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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-148835(P2018-148835A)
(43)【公開日】2018年9月27日
(54)【発明の名称】地下灌漑システム
(51)【国際特許分類】
A01G 25/06 20060101AFI20180831BHJP
A01G 27/00 20060101ALI20180831BHJP
【ＦＩ】
A01G25/06 A
A01G25/06 D
A01G25/06 602
A01G27/00 502F
A01G27/00 504Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2017-46883(P2017-46883)
(22)【出願日】2017年3月13日
(71)【出願人】
【識別番号】505142964
【氏名又は名称】株式会社クボタケミックス
(74)【代理人】
【識別番号】100090181
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 義人
(72)【発明者】
【氏名】原田 潤
(72)【発明者】
【氏名】山口 秀美
(57)【要約】 （修正有）
【課題】大区画化された圃場であっても、圃場の水位を適切に管理できる、地下灌漑システムを提供する。【解決手段】地下灌漑システム１０は、複数の有孔管１２と、給水路１０２から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管１４と、および各有孔管から排出される水を排水路１０４に導く排水側連結管１６とを備える。また、各有孔管の上流側端部には、有孔管への給水を制御する送水制御装置４０が設けられ、各有孔管の下流側端部には、有孔管からの排水を制御する排水制御装置４２が設けられる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圃場に対して地下から水を供給する地下灌漑システムであって、
前記圃場の地下に所定間隔で埋設される複数の有孔管、
前記複数の有孔管の上流側端部同士を連結し、給水路から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管、
前記複数の有孔管の下流側端部同士を連結し、各有孔管から排出される水を排水路に導く排水側連結管、および
前記複数の有孔管の下流側端部のそれぞれに設けられる排水制御装置を備える、地下灌漑システム。
前記圃場の地下に所定間隔で埋設される複数の有孔管、
前記複数の有孔管の上流側端部同士を連結し、給水路から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管、
前記複数の有孔管の下流側端部同士を連結し、各有孔管から排出される水を排水路に導く排水側連結管、および
前記複数の有孔管の下流側端部のそれぞれに設けられる排水制御装置を備える、地下灌漑システム。
【請求項2】
前記複数の有孔管の上流側端部のそれぞれに設けられる送水制御装置を備える、請求項１記載の地下灌漑システム。
【請求項3】
前記給水側連結管の上流側端部に設けられる、自動制御または遠隔操作が可能な電動の給水制御装置を備える、請求項１または２記載の地下灌漑システム。
【請求項4】
前記給水側連結管の下流側端部は、当該給水側連結管を開閉可能な弁部材を介して前記排水路に連結される、請求項１ないし３のいずれかに記載の地下灌漑システム。
【請求項5】
前記複数の有孔管の上流側端部のそれぞれは、前記給水側連結管の管壁上部に形成される分岐部に連結される、請求項４記載の地下灌漑システム。
【請求項6】
前記複数の有孔管の上流側端部のそれぞれには、洗浄機を前記有孔管の内部に挿入可能な洗浄用立上り管が設けられる、請求項１ないし５のいずれかに記載の地下灌漑システム。
【請求項7】
前記洗浄用立上り管は、前記複数の有孔管の上流側端部のそれぞれに設けられる送水制御装置を構成する立上り管である、請求項６記載の地下灌漑システム。
【請求項8】
前記複数の有孔管は、前記圃場の短辺方向に沿って延び、当該圃場の長辺方向に所定間隔で並ぶように配置される、請求項１ないし７のいずれかに記載の地下灌漑システム。
【請求項9】
前記排水制御装置は、水位設定機構を有する桝を含む、請求項１ないし８のいずれかに記載の地下灌漑システム。
【請求項10】
圃場に対して地下から水を供給する地下灌漑システムであって、
前記圃場の地下に所定間隔で埋設される複数の有孔管、
前記複数の有孔管の上流側端部同士を連結し、給水路から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管、および
前記複数の有孔管の下流側端部同士を連結し、各有孔管から排出される水を排水路に導く排水側連結管を備え、
前記給水側連結管の下流側端部は、当該給水側連結管を開閉可能な弁部材を介して前記排水路に連結される、地下灌漑システム。
前記圃場の地下に所定間隔で埋設される複数の有孔管、
前記複数の有孔管の上流側端部同士を連結し、給水路から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管、および
前記複数の有孔管の下流側端部同士を連結し、各有孔管から排出される水を排水路に導く排水側連結管を備え、
