一种节地高效生态的梯形田间灌溉与排水一体化塑料渠道的制作方法

本实用新型涉及农田水利灌溉与排水工程技术领域，尤其涉及一种节地高效生态的梯形田间灌溉与排水一体化塑料渠道。

背景技术：

为加快推进农业现代化，建设生态文明，落实好“藏粮于地、藏粮于技”战略，要大规模建设高标准农田。“十二五”期间建成4亿亩，亩均粮食综合生产能力提高100公斤以上，“十三五”时期到2020年确保建成8亿亩、力争建成10亿亩高标准农田，不断提高粮、棉、油、糖等大宗农产品综合生产能力。

传统的农业灌溉与排水设施一般是灌溉与排水分离的结构，排水沟一般采用梯形土质沟道、砌石梯形沟道等；灌溉渠道一般有梯形预制混凝土渠道、梯形现浇混凝土渠道、梯形预制混凝土渠道、梯形现浇混凝土渠道。

田间排水沟道占地面积大，极大的浪费耕地，同时排水流速小导致排水效率不高。灌溉渠道防渗是提高灌溉水利用系数直接最有效的措施，传统的现浇混凝土防渗渠道特点是施工质量好，防渗效果较好，但施工复杂，非常受气候条件限制，成本大且施工进度无法掌控；传统的预制渠道，在运输、安装、使用过程中由于施工工艺及其他外力因素影响，易出现破损、渗漏等问题。根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》(SL654-2014)，田间灌溉渠道按工程等级划分一般为Ⅴ等，设计合理使用寿命为20年；且传统田间灌溉渠道一般材料主要为混凝土，在施工时均受天气影响大，雨天施工难度大，工期难以把握，同时预制块普遍较小，接缝多，施工质量难以保证，渠道整体性差；渠道若损毁重建，原材料不可回收，建筑垃圾易破坏土壤结构、污染田间水环境，不符合生态可持续性发展战略要求。

如《一种灌溉与排水一体化渠道》(申请号201721147744.1)中所述渠道是由混凝土浇筑而成，排水盲沟由碎石层和粗砂填层组成。与传统的渠道一样主要材料为混凝土、碎石与粗砂，施工过程中易受外力因素影响，工期难以把握。如《一种灌溉与排水一体化渠道》(申请号201721001951.6)中灌溉水渠和排水水渠均由砂浆整平层、防水粘接层、混凝土浇筑层和碎石层组成，所述透水板为混凝土预制板；与传统的渠道一样主要材料为混凝土与碎石，施工工艺较传统的渠道更复杂、施工难度更大，且施工过程中易受外力因素影响，工期难以把握；同时透水板为混凝土预制板，普遍接缝多，施工质量难以保证，渠道整体性差，原材料不可回收。本实用新型采用塑料材质，安装简易，受外力因素小，施工工期短，且使用寿命一般在50年及以上，原材料可进行回收，保护生态环境。

如《一种U型防腐塑料渠道构件及其构成的渠道》(申请号201520068195.3)虽然是塑料渠道，但与传统的渠道一样功能单一，若输水灌溉就不能同时具有排水泄洪功能，若排水泄洪就不能同时具有输水灌溉功能。本实用新型采用灌溉与排水结合的一体式塑料渠道代替传统的灌溉渠道及排水沟道，同时具有灌溉功能与排水功能。

如《一种U型防腐塑料渠道构件及其构成的渠道》(申请号201520068195.3)所述工作过程：梯形防腐塑料渠道构件依次连接而成，其中相邻的两个构件通过连接件6连接，在连接件6的内侧壁上和渠壁1的外侧壁上涂上防水胶后用螺丝将连接件6与渠壁1拧紧，依次连接构成塑料渠道，该塑料渠道嵌入农田土壤即可用于农田灌溉或排水。但单个构件长度1～2m，需要先将构件依次连接成塑料渠道后，再将上述塑料渠道嵌入农田，这将会使塑料渠道的连接段过多，施工不便并造成渠壁与农田沟渠土壤契合度较差，在应用中仍存在较大缺陷。本实用新型一种节地高效生态的梯形田间灌溉与排水一体化塑料渠道的工作过程：将首段塑料渠道嵌入已平整好的农田沟渠，相邻的下一段塑料渠道的首端连接槽、凹翼缘搭接于上一段塑料渠道的末端连接槽、凸翼缘并用螺栓拧紧，使施工灵活快捷，操作性强。

