(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側縁に農道が設けられるとともに畦畔によって複数の耕作区に区分された水田の用水管理システムであって、農道に沿って給水パイプと、水位調整パイプと、排水パイプとが埋設されるとともに、各耕作区には自動水位設定装置が設置され、該自動水位設定装置は、有底筒状の給排水枡に、給水パイプに接続する用水流入部と、上流側の水位調整パイプに接続する調整水流入部と、下流側の水位調整パイプに接続する調整水流出部と、耕作区に接続する耕作区給排水部と、排水パイプに接続する用水排出部とを備え、前記用水流入部，調整水流出部及び用水排出部は、高さ調節可能な越流堰をそれぞれ備えるとともに、給排水枡の底部に開閉可能な排泥部を備えており、前記給水パイプから給排水枡内に流入した用水が耕作区給排水部から耕作区へ給水され、該耕作区に供給された余剰の用水や雨水が耕作区給排水部から給排水枡に流入して用水排出部の越流堰を越えて排水パイプに排出され、上流側の水位調整パイプから給排水枡に流入した用水が耕作区給排水部から耕作区へ給水されるとともに、余剰の用水や耕作区から給排水枡に逆流した雨水が調整水流出部の越流堰を越えて下流側の水位調整パイプに流出するように構成したことを特徴とする水田の用水管理システム。
【請求項２】
前記越流堰は、前記用水流入部，調整水流出部及び用水排出部を形成する上向きに開口したパイプの上端部に、上下動可能に嵌装された筒体により形成されていることを特徴とする請求項１記載の水田の用水管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水田の用水管理システムに関し、詳しくは、水田に対する灌漑用水の供給及び排出を自動的に管理できる水田の用水管理システムであって、更に詳しくは、必要最小限の用水を各耕作区に供給することによって、水田全体にわたって満遍なく用水を供給できるとともに、各耕作区の水位を一定に維持することができる水田の用水管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の水田構造を示す概略平面図であって、河川１を流れる水は、水路２から上流側の幹線給水路３に導かれて水田４に供給されるようになっている。水田４は、畦畔４１によって複数の耕作区４２に区分されており、長手方向に延びる農道４０の側縁には、それぞれの耕作区４２に沿って開放型の給水路３１が設けられている。この給水路３１の上流側は、前記幹線給水路３と接続しており、各耕作区４２に面した給水路３１の側壁は、給水口３２が設けられている。図９に斜視図で示すように、給水路３１を流れる用水は、各給水口３２から各耕作区４２に供給されるようになっている。
【０００３】
また、前記給水路３１の反対側に位置する水田４，４の間には、開放型の排水路３３が設けられている。各耕作区４２に面した排水路３３の排水口には、水位設定器３４が設けられており、この水位設定器３４の高さを調整することにより、それぞれの耕作区４２の田面水位を一定の高さに維持できるように形成されている。排水路３３の下流側は、幹線排水路３５と接続しており、この排水路３５に放出された余剰の用水や雨水は、水路３６から河川に還流されるようになっている。
【０００４】
この水田の場合には、給水路３１を流れる用水は、給水路３１の上流側に位置する給水口３２から各耕作区４２に流入する。そして、耕作区４２に供給された用水は、水位設定器３４によって一定の水位に維持されるとともに、余剰の用水が排水路３３に排出される。このようにして、上流側から下流側の耕作区４２に向かって用水が順次供給されていくため、下流側の耕作区４２ほど用水の供給が不足がちとなる。特に、日照りが続く旱魃期には、下流側の耕作区４２にほとんど用水が供給されなくなり、稲の成育不良によって収穫量が減少するということがあった。
