(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水田の耕作区に用水を供給するための給水装置であって、側壁に耕作区に連通する耕作区給排水口を設けた給水枡と、該給水枡内に鉛直方向に立ち上がったパイプの上端開口部に設けられた弁座と、前記パイプの軸線方向に移動して前記弁座を開閉する弁体と、該弁体の開閉を行う操作部とを備えるとともに、前記弁座の高さを前記耕作区給排水口の下縁より下方に配置したことを特徴とする給水装置。
【請求項２】
前記弁体は、その全開時における弁座からの距離が、弁座内径の５０％以上であることを特徴とする請求項１記載の給水装置。
【請求項３】
前記耕作区給排水口は、上下位置を調節可能な土砂流入防止堰を備えていることを特徴とする請求項１記載の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水装置に関し、詳しくは、水田における各耕作区の田面水位を少ない用水量で所望の高さに調節できる水田の用排水管理システムに用いるのに適した給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来の水田では、河川を流れる水を幹線給水路に導き、さらに、幹線給水路を流れる水を水田の側縁に沿って設けられた開放型の給水路に導いて水田の各耕作区に供給するようにしている。給水路と耕作区との間には給水口が設けられており、給水路を流れる用水は、各給水口から各耕作区にそれぞれ供給される。
【０００３】
また、前記給水路の反対側には開放型の排水路が設けられており、各耕作区に面した排水路の排水口には水位設定器が設けられている。この水位設定器は、堰板等の高さを調整することにより、それぞれの耕作区の田面水位を一定の高さに維持するように形成されている。また、排水路の下流側は、幹線排水路と接続しており、耕作区から排水路に排出された余剰の用水や雨水は、幹線排水路を経て河川に還流される。
【０００４】
このような水田の場合には、給水路を流れる用水は、給水路の上流側に位置する給水口から各耕作区に流入する。そして、耕作区に供給された用水は、水位設定器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】
さらに、傾斜地に階段状に水田が設けられたいわゆる棚田では、上位の水田と下位の水田とを区分する畦畔に両者の連絡通路となる溝を設け、この溝を介して上位の水田から下位の水田に用水を順次供給する田越し灌漑を採用しているが、この田越し灌漑の場合には、それぞれの畦畔に連絡通路となる畦畔を形成する作業が厄介であり、また、この溝の周辺部では稲の成育が悪くなることがあった。すなわち、連絡通路となる溝を低温用水が絶え間なく流れると、この溝の周辺部では、低温用水の影響を受けて稲の成育が悪くなるという問題があった。さらに、給水口から各耕作区に流入する水勢が強いと、給水口周辺の土が流されたり、稲の生育に悪影響を及ぼすことになる。
【０００６】
一方、農村の都市化に伴って農家の兼業化が進行するとともに、就業時間の短縮及び制限から農作業等の自動化及び省力化の要請が強まっており、水田の給水管理や施肥管理等の省力化が望まれている。
【０００７】
そこで本発明は、水田全体にわたって安定した状態で用水を供給でき、田面水位を自動的に一定に維持できる用排水管理システムに用いるのに適した給水装置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、本発明の給水装置は、水田の耕作区に用水を供給するための給水装置であって、側壁に耕作区に連通する耕作区給排水口を設けた給水枡と、該給水枡内に鉛直方向に立ち上がったパイプの上端開口部に設けられた弁座と、前記パイプの軸線方向に移動して前記弁座を開閉する弁体と、該弁体の開閉を行う操作部とを備えるとともに、前記弁座の高さを前記耕作区給排水口の下縁より下方に配置したことを特徴としている。
【０００９】
