农田排灌系列设施.pdf

发明涉及农村水利领域的一种农田排灌系列设施，是针对排水沟浅，地下水位难以降低，渠道基础变形大而设计的。该设施共设有分层式、矩形槽——空心块组合式、Z型构件蓄排水沟，单边式排水暗管、多孔板梯形渠道、矩形槽渠道、双向式地下灌溉管道七种设计方案，按不同水源状况选用。要点是分层式排水沟在沟壁两侧连通上、中、下排水管，沟壁与垫层联接，形成多孔预制板衬砌的梯形排水沟；上排水管的管端设置排水拍门；中排水管管端设置塞头，塞座是现浇混凝土与塞头组合而成；下排水管为塑料管，孔口以防淤泥堵塞。本发明解决了渠道修筑质量难以控制的技术问题，是农田水利工程基础设施易于借鉴和推广的，适合于多雨地区农田排水和灌溉。

1、  一种农田排灌系列设施，该设施包含排水深沟、排水暗管和防渗渠道，设有分层式排水沟、矩形槽——空心块组合式排水沟、Z型构件蓄排水沟、单边式排水暗管、多孔板梯形渠道、矩形槽渠道、双向式地下灌溉管道七种设计方案，按不同地形、土质及水源条件选用；其特征是分层式排水沟为第一种设计方案，即在排水沟的沟壁(5)两侧连通上排水管(6)、中排水管(8)、下排水管(12)，沟壁(5)与垫层(1)联接，形成多孔预制板衬砌的梯形排水沟；上排水管(6)的管端设置排水拍门(7)；中排水管(8)管端设置塞头(9)，塞座(10)现浇混凝土与塞头组合而成；下排水管(12)为塑料管，孔口设反滤料(11)以防淤泥堵塞。

2、  如权利要求1所述的农田排灌系列设施，其特征是矩形槽——空心块组合式排水沟为第二种设计方案，由矩形渠(15)和空心块(14)两个预制件叠加而成，盖口(13)现浇钢筋混凝土，预制件联成一体；渠槽两端各分别设有承插口。

3、  如权利要求1所述的农田排灌系列设施，其特征是Z型构件蓄排水沟为第三种设计方案，预制的Z形钢筋混凝土构件衬砌，其沟肩(16)为Z形构件的顶部，沟肩三角(17)在沟肩与沟壁形成的折角处填三角形混凝土，沟壁(18)为Z形构件的主体；垫层(20)由塘渣铺设而成，撑脚三角(21)在沟壁与撑脚形成折角处填三角形混凝土。

4、  如权利要求1所述的农田排灌系列设施，其特征是单边式排水暗管为第四种设计方案，该排水暗管是与机耕路结合的地下排水管道，联通管(31)布设呈倾斜，连通右左窨井，右窨井(30)汇集路右边的水，沉淀后进入联通管，到左窨井中排入水管；右左窨井两侧连接的下进水塞(26)，右左窨井两侧设置上进水拍门(27)。

5、  如权利要求1所述的农田排灌系列设施，其特征是多孔板梯形渠道为第五种设计方案，渠壁板(35)系多孔板，设于镇墩(34)及渠道的两侧，短管(37)布设呈倾斜穿入渠壁板，拍门(36)是渠道的放水开关，短管的端部设置拍门。

6、  如权利要求1所述的农田排灌系列设施，其特征是矩形槽渠道为第六种设计方案，由预制的矩形槽体(45)与渠底垫层(39)联接而成，矩形槽渠道的一侧铺设短管(40)，短管的端部设置拍门(38)。

7、  如权利要求1所述的农田排灌系列设施，其特征是双向式地下灌溉管道为第七种设计方案，置于机耕路(52)下的联通管(51)与左消力池(48)、中消力池(50)、右消力池(53)连通，在左消力池与中消力池之间连接双向阀(49)、三通管(47)，三通管连接地下管道(46)。

