一種生態溝渠系統的制作方法

一種生態溝渠系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種生態溝渠系統，涉及農業面源污染控制工程技術領域，以解決現有技術中的生態溝渠系統中植物群落的經濟效益較低、工程構建的成本偏高、以及蔬菜地種植過程中氮磷營養元素流失量大、周邊水體富營養化嚴重的技術問題。本發明所述的生態溝渠系統，包括：溝渠本體；溝渠本體的底部為凹凸相間的多段式結構；多段式結構內種植有景觀植物、水生蔬菜和凈水植物；溝渠本體的側壁上種植有護坡植物和水生蔬菜。溝渠本體的底部設置為凹凸相間的多段式結構，能夠增加溝渠本體的蜿蜒性，延長水力停留時間，提高生態溝渠系統對氮磷營養元素的吸收效率。本發明主要應用于控制農業面源污染的生態溝渠系統的構建中。
【專利說明】
-種生態溝渠系統
技術領域
[0001] 本發明設及農業面源污染控制工程技術領域，尤其是設及一種生態溝渠系統。
【背景技術】
[0002] 農業面源污染是指在農業生產活動中，農田中的污染物在降水或灌概過程中，通 過農田地表徑流、壤中流、農田排水和地下滲漏，進入水體而形成的面源污染。其中，農業源 排放的氮憐是造成水體富營養化的主要原因。在眾多針對農業氮憐污染控制的工程措施 中，生態溝渠的氮憐去除率高，景觀生態效應好，因此成為國內外研究的熱點。
[0003] 近年來，關于農田生態溝渠工程的研究較多，主要是通過水生植物群落來實現農 業源排放的氮憐污染攔截與凈化。現有的生態溝渠系統中，通常包括生態溝渠和位于所述 生態溝渠內的稻田濕地兩部分，所述生態溝渠包括溝壁和溝底，所述溝壁和所述溝底均鋪 設有相互拼接的正六邊形孔磚，所述溝壁上布設有綠化植物，所述溝底布設有挺水植物;所 述稻田濕地構建于稻田排水的末端，所述稻田濕地中種植水稻，W從上游流經所述稻田濕 地和所述生態溝渠后的水作為灌概水和肥料來源。
[0004] 現有的工程技術存在W下不足：（1)在植物群落選擇方面，主要考慮綠化植物的生 態景觀功能和挺水植物的水質凈化功能，而對經濟價值考慮較少，并且在生態溝渠中的植 物枯萎W后，均需要專人清理，否則可能引發二次污染；（2)在工程結構方面，生態溝渠中鋪 設正六邊形孔磚的工程量偏大，且工程的成本偏高，造成推廣的可行性偏低；（3)在適用地 域方面，主要是針對南方地區，尤其是稻田，而適用于蔬菜地的生態溝渠研究較少。
[0005] 因此，如何提供一種生態溝渠系統，具有經濟高效、成本較低、易于維護和推廣的 特點，且能夠有效緩解蔬菜地種植過程中氮憐營養元素流失量大、周邊水體富營養化嚴重 的現象成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于提供一種生態溝渠系統，W解決現有技術中的生態溝渠系統中 植物群落的經濟效益較低、工程構建的成本偏高、W及蔬菜地種植過程中氮憐營養元素流 失量大、周邊水體富營養化嚴重的技術問題。
[0007] 本發明提供一種生態溝渠系統，包括:溝渠本體;所述溝渠本體的底部為凹凸相間 的多段式結構;所述多段式結構內種植有景觀植物、水生蔬菜和凈水植物;所述溝渠本體的 側壁上種植有護坡植物和水生蔬菜。
[000引其中，所述多段式結構依次包括有第一段部、第二段部、第Ξ段部、第四段部和第 五段部;所述第一段部和所述第五段部均種植有所述景觀植物，所述第二段部和所述第四 段部均種植有所述水生蔬菜，所述第Ξ段部種植有所述凈水植物。
