌溉示意图；
48.图6为本发明渠道灌溉系统的配水示意图；
49.图7为本发明渠道灌溉系统的退水示意图；
50.图8为本发明渠道灌溉系统的泄水示意图。
51.图中：
52.1—输水渠；2—配水渠；3—泄水通道；4—ⅰ类管孔；5—ⅱ类管孔；6—输水渠泄水管孔；7—配水渠泄水管孔；8—闸板；
53.11—隔板；12—灌溉区段；21—过水弯；81—闸板拉手；
54.121—过水区；122—储水区。
具体实施方式
55.以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
56.为了便于描述，各部件的相对位置关系(如：上、下、左、右等)的描述，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。
57.实施例一：
58.(1)如图1-图3所示，本发明渠道灌溉系统平面上由中部的输水渠1和输水渠1两侧的配水渠2构成，在输水渠1和配水渠2之下，还有与输水渠1的长度同长的泄水通道3。泄水通道3做成长条中空箱形，使其在作为泄水通道3的同时可作为输水渠1和配水渠2的箱形基础以减少输水渠1和配水渠2的不均匀沉降。
59.(2)输水渠1每隔一段长度由隔板11分隔成对应于单个田块的宽度的灌溉区段12。
60.(3)隔板11的高度低于输水渠1的高度的1/3～1/4，相邻隔板11之下为灌溉区段12的储水区122，隔板11的上面为输水渠1的过水区121。不同灌溉区段12之间补水时的水力联系由过水区121实现(如图4所示)，灌溉时的区段保水由灌溉区段12的储水区122实现。
61.(4)输水渠1和配水渠2的渠壁上带有多种管孔：由输水渠1底部直接穿过配水渠2到农田果园的为ⅰ类管孔4，输水渠1底部连通配水渠2的为ⅱ类管孔5，同时输水渠1的各灌溉区段12的下游端部的底部设置有连通灌溉区段12和泄水通道3的输水渠泄水管孔6，配水渠2每隔一段距离设置连通配水渠2和泄水通道3的配水渠泄水管孔7。各ⅰ类管孔4和各ⅱ类管孔5分别配备有用于闭水的第一管塞(图中未示)，各输水渠泄水管孔6和配水渠泄水管孔7分别配备有用于闭水的第二管塞(图中未示)。泄水通道3的出水端设有闸板8，闸板8上带有闸板拉手81可通过闸板拉手81实现闸板8的灵活启闭。
62.(5)通过ⅰ类管孔4和ⅱ类管孔5实现本发明的灌溉系统的灌溉、配水和退水功能，具体动作状态为：
63.灌溉功能：如图5所示，此时开启某一灌溉区段12的ⅰ类管孔4，其他管孔全部关闭，即可实现对其对应田块的灌溉。
64.配水功能：如图6所示，当某些灌溉区段12的水量较多且对应田块灌溉不需要，而其他灌溉区段12水量较少缺水且对应田块急需灌溉时，此时开启水量较多灌溉区段12的ⅱ类管孔5，同时开启水量较少灌溉区段12的ⅰ类管孔4和ⅱ类管孔5，实现对水量较少缺水的
灌溉区段12的配水且其对应的急需田块的灌溉。
65.退水功能：如图7、图8所示，当所有田块的灌溉需求结束，某些田块、灌溉区段12或配水渠2还存有余水时。此时将有余水的田块及其对应的灌溉区段12的ⅰ类管孔4和输水渠泄水管孔6、以及有余水的灌溉区段12的输水渠泄水管孔6以及配水渠2的配水渠泄水管孔7全部打开，将剩余水量全部泄入泄水通道3，此时泄水通道3的闸板8开启，所有余水引入至本灌溉系统渠道下游连接的河道中。
66.本发明渠道灌溉系统的补水、灌溉、配水、退水功能的灵活转换与配合，实现不同灌溉区段12水资源的灵活调配，最终实现本灌溉系统的高效灌溉和节水保水功能。
67.(6)本灌溉系统每次补水后，水将会在本灌溉系统中留存一段时间，此时补水水泵停止运转，待灌溉系统中经过配水泄水等调节后水量还是不足时开启水泵运转，以实现水泵节能经济地运行。
68.(7)为避免ⅰ类管孔4阻塞配水渠2中水流形成滞壅水，在i类管孔4下设置过水弯21，方便配水渠2中i类管孔4两侧的水流流通。
69.以上所述，仅是本技术的较佳实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