前記給水側連結管の下流側端部は、当該給水側連結管を開閉可能な弁部材を介して前記排水路に連結される、地下灌漑システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は地下灌漑システムに関し、特にたとえば、大区画化された圃場に対して地下から水を供給する、地下灌漑システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の地下灌漑システムの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の地下灌漑システムは、圃場の地中に埋設した有孔管（地下埋設管）の下流側に水位設定器（水位設定用溢流堰）を設置し、この水位設定器を用いて排水水位を調節することで、圃場の水位（地下水位および地表水位を含む）を設定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１−９５７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、圃場を大区画化する等の圃場整備事業が進められている。しかし、特許文献１の技術では、圃場（耕地）ごとに水位を一括で管理しているため、圃場が大区画化された場合、圃場の水位を適切に管理できない恐れが生じる。たとえば、大区画化された圃場では、圃場の領域によって地下浸透量の違いが生じる可能性が高くなり、圃場内に意図しない水位差が生じてしまう恐れがある。また、動水勾配によって生じる給排水時の上流側と下流側との水位の差は、配管距離が長くなればなるほど大きくなるため、大区画化された圃場では、配管の上流側と下流側とで水位差が大きくなってしまう。
【0005】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、地下灌漑システムを提供することである。
【0006】
この発明の他の目的は、大区画化された圃場であっても、圃場の水位を適切に管理できる、地下灌漑システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第１の発明は、圃場に対して地下から水を供給する地下灌漑システムであって、圃場の地下に所定間隔で埋設される複数の有孔管、複数の有孔管の上流側端部同士を連結し、給水路から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管、複数の有孔管の下流側端部同士を連結し、各有孔管から排出される水を排水路に導く排水側連結管、および複数の有孔管の下流側端部のそれぞれに設けられる排水制御装置を備える、地下灌漑システムである。
【0008】
第１の発明では、地下灌漑システムは、圃場の地下に所定間隔で埋設される複数の有孔管を備え、有孔管を用いて圃場の給排水を行うことによって、圃場の水位を所望の水位に保つ。各有孔管の上流側端部同士は、給水路から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管によって連結される。一方、各有孔管の下流側端部同士は、各有孔管から排出される水を排水路に導く排水側連結管によって連結される。そして、各有孔管の下流側端部には、有孔管からの排水を制御する排水制御装置が設けられる。各有孔管に設けられる排水制御装置を用いることにより、有孔管ごとに排水を制御して水位を設定することが可能となる。
【0009】
第１の発明によれば、各有孔管に対して排水制御装置が設けられるので、有孔管ごとに個別に水位設定できる。したがって、大区画化された圃場であっても、圃場の水位を適切に管理できる。
【0010】
第２の発明は、第１の発明に従属し、複数の有孔管の上流側端部のそれぞれに設けられる送水制御装置を備える。
【0011】
第２の発明では、各有孔管の上流側端部には、有孔管への給水を制御する送水制御装置が設けられる。そして、各有孔管に設けられる送水制御装置および排水制御装置を用いることにより、有孔管ごとに給水および排水を制御して水位が設定される。
【0012】
第２の発明によれば、各有孔管に対して送水制御装置および排水制御装置が設けられるので、有孔管ごとの水位設定をより適切に実行できる。
【0013】
第３の発明は、第１または第２の発明に従属し、給水側連結管の上流側端部に設けられる、自動制御または遠隔操作が可能な電動の給水制御装置を備える。
【0014】
第３の発明では、給水側連結管の上流側端部には、給水制御装置が設けられる。この給水制御装置は、予め記憶されたプログラムに基づく自動制御または遠隔操作が可能な電動のものである。これにより、圃場の全体的な水位管理を自動化または遠隔操作化できるので、圃場での作業負担が低減される。
【0015】
第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明に従属し、給水側連結管の下流側端部は、当該給水側連結管を開閉可能な弁部材を介して排水路に連結される。
【0016】
第４の発明によれば、給水側連結管の下流側端部が排水路に接続されるので、給水側連結管に溜まった泥等を排水路に直接排出することが可能となり、給水側連結管の洗浄作業（泥吐き作業）が容易となる。したがって、給水側連結管を適切に維持管理することができるので、地下灌漑システムの寿命が延びる。また、給水側連結管が適切に維持管理されることで、各有孔管への用水供給が適切に維持されるので、有孔管ごとの水位設定機能も適切に維持される。
【0017】
第５の発明は、第４の発明に従属し、複数の有孔管の上流側端部のそれぞれは、給水側連結管の管壁上部に形成される分岐部に連結される。
【0018】
第５の発明によれば、給水側連結管から各有孔管への泥等の流入が低減されるので、各有孔管における泥溜りが低減される。したがって、各有孔管の洗浄頻度を少なくすることができる。
【0019】
第６の発明は、第１ないし第５のいずれかの発明に従属し、複数の有孔管の上流側端部のそれぞれには、洗浄機を有孔管の内部に挿入可能な洗浄用立上り管が設けられる。
【0020】
第６の発明によれば、各有孔管の洗浄作業を容易に行うことができ、各有孔管を適切に維持管理することができるので、地下灌漑システムの寿命が延びる。
【0021】
第７の発明は、第６の発明に従属し、洗浄用立上り管は、送水制御装置を構成する立上り管である。
【0022】
第７の発明では、送水制御装置を構成する立上り管が洗浄用立上り管と兼用される。
【0023】
第８の発明は、第１ないし第７のいずれかの発明に従属し、複数の有孔管は、圃場の短辺方向に沿って延び、当該圃場の長辺方向に所定間隔で並ぶように配置される。
【0024】
第８の発明によれば、各有孔管を圃場の短辺方向に延びるように配置するので、圃場が大区画化された場合でも、動水勾配によって生じる水位差を低減できる。また、有孔管に泥等が堆積し難くなり、有孔管の洗浄作業も容易となる。