また、前記弁体は、その全開時における弁座からの距離が、弁座内径の５０％以上であることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記耕作区給排水口は、上下位置を調節可能な土砂流入防止堰を備えていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の給水装置を用いた用排水管理システムの一例を示す概略平面図、図２は本発明の給水装置の一形態例を示す縦断面図、図３は給水装置の他の形態例を示す縦断面図、図４は水位調節装置の一形状例を示す縦断面図、図５は水位調節装置の他の形状例を示す縦断面図である。
【００１２】
水田１０の内部は、短手方向に延びる畦畔１１によって複数の耕作区１２に区分されている。各耕作区１２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。
【００１３】
水田１０の側縁には、その長手方向に沿って農道１３が設けられており、各農道１３には、その傾斜面の下方に、用水を通すための通水パイプである給水パイプ２１と排水パイプ２２とが埋設されている。前記給水パイプ２１及び排水パイプ２２は、上流側が用水ラインに接続しており、下流側が排水ラインに接続している。この用水ライン及び排水ラインは、状況に応じて開放型の水路で形成してもよく、パイプラインで形成することもできる。なお、用水ラインには、河川から水を引き込むための水路が接続しており、排水ラインには、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。さらに、給水経路及び排水経路となる給水パイプ２１や排水パイプ２２は、必ずしも農道１３に沿って設ける必要はなく、必要に応じて畦畔１１に沿って設けたり、その他の箇所に設けるようにしてもよい。また、これらを開放型の水路で形成することもできる。
【００１４】
また、各耕作区１２の側縁には、前記給水パイプ２１に接続した給水装置３０と、排水パイプ２２に接続した水位調節装置４０とがそれぞれ設置されている。なお、給水パイプ２１及び排水パイプ２２の設置場所によっては、給水装置３０と水位調節装置４０とを耕作区１２の一辺に隣接させて、あるいは一体的に形成して設置することもできる。
【００１５】
前記給水装置３０は、図２の断面図に示すように、農道１３の一側の傾斜面部分に設けた給水枡３１の内部に給水バルブ３２を収納したものであって、この給水バルブ３２は、給水パイプ２１から鉛直方向に立ち上がって給水枡３１の底板を貫通したパイプ３３Ｐの上端開口部に弁座３３を設け、この弁座３３をパイプ３３Ｐの軸線方向に移動する弁体３４によって開閉するように形成されている。弁体３４は、支持部材３４Ｓの上端に回動可能に支持されたハンドル３４Ｈに螺合する弁軸３４Ａの下端に取付けられており、開閉操作部であるハンドル３４Ｈを回すことにより弁軸３４Ａを介して弁体３４を上下動させるように形成されている。
【００１６】
この給水装置３０は、ハンドル３４Ｈを操作して弁体３４の開度を適当に調整することにより、給水パイプ２１からパイプ３３Ｐを上昇して給水枡３１内に流入する用水量を調整することができる。給水枡３１内に流入した用水は、耕作区１２に連通するように給水枡３１の一側に開口した耕作区給排水口３１Ｗから耕作区１２内に供給される。
【００１７】
このような給水装置３０を用いることにより、水田設置部の傾斜によって給水パイプ２１の上下で水圧が大きく異なっていても、各給水装置３０における弁体３４の開度を適切に調整することにより、必要十分な量の用水を各耕作区１２に満遍なく供給することができる。また、パイプ３３Ｐを給水パイプ２１に対して鉛直方向に設置することにより、給水パイプ２１内の空気を給水装置３０から排出することができる。これにより、給水パイプ２１内に発生した空気溜りを解消して通水不足を未然に防止でき、さらに、給水パイプ２１内が瞬間的に負圧となることによる給水パイプ２１の破損を防止できる。
【００１８】
