农用无源引水越坝灌溉装置

黄品凡

广西地貌多为喀斯特地貌，没有平原地区的平坦与宽阔，因此广西人民常常用堤坝拦截山涧流水形成水库。水库的出水口通常建筑在接近大坝的底部，连接出水口的水渠把水引到各个村落的农田。

我的家鄉就处在这样的大坝周边。由于出水口在大坝的底部，连接的水渠水位低，高于水渠的农田就无法得到水渠自流水的灌溉，因此一些村民只好人工挑水或用抽水机抽水灌溉农田。于是我想，能否制作出无须任何动力就能将水库的水引上堤坝，越过堤坝给水库周边坡地和农田供水的装置？

带着这个想法，我在网上搜索了相关的方法和应用技术，但是一直没有找到摆脱外部能源的设计方案。后来我从物理课上学到了液体和气体的压强的相关内容，加上老师给我们扩展的虹吸现象的知识，我得到了很大的启发。

依据虹吸的原理，只要水库的水平面距离大坝的高度不超过通常的大气压支持水柱的高度，就达到产生虹吸现象的基本条件。在老师的指导下，我经过多次研究和思考，最终设计和制作了装置的模型。

模型的工作原理是：模型的上水管和落水管组成了虹吸管，当往入水口灌水，喷淋头出水时，虹吸管内充满了水，此时，关闭所有水阀，阻断空气进入虹吸管内;当打开部底的水阀时，虹吸管中的水便在重力和水箱水面上的大气压强的作用下，源源不断地流出。

做个试验测试效果，模型试验成功后，我设计了实用图纸。

我选择了距离学校20多公里的龙平水库进行实地试验。通过实地测量，按照设计的图纸计算了用材量，购买了所需配件，在水库堤坝上安装了无源引水越坝灌溉装置，最后试验获得了成功。

（本作品获得2021年广西青少年科技创新大赛中学生科技创新成果竞赛二等奖 指导老师：曾克夫、李锋、荣银萍）

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