【0025】
第９の発明は、第１ないし第８のいずれかの発明に従属し、排水制御装置は、水位設定機構を有する桝を含む。
【0026】
第９の発明によれば、各有孔管の下流側端部に設けられる排水制御装置として、伸縮式およびシャッタ式などの水位設定機構を有する桝が用いられるので、各有孔管における水位管理を容易に行うことができる。
【0027】
第１０の発明は、圃場に対して地下から水を供給する地下灌漑システムであって、圃場の地下に所定間隔で埋設される複数の有孔管、複数の有孔管の上流側端部同士を連結し、給水路から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管、および複数の有孔管の下流側端部同士を連結し、各有孔管から排出される水を排水路に導く排水側連結管を備え、給水側連結管の下流側端部は、当該給水側連結管を開閉可能な弁部材を介して排水路に連結される、地下灌漑システムである。
【0028】
第１０の発明では、地下灌漑システムは、圃場の地下に所定間隔で埋設される複数の有孔管を備え、有孔管を用いて圃場の給排水を行うことによって、圃場の水位を所望の水位に保つ。各有孔管の上流側端部同士は、給水路から供給される水を各有孔管に導く給水側連結管によって連結される。一方、各有孔管の下流側端部同士は、各有孔管から排出される水を排水路に導く排水側連結管によって連結される。そして、給水側連結管の下流側端部は、給水側連結管の管路を開閉可能な弁部材を介して排水路に連結される。
【0029】
第１０の発明によれば、給水側連結管の下流側端部が排水路に接続されるので、給水側連結管に溜まった泥等を排水路に直接排出することが可能となり、給水側連結管の洗浄作業（泥吐き作業）が容易となる。したがって、給水側連結管を適切に維持管理することができるので、地下灌漑システムの寿命が延びると共に、大区画化された圃場であってもその水位を適切に管理できる。また、給水側連結管が適切に維持管理されることで、各有孔管への用水供給が適切に維持されるので、たとえば有孔管ごとの水位設定を行う場合には、その水位設定機能も適切に維持される。
【発明の効果】
【0030】
この発明によれば、各有孔管に対して排水制御装置が設けられるので、有孔管ごとに個別に水位設定できる。したがって、大区画化された圃場であっても、圃場の水位を適切に管理できる。
【0031】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う後述の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】この発明の一実施例である地下灌漑システムの配管構造を概略的に示す図解図である。
【図7】送水制御装置または排水制御装置の変形例の要部を示す図解図である。
【図8】この発明の他の実施例である地下灌漑システムを示す平面図である。
【図9】この発明のさらに他の実施例である地下灌漑システムを示す平面図である。
【図10】この発明のさらに他の実施例である地下灌漑システムを示す平面図である。
【図16】地下灌漑システムが備える排水制御装置の変形例を示す図解図である。
【図17】地下灌漑システムが備える排水制御装置の他の変形例を示す図解図である。
【図18】地下灌漑システムが備える排水制御装置のさらに他の変形例を示す図解図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
図１を参照して、この発明の一実施例である地下灌漑システム１０（以下、単に「システム１０」と言う。）は、水田、畑地、或いは田畑輪換地などの圃場１００に対して地下から水を供給するための給排水設備であって、大区画化された圃場１００に好適に用いられる。詳細は後述するように、システム１０は、地下に埋設された複数の有孔管１２から圃場１００に対して水を供給する、または、有孔管１２を用いて圃場１００に生じた余剰水を排出することにより、圃場１００の水位（地下水位および地表水位を含む）を所望の水位に保つ。
【0034】
この実施例では、圃場１００は、農道および畦畔によって、たとえば２００ｍ×１００ｍの矩形状に区画化された大区画圃場である。圃場１００の長辺方向両端の農道または畦畔部分には、開水路またはパイプラインなどの給水路（用水路）１０２が圃場１００の短辺方向に延びるように設けられる。また、圃場１００の長辺方向中央部には、排水路１０４として、圃場１００の短辺方向に延びる排水パイプラインが埋設される。ただし、排水路１０４は、開水路であってもよい。そして、圃場１００の排水路１０４を挟んだ両側部分のそれぞれに、システム１０が配設される。
【0035】
ただし、給水路１０２および排水路１０４の配置は、圃場１００の状況に応じて適宜変更され得るものである。たとえば、圃場１００の中央部に給水路１０２を配置し、圃場１００の両端部に排水路１０４を配置する場合もあるし、圃場の１００一方端部に給水路１０２を配置し、圃場１００の他端部に排水路１０４を配置する場合もある。また、後述するシステム１０の各構成部分の配置も、給水路１０２および排水路１０４の配置などに応じて、適宜変更され得る。
【0036】
図２および図３に示すように、システム１０は、複数の有孔管１２、給水側連結管１４および排水側連結管１６などの配管を備える。これらの配管１２,１４,１６は、ポリエチレンまたは硬質塩化ビニル等の合成樹脂によって形成され、水平方向に延びるように、または管内の水を排出し得る程度の緩い勾配を付けて、地下に埋設される。
【0037】
有孔管１２は、その管壁に複数の孔（図示せず）を有する管であり、この実施例では、波付管などを用いて配管される。有孔管１２は、給水路１０２および排水路１０４と同じ方向、つまり圃場１００の短辺方向に沿って延び、圃場１００の長辺方向に所定間隔で並ぶように配置される。
【0038】
有孔管１２の内径は、たとえば５０〜１００ｍｍであり、有孔管１２の長さは、圃場１００の短辺方向の略全長に亘る長さである。また、有孔管１２の埋設深さは、たとえば４０〜７０ｃｍであり、隣り合う有孔管１２同士の間隔は、たとえば５〜１５ｍである。ただし、有孔管１２の形状、大きさおよび配置態様などは、適宜変更可能である。なお、図１および図２などでは、図面の簡略化のため、４本の有孔管１２を示しており、圃場１００の広さに対する有孔管１２の大きさ（他の構成部分も同様）も正確ではない。また、圃場１００外に配管される有孔管１２の両端部には、孔は形成されない。