技术特征：
1.一种渠道灌溉系统，包括沿多个田块铺设的输水渠(1)，其特征在于，所述输水渠内每隔一段长度由隔板(11)分隔成对应于单个田块的灌溉区段(12)，所述隔板的高度低于所述输水渠的高度，前后相邻的所述隔板之间为所述灌溉区段的储水区(122)，所述隔板之上为所述输水渠的过水区(121)；所述输水渠的外侧设置配水渠(2)，各所述灌溉区段与对应的所述田块之间设置ⅰ类管孔(4)，各所述灌溉区段与所述配水渠经ⅱ类管孔(5)连通，所述ⅰ类管孔(4)和所述ⅱ类管孔(5)分别配备第一管塞；当某田块需要灌溉时，开启与其对应的灌溉区段的ⅰ类管孔，其余ⅰ类管孔和所有的ⅱ类管孔全部关闭；当某田块需要配水灌溉时，将水量多的灌溉区段的ⅱ类管孔及需配水灌溉的田块对应的灌溉区段的ⅰ类管孔和ⅱ类管孔。2.根据权利要求1所述的渠道灌溉系统，其特征在于，所述输水渠和所述配水渠的两端封闭，且所述输水渠和所述配水渠的下面设置与所述输水渠的长度同长的泄水通道(3)，各所述灌溉区段设置有连通灌溉区段和泄水通道的输水渠泄水管孔(6)，所述配水渠每隔一段距离设置连通配水渠和泄水通道的配水渠泄水管孔(7)，所述输水渠泄水管孔和所述配水渠泄水管孔分别配备第二管塞。3.根据权利要求2所述的渠道灌溉系统，其特征在于，所述泄水通道为长条中空箱形结构，且所述泄水通道同时作为所述输水渠和所述配水渠的箱形基础。4.根据权利要求2所述的渠道灌溉系统，其特征在于，各所述灌溉区段的下游端部的底部设置所述输水渠泄水管孔。5.根据权利要求2所述的渠道灌溉系统，其特征在于，所述泄水通道的出水端设有闸板(8)，所述闸板上带有闸板拉手(81)。6.根据权利要求1所述的渠道灌溉系统，其特征在于，所述输水渠的两侧分别设置所述配水渠、ⅰ类管孔和ⅱ类管孔。7.根据权利要求1所述的渠道灌溉系统，其特征在于，外部向输水渠补水时，所述输水渠配备有补水水泵。8.根据权利要求1所述的渠道灌溉系统，其特征在于，所述i类管孔的下面设置过水弯(21)。9.一种渠道灌溉系统构建方法，其特征在于包括:(1)沿需提供灌溉的田块布置输水渠，并在输水渠的两侧布置配水渠，在输水渠和配水渠的下面布置与输水渠的长度同长的泄水通道；(2)输水渠内每隔一段长度由隔板分隔成对应于单个田块的灌溉区段；(3)隔板的高度低于输水渠高度，前后相邻的所述隔板之间为灌溉区段的储水区，隔板之上为输水渠的过水区，不同灌溉区段之间的补水由过水区实现，灌溉时的灌溉区段保水由储水区实现；(4)各灌溉区段与对应的田块之间设置ⅰ类管孔，各灌溉区段与配水渠经ⅱ类管孔连通，各灌溉区段设置有连通灌溉区段和泄水通道的输水渠泄水管孔，配水渠每隔一段距离设置连通配水渠和泄水通道的配水渠泄水管孔，所述ⅰ类管孔(4)和所述ⅱ类管孔(5)分别配备第一管塞，所述输水渠泄水管孔和所述配水渠泄水管孔分别配备第二管塞；
(5)通过ⅰ类管孔和ⅱ类管孔实现本发明的灌溉系统的灌溉、配水和退水功能，具体为：灌溉功能：当某田块需要灌溉时，开启与其对应的灌溉区段的ⅰ类管孔，其余ⅰ类管孔和所有的ⅱ类管孔全部关闭，即可实现对相应田块的灌溉；配水功能：当某些灌溉区段的水量较多且对应田块不需要灌溉，而其他灌溉区段水量较少、缺水且其对应田块急需灌溉时，此时开启水量较多灌溉区段的ⅱ类管孔，同时开启水量较少灌溉区段的ⅰ类管孔和ⅱ类管孔，实现对灌溉区段水量较少、缺水且其对应田块急需灌溉的配水灌溉；退水功能：当所有田块灌溉需求结束，某些田块、灌溉区段或配水渠还存有余水时，将有余水的田块及其对应的灌溉区段的ⅰ类管孔和输水渠泄水管孔、以及有余水的灌溉区段的输水渠泄水管孔以及配水渠的配水渠泄水管孔全部打开，将剩余水量全部泄入泄水通道，同时泄水通道的闸板开启，所有余水经泄水通道引入至渠道灌溉系统渠道下游连接的河道中。10.根据权利要求9所述的渠道灌溉系统构建方法，其特征在于，所述输水渠每次补水后，水将会在输水渠中留存一段时间，此时补水水泵停止运转，待灌溉系统中经过配水、泄水调节后水量还是不足时才开启补水水泵运转。

技术总结
本发明公开了一种渠道灌溉系统及其构建方法，其包括沿多个田块铺设的输水渠(1)，所述输水渠内每隔一段长度由隔板(11)分隔成对应于单个田块的灌溉区段(12)，所述隔板的高度低于所述输水渠的高度，前后相邻的所述隔板之间为所述灌溉区段的储水区(122)，所述隔板之上为所述输水渠的过水区(121)；所述输水渠的外侧设置配水渠(2)，各所述灌溉区段与对应的所述田块之间设置Ⅰ类管孔(4)，各所述灌溉区段与所述配水渠经Ⅱ类管孔(5)连通，所述Ⅰ类管孔(4)和所述Ⅱ类管孔(5)分别配备第一管塞。本发明能根据不同田块的用水需求通过补水、灌溉、配水及退水操作实现不同灌溉区段水资源的灵活调配，节水保水效果好。节水保水效果好。节水保水效果好。


技术研发人员：罗金山 周恋彬 葛瑶 潘松 张颖
受保护的技术使用者：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/2