河道梯级泵站渗灌系统

摘要

本发明公开了一种河道梯级泵站渗灌系统，从河道提水点开始沿海拔高度或跨度依次分别有多级蓄水泵站，各蓄水泵站包括蓄水室和水泵，在各级泵站蓄水室底部向外引出输水总管，输水总管侧壁依次连接多个输水支管，各输水支管分别连接多个渗灌管，渗灌管沿地沟走向分布。能实现均匀渗灌，即位于渗灌管路的某一段（通常为上游段）出现大量渗流时，会导致其余段（通常为下游）缺少足够水压和水量，从而导致渗灌分配不均匀，但通过浮闭阀作用能够防止局部积水过多而影响其余渗灌位置缺水问题出现。

权利要求

1.一种河道梯级泵站渗灌系统，从河道提水点开始沿海拔高度或跨度依次分别有多级蓄水泵站，各蓄水泵站包括蓄水室和水泵，其特征在于，在各级泵站蓄水室底部向外引出输水总管（6），输水总管（6）侧壁依次连接多个输水支管（7），各输水支管（7）分别连接多个渗灌管（8），渗灌管（8）沿地沟走向分布，各所述渗灌管包括内层的封闭输水管（81）和外侧的复合输水通道，封闭输水管（81）包括靠上的宽径管壁（83）和靠下的窄径管壁（84），在宽径管壁（83）和窄径管壁（84）之间有一条平壁（87），在平壁（87）上均匀安装有多个浮闭阀（9），每个浮闭阀（9）包括连接管（91），连接管（91）外侧面有自攻丝外螺纹（98），连接管（91）通过其外侧的外螺纹（98）密封套固于平壁（87）上对应的安装孔内，所述连接管（91）的内端和外端分别有首锥管（92）和尾锥管（95），首锥管（92）外侧壁有透水孔（93），在首锥管（92）的轴心匹配套装有滑杆（96），滑杆（96）的内末端固定有挡块，滑杆（96）的外末端固定有锥形塞（97），锥形塞（97）的内侧含有锥面能够与所述尾锥管（95）内壁密封套接在一起，在锥形塞（97）外侧固定有浮体；所述复合输水通道的外侧边缘或底部设置有透水孔或缝，透水孔或缝的下缘高度低于所述浮体的高度，向封闭输水管（81）内充水后，浮闭阀（9）的锥形塞（97）、滑杆和浮体在自重作用下打开浮闭阀（9），在渗流水进入复合输水通道后向土壤渗流过程中，当复合输水通道内积水高度高于浮体后，浮体向上浮起并推动滑杆（96）及锥形塞（97）向上移动，最终使锥形塞（97）密封套装在所述尾锥管（95）内并密封渗流通道。

2.根据权利要求1所述的河道梯级泵站渗灌系统，其特征在于，所述的复合输水通道是在封闭输水管（81）外侧上下分别复合有翼片（82），上翼片宽度大于下翼片宽度，上下翼片组合为椭圆形或扁圆形通道，上下翼片之间不封闭从而存在渗流缝，下翼片上缘高度低于所述浮体的高度，上翼片覆盖整个复合输水通道用于防止积水蒸发。

3.根据权利要求1所述的河道梯级泵站渗灌系统，其特征在于，在所述连接管（91）内侧匹配套固有内支架（99），内支架（99）有轴向孔用于匹配套装所述滑杆（96）。

4.根据权利要求1所述的河道梯级泵站渗灌系统，其特征在于，在所述连接管（91）外侧安装有螺母座（11），在螺母座（11）于平壁（87）之间套装有密封垫（12）。

5.根据权利要求1所述的河道梯级泵站渗灌系统，其特征在于，在所述复合输水通道内间隔分布有多个隔层（85），各隔层（85）使复合输水通道分割为多个独立区域。

6.根据权利要求5所述的河道梯级泵站渗灌系统，其特征在于，所述多个隔层（85）的外缘垂直固定有衬垫（86），各隔层（85）和衬垫（86）一起匹配套装于复合输水通道内壁。