【0039】
給水側連結管１４および排水側連結管１６は、圃場１００の短辺方向両端の農道または畦畔部分に埋設される。給水側連結管１４および排水側連結管１６の内径は、有孔管１２の内径よりも少し大きく設定され、たとえば１００ｍｍである。
【0040】
給水側連結管１４は、有孔管１２の上流側端部同士を連結する配管であって、給水路１０２から供給される水を各有孔管１２に導く。この実施例では、各有孔管１２の上流側端部は、給水側連結管１４の管壁上部から立ち上がる分岐部（立上り管４４の下端部）に連結される。すなわち、各有孔管１２と給水側連結管１４との連結部は、給水側連結管１４の下半部よりも上方に設けられる。これにより、給水側連結管１４から各有孔管１２への泥または土砂などの流入が低減され、用水に含まれる泥等は主として給水側連結管１４に堆積されるようになる。
【0041】
また、給水側連結管１４の下流側端部は、給水側連結管１４の管路を開閉可能な弁部材２０を介して排水路１０４に連結される。弁部材２０としては、後述する送水制御装置４０や排水制御装置４２と同様のもの、或いは汎用のゲートバルブ等を用いるとよい。このように給水側連結管１４の下流側端部を排水路１０４に接続しておくことにより、給水側連結管１４に溜まった泥等を排水路１０４に直接排出することが可能となり、給水側連結管１４の洗浄作業（泥吐き作業）が容易となる。さらに、給水側連結管１４と排水路１０４との合流部には、点検用立上り管２２が設けられる。
【0042】
一方、排水側連結管１６は、有孔管１２の下流側端部同士を連結する配管であって、各有孔管１２から排出される水を排水路１０４に導く。排水側連結管１６の上流側端部、各有孔管１２と排水側連結管１６との合流部、および排水側連結管１６と排水路１０４との合流部のそれぞれには、点検用立上り管２２が設けられる。
【0043】
点検用立上り管２２のそれぞれは、配管内部にゴミの詰りがないかを確認したり、そのゴミを除去したりする等のために用いられる。また、点検用立上り管２２は、高圧洗浄機を配管内に挿入するための差込口として用いることもできる。
【0044】
また、給水側連結管１４の上流側端部には、システム１０全体に対する給水を制御する給水制御装置２４が設けられる。給水制御装置２４は、給水桝２６および給水バルブ２８等を備える。給水桝２６の底部には、給水路１０２から分岐した取水管３０が接続され、給水桝２６内には、この取水管３０の下流側端部に接続された給水バルブ２８が収容される。
【0045】
給水バルブ２８としては、汎用の給水バルブを適宜用いることができる。簡単に説明すると、給水バルブ２８は、上下動可能に設けられる弁体を備えており、弁軸の上端部に設けられたハンドルが操作されて弁軸に回転力が加えられると、送りねじ機構によって弁体が上下動する。この弁体の上下動によって、取水管３０の下流側端部の開口が開閉され、また、その開き具合（開度）を調節することにより給水路１０２からの取水量が調節される。
【0046】
また、給水桝２６の底部には、地下用給水口３２が設けられ、この地下用給水口３２に給水側連結管１４の上流側端部が接続される。給水バルブ２８を開くことによって給水路１０２から給水桝２６内に流入した水は、地下用給水口３２から給水側連結管１４に供給される。また、給水桝２６の側壁には、地上から用水を供給するための地上用給水口３４が設けられる。この地上用給水口３４には、上下動可能および着脱可能に堰板が取り付けられる。
【0047】
そして、各有孔管１２の両端部には、有孔管１２ごとの水位設定を可能とするための送水制御装置４０および排水制御装置４２が設けられる。すなわち、各有孔管１２の上流側端部（給水側）には、有孔管１２への給水を個別に制御する送水制御装置４０が設けられ、各有孔管１２の下流側端部（排水側）には、有孔管１２からの排水を個別に制御する排水制御装置４２が設けられる。この実施例では、送水制御装置４０および排水制御装置４２として共に、栓部材４６を備える制御装置が用いられる。
【0048】
具体的には、図４に示すように、送水制御装置４０は、給水側連結管１４から有孔管１２への分流部に設けられる立上り管４４と、立上り管４４に摺動可能に設けられる栓部材４６とを含む。栓部材４６は、棒状の柄部４８を備える。柄部４８の下端部には、ゴム等の弾性部材によって形成される略円柱状の止水部５０が設けられる。一方、柄部４８の上端部には、把持部５２と、把持部５２の下方に配置されるストッパ５４とが設けられる。また、立上り管４４の上端部には、栓部材４６の柄部４８が挿通される短円筒状のガイド部５８を有するキャップ５６が装着される。このガイド部５８の上端面とストッパ５４の下端面とが当接する位置は、栓部材４６の最下位置と対応付けられている。すなわち、ガイド部５８とストッパ５４とが当接するまで栓部材４６を押し下げる（つまり栓部材４６を最下位置とする）ことにより、給水側連結管１４内の通水を保持しつつ、給水側連結管１４から有孔管１２への給水が止水部５０によって堰き止められる。一方、栓部材４６が最下位置から引き上げられると、給水側連結管１４から有孔管１２への給水が可能となる。なお、栓部材４６は、立上り管４４の内側面と止水部５０との間の摩擦力により、任意の高さ位置に固定可能である。また、図示は省略するが、柄部４８の外周面には、ストッパ５４の下に、送水制御装置４０内の通水路の開度を表示する目盛り部が設けられることが好ましい。この目盛り部を目安とすることによって、作業者は、通水路の開度、すなわち有孔管１２への給水量を調整し易くなる。
【0049】
一方、排水制御装置４２は、図５に示すように、上述の送水制御装置４０と同様の構成を有しており、有孔管１２の下流側端部に設けられる立上り管４４と、立上り管４４に摺動可能に設けられる栓部材４６とを含む。なお、送水制御装置４０と同じ部分については同じ参照番号を付し、重複する説明は省略する。排水制御装置４２では、栓部材４６を最下位置とすることにより、有孔管１２から排水側連結管１６への排水が停止され、栓部材４６が最下位置から引き上げられると、有孔管１２内の水が排水側連結管１６に排出される。
