[0001] 本申请涉及水利工程技术领域，涉及一种基于泵站的水利灌溉系统及方法。

[0002] 我国农业排灌系统等基础设施经过多年建设已具备一定规模，其中小型泵站为主，在农田灌溉和排水中，中小型水泵发挥着至关重要的作用。但是，传统泵站占地面积大、
施工周期长，长期工作中泵站设备功能逐渐弱化，零部件加速老化，影响农田经济收益。在
目前农业大力发展情况下，农业现代化对于水利装备的优化配置，特别是对水利装备资源
在运行过程中的管理和监督，以及农业向智能化的快速发展具有十分重要的意义。

[0003] 并且，伴随着水资源问题的日趋严重性，节水灌溉的研究受到越来越多的国家和地区关注，尤其是灌溉方式的选择。其中，如滴灌技术中，由管道输水，不会渗漏和蒸发损
失，而且灌水时一般只湿润物根部附近的土壤，灌水流量小，不易发生地表径流和深层渗
漏，适时适量地按作物生长需要供水。或者如采用雾化喷头喷灌的灌溉方式，水的利用率
高，节水效果明显，因而成为了目前公认的具有良好发展前景的节水灌溉方式。

[0004] 然而，以传统泵站为核心的水利灌溉一方面传统技术集成度、智能化程度较低，不能有效管理农田灌溉和排水，另一方面喷灌滴灌对水质要求较高，如在水源泥沙含量较大
的地区，管道容易堵塞，且喷灌和滴灌对供水压力要求不同，显然已经不能满足需求。

[0054] 下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实
施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0055] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0056] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0057] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0058] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0059] 在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实
施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0060] 请参阅图1和图2，在一些实施方式中，提供了一种基于泵站的水利灌溉系统，包括：

[0061] 河道1及引水渠2，引水渠2一端与河道1连通，且两者的连接口上设置拦污栅201；

[0062] 引水通道5，引水通道5的进口端与引水渠2连通，引水通道5进口端的设置高程低于引水渠2水位液面；引水通道5之内设置有轴流泵7，轴流泵7的进口端设置滤网；

[0063] 外墙3及泵站，外墙3浇筑设置的于地表之下，整体呈圆柱井筒状，泵站4为一体化预制泵站，泵站4埋设于外墙3之内，泵站4在水平面上的投影与外墙2同心布置，泵站4的进
水端与不高于引水通道5进口端；

[0064] 泥沙分离器6及灌溉管路系统；

[0065] 其中，灌溉管路系统的进水端与泵站4的出水端连接，泥沙分离器6埋设于临近泵站4的进水端的一侧，泥沙分离器6的出口端与泵站4的进水端一侧相连通，泥沙分离器6的
入口端与引水通道5相连通，轴流泵7的出口端正对泥沙分离器6的入口端设置。

[0066] 本例中，引水渠2依实际灌溉区域要求开挖形成，用于将河水引入灌溉区域，引水渠2入口端的拦污栅201可拦截大多大体积漂浮物。浇筑设置于地下且顶部敞口的外墙3为
泵站4提供安装空间和位置。通过引水通道5可以将灌溉水引入泥沙分离器6进行泥水分离，
且包括引水通道5、泥沙分离器6等进出水口均低于引水渠2水位液面设置，且泵站4埋设在
地表之下，也可减少引水渠2水位液面与泵站4进水端的高差。

[0067] 此种设置，在一定条件下，如引水渠2水位液面足够高于引水通道5进口端时，灌溉水的自重足以克服过滤部分的阻力而进入泵站4，不仅水压充足，且利于减少抽水能耗。

[0068] 在水压较低时，轴流泵7的出口端正对泥沙分离器6的入口端设置，可以较大流速的将灌溉水灌入泥沙分离器6，有效增大进水端的水压，确保泵站4进水端水压满足要求，或
者在泵站4相同水压需求之下，也使泥沙分离器6部分可以设置更多过滤结构，获得更优的
过滤效果，提升进入泵站4水质净洁度，满足后续灌溉系统喷灌、滴灌等节水灌溉需求，有利
于保障泵站4运行效率。

[0069] 同时，泵站4可选择定制加工的一体化泵站，在农田灌溉时，可以基于水泵运行数据，整理、分析、量化和收集，进而形成各种农田重要指标，由此有效管理农田灌溉和排水。
且工作人员通过电脑远程操作，问题出现时，通过网络就可以分析故障问题，对提升灌溉效
率、质量及节水形成有力支持。

[0070] 请参阅图1和图7，在一些实施方式中，灌溉管路系统包括喷灌管路和滴灌管路，泵站4分为基座401和外壳402，外壳402之内包括位于下方的储水仓403和上方的设备舱404，
储水仓403侧壁上设置进口管4022，进口管4022与泥沙分离器6的出口端连通，储水仓403内
设置第一潜水泵4031和第二潜水泵4032，设备舱404侧壁上设置出口管4023，第一潜水泵
4031出水端连接第一出水管4033，第二潜水泵4032连接第二出水管4034，第一出水管4033
和第二出水管4034引出泵站4及外墙3之外后分别与喷灌管路和滴灌管路连通。