说明书

河道梯级泵站渗灌系统

技术领域

[0001] 本发明属于农田水利灌溉技术领域，具体涉及一种具有自动调节需水量渗灌系统。

背景技术

[0002] 长期以来，我国农业一直沿用传统的大水漫灌。漫灌最费水，正在逐渐被现代节水灌溉模式所取代。2017年中央一号文件，明确提出要大力普及喷灌、滴灌和渗灌等节水灌溉
技术，加大水肥一体化等农艺节水推广力度，十三五时期水肥一体化将全面发力。喷灌和滴
灌节水程度较高，但一次性投入较高，且水分利用效率也有待提高。另外，喷灌会引起地表
板结，滴灌会引起盐分的表聚，滴头容易堵塞。渗灌是继喷灌﹑滴灌之后，是当今世界最先进
的农业节水灌溉技术之一，可减少土壤表面蒸发，是用水最省的一种地下微灌技术。这一灌
溉方法是以低压管道输水，再通过埋于作物根系活动层的渗灌管，根据作物的生长需水量
定时定量地向土壤中渗水供给作物。与其他灌溉技术相比，渗灌技术具有节水、省地、省工、
低能耗等优点，成为节水灌溉技术中的主要措施。

[0003] 而且现有渗罐领域中采用的支管渗罐方式，存在渗罐不均匀不重复问题。渗灌出水量明显不均匀，往往是靠近水源一端渗流压力较大，渗流出水量大，而末端渗流压力较
小，渗流出水量小，从而造成渗灌不均匀问题。为提高渗灌效果，往往需要提供更多或更大
压力的输水方式，这将导致位于上游水位的渗灌区域大量积水，使局部补水量过多，且蒸发
量增大，导致水资源浪费。现有渗灌方式虽然能够节约人力，但仍然需要有人工定时检查和
管理，不适合长时间自动供水渗灌作业，更不会自动调节需水量。另外，现有渗灌管路中，位
于渗罐输出的末端各支管很容易出现堵塞问题，在每次关阀或停机的瞬间，管路会形成反
向倒吸现象造成支管的渗流口泥浆被吸入支管内，干燥后造成支管的渗流口堵塞，影响进
一步使用。

发明内容

[0004] 本发明针对目前现有管道灌溉系统存在的问题和不足，提供一种河道梯级泵站渗灌系统，渗灌需求自动调节需水量，用以达到渗灌均匀，显著降低蒸发量目的，实现长期无
人值守自动供水功能。

[0005] 解决上述技术问题本发明的技术方案是采用一种河道梯级泵站渗灌系统，从河道提水点开始沿海拔高度或跨度依次分别有多级蓄水泵站，各蓄水泵站包括蓄水室和水泵，
在各级泵站蓄水室底部向外引出输水总管，输水总管侧壁依次连接多个输水支管，各输水
支管分别连接多个渗灌管，渗灌管沿地沟走向分布。

[0006] 各所述渗灌管包括内层的封闭输水管和外侧的复合输水通道，封闭输水管包括靠上的宽径管壁和靠下的窄径管壁，在宽径管壁和窄径管壁之间有一条沿轴向平行的平壁，
在平壁上均匀安装有多个浮闭阀，每个浮闭阀包括连接管，连接管外侧面有自攻丝外螺纹，
连接管通过其外侧的外螺纹密封套固于平壁上对应的安装孔内，所述连接管的内端和外端
分别有首锥管和尾锥管，首锥管外侧壁有透水孔，在首锥管的轴心匹配套装有滑杆，滑杆的
内末端固定有挡块，滑杆的外末端固定有锥形塞，锥形塞的内侧含有锥面能够与所述尾锥
管内壁密封套接在一起，在锥形塞外侧固定有浮体。

[0007] 所述复合输水通道的外侧边缘或底部设置有透水孔或缝，透水孔或缝的下缘高度低于所述浮体的高度，向封闭输水管内充水后，浮闭阀的锥形塞、滑杆和浮体在自重作用下
打开浮闭阀，在渗流水进入复合输水通道后向土壤渗流过程中，当复合输水通道内积水高
度高于浮体后，浮体向上浮起并推动滑杆及锥形塞向上移动，最终使锥形塞密封套装在所
述尾锥管内并密封渗流通道。

[0008] 进一步地，所述的复合输水通道是在封闭输水管外侧上下分别复合有翼片，上翼片宽度大于下翼片宽度，上下翼片组合为椭圆形或扁圆形通道，上下翼片之间不封闭从而
存在渗流缝，下翼片上缘高度低于所述浮体的高度，上翼片覆盖整个复合输水通道用于防
止积水蒸发。