农田排灌系列设施
技术领域
本发明涉及农村水利领域，适合于多雨地区农田排水和灌溉的新设施。
技术背景
灌溉和排水是农田水利的核心，灌溉渠和排水沟如同人的动脉和静脉，是农业生产最基本的设施。由于历史原因，农田沿用泥土渠道，渗漏和淤积严重，既浪费水资源，又造近地(渠首)灌水太多，远地灌水太少，使水利资源得不到充分利用。同样由于历史原因，大部分农田排水沟深度不够(0.3米左右)，仅能排出地表水而排不出地下水，更有部份农田有灌无排(无排水沟)，地下水位高，土壤中含水量高，影响土壤和大气之间的空气交换，土壤中O₂不足，温度降低0.5～3℃，还原有毒物质增多，造成作物减产。南方经常晴雨交替出现，全年降雨100天以上，由于排灌设施落后，干旱和涝渍是造成中低产田的主要因子。上世纪八十年代曾有过用红砖衬砌、水泥抹面的渠道，但由于容易冰冻剥落而不受农民欢迎。九十年代初也有过现场浇捣的行走式渠道机，但由于南方土壤含水量高，渠道基础变形大，现浇渠道的质量难以控制，因而设能推广开。对于开排水沟，降低地下水位，消除渍害则还没有引起人们的重视。七十年代水利、农业部门就提出“山水田林路综合治理”，但限于当时的经济条件，未如期实现。现代农业是新农村建设的首要任务，先进的农业水利设施则是现代农业的基础，于是我们开展了对农田排水、灌溉新设施列为研究开发的课题。
发明内容
本发明针对上述存在的问题，目的是向本领域提供农田排灌系列设施，使其解决排水沟浅，地下水位难以降低，渠道基础变形大，现浇渠道质量难以控制的问题。本发明目的是通过如下技术方案实现。
一种农田排灌系列设施，该设施包含排水深沟、排水暗管和防渗渠道，设有分层式排水沟、矩形槽——空心块组合式排水沟、Z型构件蓄排水沟、单边式排水暗管、多孔板梯形渠道、矩形槽渠道、双向式地下灌溉管道七种设计方案，按不同地形、土质及水源条件选用；其要点是分层式排水沟为第一种设计方案(见图1)，即在排水沟的沟壁两侧连通上排水管、中排水管、下排水管，沟壁与垫层联接，形成多孔预制板衬砌的梯形排水沟；上排水管的管端设置排水拍门；中排水管管端设置塞头，塞座现浇混凝土与塞头组合而成；下排水管为塑料管，孔口设反滤料以防淤泥堵塞。
所述的矩形槽——空心块组合式排水沟为第二种设计方案(见图2)，由矩形渠和空心块两个预制件叠加而成，盖口现浇钢筋混凝土，预制件联成一体；渠槽两端各分别设有承插口。矩形槽宽度0.4米、0.5米两种，深度有0.7米、0.8米两种，它的特点一是比梯形渠节省占地，二是相对不深，适用于低洼灌区，三是槽长度为1米，空心块长2米，整体性较好，在地基基础很软地方采用更显示出优越性。图2中盖口13，系0.1×0.2米现浇钢筋混凝土，以把预制件联成一体，预制混凝土块14，设有两个大孔以节省材料、减轻重量，但不影响强度。作用是挡土，阻止泥土落入槽沟中，每块长2米，矩形槽顶宽6cm，而空心块厚20cm，空心块重心位于槽顶外面，重心产生的力矩抵抗沟外泥土的内倾力，达到力的平衡，承担起挡土的作用。矩形槽15钢筋混凝土，为渠道和排水沟两用。具体构造在图6中介绍，槽两端各分别设有承插口，铺设时承插口之间留2～3cm间隔，用无砂混凝土填充，以让地下水淅出。
所述的Z型构件蓄排水沟为第三种设计方案(见图3)，先预制Z形钢筋混凝土构件衬砌，其沟肩为Z形构件的顶部，沟肩三角在沟肩与沟壁形成的折角处填三角形混凝土，沟壁为Z形构件的主体；垫层由塘渣铺设而成，撑脚三角在沟壁与撑脚形成折角处填三角形混凝土作用同上。撑脚为Z形构件的“底脚”，以支撑沟壁既不下沉又不滑动。沟底无沙混凝土，防止水土流失，又可固定沟壁撑脚。预制的Z形钢筋混凝土构件衬砌，深度1.5米，口宽3～9米。适宜于宽度大的蓄水沟，兼作排水沟。
所述的单边式排水暗管为第四种设计方案(见图4)，该排水暗管是与机耕路结合的地下排水管道，联通管布设呈倾斜，连通右左窨井，右窨井汇集路右边的水，沉淀后进入联通管，到左窨井中排入水管；右左窨井两侧连接下进水塞，种水稻时塞住，种旱地作物时打开；右左窨井两侧连接的上进水拍门，用于排地表水。该方案节约耕地，管道不在道路中间下面，而在路外边是为了维修方便，故称单边式。图4中左、右窨井由红砖砌筑、水泥抹面，井底低于管口0.3～0.5米，便于泥土沉淀。窨井设于路的两边，间隔20～30米。排水管用素混凝土管，直径500～600毫米，每节长1米～1.5米，平口节头，外面用土工布包裹，允许水渗入而阻止土进入。窨井盖采用钢筋混凝土预制，以防偷窃，厚0.1米，笨重以防随便移开，影响行人安全。