[0071] 泵站4为基座401和外壳402组成的分体结构，便于分别吊装施工。内部空间分为下侧的储水仓403和上侧的设备舱404，储水仓403内的第一潜水泵4031和第二潜水泵4032分
别通过独立管道连通灌溉系统的喷灌管路和滴灌管路，即第一出水管4033和第二出水管
4034。如此，第一潜水泵4031和第二潜水泵4032共用储水仓403但相对独立运行，有利于对
喷灌管路和滴灌管给水的独立控制、监控及调整，不因故障相互妨碍工作进程。

[0072] 请参阅图1和图3，在一些实施方式中，泥沙分离器6包括相互紧贴设置的一级分离室601和二级分离室602；泥沙分离器6的进水口开设在一级分离室601之上，一级分离室601
和二级分离室602之间通过设置第一进水口6021相连通，第一进水口6021正对泥沙分离器6
的进水口设置，一级分离室601内设置八字形布置的两个导流板6011，两个导流板6011之间
合围形成一空腔，空腔临近第一进水口6021一侧较小，另一侧较大且正对泥沙分离器6的进
水口设置，两个导流板之间设置一级滤网6012。

[0073] 其中，二级分离室602相对于6021的一侧设置有第一出水口6023，第一出水口6023的设置高度低于第一进水口6021，第一出水口6023之内设置第二滤网6022，第一出水口
6023与进口管4022相连通。

[0074] 本例中，设置一级分离室601和二级分离室602对灌溉水进行过滤，工作时，轴流泵7将灌溉水泵入泥沙分离器6的进水口，而第一进水口6021正对泥沙分离器6的进水口设置，
两个导流板6011之间合围的内腔及其上设置的一级滤网6012也正对第一进水口6021设置，
如此，进入泥沙分离器6的灌溉水在两个导流板6011处收缩提升流速，且通过一级滤网6012
滤去大部分泥沙之后从第一进水口6021进入二级分离室602，轴流泵7将灌溉水以较高流速
泵入泥沙分离器6，且轴流泵7以较高流速将灌溉水泵入，有利于将一级滤网6012上粘附的
泥沙清除，进而减少堵塞情况。

[0075] 请参阅图3，在一些实施方式中，一级分离室601底部设置大致呈倒锥形的第一沉积槽6013，第一沉积槽6013的底部出口上设置第一排污阀6014，二级分离室602底部设置大
致呈倒锥形的第二沉积槽6024，第二沉积槽6024的底部出口上设置第二排污阀6025。

[0076] 本例中，第一沉积槽6013设置在一级分离室601底部用以收集沉淀的泥沙，其中，位于下侧的导流板6011在竖直方向上的投影与第一沉积槽6013的底部出口大致重叠，一方
面使得一级滤网6012部分下沉泥沙可通过导流板6011左侧空隙部分滑落沉淀至第一沉积
槽6013，另一方面可经过导流板6011遮盖第一沉积槽6013，轴流泵7以较高流速泵入的灌溉
水不至于直接冲击到第二沉积槽6024，从而避免沉淀物翻涌。第二滤网6022临近第二沉积
槽6024的外延设置，不留出泥沙堆积死角，尽可能确保沉淀至第二沉积槽6024内。

[0077] 此外，第一沉积槽6013和第二沉积槽6024底部分别设置第一排污阀6014和第二排污阀6025，优选设置可自动控制阀门便于控制排污。施工时，可在泥沙分离器6下方预设排
水渠、沟道等方式，将沉淀的泥沙排除，为减少堵塞情况，在清理时，可先关闭泥沙分离器6
出口端，如进入泵站4内关闭进水端阀门是较为简单的方式。然后打开第一排污阀6014和第
二排污阀6025，且启动轴流泵7提供正压力水流，冲刷泥沙分离器6，由此有利于内部沉淀物
顺利排放。

[0078] 请参阅图4，在一些实施方式中，外墙3包括浇筑于外侧的呈中空圆柱状的筒体301、内侧的加固层302以及底部的底板303，筒体301底部设置刃脚3011；其中，筒体301与加
固层302之间通过预埋设布置的若干锚杆305连接，底板303设置在筒体301底部对筒体301
形成封闭，且底板303与刃脚3011顶面相抵加固层302的底部与底板303的外延相抵。

[0079] 筒体301与刃脚3011配合可确保整体基础结构稳固，同时加固层302的设置确保整个外墙3结构稳固，且通过加固层302对底板303形成竖直方向的定位，避免地下水浮动影响
其稳定性，且底板303承受的浮力由加固层302承受后分散至筒体301，确保结构稳固，保护
泵站4及各连接管路的安全。

[0080] 请参阅图4，在一些实施方式中，基座401固定于底板303之上，外壳402的底部与基座401的顶部固定连接，筒体301下方铺设有封底层308，封底层308与刃脚3011高度一致，加
固层302与泵站4的外壁之间设置回填层309，底板303上设置有环状的定位密封体304，定位
密封体304的外周面与加固层302相固定，定位密封体304的内壁与基座401相抵。