[0009] 还可以在所述连接管内侧匹配套固有内支架，内支架有轴向孔用于匹配套装所述滑杆。

[0010] 还可以在所述连接管外侧安装有螺母座，在螺母座于平壁之间套装有密封垫。

[0011] 进一步地，又在所述复合输水通道内间隔分布有多个隔层，各隔层使复合输水通道分割为多个独立区域。

[0012] 其中，所述多个隔层的外缘垂直固定有衬垫，各隔层和衬垫一起匹配套装于复合输水通道内壁。

[0013] 本发明具有如下有益效果：1.渗灌均匀，显著降低蒸发量。本发明采用渗灌管配合浮闭阀的方案，浮闭阀在周围土壤缺水情况下受到自身重力作用处于打开阀状态，而当浮
闭阀周围积水量大时，通过自身浮体作用处于闭合状态。从而，能够实现根据周围积水量大
小实现自动调节补水作用，这种调节补水作用体现在两点：一是能实现均匀渗灌，即位于渗
灌管路的某一段（通常为上游段）出现大量渗流时，会导致其余段（通常为下游）缺少足够水
压和水量，从而导致渗灌分配不均匀，但通过浮闭阀作用能够防止局部积水过多而影响其
余渗灌位置缺水问题出现；二是能够防止局部过度积水导致的蒸发量增大问题出现，浮闭
阀的及时封闭能够尽量保证渗灌排水处于外侧的复合输水通道内侧区域，能防止暴晒和空
气流动引起的蒸发量增大情况，否则大量积水流出复合输水通道之外，导致蒸发量猛增而
浪费水资源。

[0014] 2.根据渗灌需求自动调节需水量。现有采用水泵向各输水管道供水时，会形成渗灌管周围蓄水充足的情况下仍然恒压供水，造成水资源浪费。本发明系统方案中蓄水室向
总管、支管和渗灌管排放的方式为无动力自动排放，各渗灌管作为输水末端，其两侧的各浮
闭阀根据其周围积水程度自动启闭，浮闭阀的启闭数量是动态变化，从而导致各输水管路
的需水量存在实时变化，通过无动力自动排放输水的方式，能够配合各渗灌管相应的系列
浮闭阀启闭需求，达到自动调节需水量功能。

[0015] 3.防负压堵塞。本发明通过在渗灌管上设置一系列浮闭阀后，能够防倒吸及稳流水压的功能，解决渗灌管路经常因相应阀门关闭或停机产生负压而吸入杂物堵塞管路的问
题。

[0016] 4.本发明可实现无人管理自动长期供水功能。本发明系统中采用无压力自动调节蓄水量的特点，结合各浮闭阀根据需水量自动启闭调节的特点，能够实现自动根据土壤需
水量情况实时调节供水，因不会出现局部积水和局部供水不足问题，所以不需要人为管理
和控制，节约人力成本，渗灌效果均匀、持续和稳定。

附图说明

[0017] 图1是本发明梯级泵站渗灌系统示意图。

[0018] 图2是渗灌系统管路分布示意图。

[0019] 图3是渗流管截面结构示意图。

[0020] 图4是图3渗流管装配关系示意图。

[0021] 图5是图3中浮闭阀的剖面结构示意图。

[0022] 图6是浮闭阀的外观结构示意图。

[0023] 图7是本发明应用于地沟形成防蒸发渗流区示意图。

[0024] 图中标号：一级蓄水泵站1，二级蓄水泵站2，三级蓄水泵站3，水泵4，太阳能电源5，输水总管6，输水支管7，渗灌管8，封闭输水管81，翼片82，宽径管壁83，窄径管壁84，隔层85，
衬垫86，平壁87，浮闭阀9，连接管91，首锥管92，透水孔93，导向套94，尾锥管95，滑杆96，锥
形塞97，外螺纹98，内支架99，浮体10，螺母座11，密封垫12，挡块13，蓄水室14。

具体实施方式

[0025] 实施例1：我国西北等地区通过大力发展提水灌溉工程，实现了对土地资源的有效利用，黄河水及支流河道水源提取存在跨度大的特点，部分地区海拔高度差较大，提水的主
要方式是通过梯级泵站提取黄河水。采用一种河道梯级泵站渗灌系统，如图1所示，从河道
提水点开始沿海拔高度或跨度依次分别有多级蓄水泵站，各蓄水泵站包括蓄水室和水泵。
由于提水点河滩范围广，外接输电线成本高，适合采用太阳能或风能发电并蓄能。本系统中
仅需将电力应用于多个泵站的水泵抽水能，从蓄水室排放的水资源通过过滤泥沙后，在各
级泵站蓄水室底部向外引出输水总管6，输水总管6侧壁依次连接多个输水支管7，各输水支
管7分别连接多个渗灌管8，渗灌管8沿地沟走向分布，如图2所示。

