專利名稱：可調式農田排水溝水位控制堰的制作方法
技術領域：
本發明提出的是一種安裝在農田排水溝出口處的可調式農田排水溝水位控制堰，通過適時調整控制堰的高度，實現調控排水溝水位，從而滿足農田地下水位在時間和空間上的變化需求。屬于農業水土工程技術領域。
背景技術：
在我國廣大的南部濕潤地區，地下水位離地表較淺，農田作物生長需要有合適的淺層地下水位和土壤含水量，生態濕地的保持也需要適宜的地下水位，防止可溶性氮、磷從農田表層土壤中滲入地下水系統，地下水位深度的影響同樣非常敏感。這些例子都說明在時間和空間上控制農田地下水位的變化非常重要。我國大部分地區是通過比較密集的排水溝網絡和調整排水溝水位來實現控制地下水位。在梅雨季節和冬季，當降雨量超過農田地表和農作物的蒸發蒸騰量時，地下水位上升，當農田地下水位高于排水溝水位時，農田土壤中過多的水分流到排水溝，通過排水溝流出農田，從而保持了農田中適宜的地下水位。在干旱的作物生長季節，降雨量低于地表和農作物的蒸發蒸騰量，表層土壤水分產生虧缺，此時水位較高的淺層地下水通過毛細管的作用補充表層土壤水分。而保持相對較高的排水溝水位，使排水溝中的水分向表層土壤中滲透，同樣補充了土壤中水分。上述農田土壤中水分與排水溝中水分在不同時間和空間的相互流動過程，均由排水溝中的水位與農田地下水位之間存在落差引起，因此通過控制排水溝水位實現調控農田地下水位和土壤水分是可行的。傳統的排水溝水位控制通過排水溝出口處的閘門或固定高度的控制堰實現，但閘門在控制排水溝水位時很難做到適時調整閘門高度，而通過計算機自動控制費用又過高。國外在排水溝出口處安裝固定高度的控制堰有著廣泛的應用，但固定的控制堰只能維持排水溝中一個固定的水位，無法根據實際的土壤水分和地下水位適時調整控制堰的高度和排水溝中水位，不能滿足不同作物及作物不同生長階段對地下水位和土壤含水量的要求。
發明內容
本發明的目的在于針對固定高度的控制堰所存在的缺陷，提出一種安裝在農田排水溝出口處的可調式農田排水溝水位控制堰，通過旋轉安裝在地表的控制轉盤，由兩個截錐形齒輪實現垂直旋轉傳動，帶動擋水堰板圍繞水平轉動軸轉動，使擋水堰板頂端高度上升或下降，而排水溝中的水只能從擋水堰板頂端流出，從而實現了對排水溝水位的調控。
本發明的技術解決方案其特征是在排水溝中設擋水堰板，擋水堰板底端與水平方向轉動軸一端連接，擋水堰板頂端即是控制堰頂端，水平方向轉動軸另一端有一個垂直方向截錐形齒輪；垂直方向轉動軸下端有一個水平方向截錐形齒輪，水平方向截錐形齒輪與垂直方向截錐形齒輪相互咬合，垂直方向轉動軸上端連接帶有指針的人工控制轉盤；指針指向刻度盤上的讀數即是擋水堰板頂端與排水溝底的垂直距離；垂直方向轉動軸中心設拉力鋼筋，拉力鋼筋上端刻有螺紋，與螺帽轉盤咬合，旋轉螺帽轉盤可以調節拉力鋼筋的拉力；拉力鋼筋下端連接外摩擦片，內摩擦片固定在水平轉動軸上，外摩擦片與內摩擦片組成摩擦制動器；鋼筋上的拉力影響到摩擦片對水平轉動軸的摩擦力，從而實現對擋水堰板的旋轉和制動。
本發明的優點能夠根據土壤水分和農田地下水位適時調整控制堰板頂端的高度，控制農田排水溝中的水位，實現調控農田地下水位。從而在時間和空間上滿足不同作物及作物不同的生長階段對地下水位的要求的前提下，盡可能減少農田排水量，將氮、磷養分和雨水滯留在農田，當作物生長需要這些養分和水時，就可以在不增加投入的前提下得到滿足，提高了雨水資源和氮、磷養分的利用率，節省了農業開支，減少了農田排水中的氮、磷對下游水體的污染。本發明針對我國不同地區、不同作物和不同的排水目標，適時調整控制堰板頂端的高度，實現控制排水下的作物優質高產、減少面源污染和雨水資源的高效利用。該可調式控制堰結構緊湊，安裝方便，無需動力，操作簡單，造價低廉，可由設備齊全的中小型機械廠生產。該發明的推廣應用，不僅能夠產生很好的經濟效益，還將產生顯著的社會效益。
附圖1是本發明的主視結構示意圖。
附圖2是控制堰運行時的側視圖。