所述的多孔板梯形渠道为第五种设计方案(见图5)，这种渠道由多孔板侧放形成，图5中垫层32系塘渣或碎石铺设。渠底为细石混凝土。镇墩系混凝土，既为固定壁板，又是板间接头。渠壁板系多孔板，宽0.5米，长3.3～4.0米，厚0.12米，中间有五个孔，设于镇墩及渠道的两侧，采用多孔板，结构，其强度和刚度比薄板高。短管系素混凝土管或塑料管，布设呈倾斜穿入渠壁板，拍门是渠道的放水开关，短管的端部设置拍门。
所述的矩形槽渠道为第六种设计方案(见图6)，由预制的矩形槽体与渠底垫层联接而成，矩形槽渠道的一侧铺设短管，短管的端面设置拍门。矩形槽渠道渠体稳体，不用浇镇墩，占地面积较少。拍门为放水开关，每块田一个，间距20米左右。短管接水入田。渠肩三角41改善受力条件，增加渠肩强度。渠底三角42改善渠道底角受力条件，增加渠体强度。渠肩43宽度为渠壁的两倍，以增加渠道口强度。钢筋44增加槽体强度。渠道槽体45为高标号混凝土，每节长1米，两端分别为承插口，连接时留2～3cm间隙，用细石混凝土填实以防渗漏。
所述的双向式地下灌溉管道为第七种设计方案(见图7)，置于机耕路下的联通管与左消力池、中消力池、右消力池连通，在左消力池与中消力池之间连接双向阀、三通管，三通管连接地下管道。地下管道既节约耕地、又便于农业机械作业。管道埋设于道路外面以便于维修。图7中地下管道采薄壁钢丝网水泥管，承插口连接，O型橡胶圈密封。三通也为薄壁钢丝网管。左消力池将从阀门出来的水，消力后送到田间。双向阀分别向两个方向供水，并调节流量。中消力池从阀门出来的水从这里经联通管流向右消力池。联通管用素混凝土管或塑料管，把水送到道路另一边农田。机耕路；右消力池，作用与左消力池相同。
本发明解决了渠道基础变形大，现浇渠道的质量难以控制的技术问题。七种设计方案按不同地点、水源状况布设确认可行，是农田水利工程基础设施易于借鉴和推广的，适合于多雨地区农田排水和灌溉的新设施。
附图说明
图1排水深沟截面结构示意图。
图2是矩形槽——空心块组合式排水沟截面结构示意图。
图3是Z型构件蓄排水沟截面结构示意图。
图4是单边式排水暗管截面结构示意图。
图5是多孔板梯形渠道截面结构示意图。
图6是矩形槽渠道截面结构示意图。
图7是双向式地下灌溉管道截面结构示意图。
图1的序号及名称：1、垫层，2、沟底，3、支撑板，4、沟肩，5、沟壁，6、上排水管，7、排水拍门，8、中排水管，9、塞头，10、塞座，11、反滤料，12、下排水管。
图2的序号及名称：13、盖口，14、空心块，15、矩形渠。
图3的序号及名称：16、沟肩，  17、沟肩三角，18、沟壁，19、钢筋，20、垫层，21、撑脚三角，22、撑脚，23、沟底。
图4的序号及名称：24、左窨井，25、排水管，26、下进水塞，27、上进水拍门，28、窨井盖，29、机耕路，30、右窨井，31、联通管。
图5的序号及名称：32、垫层，33、渠底，34、镇墩，35、渠壁，36、拍门，37、短管。
图6的序号及名称：38、拍门，39、渠底垫层，40、短管，41、渠肩三角，42、渠底三角，43、渠肩，44、钢筋，45、渠道槽体。
图7的序号及名称：46、地下管道，47、三通管，48、左消力池，49、双向阀，50、中消力池，51、联通管，52、机耕路，53、右消力池。
具体实施方式
实施方式以分层式排水沟为例。图1中的排水沟的沟壁5两侧的上部连通上排水管6，中部连通中排水管8，下部连通下排水管12，沟壁5与垫层1联接，形成多孔预制板衬砌的梯形排水沟；上排水管6的管端设置排水拍门7，是排地表水的“开关”；中排水管8管端设置塞头9、塞座10现浇混凝土与塞头组合而成，中层排水管的“开关”，种水稻时“关闭”埋在土壤中；下排水管12为直径50毫米塑料管，每4～5米一只，孔口设反滤料以防淤泥堵塞，用于排出地下水。分层式排水沟是多孔预制板衬砌的梯形排水沟，深度在0.8～1.2米之间，根据地面高度和作物需要确定。图1中垫层1这是根据南方“软土基础”特点所设。沟底2为无沙混凝土，利于地下水溢出。支撑板3材料为多孔预制板，板宽0.5米，每块长1.0～1.2米每块之间隔15～20米，以防止沟壁向内倾倒，同时作为农民行走的桥板，故又称过桥。沟肩4钢筋混凝土，宽0.2米，作用为把沟壁板连成整体，防止内倾外倒，并兼作操作道。沟壁5由多孔板预制板衬砌，竖放，每块宽0.5米。板之间采用砂浆混凝土沟缝，以防水土流失。上排水管6属混凝土管，中心低于田面0.2米，以排出田面水，适宜在种水稻时用，每块地设一只(间隔20米左右)。排水拍门7铸铁，是排地表水的“开关”。排水管8属混凝土管，中心离地面0.5～0.6米，以排出田间沟中水，适宜于种旱地作物时用。每块田设一只(间隔20米左右)。