除涝降渍装置的制作方法

本发明涉及农田水利工程技术领域，特别涉及一种除涝降渍装置。

背景技术：

由降雨排水形成的涝渍灾害是影响我国粮食生产和乡村基础设施安全的重要因素。涝渍灾害包含涝灾和渍灾两部分，涝灾是雨后积水过多，地面排水系统不能及时排除形成的灾害；渍灾是指由于地下水位过高，导致土壤水分经常处于饱和状态，土壤层理化性状恶化，水、热、气和养分失调，影响作物生长或危及作物存活的一种灾害。一般情况下，在大部分地区涝灾和渍灾是同时存在的，难以截然分开，因此统称为涝渍灾害。为了减少涝渍灾害，需要一种除涝降渍装置对涝渍进行处理。

相关技术通过在地面下铺设暗管，在暗管的周围铺设大范围砂石料至耕作层以下，通过暗管与地面上的明沟进行组合，涝水通过明沟排除，渍水通过暗管排出。

发明人发现相关技术至少存在以下问题：

一方面，明沟会占用太多耕地，影响农作业生产；另一方面，在暗管铺设大范围砂石料需要耗大量的砂石料，导致排水成本高，且施工难度大。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种除涝降渍装置，可解决上述占用太多耕地，排水成本高，且施工难度大的技术问题。技术方案如下：

提供了一种除涝降渍装置，所述装置包括：

排水管道单元、水流控制单元和砂石单元；

所述水流控制单元包括：引流件、引流支撑件和引流控制件；

所述引流件的上端与所述砂石单元的下端连通，所述引流件的下端与所述引流支撑件连通，所述引流支撑件与所述排水管道单元连通；

所述引流控制件设置在所述引流件内，所述引流控制件用于控制地表涝水进入所述排水管道单元内，以及用于避免所述排水管道单元内水流进入所述引流支撑件内；

所述排水管道单元用于铺设在地面以下；

所述砂石单元的上端与地面相连通。

在一种可选的实施方式中，所述引流件包括：土工织物、过滤体与基体；

所述土工织物包裹在所述过滤体外，所述土工布织物设置在所述基体内部，所述基体的上表面与下表面被配置为允许液体通过；

所述基体的上端与所述砂石单元连通，所述基体的下端与所述引流支撑件连通。

在一种可选的实施方式中，所述引流控制件包括：引流片与第一限位件；

所述引流支撑件包括：顺次连接的第一直管段、变径管段与第二直管段；

所述第一直管段的直径小于所述第二直管段的直径，所述第一直管段与所述引流件的下端连通，所述第二直管段与所述排水管道单元的上端连通；

所述引流片设置在所述变径管段内，且与所述变径管段的内壁成参考角度，所述第一限位件的一端与所述变径管段的内壁连接，另一端用于支撑所述引流片。

在一种可选的实施方式中，所述引流控制件还包括：连接件，所述连接件的一端与所述引流片连接，另一端与所述变径管段的内壁连接。

在一种可选的实施方式中，所述装置还包括：基座，所述基座的上端与所述引流件连接，所述基座的下端与所述引流支撑件连接，所述基座用于支撑所述引流件，且所述基座被配置为允许液体通过。

在一种可选的实施方式中，所述砂石单元包括：内层砂石单元与外层砂石单元；

所述外层砂石单元铺设在所述内层砂石单元砂石的上方或所述外层砂石单元铺设在所述内层砂石单元砂石的周围；

所述内层砂石单元中砂石的粒径大于所述外层砂石单元中砂石的粒径；

所述内层砂石单元中砂石形成的间隙与所述引流件连通，所述外层砂石单元用于从地面以下延伸至所述地表。

在一种可选的实施方式中，所述排水管道单元包括：排水管道与第二限位件；

所述排水管道用于铺设在地面以下，所述排水管道外壁开设有连接槽，所述引流支撑件设置在所述连接槽内，所述第二限位件一端与所述连接槽连接，另一端用于与所述引流支撑件相抵。

在一种可选的实施方式中，所述内层砂石单元中砂石的粒径可以通过如下公式选择：

4d15≤d15≤4d85

其中，d15表示作为保护层的内层砂石单元的颗粒含量小于15％时的颗粒直径，d15表示作为保护土的外层砂石单元的颗粒含量小于15％时的颗粒直径，d85表示作为保护土的外层砂石单元的颗粒含量小于85％时的颗粒直径；