【０００５】
また、各水路が開放型で形成されている従来の水田では、給水路３１や排水路３３の占有幅だけ耕作区４２や農道４０のスペースが狭くなるため、農地を有効利用できないという問題もあった。さらには、上方が開放した各水路には、土砂等が落下して堆積し易いため、土砂等の排出作業を頻繁に行わなければならず、水路管理が煩わしいという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本出願人らは、先に特願平８−１７１９６３号において、上述のような従来の問題点を一挙に解決できる用水の管理システムを提供した。この用水管理システムは、大きな配管勾配がとれない平坦地においても、水田全体にわたって用水を供給でき、田面水位を一定に維持できるという点では、画期的で極めて優れたものであったが、施工性やコストの点では若干の問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、先に提案した用水の管理システムを更に改善したものであって、水田全体にわたって用水を供給でき、田面水位を自動的に一定に維持できるとともに、施工性に優れ、しかも安価に提供することができる水田の用水管理システムを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の水田の用水管理システムは、側縁に農道が設けられるとともに畦畔によって複数の耕作区に区分された水田の用水管理システムであって、農道に沿って給水パイプと、水位調整パイプと、排水パイプとが埋設されるとともに、各耕作区には自動水位設定装置が設置され、該自動水位設定装置は、有底筒状の給排水枡に、給水パイプに接続する用水流入部と、上流側の水位調整パイプに接続する調整水流入部と、下流側の水位調整パイプに接続する調整水流出部と、耕作区に接続する耕作区給排水部と、排水パイプに接続する用水排出部とを備え、前記用水流入部，調整水流出部及び用水排出部は、高さ調節可能な越流堰をそれぞれ備えるとともに、給排水枡の底部に開閉可能な排泥部を備えており、前記給水パイプから給排水枡内に流入した用水が耕作区給排水部から耕作区へ給水され、該耕作区に供給された余剰の用水や雨水が耕作区給排水部から給排水枡に流入して用水排出部の越流堰を越えて排水パイプに排出され、上流側の水位調整パイプから給排水枡に流入した用水が耕作区給排水部から耕作区へ給水されるとともに、余剰の用水や耕作区から給排水枡に逆流した雨水が調整水流出部の越流堰を越えて下流側の水位調整パイプに流出するように構成したことを特徴としている。
【０００９】
また、前記越流堰が、前記用水流入部，調整水流出部及び用水排出部を形成する上向きに開口したパイプの上端部に上下動可能に嵌装された筒体により形成されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照してさらに詳細に説明する。図１は本発明の水田の用水管理システムの実施の形態の一例を示す概略平面図である。
【００１１】
水田４の内部は、短手方向に延びる畦畔４１によって複数の耕作区４２に区分されている。各耕作区４２は、例えば、長辺が１００〜２００ｍ、短辺が３０〜１００ｍ程度の長方形状に区分され、全体的に見れば緩やかに傾斜しているにしても、略平坦に整地されている。
【００１２】
また、水田４の側縁には、その長手方向に沿って農道４３が設けられている。この農道４３の上面は、その中央部が従来の農道と略同じ幅寸法の平坦面に形成されており、この平坦面の片側又は両側に、水田４側に向かって下り勾配となった傾斜面が形成されている。この傾斜面は、従来農道に沿って設けられていた用水路や排水路を撤去して埋め戻しを行った部分である。このため、農道４３は、従来の農道よりもかなり広幅になっており、トラクター等を旋回させて方向転換したり、農道４３の片方を駐車スペースとして利用できるようになっている。