本实用新型将灌溉渠道与排水沟道一体化，大大减少了排水沟道占用耕地、提高了灌溉水利用系数；本实用新型结构简单，运输便捷，通过连接装置组合，简化了施工程序，极大提高了施工效率；增设盖板可防止灌溉水蒸发并可覆土种植，符合生态农业要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有排水沟道占用耕地问题及传统防渗渠道的不足，提供一种节地高效生态的梯形田间灌溉与排水一体化塑料渠道，本实用新型大大减少了排水沟道占用耕地、提高了灌溉水利用系数；本实用新型结构简单，运输便捷，通过连接装置组合，简化了施工程序，极大提高了施工效率；增设盖板可防止灌溉水蒸发并可覆土种植，符合生态农业要求。

为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种节地高效生态的梯形田间灌溉与排水一体化塑料渠道，主要包括渠壁、连接槽、凸翼缘、凹翼缘、沟壁、排水汇入孔、过滤器、盖板；所述渠壁分为内渠壁、外渠壁与渠翼，内渠壁为灌溉水流通道，外渠壁、渠翼与农田沟渠紧密贴合；连接槽分为首端连接槽与末端连接槽，首端连接槽位于塑料渠道首端，末端连接槽位于塑料渠道末端；首端连接槽中间位置设置8个下螺孔和6个上螺孔，首端连接槽与渠翼连接处设置凹翼缘，末端连接槽中间位置设置8个上螺孔和6个下螺孔，末端连接槽与渠翼连接处设置凸翼缘；所述塑料渠道的断面上部呈梯形、下部呈圆形，渠壁底部外渠壁与沟壁外沟壁一体贴合；排水汇入孔与沟壁外沟壁一体相连；过滤器设置于排水汇入孔首部；其特征在于：所述塑料渠道的断面上部呈梯形，断面下部呈圆形，盖板材质为塑料，由盖板脚及盖板腔体组成，在塑料渠道的两渠翼正中间位置均设置盖板脚槽，四个盖板脚嵌扣在所述塑料渠道盖板脚槽内；盖板腔体内可覆土并种植草皮。

进一步的，所述断面上部渠壁为梯形，顶宽B1在0.1～1m范围内，底宽B2在0.1～0.6m范围内，深H在0.1～0.8m范围内；斜率为1：m，边坡系数m为0.5～2.0；所述下部沟壁为圆形，圆内空半径R在0.1～0.5m；排水汇入孔两侧同时开孔，单孔半径0.05～0.1m，长0.2～20m，单侧孔距0.5～10m；塑料渠道每段长0.5～2m。

进一步的，所述上一段塑料渠道末端连接槽的螺孔、凸翼缘与相邻的下一段塑料渠道的首端连接槽的螺孔、凹翼缘通过螺栓固定，共同组成塑料渠道的连接装置。

进一步的，所述首端连接槽与渠壁衔接处的外渠壁设置竖肋；末端连接槽外渠壁边缘设置竖肋；渠壁两侧外渠壁上均设置横肋，沟壁底部外沟壁设置底座；其中竖肋与横肋、底座垂直交叉连接构成塑料渠道的加固结构，竖肋用于防止所述塑料渠道水平方向位移，横肋用于防止所述塑料渠道垂直方向不均匀沉降，底座位于外沟壁底部，对称分布，可平衡并稳定塑料渠道。

进一步的，可制作本塑料渠道的主要材料品种有：PE、PP、PVC、EEA、EVA、PS、HIPS、ABS、AAS、ACS、MBS、AS、BS、PMMA、PA、POM、NORYL、PC、PET、PBT、PPO、PPS、PSF、PC-ABS、PC-PBT、PC-PMMA、TPR、TPU、TPE等。