[0009] 具體地，所述第二段部和所述第四段部均為凸起段。
[0010] 進一步地，所述第一段部包括有第一區和第二區；所述第一區種植有能夠吸收氮 憐營養元素的第一植物，所述第二區種植有能夠吸收氮憐營養元素的第二植物。
[0011] 更進一步地，所述第五段部包括有第Ξ區和第四區；所述第Ξ區種植有能夠吸收 氮憐營養元素的所述第二植物，所述第四區種植有能夠吸收氮憐營養元素的所述第一植 物。
[0012] 其中，所述溝渠本體的側壁由上至下依次包括有第一側壁部和第二側壁部;所述 第一側壁部種植有所述護坡植物;所述第二側壁部種植有所述水生蔬菜。
[0013] 具體地，所述溝渠本體的橫截面為上寬下窄的等腰梯形結構。
[0014] 進一步地，所述溝渠本體的兩個側壁均為臺階狀結構。
[0015] 更進一步地，所述溝渠本體的底部及側壁均為±壤。
[0016] 實際應用時，所述溝渠本體中設置有水量控制裝置。
[0017] 相對于現有技術，本發明所述的生態溝渠系統具有W下優勢：
[0018] 本發明提供的生態溝渠系統中，包括:溝渠本體;溝渠本體的底部為凹凸相間的多 段式結構;多段式結構內種植有景觀植物、水生蔬菜和凈水植物;溝渠本體的側壁上種植有 護坡植物和水生蔬菜。由此分析可知，本發明提供的生態溝渠系統中，由于溝渠本體的底部 設置為凹凸相間的多段式結構，因此能夠增加溝渠本體的婉艇性，延長水力停留時間，提高 生態溝渠系統對氮憐營養元素的吸收效率，從而能夠有效解決蔬菜地種植過程中氮憐營養 元素流失量大，周邊水體富營養化嚴重的問題；由于多段式結構內種植有景觀植物、水生蔬 菜和凈水植物，且溝渠本體的側壁上種植有護坡植物和水生蔬菜，因此能夠優化群落結構 的布局，使生態溝渠系統能夠同時兼具經濟實用、生態景觀和水質凈化等多種功能，且水生 蔬菜可W被采摘食用，同時還能夠避免溝渠本體內因植物枯萎而引發的二次污染問題;此 夕h與現有技術相比，由于本發明提供的生態溝渠系統中無需使用正六邊形孔磚，因此工程 構建的成本降低，工程量減小，從而易于管理和推廣。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發明【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對具體 實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的 附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前 提下，還可W根據運些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1為本發明實施例提供的一種生態溝渠系統的縱向剖視結構示意圖；
[0021] 圖2為本發明實施例提供的一種生態溝渠系統的俯視結構示意圖；
[0022] 圖3為本發明實施例提供的一種生態溝渠系統的橫向剖視結構示意圖；
[0023] 圖4為本發明實施例提供的另一種生態溝渠系統的橫向剖視結構示意圖。
[0024] 附圖標記：
[00巧]001-溝渠本體； 002-側壁；
[00%] 011-第一段部； 012-第二段部；
[0027] 013-第S段部； 014-第四段部；
[0028] 015-第五段部； 111一第一區.