【００１３】
図１の右側に示した一方の農道４３には、その傾斜面の下方に、給水パイプ５１と、水位調整パイプ５２と、排水パイプ５３とが埋設されている。また、各耕作区４２の側縁には、各耕作区４２に給排水パイプ５４を介して接続した自動水位設定装置６がそれぞれ設置されており、各自動水位設定装置６に、前記給水パイプ５１，水位調整パイプ５２及び排水パイプ５３がそれぞれ接続されている。
【００１４】
また、図１の左側に示した農道４３、すなわち、水田４，４に挟まれた農道４３には、中央に給水パイプ５１が一本埋設されており、その両側に、水位調整パイプ５２と排水パイプ５３とが、それぞれ一本ずつ埋設されている。この農道４３の両側に位置する各耕作区４２の側縁にも、前記同様に給水パイプ５１，水位調整パイプ５２及び排水パイプ５３にそれぞれ接続された自動水位設定装置６が設置されている。
【００１５】
前記給水パイプ５１の上流側は、幹線給水路３７に接続しており、水位調整パイプ５２及び排水パイプ５３の上流側は、最も上手の耕作区４２に設置された自動水位設定装置６に接続し、その下流側は、幹線排水路３８に接続している。なお、図示は省略するが、幹線給水路３７には、河川から水を引き込むための水路が接続しており、幹線排水路３８には、放出された用水や雨水を河川に還流させるための水路が接続している。
【００１６】
図２は一耕作区４２の用水管理に用いられる自動水位設定装置６の配管概略図である。自動水位設定装置６は、有底筒状の給排水枡６０に、給水パイプ５１に接続する用水流入部６１と、上流側の水位調整パイプ５２に接続する調整水流入部６２と、下流側の水位調整パイプ５２に接続する調整水流出部６３と、耕作区４２の給排水パイプ５４に接続する耕作区給排水部６４と、排水パイプ５３に接続する用水排出部６５とを備えている。さらに、前記用水流入部６１、調整水流出部６３及び用水排出部６５には、高さ調節可能な越流堰７１，７３，７５がそれぞれ設けられている。
【００１７】
図３は自動水位設定装置の作動を説明するための模式図、図４乃至図７は自動水位設定装置の具体的な形状例を示すもので、図４は斜視図、図５は平面図、図６は断面正面図、図７は断面側面図である。
【００１８】
この自動水位設定装置６は、底面が円錐状に形成された円筒形の給排水枡６０内に各種給排水手段を設けたものである。給排水手段としては、前述のように、給水パイプ５１に接続する用水流入部６１と、上流側の水位調整パイプ５２に接続する調整水流入部６２と、下流側の水位調整パイプ５２に接続する調整水流出部６３と、耕作区４２の給排水パイプ５４に接続する耕作区給排水部６４と、排水パイプ５３に接続する用水排出部６５とが設けられている。また、用水流入部６１、調整水流出部６３及び用水排出部６５には、高さ調節可能な越流堰７１，７３，７５がそれぞれ設けられており、これらの越流堰７１，７３，７５の高さ位置を調節することにより、耕作区４２の水位維持や給排水を行えるようになっている。さらに、用水流入部６１には、用水流入量を調節するためのバルブ６１Ｖが設けられ、給排水枡６０の底部に位置する用水排出部６５の屈曲部には、給排水枡６０の底部に堆積した土砂等を排出するための排泥部６５Ｖが設けられている。
【００１９】
前記越流堰７１，７３，７５は、用水流入部６１、調整水流出部６３及び用水排出部６５をそれぞれ形成する垂直方向に立上がったパイプ６１Ｐ，６３Ｐ，６５Ｐの上端の上向きの開口に、ゴム製のシールパッキンＳを介して上下動可能に嵌装された筒体７１Ｔ，７３Ｔ，７５Ｔで形成されている。また、バルブ６１Ｖには、ゲートバルブ、例えばソフトシール弁が使用され、排泥部６５Ｖには、パイプの端部に沿って摺動するゲート状の弁、いわゆる分水栓が使用されている。すなわち、用水排出部６５のパイプ６５Ｐをチーズ管６５Ｔを用いて垂直に立上げるとともに、このチーズ管６５Ｔの一端開口に分水栓を設けている。