【0050】
図２および図３に戻って、各有孔管１２の両端部には、送水制御装置４０の下流側近傍位置および排水制御装置４２の上流側近傍位置において、水位確認用立上り管６０が設けられる。水位確認用立上り管６０の内部空間は、有孔管１２を介して圃場１００内の空隙と連通している状態であるため、水位確認用立上り管６０内の水位は、その有孔管１２が配設された各領域の圃場１００の水位と略同一となる。したがって、作業者は、水位確認用立上り管６０内の水位を目視することにより、各領域における圃場１００の水位を確認することができる。また、図示は省略するが、水位確認用立上り管６０の内周面には、圃場１００の地表面に対する高さ位置を表示する目盛り部を設けることが好ましい。これにより、作業者は、圃場１００の水位をより正確に確認可能となる。
【0052】
システム１０を用いて灌漑を行うときには、図３に示すように、各排水制御装置４２の栓部材４６は、最下位置に押し下げて全閉状態とする。一方、各送水制御装置４０の栓部材４６は、最下位置から引き上げて開状態とし、給水側連結管１４から有孔管１２への給水が可能な状態としておく。そしてこの状態で、給水制御装置２４の給水バルブ２８を開く。すると、給水路１０２を流れる水は、取水管３０、給水桝２６および給水側連結管１４を介して、各有孔管１２に流入し、各有孔管１２の孔から圃場１００の地中に供給される。これにより、圃場１００の水位は上昇してくるので、その水位上昇を水位確認用立上り管６０から確認しながら、図６に示すように、送水制御装置４０および排水制御装置４２の栓部材４６を手動で上げ下げして（つまり、有孔管１２に対する給排水を手動で調節して）、圃場１００の水位が目標水位となるように調整する。なお、圃場１００の水位が所望の水位に調整された後は、各排水制御装置４２を全閉状態にすると共に、給水バルブ２８を閉じておくとよい。
【0053】
このように、送水制御装置４０および排水制御装置４２の栓部材４６の位置を調節することで、圃場１００の水位を任意（たとえば、圃場１００の地表面を基準として−５０ｃｍ〜＋２０ｃｍまで）に設定できる。そして、この実施例では、有孔管１２ごとに、給水および排水を制御して水位を設定することができるので、きめ細やかな圃場１００の水位管理が可能となる。
【0054】
たとえば、動水勾配の影響或いは地下浸透量の違いなどによって、給水側連結管１４の上流側の圃場１００領域の水位が高くなる場合には、給水側連結管１４の上流側に連結される有孔管１２の排水制御装置４２を開状態にして、その周辺領域の圃場１００の水位を下げるとよい。これによって、圃場１００全体の水位を略均一にすることができる。また、有孔管１２ごとに設定水位を変えることで、同じ圃場１００内でありながら、最適地下水位の異なる野菜などの多品種栽培が可能となり、作物の生育状況の違い等を考慮した領域ごとの水位調整も可能となる。さらに、送水制御装置４０の栓部材４６によって有孔管１２への給水を堰き止めることにより、任意の有孔管１２のみ、圃場１００への給水を停止することもできる。
【0055】
続いて、システム１０のメンテナンス方法について説明する。図示は省略するが、給水側連結管１４のメンテナンス（泥吐き）を行うときには、給水側連結管１４の下流側端部に設けた弁部材２０を開状態とし、地下用給水口３２から給水側連結管１４内に高圧洗浄機を挿入して、給水側連結管１４に溜まった泥等を排水路１０４に直接排出する。これによって、給水側連結管１４を適切に維持管理することができるので、システム１０の寿命が延びる。また、給水側連結管１４が適切に維持管理されることで、各有孔管１２への用水供給が適切に維持されるので、有孔管１２ごとの水位設定機能も適切に維持される。
【0056】
また、各有孔管１２のメンテナンスを行うときには、送水制御装置４０から栓部材４６およびキャップ５６を取り外すと共に、排水制御装置４２の栓部材４６を開状態にする。そして、立上り管４４の上部開口から有孔管１２内に高圧洗浄機を挿入して、有孔管１２内に溜まった泥等を排水側連結管１６に排出する。すなわち、送水制御装置４０を構成する立上り管４４が、洗浄機を有孔管１２の内部に挿入可能な洗浄用立上り管として用いられる。これによって、各有孔管１２を適切に維持管理することができるので、システム１０の寿命が延び、有孔管１２ごとの水位設定機能も適切に維持される。ただし、送水制御装置４０の立上り管４４の代わりに、有孔管１２の上流側端部に設けられる水位確認用立上り管６０を洗浄用立上り管として用いることもできる。
【0057】
さらに、排水側連結管１６のメンテナンスを行うときには、排水側連結管１６の上流側端部に設けられる点検用立上り管２２から排水側連結管１６内に高圧洗浄機を挿入して、排水側連結管１６に溜まった泥等を排水路１０４に排出する。これによって、排水側連結管１６を適切に維持管理することができるので、システム１０の寿命が延びる。また、排水側連結管１６が適切に維持管理されることで、各有孔管１２からの排水が適切に維持されるので、有孔管１２ごとの水位設定機能も適切に維持される。
【0058】
以上のように、この実施例によれば、有孔管１２ごとに個別に水位設定できるので、きめ細やかな圃場１００の水位管理が可能となる。したがって、大区画化された圃場１００であっても、圃場１００の水位を適切に管理できる。
【0059】
また、この実施例によれば、有孔管１２を圃場１００の短辺方向に延びるように配置するので、圃場１００が大区画化された場合でも、動水勾配によって生じる水位差を低減できる。また、有孔管１２の長さが長くなればなるほど、有孔管１２が泥等によって閉塞してしまう可能性が高くなるが、この実施例のように有孔管１２を圃場１００の短辺方向に延びるように配置することで、有孔管１２に泥等が堆積し難くなり、有孔管１２の洗浄作業も容易となる。
【0060】