[0026] 其中，各渗灌管8位于水源输出末端，数量较多，渗灌管的输水性能决定渗灌效果。如图3所示，各渗灌管包括内层的封闭输水管81和外侧的复合输水通道。封闭输水管81包括
靠上的宽径管壁83和靠下的窄径管壁84，在宽径管壁83和窄径管壁84之间有一条沿轴向平
行的平壁87，如图5所示。

[0027] 在平壁87上均匀安装有多个浮闭阀9，每个浮闭阀9包括连接管91，连接管91外侧面有自攻丝外螺纹98，连接管91通过其外侧的外螺纹98密封套固于平壁87上对应的安装孔
内，安装孔提前设置，或者根据需要临时钻孔并安装对应的浮闭阀。

[0028] 如图5和图6中，每个浮闭阀的连接管91的内端和外端分别有首锥管92和尾锥管95，首锥管92外侧壁有透水孔93。在首锥管92的轴心匹配套装有滑杆96，滑杆96的内末端固
定有挡块，滑杆96的外末端固定有锥形塞97，锥形塞97的内侧含有锥面能够与所述尾锥管
95内壁密封套接在一起，在锥形塞97外侧固定有浮体。另外，又在所述连接管91内侧匹配套
固有内支架99，内支架99有轴向孔用于匹配套装所述滑杆96。进一步又在连接管91外侧安
装有螺母座11，在螺母座11于平壁87之间套装有密封垫12。螺母座11首先套固在连接管91
外侧根部，借助于对螺母座11的旋转作用，能够控制连接管91插入相应安装孔后并旋进和
密封固定。

[0029] 复合输水通道的外侧边缘或底部设置有透水孔或缝，透水孔或缝的下缘高度低于所述浮体的高度，如图3所示。向封闭输水管81内充水后，浮闭阀9的锥形塞97、滑杆和浮体
在自重作用下打开浮闭阀9，在渗流水进入复合输水通道后向土壤渗流过程中，当复合输水
通道内积水高度高于浮体后，浮体向上浮起并推动滑杆96及锥形塞97向上移动，最终使锥
形塞97密封套装在所述尾锥管95内并密封渗流通道。将渗流管至于垄间地沟后如图7所示，
复合输水通道的外侧边缘的底部设置有透水缝，从浮闭阀排出的水流主要存在与复合输水
通道的内侧区域，以及直接从透水缝向两侧地层渗灌。能够防止局部过度积水导致的蒸发
量增大问题出现，浮闭阀的及时封闭能够尽量保证渗灌排水处于外侧的复合输水通道内侧
区域，能防止暴晒和空气流动引起的蒸发量增大情况，否则大量积水流出复合输水通道之
外，导致蒸发量猛增而浪费水资源。如图3所示，设计复合输水通道是在封闭输水管81外侧
上下分别复合有翼片82，上翼片宽度大于下翼片宽度，上下翼片组合为椭圆形或扁圆形通
道，上下翼片之间不封闭从而存在渗流缝，下翼片上缘高度低于所述浮体的高度，上翼片覆
盖整个复合输水通道用于防止积水蒸发。

[0030] 实施例2：在实施例1基础上，又进一步在复合输水通道内间隔分布有多个隔层85，如图4所示，多个隔层85的外缘垂直固定有衬垫86，各隔层85和衬垫86一起匹配套装于复合
输水通道内壁。各个隔层85的外缘分别含有相应衬垫86，或者多个隔层85的外缘共同连接
同一衬垫86而形成一个整体。将各隔层85匹配卡装于复合输水通道内。图4中的各隔层85使
复合输水通道分割为多个独立区域，每个独立区域内至少包裹一个浮闭阀。在利用隔层将
复合输水通道分割为多个独立区域后，相邻区域的积水基本不会相互串流，从而确保不同
独立区域内的浮闭阀独立工作。可以看出，封闭输水管81主要提供沿轴向输送的水流，而复
合输水通道主要提供沿径向排出的渗流。