また、この給水装置３０は、給水バルブ３２の弁座３３の高さを前記耕作区給排水口３１Ｗの下縁より下方に配置しているので、パイプ３３Ｐからの用水は、給水枡３１内に溜まっている用水中に噴出することになり、パイプ３３Ｐから噴出した用水が耕作区１２に勢いよく直接流入することがない。さらに、弁体３４がパイプ３３Ｐの軸線方向に移動してパイプ３３Ｐの開口端に設けた弁座３３を開閉するようにしているので、パイプ３３Ｐから噴出する用水を弁体３４で受け止めて水勢を弱めることができ、耕作区給排水口３１Ｗから耕作区１２に流入する用水の水勢を更に弱めることができる。
【００１９】
また、このような給水装置３０において、弁体３４の全開時における弁座３３からの距離を、弁座内径の５０％以上にしておくことにより、代掻き時等に大量の用水が必要なときには、給水バルブ３２を全開状態にすることによって大量の用水を耕作区１２に供給することが可能となる。
【００２０】
さらに、前記耕作区給排水口３１Ｗには、土砂流入防止堰３５が設けられている。この土砂流入防止堰３５は、耕作区給排水口３１Ｗの両側に設けられたガイド溝３５ａに、上下位置調節可能かつ着脱可能に挿入されており、土砂流入防止堰３５の上下位置を調節したり、取り外したりすることにより、給水枡３１内への土砂の流入を防止することができる。なお、土砂流入防止堰３５は、上下位置調節可能にすることなく、最上位位置に固定された状態のものであってもよい。
【００２１】
さらに、図３に示す給水装置のように、給水パイプ２１に接続して排水枡３１内で鉛直方向に立ち上がる前記パイプ３３Ｐに、給水バルブ３２の周囲を覆う逆流防止枡３６を設けておくこともできる。この逆流防止枡３６は、給水バルブ３２の外径より大きな内径を有する筒体３６Ｔの下部に、パイプ３３Ｐの周壁にゴムリング３６Ｒを介して上下動可能に摺接する摺動部３６Ｅを設けたものである。この逆流防止枡３６は、給水バルブ３２の周囲を覆うような状態に引き上げることにより、耕作区給排水口３１Ｗから給水枡３１内に土砂が流入しても、土砂による給水バルブ３２の汚染やパイプ３３Ｐ内への土砂の逆流を防止できる。
【００２２】
なお、図３に示す給水装置は、図２に示した給水装置３０と基本的に同じように形成することができるので、同一の構成要素には同一の符号を付してこれらの詳細な説明は省略する。また、給水枡３１の底部には、該給水枡３１から排水する場合を考慮して、排水用のパイプを接続するためのパイプ接続部３７を設けておいてもよい。
【００２３】
一方、前記水位調節装置４０は、図４に示すように、耕作区１２に連通する開口４１ａを備えた有底筒状の排水枡４１に、排水パイプ２２に接続する排水部４２を収納したものを用いることができ、排水部４２には、排水枡４１の上部に開口する高さ調節可能な水位調節堰４３と、排水枡４１の底部近傍で開口可能な排水弁４４とが設けられている。
【００２４】
前記水位調節堰４３は、排水部４２の水平方向のパイプ４２Ｐから垂直方向に立上がったパイプ４３Ｐの上端の上向きの開口に、水密性と摺動抵抗を得るためのゴム製のシールパッキン４３Ｓを介して上下動可能に嵌装した筒体４３Ｔにより形成されている。この筒体４３Ｔには、該筒体４３Ｔを上下動させるための操作ロッド４３Ｈが排水枡４１の上方に延びるように設けられている。
【００２５】
また、排水弁４４は、排水部４２のパイプ４２Ｐに対応した貫通口を有する２枚の板状部材の間に板状の弁体を上下動可能に設けたスライド弁を、パイプ４２Ｐの先端に装着したものであって、弁体の上方に連結した操作ロッド４４Ｈにより開閉操作が行えるように形成されている。
【００２６】
なお、前記各操作ロッド４３Ｈ，４４Ｈには、弁の開閉状態や堰の高さを表示するための目盛りを設けておくことができる。また、排水枡４１の上部には蓋体を装着しておくこともできる。さらに、水位調節堰４３の上下位置調整構造も任意に選択することができ、例えば蛇腹構造等を採用することができる。
【００２７】