さらに、この実施例によれば、給水側連結管１４の下流側端部が排水路１０４に接続されるので、給水側連結管１４に溜まった泥等を排水路１０４に直接排出することが可能となり、給水側連結管１４の泥吐き作業が容易となる。したがって、給水側連結管１４を適切に維持管理することができるので、システム１０の寿命が延びると共に、大区画化された圃場１００であってもその水位を適切に管理できる。また、複数の有孔管１２の上流側端部のそれぞれは、給水側連結管１４の管壁上部に形成される分岐部に連結されるので、給水側連結管１４から各有孔管１２への泥等の流入が低減され、各有孔管１２における泥溜りが低減される。したがって、各有孔管１２の洗浄頻度を少なくすることができる。
【0061】
なお、上述の実施例では、給水側連結管１４および排水側連結管１６の内径を有孔管１２の内径よりも少し大きく設定するようにしたが、給水側連結管１４の内径は、有孔管１２の内径よりも大幅に大きく（たとえば２−５倍）設定することもできる。これにより、給水側連結管１４内での用水の流速が小さくなるので、用水に含まれる泥等が給水側連結管１４内において沈降し易くなり、給水側連結管１４から各有孔管１２への泥等の流入が低減される。一方、排水側連結管１６の内径は、有孔管１２の内径と略同じ大きさに設定するとよい。これにより、排水側連結管１６内での排水の流速が大きくなるので、排水側連結管１６内において泥等が沈降し難くなり、排水路１０４に泥等が排出され易くなる。
【0062】
また、上述の実施例では、各制御装置４０,４２の栓部材４６は、立上り管４４の内側面と止水部５０との間の摩擦力によって任意の高さ位置に固定可能なものとしたが、栓部材４６を任意の高さ位置でより確実に固定するために、各制御装置４０,４２に対して摺動止め部を別途設けるようにしてもよい。摺動止め部の具体的構造は適宜変更可能であるが、一例として、摺動止め部としては、図７に示すような袋ナット７０およびゴム輪７２等によって構成されるものを用いることができる。この場合、ガイド部５８の外側面には袋ナット７０と螺合される雄ねじ部が形成され、ガイド部５８の端面と袋ナット７０との間にゴム輪７２が設けられる。そして、栓部材４６を任意の高さ位置とした状態で、袋ナット７０を締め付けることにより、ゴム輪７２が弾性変形して柄部４８に圧接され、栓部材４６がその高さ位置で固定される。
【0063】
さらに、上述の実施例では、目視で水位を確認するための水位確認用立上り管６０を各有孔管１２に設けるようにしたが、水位確認用立上り管６０の代わりに水位センサを設けるようにしてもよい。この場合、作業者は、水位センサの検出結果を確認することにより、各領域における圃場１００の水位を確認することができる。
【0064】
さらにまた、上述の実施例では、各有孔管１２に送水制御装置４０を設けるようにしたが、送水制御装置４０は、必ずしも設けられる必要はない。送水制御装置４０を設けない場合には、排水制御装置４２を用いて有孔管１２からの排水を制御することで、有孔管１２ごとの水位設定を実行するとよい。
【0065】
次に、図８を参照して、この発明の他の実施例であるシステム１０について説明する。この実施例では、給水側連結管１４の上流側端部に設けられる給水制御装置２４として、自動制御または遠隔操作が可能な電動の給水制御装置が用いられ、圃場１００全体に対する水管理が自動化される点が、上述の実施例と異なる。その他の部分については同様であるので、上述の実施例と共通する部分については、同じ参照番号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。重複する説明を省略等することは、後述する他の実施例においても同様である。また、上述の変形例については、以下の各実施例においても適宜採用し得る。
【0066】
図８に示す実施例では、給水制御装置２４が備える給水バルブ２８に対して、電動アクチュエータ６４が取り付けられる。また、給水側連結管１４の上流側端部の立上り管には、その内部の水位、つまり圃場１００の水位を検出する超音波センサ等の水位センサ６６が設けられる。
【0067】
電動アクチュエータ６４は、予め記憶されたプログラムに基づく自動制御または遠隔操作によって動作することで、給水バルブ２８を自動的に開閉させるものである。電動アクチュエータ６４としては、公知の電動アクチュエータを適宜用いることができる。電動アクチュエータ６４の一例について簡単に説明すると、電動アクチュエータ６４は、本体ケースを備え、本体ケースの天壁上面には、太陽電池パネルが取り付けられる。また、本体ケースの内部には、制御盤、アンテナ、蓄電池、モータおよびメインギア等が収容される。メインギアの軸部には、略円柱状の回転軸が挿通される。メインギアの軸部の内周面には、軸方向に沿って延びるキー溝が形成され、回転軸の外周面には、キー溝と嵌合される滑りキーが軸方向に沿って延びるように形成される。これによって、回転軸は、メインギアが回転すると共に回転し、かつメインギアの軸部に対して軸方向に摺動可能となる。そして、この回転軸の下端部に対して、給水バルブ２８の弁軸の上端部が固定的に連結される。したがって、電動アクチュエータ６４の回転軸が回転すると、その回転力は、給水バルブ２８の弁軸に伝達される。回転力が加えられた給水バルブ２８の弁軸および弁体は、送りねじ機構によって上下動する。
【0068】
このようなシステム１０では、たとえば、水位センサ６６によって検出された水位が、予め設定しておいた所定の下限水位よりも低くなった場合には、電動アクチュエータ６４が自動制御で給水バルブ２８を開けて、用水を供給する。一方、水位センサ６６によって検出された水位が、予め設定しておいた所定の上限水位よりも高くなった場合には、電動アクチュエータ６４が自動制御で給水バルブ２８を閉めて、用水の供給を停止する。これによって、圃場１００の全体的な水位は所定範囲内に保たれる。ただし、電動アクチュエータ６４の制御は、ユーザが所有するスマートフォン、タブレット端末およびＰＣ等のような遠隔操作端末を用いて、ユーザが遠隔操作を行うことでも実行できる。この場合、水位センサ６６によって検出された水位情報は、無線ＬＡＮ（たとえばＷｉ−Ｆｉ）およびインターネット等のネットワークを介して、ユーザの所有する遠隔操作端末に送信される。
【0069】