[0081] 本例中设置定位密封体304，一方面对底板303与加固层302缝隙进行封闭，另一方面可在泵站4时对其基座401进行定位，有助于安装时对正以及安装结构稳定牢固。

[0082] 请参阅图6，外墙3上分别对应进口管4022和出口管4023预埋设置有进口套管306和出口套管307，进口套管306与进口管4022之间及出口套管307与出口管4023之间通过软
管连接，第一出水管4033和第二出水管4034依次穿过出口管4023、软管及出口套管307延伸
出泵站4之外。

[0083] 其中，采用软管连接泵站4与外墙3上的进、出水口，可以补偿两者安装时产生的误差，使两者连接操作较为容易进行，且保持有效贯通，确保进水端管道结构的密封性。且在
出水口侧，通过出口套管307、出口管4023及软管对并排设置的第一出水管4033和第二出水
管4034起到保护，尤其是从泵站4至外墙3之间的管路部分，避免后期地面行车、泵站结构浮
动等原因损坏第一出水管4033和第二出水管4034。

[0084] 请参阅图6和图7，在一些实施方式中，水利灌溉系统还包括：观测井8，观测井8设置在临近出口套管307的一侧，第一出水管4033和第二出水管4034从出口套管307伸出之后
进入观测井8，观测井8之内对应第一出水管4033和第二出水管4034分别设置有流量计801
和压力计802，除参考泵站4上传的运行情况数据之外，可以辅助工作人员直观的观测第一
出水管4033和第二出水管4034的水流量及水压，由此便于判断该区域的灌溉情况或者是泵
站4的运行状况。

[0085] 请参阅图6，在一些实施方式中，水利灌溉系统还包括：三通换向阀4041和增压泵4042，三通换向阀4041和增压泵4042均设置在设备舱404之内；

[0086] 其中，进口管4022的内端与三通换向阀4041的进口端连接，三通换向阀4041一个出口与储水仓403相连通，另一个出口与增压泵4042的进水口连接，增压泵4042的出水口与
储水仓403相连通。

[0087] 工作时，泥沙分离器6出水通过进口管4022送往泵站4，通过三通换向阀4041一个出口进入储水仓403，供第一潜水泵4031和第二潜水泵4032抽取灌溉，此为水质、水压正常
情况下的留流通方式。当设置的水压检测发现异常，如泥沙分离器6进出口端水压差异较
大，或者是泵站4出现供水不足的情况，则可以判断泥沙分离器6发生淤积堵塞或者管道堵
塞等情况，导致储水仓403无法得到足量补水。此时，可以操作增压泵4042辅助增加泥沙分
离器6出水端水压，保证储水仓403得到足量进水补水，以确保如期完成灌溉计划。

[0088] 在一些实施方式中，提供了一种基于泵站的水利灌溉系统的方法，

[0089] S1、引水渠2开挖，设置拦污栅201；

[0090] S2、外墙施工；

[0091] 筒体施工；通过挖掘设备开挖下沉到设计标高，采用混凝土浇筑铺设封底层308；浇筑筒体301且预先埋设锚杆305、进口套管306及出口套管307，筒体301底部制作刃脚
3011，封底层308浇筑高度不高于刃脚3011；施作底板303，底板303的底面外延与刃脚3011
相抵，底板303上预埋沿竖直外露的螺杆；

[0092] 加固层施工；在筒体301内壁上浇筑加固层302，通过锚杆305使两者结合稳固，且确保加固层302底部与底板303顶面相抵，同时在底板303上施作定位密封体304；

[0093] S3、泵站安装；

[0094] 如图5，预先组装完成的泵站运输至预定位置后，基座401预先制作为中空内腔，将基座401吊装至底板303上，并将基座401的安装孔与预埋的螺杆固定连接；采用混凝土对基
座401的内腔进行灌浆，待凝固之后即吊装外壳402，将外壳402与基座401连接稳固；

[0095] 连接管口及回填；采用软管将进口套管306与进口管4022、出口套管307与出口管4023连接密闭，同时将第一出水管4033和第二出水管4034并排穿过出口管4023、软管及出
口套管307伸出泵站4外侧；确认泵站4安装稳固之后，在外墙3与泵站4之间进行回填施工形
成回填层309；

[0096] S4、引水端施工；开挖引水通道5及埋设泥沙分离器6，在引水通道5内安装轴流泵7，且将轴流泵7与泥沙分离器6的进口端连接、将泥沙分离器6的出口端与进口套管306相
连；

[0097] S5、施作观测井；将第一出水管4033和第二出水管4034引入观测井8之内，并分别在第一出水管4033和第二出水管4034上设置流量计801和压力计802；

[0098] S6、将第一出水管4033和第二出水管4034分别与灌溉管路系统的喷灌管路和滴灌管路连接，最后将河水引入引水渠2，即可投入灌溉使用。

[0099] 本申请的水利灌溉系统以一体化泵站为主体，技术集成度、智能化程度较高，有利于管理农田灌溉和排水，且可以满足喷灌、滴灌等新型节水灌溉方式需求。

[0100] 以上仅为本申请的可选的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。尽管上面
已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对
本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修
改、替换和变型。