上述のような構成からなる水位調節装置４０は、各耕作区１２に面した農道１３の側縁部等に鉛直方向に埋設され、各耕作区１２における田面水位は、各耕作区１２に設けた水位調節装置４０における水位調節堰４３の高さ位置を、筒体４３Ｔに設けた操作ロッド４３Ｈを上下に移動させることにより、各耕作区１２毎に設定される。
【００２８】
このように、水位調節堰４３の上縁を田面水位に対応した高さにそれぞれ設定し、排水弁４４を全閉にした状態で、前記給水装置３０の逆流防止枡３６の上縁を田面水位よりも若干高くして給水バルブ３２の弁体３４を適当な開度に設定することにより、給水パイプ２１からの用水が給水装置３０の給水枡３１内に流入した後、耕作区給排水口３１Ｗを通って各耕作区１２へ給水される。このとき、逆流防止枡３６が田面水位よりも若干高く設定しておくことにより、耕作区１２内の用水や土砂が給水枡３１内に流入することを防止できる。
【００２９】
一方、排水パイプ２２側の水位調節装置４０では、水位調節堰４３の筒体４４Ｔの上縁が田面水位に対応した高さに調節されているので、耕作区１２に供給された余剰の用水や雨水は、開口４１ａから排水枡４１内に流入した後、筒体４３Ｔの上縁を越えてパイプ４３Ｐ内を流下し、排水部４２から排水パイプ２２に排出される。
【００３０】
したがって、各耕作区１２内の田面水位は、水位調節装置４０に設けた水位調節堰４３の筒体４３Ｔを所定高さに調節することによって自動的に調節することができる。そして、給水パイプ２１に設置した給水装置３０の給水バルブ３２の開度を適当に調整することにより、耕作区１２への流入用水量を調整でき、必要最小限の用水量で田面水位を一定に維持することが可能となる。
【００３１】
このような用排水管理を行うことにより、各耕作区１２への用水の供給量を少なくできるため、水田を設置した部分の傾斜角度にかかわらず各耕作区１２に満遍なく用水を供給できるようになり、下流側の耕作区１２で水不足が発生することもなくなる。また、耕作区１２への用水の流入量を少なくできるため、耕作区１２に施用された農薬や肥料等が外部に流出することも少なくなり、環境破壊の問題を招来するおそれもない。
【００３２】
このように形成したことにより、給水パイプ２１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、給水パイプ２１に大きな勾配を付けなくてもある程度の流速を確保できる。また、各耕作区１２に給水装置３０や水位調節装置４０を設置する作業も容易に行うことができる。しかも、水位調節装置４０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、排水枡４１内に一体に組込まれているので、排水部４２と排水パイプ２２とを直接あるいは適当な継手を介して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、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。
【００３３】
また、耕作区１２から用水を排出する場合には、給水パイプ２１側の給水装置３０の給水バルブ３２を閉じ状態とし、水位調節装置４０における水位調節堰４３の筒体４３Ｔを押し下げるか、排水弁４４を開くことにより、耕作区１２に貯留されている用水を水位調節装置４０から排水パイプ２２に排出することができる。
【００３４】
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、水位調節装置４０の筒体４３Ｔを引上げることにより、給水パイプ２１から給水装置３０を通って耕作区１２内に流入した用水が水位調節装置４０から排水パイプ２２に排出されることがなくなり、その全量が耕作区１２内に貯留される状態になるので、速やかに所定の水位にすることができる。
【００３５】
また、減反等でいくつかの耕作区１２への給水が不要な場合は、その耕作区１２に対応した給水装置３０の給水バルブ３２を閉じ、水位調節装置４０の排水弁４５を全開状態にしておくことにより、耕作区１２内の雨水等は、耕作区１２から水位調節装置４０の排水部４３を通って排水パイプ２２に排出される。