なお、有孔管１２ごとの個別の水位設定については、図８に示す実施例においても、上述の図２等に示す実施例と同様に、送水制御装置４０および排水制御装置４２の栓部材４６を手動で上げ下げすることによって行われる。
【0070】
以上のように、図８に示す実施例によれば、自動制御または遠隔操作が可能な電動の給水制御装置２４を備えるので、圃場１００の全体的な水位管理を自動化または遠隔操作化できる。したがって、圃場１００での作業負担が低減される。
【0071】
続いて、図９を参照して、この発明のさらに他の実施例であるシステム１０について説明する。この実施例では、ＩＣＴ（Information and Communication Technology）を利用して、システム１０全体が自動化される点が、上述の実施例と異なる。
【0072】
図９に示す実施例では、給水バルブ２８に対して電動アクチュエータ６４が取り付けられると共に、送水制御装置４０および排水制御装置４２のそれぞれに対しても電動アクチュエータ６４が取り付けられる。図示は省略するが、各制御装置４０,４２に対して電動アクチュエータ６４を取り付ける際には、電動アクチュエータ６４からの回転力によって各制御装置４０,４２の栓部材４６を上下動させるための送りねじ機構が設けられる。たとえば、電動アクチュエータ６４の回転軸の下端部には全ねじボルトが接続され、各制御装置４０,４２の栓部材４６の柄部４８には、それに螺合するナット構造が設けられる。
【0073】
また、給水側連結管１４の上流側端部の立上り管に水位センサ６６が設けられると共に、各有孔管１２の下流側端部に設けられる水位確認用立上り管６０にも、超音波センサ等の水位センサ７６が設けられる。この水位センサ７６は、水位確認用立上り管６０の内部の水位、つまり各有孔管１２の周辺領域の圃場１００の水位を検出する。
【0074】
このようなシステム１０では、有孔管１２毎に設けられた水位センサ７６によって検出された水位に基づいて、各有孔管１２に対する給排水が個別に自動制御される。たとえば、或る有孔管１２において、水位センサ７６による検出水位が予め設定しておいた設定水位よりも低い場合には、その有孔管１２に設けられる送水制御装置４０が開状態にされると共に、排水制御装置４２が閉状態にされる。一方、水位センサ７６による検出水位が予め設定しておいた設定水位よりも高い場合には、その有孔管１２に設けられる送水制御装置４０が閉状態にされると共に、排水制御装置４２が開状態にされる。
【0075】
なお、圃場１００の全体的な水位管理については、図８に示す実施例と同様に、給水側連結管１４に設けられた水位センサ６６の検出水位に基づく、給水バルブ２８（給水制御装置２４）の自動制御によって行われる。ただし、各制御装置２４,４０,４２に設けた電動アクチュエータの制御は、ユーザが遠隔操作を行うことで実行してもよい。
【0076】
図９に示す実施例によれば、システム１０全体が自動化される、つまり圃場１００に対する水管理が全て自動化されるので、作業負担が大きく低減され、また、無駄のない水管理が可能となる。
【0077】
続いて、図１０−図１４を参照して、この発明のさらに他の実施例であるシステム１０について説明する。この実施例では、送水制御装置４０および排水制御装置４２の構成が上述の実施例と異なっており、送水制御装置４０および排水制御装置４２として共に、水位設定機構を有する桝が用いられる。
【0078】
図１０−図１４に示すように、この実施例では、送水制御装置４０は、水位設定機構を有する分流桝であり、上端開放の有底円筒状に形成される桝本体（立上り管）８０を含む。桝本体８０の下端部には、略水平方向に延びる主管部８２および分岐管部８４が形成される。主管部８２は、桝本体８０の下端部を一直線上に貫く直管状に形成される。この主管部８２の両端部には、受口８２ａが形成され、各受口８２ａには給水側連結管１４が接続される。これにより、主管部８２は給水側連結管１４の一部を構成する。また、分岐管部８４は、曲管状に形成され、端部に形成される受口８４ａが主管部８２に対して９０度の角度となるように、主管部８２の略中央部から分岐する。分岐管部８４の受口８４ａには、有孔管１２の上流側端部が接続される。
【0079】
また、桝本体８０には、上下方向に延びるガイド溝（図示せず）が形成される。このガイド溝には、分岐管部８４の基端部側の開口と所定間隔で対向するように、平板状の仕切板８６が着脱可能および上下動可能に取り付けられる。仕切板８６は、任意の高さ位置に固定可能な状態で桝本体８０に取り付けられ、また、ゴム製のパッキンを介する等して、水密状態で桝本体８０の内面と当接ないし摺接する。この仕切板８６が最下位置にあるときには、給水側連結管１４から有孔管１２への給水が堰き止められ、最下位置から引き上げられると、給水が可能となる。すなわち、仕切板８６を上下動させることで、給水側連結管１４から有孔管１２への給水および停止が切り替えられ、また、その開き具合を調節することによりその給水量が調節される。
【0080】
また、仕切板８６は、上下方向の長さが異なる複数種類のものが予め用意されており、仕切板８６を取り換えることで、仕切板８６が最下位置にあるときの仕切板８６の上端位置が変更可能とされる。仕切板８６が最下位置にある場合でも、桝本体８０内の水位が仕切板８６の上端位置を超えると、水は越流する。したがって、後述のように、仕切板８６を取り換えてその上端位置を変更することで、桝本体８０内の水位、延いては周辺領域の圃場１００の水位を任意に設定することが可能となる。
【0081】
一方、排水制御装置４２は、水位設定機構を有する合流桝であり、送水制御装置４０と同じ構造を有する。ただし、排水制御装置４２では、分岐管部８４が有孔管１２の下流側端部と接続される合流部として用いられる。また、主管部８２の各受口８２ａには、排水側連結管１６が接続され、主管部８２は、排水側連結管１６の一部を構成する。
【0082】