所述外层砂石单元中砂石的粒径可以通过如下公式选择：

4d15≤d15≤4d85

其中，d15表示作为保护层的外层砂石单元的颗粒含量小于15％时的颗粒直径，d15表示作为保护土的外层砂石单元外部土壤颗粒含量小于15％时的颗粒直径，d85表示作为保护土的外层砂石单元外部土壤颗粒含量小于85％时的颗粒直径。

在一种可选的实施方式中，所述土工织物的有效孔径可通过如下公式获得：

o90/d85＝4

其中o90为土工织物有效孔径，d85为排水管道周围的土壤粒径分布曲线上土壤颗粒含量通过85％点处的粒径。

在一种可选的实施方式中，所述引流片的长度可通过如下公式获得：

其中，l为所述变径管段的倾斜长度，d为所述引流片的长度，db为第二直管段的直径，φ为变径管段与所述第二直管段之间的夹角，所述夹角大于180°。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

涝水经过砂石单元后，涝水中的农作物秸秆等杂物被过滤掉，涝水进入到引流件后，涝水中较大的土壤等颗粒被过滤掉，以防排水管道单元被较大的土壤等颗粒淤堵，涝水继续向下流至引流控制件，通过引流控制件可以控制地表涝水进入排水管道单元内，以及可以避免排水管道单元内水流进入引流支撑件内。地面内的渍水以及地表的涝水最终通过排水管道单元被排出。采用本发明实施例提供的除涝降渍装置，占用耕地较少，排水成本低，且施工难度小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置结构立体示意图；

图2是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的水流控制单元结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的水流控制单元结构分解示意图；

图4是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的水流控制单元结构分解示意图；

图5是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的水流控制单元结构分解示意图；

图6是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的基座结构布置示意图；

图7是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的砂石单元铺设方式示意图；

图8是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的底座施工示意图；

图9是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的引流工作示意图；

图10是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的引流工作示意图；

图11是本发明实施例提供的一种除涝降渍装置的应用示意图。

附图标记分别表示：

1-排水管道单元，2-水流控制单元，3-砂石单元，4-基座，11-排水管道，12-第二限位件，21-引流件，22-引流支撑件，23-引流控制件，211-土工织物，212-过滤体，213-基体，221-第一直管段，222-变径管段，223-第二直管段，231-引流片，232-第一限位件，233-连接件，31-内层砂石单元，32-外层砂石单元。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种除涝降渍装置，如图1所示，装置包括：排水管道单元1、水流控制单元2和砂石单元3；

水流控制单元2包括：引流件21、引流支撑件22和引流控制件23；

引流件21的上端与砂石单元3的下端连通，引流件21的下端与引流支撑件22连通，引流支撑件22与排水管道单元1连通；

引流控制件23设置在引流件21内，引流控制件23用于控制地表涝水进入排水管道单元1内，以及用于避免排水管道单元1内水流进入引流支撑件22内；

排水管道单元1用于铺设在地面以下；

砂石单元3的上端与地面相连通。

本发明实施例提供的装置至少具有以下技术效果：

涝水经过砂石单元3后，涝水中的农作物秸秆等杂物被过滤掉，涝水进入到引流件21后，涝水中较大的土壤等颗粒被过滤掉，以防排水管道单元1被较大的土壤等颗粒淤堵，涝水继续向下流至引流控制件23，通过引流控制件23可以控制地表涝水进入排水管道单元1内，以及可以避免排水管道单元1内水流进入引流支撑件22内。地面内的渍水以及地表的涝水最终通过排水管道单元1被排出。采用本发明实施例提供的除涝降渍装置，占用耕地较少，排水成本低，且施工难度小。