圖中的1是擋水堰板頂端，排水溝中的水從擋水堰板頂端流出，2是水平方向轉動軸，3是擋水堰板，4是垂直方向截錐形齒輪，5是水平方向截錐形齒輪，6是垂直方向轉動軸，7是帶有指針的人工控制轉盤，8是螺帽轉盤，9是拉力鋼筋，10是刻度盤，11是摩擦制動器，12是擋水堰板上游水位，13是擋水堰板下游水位，14是排水溝底。
具體實施例方式
對照附圖，排水溝中的水從擋水堰板頂端1流出，擋水堰板3兩側與排水溝兩側可以滑動但不透水。當擋水堰板頂端1升高時，擋水堰板上游水位12隨之升高；當擋水堰板頂端1降低時，擋水堰板上游水位12隨之下降。若根據農田地下水位的變化，需要改變擋水堰板上游水位12，先逆時針旋轉螺帽轉盤8，減少拉力鋼筋9上的拉力，松開摩擦制動器11，水平轉動軸2處于可轉動狀態；通過轉動帶有指針的控制轉盤7，安裝在垂直方向轉動軸6下端的水平方向截錐形齒輪5帶動安裝在水平方向轉動軸2上的垂直方向錐形齒輪4轉動，從而帶動擋水堰板3圍繞水平方向轉動軸2轉動，此時控制轉盤7的指針指向刻度盤10的刻度，也就是擋水堰板頂端1的高度；再順時針旋轉螺帽轉盤8，拉力鋼筋9拉緊外摩擦片，內外摩擦片壓緊產生的摩擦力使擋水堰板3處于制動狀態，從而實現了對排水溝水位的一次調控。
人工控制轉盤7的指針指向刻度盤某一讀數，表示擋水堰板頂端1距排水溝底14之間的距離。其確定方法是當擋水堰板3垂直于水平方向時，擋水堰板頂端1距排水溝底14之間的距離就是擋水堰板3的實際高度；當擋水堰板3傾斜時，擋水堰板頂端1距排水溝底14之間的距離H＝h×sinφ，式中的h為擋水堰板3實際高度，φ為人工控制轉盤7的指針指向刻度盤10上的某一刻度對應的圓心角度數。
在操作中摩擦制動器11的作用是在操作過程中，通過旋轉螺帽轉盤8，先減少拉力鋼筋9的拉力，保持摩擦制動器11適度的摩擦力，一方面，可以防止在調整擋水堰板頂端1高度時，擋水堰板3上游的水壓力較大使擋水堰板3自行旋轉傾斜，而人力無法控制；另一方面，使人力能夠旋轉轉盤，調整擋水堰板頂端1的高度。在操作完成時，通過拉緊摩擦制動器11，保持擋水堰板頂端1的高度。
權利要求
1.可調式農田排水溝水位控制堰，其特征是在排水溝中設擋水堰板，水平方向轉動軸與擋水堰板底端相接，擋水堰板的另一端是擋水堰板頂端；帶有指針的人工控制轉盤與垂直方向轉動軸的上端相接，垂直方向轉動軸下端接水平方向截錐形齒輪，水平方向截錐形齒輪與垂直方向截錐形齒輪相互咬合，垂直方向截錐形齒輪與水平方向轉動軸相接，控制轉盤上的指針指向刻度盤，螺帽轉盤與拉力鋼筋通過螺絲咬合，拉力鋼筋與摩擦制動器相接。
2.根據權利要求1所述的可調式農田排水溝水位控制堰，其特征是摩擦制動器包括內摩擦片和外摩擦片，其中內摩擦片固定在水平轉動軸的一端，外摩擦片連接拉力鋼筋。
3.根據權利要求1所述的可調式農田排水溝水位控制堰，其特征是擋水堰板頂端距排水溝底之間的距離H＝h×sinφ；式中的h為擋水堰板的實際高度，φ為刻度盤上的刻度對應的圓心角度數。
全文摘要
本發明是可調式農田排水溝水位控制堰，擋水堰板設在排水溝中，其一端接水平方向轉動軸，另一端是擋水堰板頂端；控制轉盤與垂直方向轉動軸相接，垂直方向轉動軸下端有水平方向截錐形齒輪，該截錐形齒輪與垂直方向錐形齒輪相互咬合，垂直方向錐形齒輪與水平方向轉動軸相接；控制轉盤上的指針指向刻度盤；螺帽轉盤與拉力鋼筋通過螺絲咬合，拉力鋼筋下端連接摩擦制動器。優點根據土壤水分和農田地下水位適時調整控制堰的高度，控制農田排水溝中的水位，調控農田地下水位深度。在時間和空間上滿足不同作物及作物不同的生長階段對地下水位的要求，減少排水量，將氮、磷養分和雨水滯留在農田，提高雨水資源和氮、磷養分的利用率，節省開支，減少污染。
文檔編號E02B11/00GK101078210SQ20071002160
公開日2007年11月28日 申請日期2007年4月17日 優先權日2007年4月17日
發明者殷國璽, 張展羽, 張國華 申請人:河海大學