【００２０】
また、前記筒体７１Ｔ，７３Ｔ，７５Ｔやバルブ６１Ｖ及び排泥部６５Ｖには、給排水枡６０の上方に延びる操作ロッドＨがそれぞれ設けられている。さらに、給排水枡６０の上部開口には、必要に応じて蓋８１を設けることができ、操作ロッドＨには、筒体の上下位置やバルブの開閉状態を確認するための目盛りを設けることができる。なお、蓋８１を設ける場合、蓋８１を透明な材料で形成しておくことにより、給排水枡６０の内部の状況を容易に確認することができる。
【００２１】
このように構成した自動水位設定装置６は、越流堰７１，７３，７５を構成する筒体７１Ｔ，７３Ｔ，７５Ｔの高さを適当に設定し、バルブ６１Ｖ及び排泥部６５Ｖを開閉することにより、次のように作用する。
【００２２】
まず、前記給水パイプ５１からの用水は、バルブ６１Ｖを開くことにより用水流入部６１のパイプ６１Ｐ内を上昇し、越流堰７１の筒体７１Ｔの上縁を越えて給排水枡６０内に流入した後、耕作区給排水部６４から給排水パイプ５４を通って耕作区４２へ給水される。
【００２３】
また、耕作区４２に供給された余剰の用水や雨水は、耕作区給排水部６４を逆流して給排水枡６０内に流入し、用水排出部６５の越流堰７５の筒体７５Ｔの上縁を越えてパイプ６５Ｐ内を流下し、排水パイプ５３に排出される。
【００２４】
さらに、耕作区４２等から耕作区給排水部６４を通って給排水枡６０内に侵入した土砂等は、給排水枡６０の底部の排泥部６５Ｖを開くことにより、用水排出部６５を介して排水パイプ５３に排出することができる。このとき、給排水枡６０の底面を円錐状に形成しておくことにより、土砂等を効率よく排出することができる。
【００２５】
上流側の水位調整パイプ５２から調整水流入部６２を介して給排水枡６０内に流入した用水は、耕作区給排水部６４から耕作区４２へ給水されるが、このとき、耕作区４２内の水位が設定水位を超えている場合の余剰分の用水や雨水は、調整水流出部６３の越流堰７３の筒体７３Ｔの上縁を越えてパイプ６３Ｐ内を流下し、下流側の水位調整パイプ５２に排出される。
【００２６】
以上のような構成からなる自動水位設定装置６は、各耕作区４２に面した農道４３の傾斜面に垂直状態で埋設され、田面水位は、各耕作区４２毎に設定される。一区画の水田４は、各耕作区４２が同じ高さになるように平坦に整地されているが、地形の具合によっては、各耕作区４２に若干の高低差が生じることがある。そこで、各耕作区４２に設置されている自動水位設定装置６の調整水流出部６３の越流堰７３の高さ位置を、筒体７３Ｔに設けた操作ロッドＨを上下に移動させることにより、各耕作区４２毎に設定する。
【００２７】
通常、各耕作区４２に設置されている自動水位設定装置６においては、図３に示すように、調整水流出部６３の筒体７３Ｔの上縁が田面水位Ｌに対応した高さに設定され、用水排出部６５の筒体７５Ｔの上縁及び用水流入部６１の筒体７１Ｔの上縁は、筒体７３Ｔよりも高い位置に設定され、バルブ６１Ｖは閉じ状態あるいは僅かに開いた状態になっている。
【００２８】
この設定状態において、上流側の水位調整パイプ５２から給排水枡６０内に用水が流入すると、この用水は、耕作区給排水部６４から耕作区４２に供給される。この耕作区４２への用水の供給は、田面水位が上昇して調整水流出部６３の筒体７３Ｔの上縁と同じ高さに達するまで継続して行われる。
【００２９】
なお、水位調整パイプ５２から給排水枡６０に流入する用水の量が少ない場合や、大量の用水を耕作区４２に供給する必要があるときには、用水流入部６１のバルブ６１Ｖを開いて給水パイプ５１から用水流入部６１を介して給排水枡６０に用水を補給することもできる。
【００３０】