以下将通过可选地实施例进一步地描述本发明实施例提供的装置。

可选的，如图1所示，引流件21包括：土工织物211、过滤体212与基体213；

土工织物211包裹在过滤体212外，土工织物211设置在基体213内部，基体213的上表面与下表面被配置为允许液体通过；

基体213的上端与砂石单元3连通，基体213的下端与引流支撑件22连通。

将土工织物211完全包裹在过滤体212的外部，以防排水管道11被较大的土壤颗粒等杂物淤堵。

作为一种示例，过滤体212可以为具有一定抗压强度和强透水性能的透水盲沟，其中，该透水盲沟可以为一次性成型的盲沟也可以为人为拼接的盲沟，本发明实施例对此不做限制。

基体213的上端与砂石单元3连通，基体213的下端与引流支撑件22连通，其中基体213的下端与引流支撑件22的连接方式可以为可拆卸连接，便于基体213或者引流支撑件22发生故障时及时进行拆卸更换。

作为一种示例，基体213的形状可以为矩形也可以为圆形等，本发明实施例对此不做限制。基体213的材质可以为合金材质且具有一定抗压强度，以支撑起砂石单元3。

设置在基体213内部的过滤体212的数量应保证刚好将基体213的内部填充满，且起到连通砂石单元3的作用。其中，基体213的上表面与下表面可以允许涝水从过滤体212中流过。

可选的，如图2所示，引流控制件23包括：引流片231与第一限位件232；

引流支撑件22包括：顺次连接的第一直管段221、变径管段222与第二直管段223；

第一直管段221的直径小于第二直管段223的直径，第一直管段221与引流件21的下端连通，第二直管段223与排水管道单元1的上端连通；

引流片231设置在变径管段222内，且与变径管段222的内壁成参考角度，第一限位件232的一端与变径管段222的内壁连接，另一端用于支撑引流片231。

作为一种示例，第一直管段221、变径管段222与第二直管段223之间可以采用可拆卸连接，例如，可以在第一直管段221、变径管段222与第二直管段223表面分别设置配套螺纹进行连接。其中，如图3所示，第一直管段221还可以与基座4相连接，以支撑基座4的重力。如图4所示，第二直管段223还可以与排水管道11相连接，以保证水流可以流入排水管道11内，完成排水作业。

作为一种示例，第一直管段221、变径管段222与第二直管段223的长度均可以为1-5cm(单位：厘米)。作为一种示例，第一直管段221、变径管段222与第二直管段223的长度均可以为1cm、2cm、3.5cm、4.8cm或5cm等。

作为一种示例，第一直管段221、变径管段222与第二直管段223的直径可以为第一直管段221直径的1.5-2倍，以保证设置在变径管段222内的引流控制件23可以正常工作，且可以保证直径较大的变径管段222和第二直管段223对砂石单元3以及引流件21具有一定的支撑作用，进而保证装置的稳定性。例如，变径管段222与第二直管段223的直径可以为第一直管段221直径的1.5倍、1.6倍、1.8倍或2倍等。具体的，可根据市场管材规格选取变径管段222与第二直管段223的直径，例如，变径管段222与第二直管段223的直径可以为10-30cm，例如，变径管段222与第二直管段223的直径可以10cm、15cm、16cm、20cm、24cm或30cm等。

引流片231与变径管段222的内壁成参考角度，作为一种示例，引流片231与变径管段222的内壁的参考角度可以设置为30-60度。例如，引流片231与变径管段222的内壁的参考角度可以设置为30度、35度、42度、50度、56或60度等。

作为一种示例，第一限位件232与引流片231的连接方式可以为铰接。引流片231的周围需保持密封不透水的状态。例如，在引流片231的周围可以贴上橡胶片等，以防涝水水流较大时，涝水通过引流片231。

作为一种示例，引流片231的形状可以为圆形，也可以为椭圆形等，本发明实施例对引流片231的形状不限于此。

作为一种示例，引流片231的直径略大于第一直管段221，以保证引流片231在变径管段222内可以正常工作。

作为一种示例，第一限位件232可以为具有一定抗压强度的支撑板，以支撑引流片231。

第一限位件232的一端与变径管段222的内壁相连接，可以为固定连接，也可以为可拆卸连接，保证第一限位件232与变径管段222的连接稳定性即可。

第一限位件232的另一端用于支撑引流片231，第一限位件232的长度应根据引流片231的尺寸大小情况而定，以使引流片231与第一限位件232能够正常工作。

可选的，如图5所示，引流控制件23还包括：连接件233，连接件233的一端与引流片231连接，另一端与变径管段222的内壁连接。

作为一种示例，连接件233的一端与引流片231柔性连接，另一端与变径管段222的内壁连接。其中，柔性连接也可以称为弹性连接，指的是允许相互连接的构件发生位移或转角，不限制构件的某一个方面变形的一种连接方式，可以起到减震的作用。柔性连接方式可以包括：铰接或含有弹簧隔振的连接等。