本实用新型提出的一种节地高效生态的梯形田间灌溉与排水一体化塑料渠道，由于其是由塑料渠道按照一定顺序连接而成，改变了传统防渗渠道的施工方法，产生如下有益效果：

1、本实用新型的断面上部呈梯形、断面下部呈圆形，渠壁与沟壁是由塑料与紫外线吸收剂及抗氧化剂一起而制而成，结构符合稳定要求，不易产生变形；抗老化塑料使得塑料渠道质量较轻、耐用且抗腐蚀；渠壁与沟壁壁内光滑、糙率小，可较大程度提高过水能力，增大排水流速，灌溉水利用系数很高，水量损失小，节约水资源。

2、渠翼增加盖板，减小水分蒸发，进一步提高灌溉水利用系数，覆土种植符合生态农业的理念与要求。

3、每个塑料渠道具有连接装置和加固结构，有效的保障塑料渠道不易漏水和变形，且能够快速且简便地安装，容易拆卸、便于维护。

4、本实用新型结构简单，施工及养护方便，塑料渠道及盖板可回收再利用，生态环保，安全性能好，适用范围广。

目前尚未在农田水利灌溉与排水工程技术领域应用。本实用新型采用灌溉与排水结合的一体式塑料渠道代替传统的灌溉渠道及排水沟道，从而达到节约耕地、提高灌溉水利用系数，降低施工难度，加快施工进度，实现生态要求。

与《一种U型防腐塑料渠道构件及其构成的渠道》(申请号201520068195.3)相比，本实用新型塑料渠道具有全面的功能性、更好的水流条件及结构稳定性，并且不需要单独设置连接件，各塑料渠道相互独立，通过塑料渠道首端连接槽、凹翼缘与相邻塑料渠道末端连接槽、凸翼缘连接，将农田沟渠铺筑过程变得非常简单便捷，大大提高了施工效率，具有更广阔的应用前景。同时在渠翼上增设盖板并覆土种植，不仅进一步提高了灌溉水利用系数，而且符合生态理念与要求，适用于生态农业灌溉与排水工程。

附图说明

图1：本实用新型的塑料渠道首端视图；

图2：本实用新型的塑料渠道末端视图；

图3：本实用新型的塑料渠道横断面图；

图4：本实用新型的塑料渠道平面图；

图5：本实用新型的塑料渠道盖板细部图；

图6：本实用新型的梯形田间灌溉与排水一体化塑料渠道的示意图。

图中：1-渠壁、2-首端连接槽、3-末端连接槽、4-凸翼缘、5-凹翼缘、6-竖肋、7-横肋、8-沟壁、9-排水汇入孔、10-过滤器、11-底座、12-盖板、13-盖板脚槽、14-盖板脚和15-盖板腔体。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1-6所示，本实用新型公开了一种节地高效生态的梯形田间灌溉与排水一体化塑料渠道，其技术方案为：所述的塑料渠道包括渠壁1、首端连接槽2、末端连接槽3、凸翼缘4、凹翼缘5、竖肋6、横肋7、沟壁8、排水汇入孔9、过滤器10、底座11、盖板12、盖板脚槽13、盖板脚14和盖板腔体15；其特征在于：所述塑料渠道的断面上部呈梯形，渠壁1分为内渠壁、外渠壁与渠翼，内渠壁为灌溉水流通道，外渠壁、渠翼与农田沟渠紧密贴合；首端连接槽2位于塑料渠道首端，末端连接槽3位于塑料渠道末端；首端连接槽2中间位置设置多个螺孔，首端连接槽2与渠翼连接处设置凹翼缘5，首端连接槽2与渠壁1衔接处的外渠壁设置竖肋6；末端连接槽3中间位置设置多个下螺孔，末端连接槽3与渠翼连接处设置凸翼缘4，末端连接槽3外渠壁边缘设置竖肋6；渠壁1两侧外渠壁上均设置横肋7，所述塑料渠道的断面下部呈圆形，渠壁1底部外渠壁与沟壁8外沟壁一体贴合；排水汇入孔9与沟壁8外沟壁一体相连；过滤器10设置于排水汇入孔9首部；沟壁8底部外沟壁设置底座11，两渠翼正中间位置均设置盖板脚槽13；盖板脚14嵌扣在渠翼上的盖板脚槽13内。