このようなシステム１０を用いて圃場１００に水を供給するときには、図１５に示すように、各送水制御装置４０の仕切板８６を引き上げた状態にする。また、各排水制御装置４２の仕切板８６は、最下位置にある状態でかつ上端が所望の設定水位（希望水位）に位置する状態にする。そしてこの状態で、給水制御装置２４の給水バルブ２８を開く。すると、給水路１０２を流れる水は、取水管３０、給水桝２６および給水側連結管１４を介して、各有孔管１２に流入し、各有孔管１２の孔から圃場１００の地中に供給される。有孔管１２からの給水によって圃場１００の水位が上昇すると、これに伴い排水制御装置４２の桝本体８０の分岐管部８４側の内部空間の水位も上昇する。そして、その水位が排水制御装置４２の仕切板８６の上端位置に達すると、余剰の水は仕切板８６を越流して、桝本体８０の分岐管部８４と反対側の内部空間から排水側連結管１６に排出され、排水側連結管１６を通って排水路１０４に排出される。これによって、圃場１００の水位が所望の設定水位に保たれる。なお、降雨等によって圃場１００の水位が上昇したときには、設定水位を超える余剰の水は、有孔管１２内に流入し、排水制御装置４２の仕切板８６を超えて排水路１０４に排出される。このように、図１０に示す実施例では、排水制御装置４２の仕切板８６の上端位置を調節することで、有孔管１２ごとの水位設定を容易に行うことができる。
【0083】
また、図１０に示す実施例では、送水制御装置４０および排水制御装置４２の桝本体８０の上端開口から水位を確認でき、配管内の点検および洗浄なども可能である。このため、上述の図２等の実施例が備える、各有孔管１２の両端部の水位確認用立上り管６０、および各有孔管１２と排水側連結管１６との合流部の点検用立上り管２２については、省略される。すなわち、送水制御装置４０を構成する桝本体（立上り管）８０が、洗浄用立上り管および水位確認用立上り管などと兼用可能であり、排水制御装置４２を構成する桝本体８０が、水位確認用立上り管および点検用立上り管などと兼用可能である。
【0084】
以上のように、図１０に示す実施例によれば、上述の各実施例と同様に、有孔管１２ごとに個別に水位設定できるので、大区画化された圃場１００であっても、圃場１００の水位を適切に管理できる。特に、図１０に示す実施例によれば、各排水制御装置４２が水位設定機構を有するので、各有孔管１２における水位管理を容易に行うことができる。
【0085】
なお、図１０に示す実施例では、送水制御装置４０にも水位設定機構を有する桝を用いた。しかし、送水制御装置４０については、少なくとも給水側連結管１４から有孔管１２への給水とその停止とを切り替える機能を有していればよいので、必ずしも水位設定機構を有する必要はない。
【0086】
また、図１０に示す実施例では、排水制御装置４２が有する水位設定機構として、仕切板８６を取り換えることで、仕切板８６の上端位置を変更するものを用いたが、水位設定機構の具体的構成については、適宜変更可能である。
【0087】
たとえば、図１６に示すように、排水制御装置４２が有する水位設定機構として、スライド伸縮式のものを採用することもできる。図１６に示す実施例では、排水制御装置４２は、コンクリート製の排水桝９０を備える。この排水桝９０には、排水側連結管１６に連結される曲管状の固定管９２ａと、固定管９２ａの立て管部に対してスライド可能に挿入される直管状のスライド管９２ｂとを有する伸縮式立て管９２が設けられる。そして、スライド管９２ｂをスライドさせて、スライド管９２ｂの上端開口の高さ位置を調整することにより、排水高さが設定されて、有孔管１２ごとの水位設定が行われる。ただし、スライド伸縮式の水位設定機構としては、管の代わりに、仕切板を用いることもできる。
【0088】
また、たとえば、図１７に示すように、排水制御装置４２が有する水位設定機構として、回転式のものを採用することもできる。図１７に示す実施例では、排水制御装置４２は、コンクリート製の排水桝９０を備え、この排水桝９０には、連結部９４ａを支点として管軸回りに回転可能な曲管状の回転立て管９４が設けられる。そして、回転立て管９４を回転させて、回転立て管９４の上端開口の高さ位置を調整することにより、排水高さが設定されて、有孔管１２ごとの水位設定が行われる。
【0089】
さらに、たとえば、図１８に示すように、排水制御装置４２が有する水位設定機構として、シャッタ式のものを採用することもできる。図１８に示す実施例では、排水制御装置４２は、コンクリート製の排水桝９０を備え、この排水桝９０には、仕切板９６が上下動可能に設けられる。この仕切板９６は、たとえば矩形状の板部材同士が軟質の連結部によって連結されることで、屈曲可能となっている。また、排水桝９０の側壁には、一対の略円弧状のガイド溝９０ａが形成されており、仕切板９６の両側端部は、このガイド溝９０ａに対して摺動可能に嵌め込まれる。そして、仕切板９６をガイド溝９０ａに沿って上下動させて、仕切板９６の上端の高さ位置を調整することにより、排水高さが設定されて、有孔管１２ごとの水位設定が行われる。
【0090】
また、図示は省略するが、各有孔管１２には、田面水を給排水するための給排水部を設けることもできる。たとえば、有孔管１２の上流側端部に設けられる水位確認用立上り管６０を二重管構造として高さ調整可能にし、田面に近い場所に設置する。これにより、水位確認用立上り管６０からの給水もしくは排水が可能となる。給水が必要な場合は、給水桝２６の地上用給水口３４からも田面に給水する。また、排水制御装置４２を全閉状態にした上で、水位確認用立上り管６０の上端開口位置を田面と同じ高さ位置にして用水を供給すれば、用水は、土中に浸透する前に水位確認用立上り管６０から溢れ出て田面に供給される。一方、排水が必要な場合、特に大雨の時などは、地下浸透で排水する能力だけでは不足する場合があるが、田面に滞水した水を水位確認用立上り管６０から有孔管１２に導いて排出することで、速やかな排水が可能となる。
【0091】
なお、上で挙げた寸法などの具体的数値は、いずれも単なる一例であり、製品の仕様などの必要に応じて適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0092】
１０ …地下灌漑システム１２ …有孔管
１４ …給水側連結管
１６ …排水側連結管
２０ …弁部材
２２ …点検用立上り管
２４ …給水制御装置
４０ …送水制御装置
４２ …排水制御装置
６０ …水位確認用立上り管
１００ …圃場
１０２ …給水路
１０４ …排水路