作为一种示例，连接件233可以为铰链，以使引流片231可以正常工作。连接件233的材质可以为具有一定抗压强度，且抗腐蚀性能的材质。例如，连接件233的材质可以为合金材质，以保证引流片231与变径管段222内壁的连接稳定性。

可选的，如图6所示，装置还包括：基座4，基座4的上端与引流件21连接，基座4的下端与引流支撑件22连接，基座4用于支撑引流件21，且基座4被配置为允许液体通过。

基座4采用的材质可以是具有一定抗压强度，且具有一定耐腐蚀性能的基底的材质。作为一种示例，基座4的材质可以是合金材质，以支撑引流件21。基座4的材质也可以为聚氯乙烯等。

基座4的形状可根据实际除涝降渍作业情况的需要而定。作为一种示例，基座4的形状可以采用矩形、圆形或其他形状，并且基座4的四周为不透水的密封状态。

作为一种示例，基座4的高度可以为5cm-15cm等，例如，基座4的高度可以为5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12m、13cm、14cm或15cm等。

基座4的长度和宽度根据排水管道11排除涝水的水流量、施工操作的难易程度以及消耗砂石料成本的实际情况而定。作为一种示例，基座4的长度和宽度均可以设置为50cm-200cm，以保证能够有效汇集并排除掉涝水，且降低砂石料消耗的成本。例如，基座4的长度可以设置50cm，基座4的宽度可以设置为100cm或者是基座4的长度可以设置100cm，基座4的宽度可以设置为200cm等。

可选的，砂石单元3包括：内层砂石单元31与外层砂石单元32；

外层砂石单元32铺设在内层砂石单元31砂石的上方或外层砂石单元32铺设在内层砂石单元31砂石的周围；

内层砂石单元31中砂石的粒径大于外层砂石单元32中砂石的粒径；

内层砂石单元31中的砂石形成的间隙与引流件21连通，外层砂石单元32用于从地面以下延伸至地表。

其中，砂石单元3的长度和宽度与基座4的长度和宽度分别相适配。

内层砂石单元31与外层砂石单元32的铺设方式可以采用分层填充方式垂直铺设至地表。外层砂石单元32可以铺设在内层砂石单元31砂石的周围，例如，外层砂石单元32可以成环形状铺设在内层砂石单元31砂石的周围。

作为一种示例，如图7所示，外层砂石单元32也可以铺设在内层砂石单元31砂石的上方。

当涝水进入砂石单元3中时，由较小砂石粒径组成的外层砂石单元32可以将地表上的农作物秸秆等杂物拦截住，且不影响农业人员的机械耕作过程。由较大砂石粒径组成的内层砂石单元31可以用于与引流件21连通，内层砂石单元31可以减少较大的土壤颗粒进入引流件21内部，以防引流件21被较大的土壤颗粒淤堵。

可选的，如图8所示，排水管道单元1包括：排水管道11与第二限位件12；

排水管道11用于铺设在地面以下，排水管道11外壁开设有连接槽，引流支撑件22设置在连接槽内，第二限位件12一端与连接槽连接，另一端用于与引流支撑件22相抵。

排水管道11沿水平方向铺设在地面以下，其中，第一直管段221的直径可以大于排水管道11的直径。作为一种示例，第一直管段221的直径可以设置为排水管道11直径的1.5-2倍，以控制进入引流控制件23的涝水水量。例如，第一直管段221的直径可以设置为排水管道11直径的1.5倍、1.6倍、1.7倍或2倍等。可以根据市场管材规格选取第一直管段221的直径，例如，第一直管段221直径可以设置为11cm或15cm等。

作为一种示例，排水管道11可以采用水平向打孔波纹塑料管排水，以保证排水管道11具有传统排水管道11排除渍水的作用，同时也能够排除垂直向进入排水管道11中的涝水。第二限位件12可以采用单向卡片，通过单向卡片与水平向打孔波纹塑料管的波纹外壳相互作用将排水管道11与引流支撑件22相连接。