所述的塑料渠道的断面上部呈梯形，塑料渠道顶宽B1在0.1～1m范围内，底宽B2在0.1～0.6m范围内，深H在0.1～0.8m范围内；斜率为1：m，边坡系数m为0.5～2.0。塑料渠道长度L在0.5～2.0m范围内，深H在0.1～1.0m范围内，渠壁厚度a在0.003～0.03m范围内，首端连接槽与末端连接槽壁厚a/2，渠翼宽度b在0.05～0.15m范围内，厚度为a；所述渠壁1两翼正中间位置预留盖板脚槽15，盖板脚槽长L2＝L/10，宽b1＝b/3。

所述的塑料渠道的断面下部呈圆形，圆内空半径R在0.1～0.5m，排水汇入孔两侧同时开孔，单孔半径0.05～0.1m，长0.2～20m，单侧孔距0.5～10m。

所述的塑料渠道渠壁1的两外侧壁上均设置有竖肋6和横肋7，竖肋6和横肋7、底座11垂直交叉连接构成塑料渠道的加固结构，竖肋、横肋和底座厚度为a，末端连接槽处的竖肋6位于边缘，首端连接槽处的竖肋6位于L1位置处，L1在0.03～0.05m范围内，横肋位于塑料渠道竖向H/3的位置。底座11平行设置在沟壁10外侧的底部对称分布，距塑料渠道圆弧底R/2及R，加固结构可用于防止所述塑料渠道垂直方向不均匀沉降及水平方向位移，可平衡并稳定所述塑料渠道，使得塑料渠道在运行时更加可靠、稳固。

所述的塑料渠道由塑料与紫外线吸收剂及抗氧化剂一起压制而成，可防止塑料渠道因暴露在空气或浸泡在水中老化而致使其不能正常工作，渠翼、加固结构及底座可保护塑料渠道不受外力的破坏，从而延长了塑料渠道的使用寿命，节约成本。

所述盖板12材质为塑料，四个盖板脚14嵌扣在所述塑料渠道盖板脚槽13内；盖板腔体15内可覆土并种植草皮等植物，盖板脚14长L2/2，宽b1，盖板12外尺寸为长L-L1、宽B+b+b1；盖板腔体15尺寸为长L-L1-2b1、宽B+b-b1，厚度为a，高h4在0.05～0.1m范围内。

本实用新型的塑料渠道制备过程：由塑料渠道依次连接而成，主要包括如下步骤：

(1)将首个塑料渠道嵌入已平整好的农田沟渠，相邻塑料渠道首端连接槽2、凹翼缘5搭接于上一段塑料渠道末端连接槽3、凸翼缘4，用螺栓将螺拧紧；

(2)将所述盖板12的四个盖板脚14嵌扣在盖板脚槽13内；

(3)对所述盖板腔体17进行覆土并种植草皮等植物。

(4)重复步骤(1)—(3)，直至塑料渠道全部铺筑完成。

本实用新型采用灌溉与排水结合的一体式塑料渠道代替传统的灌溉渠道及排水沟道，从而达到减少田间排水沟道的耕地占用面积的目的；材料是由塑料与紫外线吸收剂及抗氧化剂一起而制而成，断面上部为外扩梯形结构，断面下部为圆形结构，符合结构稳定要求，可以减少塑料渠道侧壁压力，不易产生变形；抗老化塑料使得塑料渠道质量较轻、耐用且抗腐蚀；渠壁与沟壁光滑、糙率小，可较大程度提高过水能力；渠翼增加盖板，减小水分蒸发，可进一步提高灌溉水利用系数，水量损失小，节约水资源，覆土种植符合生态农业的理念与要求；每个塑料渠道具有连接装置和加固结构，有效的保障渠道不易漏水和变形，且能够快速且简便地安装，容易拆卸、便于维护；本实用新型结构简单，施工及养护方便，塑料渠道及盖板可回收再利用，生态环保，安全性能好，适用范围广。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。