[0029] 112-第二區； 151-第Ξ 區；
[0030] 152-第四區； 021-第一側壁部；
[0031] 022-第二側壁部； 003-水量控制裝置。
【具體實施方式】
[0032] 下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術 人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033] 在本發明的描述中，需要說明的是，術語"中屯、"、"上"、"下"、"左"、"右"、"豎直"、 "水平"、"內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了 便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、 W特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語"第一"、"第二"、 "第Ξ"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0034] 在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語"安裝"、"相 連"、"連接"應做廣義理解，例如，可W是固定連接，也可W是可拆卸連接，或一體地連接;可 W是機械連接，也可W是電連接;可W是直接相連，也可W通過中間媒介間接相連，可W是 兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可W具體情況理解上述術語在本 發明中的具體含義。
[0035] 圖1為本發明實施例提供的一種生態溝渠系統的縱向剖視結構示意圖；圖2為本發 明實施例提供的一種生態溝渠系統的俯視結構示意圖。
[0036] 如圖1和圖2所示，本發明實施例提供一種生態溝渠系統，包括:溝渠本體001;溝渠 本體001的底部為凹凸相間的多段式結構；多段式結構內種植有景觀植物、水生蔬菜和凈水 植物;溝渠本體001的側壁002上種植有護坡植物和水生蔬菜。
[0037] 相對于現有技術，本發明實施例所述的生態溝渠系統具有W下優勢：
[0038] 本發明實施例提供的生態溝渠系統中，如圖1和圖2所示，包括:溝渠本體001;溝渠 本體001的底部為凹凸相間的多段式結構；多段式結構內種植有景觀植物、水生蔬菜和凈水 植物;溝渠本體001的側壁002上種植有護坡植物和水生蔬菜。由此分析可知，本發明實施例 提供的生態溝渠系統中，由于溝渠本體001的底部設置為凹凸相間的多段式結構，因此能夠 增加溝渠本體001的婉艇性，延長水力停留時間，提高生態溝渠系統對氮憐營養元素的吸收 效率，從而能夠有效解決蔬菜地種植過程中氮憐營養元素流失量大，周邊水體富營養化嚴 重的問題；由于多段式結構內種植有景觀植物、水生蔬菜和凈水植物，且溝渠本體001的側 壁002上種植有護坡植物和水生蔬菜，因此能夠優化群落結構的布局，使生態溝渠系統能夠 同時兼具經濟實用、生態景觀和水質凈化等多種功能，且水生蔬菜可W被采摘食用，同時還 能夠避免溝渠本體001內因植物枯萎而引發的二次污染問題;此外，與現有技術相比，由于 本發明實施例提供的生態溝渠系統中無需使用正六邊形孔磚，因此工程構建的成本降低， 工程量減小，從而易于管理和推廣。
[0039] 其中，為了便于種植植物，優化植物群落結構的布局，使整個系統能夠兼具經濟實 用、水質凈化、生態景觀的多種功能，如圖1和圖2所示，本發明實施例提供的生態溝渠系統 中（圖中箭頭表示水流的方向），溝渠本體001的多段式結構依次包括有第一段部011、第二 段部012、第Ξ段部013、第四段部014和第五段部015;第一段部011和第五段部015均種植有 景觀植物，第二段部012和第四段部014均種植有水生蔬菜，第Ξ段部013種植有凈水植物。
[0040] 此處需要補充說明的是，景觀植物可W是美人蕉和千屈菜，水生蔬菜可W是水芹， 凈水植物可w是狐尾藻。
[0041] 具體地，為了能夠延長水力停留時間，W提高溝渠本體001中植物對氮憐營養元素 的吸收效率，同時為了便于采摘水生蔬菜，如圖1所示，本發明實施例提供的生態溝渠系統 中，第二段部012和第四段部014均為凸起段。