作为一种示例，排水管道11的外壁开设有连接槽，引流支撑件22设置在连接槽内，引流支撑件22的尺寸大小与连接槽的尺寸大小相适配。

第二限位件12的另一端与引流支撑件22相抵，相抵的方式可以采取可拆卸连接，便于作业人员及时对第二限位件12或引流支撑件22拆卸更换。

可选的，内层砂石单元31中砂石的粒径可以通过如下公式选择：

4d15≤d15≤4d85

其中，d15表示作为保护层的内层砂石单元31的颗粒含量小于15％时的颗粒直径，d15表示作为保护土的外层砂石单元32的颗粒含量小于15％时的颗粒直径，d85表示作为保护土的外层砂石单元32的颗粒含量小于85％时的颗粒直径；

外层砂石单元32中砂石的粒径可以通过如下公式选择：

4d15≤d15≤4d85

其中，d15表示作为保护层的外层砂石单元32的颗粒含量小于15％时的颗粒直径，d15表示作为保护土的外层砂石单元32外部土壤颗粒含量小于15％时的颗粒直径，d85表示作为保护土的外层砂石单元32外部土壤颗粒含量小于85％时的颗粒直径。

土壤中不同粗细级别的土壤颗粒所占含量的分布情况，可以用土壤粒径分布曲线表示。其中，在土壤粒径分布曲线上，横坐标为土壤颗粒直径，纵坐标为土壤颗粒的累积百分含量。内层砂石单元31和外层砂石单元32中砂石的粒径可以结合土壤粒径分布曲线和上述两个公式对应关系进行选择。

可以理解的是，由较小砂石粒径组成的外层砂石单元32可以用于从地面以下延伸至地表，当涝水进入砂石单元3中时，外层砂石单元32可以将地表上的秸秆等杂物拦截住，且不影响农业人员的机械耕作过程。由较大砂石粒径组成的内层砂石单元31可以用于与引流件21连通，内层砂石单元31可以减少土壤颗粒进入引流件21内部，而导致引流件21被土壤颗粒淤堵。

可选的，土工织物211的有效孔径可通过如下公式获得：

o90/d85＝4

其中o90为土工织物211有效孔径，d85为排水管道11周围的土壤颗粒含量通过85％点处的粒径。

土工织物211的选择上可以根据土壤结构和质地并且参照排水管道11外包滤料选择方法而设置。对于有淤积倾向的土壤结构，可先按照下式对土工织物211进行初步选择，再通过现场实际应用而确定，以防止土工织物211的孔径被土壤颗粒淤堵，影响装置的排水效果。

o90/d85＝4

其中，o90为土工织物211有效孔径，d85为在排水管道11周围的土壤粒径分布曲线上土壤颗粒含量通过85％点处的粒径。

可选的，引流片231的长度可通过如下公式获得：

其中，l为变径管段222的倾斜长度，d为引流片231的长度，db为第二直管段223的直径，φ为变径管段222与第二直管段223之间的夹角，夹角大于180°。

引流片231可以将涝水向下引流进入排水管道11，也可以避免将排水管道11内的渍水自下而上进入到引流支撑件22内，从而提高了装置的除涝降渍能力。

作为一种示例，如图9所示，当水流方向主要为垂直方向时，即当涝水水流较大而渍水水流较小时，涝水冲击引流片231，引流片231被打开，然后涝水可进入到排水管道11中，且不阻碍排水管道11中渍水的流动。如图10所示，当水流方向主要为水平方向时，即当涝水水流较小而渍水水流较大时，渍水冲击引流片231，引流片231被闭合，避免排水管道11内部由于水压过高，渍水自下而上进入到引流支撑件22内。

需要特别说明的是，本发明实施例提供的装置应用场景可以是耕地土壤层中。如图11所示，在耕地土壤层中，在水平方向上每距离50m位置处可以设置一个长度为100cm、宽度为50cm的本发明实施例提供的装置。作为一种示例，可以设置4个该装置，由此，可以将排水管道单元1的排涝水量提高1倍左右。

本发明实施例提供的装置较小，占用耕地较少，保证耕地数量，排水成本低，且施工难度小。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。