田面水位が調整水流出部６３の筒体７３Ｔの上縁と同じ高さになると、給排水枡６０に流入した余剰の用水は、耕作区４２に供給されず、筒体７３Ｔの上縁を越えてパイプ６３Ｐ内を流下し、調整水流出部６３により下流側の水位調整パイプ５２に送水される。このとき、用水排出部６５の筒体７５Ｔの上縁は、田面水位より高い位置にあるため、用水が用水排出部６５から排水パイプ５３に排出されることはない。このようにして上流側の耕作区４２の田面水位が一定に維持されると、余剰の用水は下流の自動水位設定装置６を介して各耕作区４２に供給され、同様にして各耕作区４２の田面水位が一定に維持される。
【００３１】
このような用水管理を行うと、各耕作区４２への用水の供給量を少なくできるため、上流側の耕作区４２から下流側の耕作区４２にわたって満遍なく用水を供給できるようになり、下流側の耕作区４２で水不足が発生することもなくなる。また、耕作区４２の田面水位が一定に維持されている状態では、耕作区４２内の用水は外部に排出されないため、耕作区４２に施用された農薬や肥料等が用水や雨水と共に外部に流出することも少なく、環境破壊の問題を招来するおそれもない。
【００３２】
長雨や集中豪雨によって各耕作区４２の田面水位が上昇すると、耕作区４２内の余剰の水は、耕作区給排水部６４から給排水枡６０に流入し、調整水流出部６３の筒体７３Ｔから排出されるだけでなく、用水排出部６５の筒体７５Ｔの上縁を越えてパイプ６５Ｐ内を流下し、排水パイプ５３に速やかに排出される。これにより、田面水位は、常に一定に維持されることになる。
【００３３】
また、一部の耕作区４２から用水を排出する場合には、バルブ６１Ｖを閉じ状態とし、用水排出部６５の筒体７５Ｔを押し下げるか、排泥部６５Ｖを開く。これにより、耕作区４２に貯留されている用水は、耕作区給排水部６４から給排水枡６０に流入し、用水排出部６５あるいは排泥部６５Ｖから排水パイプ５３に排出される。
【００３４】
図３に示した通常の状態において、給排水枡６０内には、耕作区給排水部６４や水位調整パイプ５２等から用水等とともに土砂等が侵入して堆積する。このように給排水枡６０に土砂等が堆積した場合は、排泥部６５Ｖを開くことにより、土砂等を排水パイプ５３に排出することができる。
【００３５】
一方、一度に大量の用水を必要とする水田の代掻き時には、調整水流出部６３の筒体７３Ｔと用水排出部６５の筒体７５Ｔとを引上げるとともに、バルブ６１Ｖを開いて用水流入部６１の筒体７１Ｔを押し下げる。これにより、給水パイプ５１から送水された用水は、用水流入部６１から給排水枡６０に流入し、調整水流出部６３や用水排出部６５から排出されることなく、その全量が耕作区給排水部６４から耕作区４２へ給水され、速やかに所定の水位に達する。この操作を各耕作区４２について繰り返すことにより、上流側の耕作区４２から下流側の耕作区４２にわたって順次用水を供給することができる。
【００３６】
このように構成した自動水位設定装置６によれば、給水パイプ５１や水位調整パイプ５２を流れる用水を少量にすることができるため、小径のパイプを用いることができる。また、各パイプ５１，５２，５３に大きな勾配を付けなくてもある程度の流速が確保されるため、各耕作区４２に自動水位設定装置６を設置する作業も容易に行うことができる。しかも、自動水位設定装置６は、合成樹脂製の筒材等を適宜に組合わせて製作することができ、給排水枡６０内に一体に組込まれているので、用水流入部６１、調整水流入部６２、調整水流出部６３、耕作区給排水部６４及び用水排出部６５を直接あるいは適当な継手を介して各パイプ５１，５２，５３に接続するだけでよいことから、工事費等を大幅に削減することができる。しかも、従来の平坦地灌漑では、用水を圧送するためのポンプが必要であったが、この自動水位設定装置６では全く不要とすることができ、用水を超低圧で送水することができる。
【００３７】
なお、上述の実施形態例では、自動水位設定装置６を構成する給排水枡６０を円筒形としたものを例示したが、矩形状にしてもよく、給排水枡６０の形状は特に限定されるものではない。また、越流堰の構造も上記筒体に限らず、蛇腹状に形成したり、ゲート式にしたりすることもでき、調整水流出部６３及び用水排出部６５以外は、バルブに置き換えたり省略したりすることもできる。さらに、各操作ロッドＨを、例えばねじ込み構造等により着脱可能に形成しておくことにより、必要時以外に越流堰等が操作されることを防止できる。