【００３６】
さらに、耕作区１２等から排水枡４１内にに侵入した土砂等は、枡底部の排水弁４４を開くことにより、パイプ４２Ｐから用水と共に排水パイプ２２に排出することができる。
【００３７】
また、水位調節装置として、図５に縦断面図で示す構造のものを使用することもできる。この水位調節装置５０は、耕作区１２側の側面が開口した排水枡５１と、該排水枡５１の底板５１Ｂに設けた排水口５２に接続される鉛直方向の排水縦管５２Ｐと、排水口５２に上下方向に摺動可能に装着された筒体からなる水位調節堰５３とにより形成されている。
【００３８】
水位調節堰５３は、水密性と適度な摺動抵抗とを得るためのゴム製のシールパッキン５３Ｓを介して排水口５２に上下動可能に取付けられており、底板５１Ｂに対して任意の高さに保持できるように形成されている。また、水位調節堰５３の上部には把手５３Ｈが設けられており、排水枡５１の前面開口両側には、土砂の流入を防止する堰板５４を取付けるための堰板取付部が設けられている。
【００３９】
このように形成された水位設定器５０は、排水枡５１に接続した排水縦管５２Ｐの下端に、排水パイプ２２に至る水平乃至下り勾配を有する排水横管５５Ｐをエルボ５５Ｅを介して接続した状態で設置される。
【００４０】
さらに、前記排水縦管５２Ｐの外周には、止水シート５６が設けられている。この止水シート５６は、その中心部に設けた配管挿通孔５６ａが排水縦管５２Ｐの外周に密着するように形成されており、排水縦管５２Ｐと周囲の土砂との間に隙間が発生した場合でも、この隙間を伝わって水が流下することを防止し、耕作区１２内の用水が外部に流出することを防止している。
【００４１】
このような水位調節装置５０においても、水位調節堰５３の上下位置を調節したり、堰板５４を着脱したりすることにより、図４に示した水位調節装置４０と同様の作用が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の給水装置は、耕作区に流入する用水の水勢を弱めることができるので、給水口周辺の土が流されることがなく、稲の生育に悪影響を及ぼすことがなくなる。また、大量の用水の供給にも対応でき、耕作区からの用水の逆流や土砂の流入も防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の給水装置を用いた用排水管理システムの一例を示す概略平面図である。
【図２】  本発明の給水装置の一形態例を示す断面図である。
【図３】  給水装置の他の形態例を示す縦断面図である。
【図４】  水位調節装置の一形状例を示す縦断面図である。
【図５】  水位調節装置の他の形状例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０…水田、１１…畦畔、１２…耕作区、１３…農道、２１…給水パイプ、２２…排水パイプ、３０…給水装置、３１…給水枡、３１Ｗ…耕作区給排水口、３２…給水バルブ、３３…弁座、３３Ｐ…パイプ、３４…弁体、３４Ａ…弁軸、３４Ｈ…ハンドル、３４Ｓ…支持部材、３５…土砂流入防止堰、３５ａ…ガイド溝、３６…逆流防止枡、３６Ｅ…摺動部、３６Ｒ…ゴムリング、３６Ｔ…筒体、３７…パイプ接続部、４０…水位調節装置、４１…排水枡、４１ａ…開口、４２…排水部、４２Ｐ…パイプ、４３…水位調節堰、４３Ｈ…操作ロッド、４３Ｐ…パイプ、４３Ｓ…シールパッキン、４３Ｔ…筒体、４４…排水弁、４４Ｈ…操作ロッド、５０…水位調節装置、５１…排水枡、５１Ｂ…底板、５２…排水口、５２Ｐ…排水縦管、５３…水位調節堰、５３Ｈ…把手、５３Ｓ…シールパッキン、５４…堰板、５５Ｅ…エルボ、５５Ｐ…排水横管、５６…止水シート、５６ａ…配管挿通孔
【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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