【００３８】
また、図１においては、水田４の長手方向に沿って延びる各耕作区４２の相対する両側に自動水位設定装置６を設置した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、耕作区４２の両側に自動水位設定装置６を設置した場合は、耕作区４２の全体にわたってきめ細かな用水管理が行える利点があるが、耕作区４２の面積がそれ程広くない場合には、耕作区４２の片側のみに自動水位設定装置６を設置するだけでも、十分な用水管理を行うことができ、耕作区４２の面積が広い場合には、自動水位設定装置６の能力によっては３箇所以上に設置するようにしてもよい。また、図１の左側に示したように、両側の水田４，４に自動水位設定装置６を設ける場合は、排水パイプ５３等を共用することも可能である。
【００３９】
さらに、各流路開閉手段や水位調節手段等の操作を、操作ロッドＨに代えてモーター等により遠隔操作可能に形成することもでき、コンピューター等を使用して自動的に制御することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水田の用水管理システムによれば、水田の側縁に沿って設けられた農道に給水パイプ，水位調整パイプ，排水パイプを埋設するので、水田の耕作区や農道等のスペースを大幅に拡大でき、農地を有効に利用することができる。
【００４１】
また、自動水位設定装置により、耕作区への用水の供給や田面水位の維持、耕作区からの用水の排出等を簡単な操作で確実に行うことができ、各耕作区毎の田面水位の維持等の用水管理を効率よく行うことができる。しかも、これらの機能を一つの給排水枡に集約させているので、自動水位設定装置をコンパクトに形成することができ、施工性に優れるとともに、安価に供給することができる。
【００４２】
さらに、本発明では、各耕作区に供給された用水が余剰水として排出されるのを最小限に抑える用水管理を行えるので、各耕作区に施用された農薬や肥料等が用水と共に外部に流出することがほとんどなく、環境破壊の問題を招来することもない。
【００４３】
加えて、本発明では、従来の平坦地灌漑で行われていたようなポンプによる用水の輸送手段も不要にでき、パイプの勾配を大きくとらなくても流速が確保できるため、パイプの敷設工事を簡単かつ容易に行え、工事費を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の水田の用水管理システムの実施の形態の一例を示す概略平面図である。
【図２】  自動水位設定装置の配管概略図である。
【図３】  自動水位設定装置の作動を説明するための模式図である。
【図４】  自動水位設定装置の形状例を示す斜視図である。
【図５】  同じく平面図である。
【図６】  同じく断面正面図である。
【図７】  同じく断面側面図である。
【図８】  従来の水田構造の一例を示す概略平面図である。
【図９】  従来の給水路の斜視図である。
【符号の説明】
４…水田、４１…畦畔、４２…耕作区、４３…農道、５１…給水パイプ、５２…水位調整パイプ、５３…排水パイプ、５４…給排水パイプ、６…自動水位設定装置、６０…給排水枡、６１…用水流入部、Ｖ…バルブ６１、６２…調整水流入部、６３…調整水流出部、６４…耕作区給排水部、６５…用水排出部、６５Ｖ…排泥部、７１，７３，７５…越流堰、７１Ｔ，７３Ｔ，７５Ｔ…筒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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