[0042] 此處需要補充說明的是，溝渠本體001的總長度可W為30-100m，可選地，總長度 可 W 為35111、45111、5〇111、6〇111、7〇111、8〇111或9〇111;高程可^為地表^下0.5-1.2111，可選地，高程可 ^為地表^下0.6111、0.7111、0.8111、0.9111、1.01]1或1.1111;水深可^為0.4 - 1.0111，可選地，水深可 W為0.5m、0.6m、0.7m、0.8m或0.9m。本發明實施例提供的生態溝渠系統中，溝渠本體001的 總長度為40m。第一段部011、第Ξ段部013和第五段部015的相應渠體的長度均為8m，高程均 為地表W下0.85m，水深均為0.65m;第二段部和第四段部的長度均為8m，高程均為地表W下 0.7m，水深均為0.5m。
[0043] 進一步地，為了實現在進水口區域攔截泥沙和吸收氮憐營養元素的目的，如圖2所 示，本發明實施例提供的生態溝渠系統中，第一段部011靠近進水口區域（圖中箭頭表示水 流的方向），第一段部011可W包括有第一區111和第二區112;第一區111種植有能夠吸收氮 憐營養元素的第一植物，第二區112種植有能夠吸收氮憐營養元素的第二植物。
[0044] 此處需要補充說明的是，第一區111和第二區112的相應渠體的長度可W均為4m; 第一區111內種植的第一植物可W為千屈菜，千屈菜能夠吸收水底渺泥中的氮憐等營養元 素；第二區112內種植的第二植物可W為美人蕉，美人蕉能夠吸收水體中的氮憐等營養元 素。此外，千屈菜和美人蕉不僅能夠攔截進入溝渠本體001中的泥沙，防止水±流失，還具有 較佳的觀賞效果。
[0045] 更進一步地，為了實現在出水口區域攔截泥沙和吸收氮憐營養元素的目的，如圖2 所示，本發明實施例提供的生態溝渠系統中，第五段部015靠近出水口區域（圖中箭頭表示 水流的方向），第五段部015包括有第Ξ區151和第四區152;第Ξ區15巧中植有能夠吸收氮憐 營養元素的第二植物，第四區152種植有能夠吸收氮憐元素的第一植物。
[0046] 此處需要補充說明的是，第Ξ區151和第四區152的相應渠體的長度可W均為4m; 第Ξ區151內種植的第二植物可W為美人蕉，美人蕉能夠吸收水體中的氮憐等營養元素;第 四區152內種植的第一植物可W為千屈菜，千屈菜能夠吸收水底渺泥中的氮憐等營養元素。 此外，千屈菜和美人蕉不僅能夠防止水流帶走溝渠本體001中的泥沙，避免水±流失，還具 有較佳的觀賞效果。
[0047] 其中，為了實現保護坡體，同時提高經濟效益的目的，如圖2所示，本發明實施例提 供的生態溝渠系統中，溝渠本體001的側壁002由上至下依次包括有第一側壁部021和第二 側壁部022;第一側壁部021種植有護坡植物;第二側壁部022種植有水生蔬菜。
[004引此處需要補充說明的是，第一側壁部021位于溝渠本體001的側壁002的上部，第二 側壁部022位于溝渠本體001的側壁002的下部;第一側壁部021種植的護坡植物可W為油莎 草，由于油莎草具有較佳的護坡效果，且容易存活，因此能夠實現保護坡體的目的；第二側 壁部022種植的水生蔬菜可W為豆瓣菜，由于豆瓣菜具有較高的營養價值，可W采摘食用， 因此能夠提高整個系統的經濟效益。
[0049] 圖3為本發明實施例提供的一種生態溝渠系統的橫向剖視結構示意圖。
[0050] 具體地，為了實現結構簡單，便于構建生態溝渠系統的目的，如圖3所示，本發明實 施例提供的生態溝渠系統中，溝渠本體001的側壁002由上至下依次包括有第一側壁部021 和第二側壁部022;第一側壁部021種植有護坡植物;第二側壁部022種植有水生蔬菜;且溝 渠本體001的橫截面為上寬下窄的等腰梯形結構，等腰梯形結構的腰上部為第一側壁部 021，等腰梯形結構的腰下部為第二側壁部022。
[0051] 此處需要補充說明的是，等腰梯形結構的頂部寬度可W1.2-2.Om，底部寬度可W 為0.5-1.5m;本發明實施例提供的生態溝渠系統中，等腰梯形結構的頂部寬度為1.5m，底 部寬度為1.0m。
[0052] 圖4為本發明實施例提供的另一種生態溝渠系統的橫向剖視結構示意圖。
[0053] 進一步地，為了實現便于構建生態溝渠系統，且便于采摘側壁002下部的水生蔬菜 的目的，如圖4所示，本發明實施例提供的生態溝渠系統中，溝渠本體001的側壁002由上至 下依次包括有第一側壁部021和第二側壁部022;第一側壁部021種植有護坡植物;第二側壁 部022種植有水生蔬菜;且溝渠本體001的兩個側壁002均為臺階狀結構，臺階狀結構的上部 為第一側壁部021，臺階狀結構的下部為第二側壁部022。
[0054] 此處需要補充說明的是，溝渠本體001的側壁002不僅限于上述形狀，還可W是其 它形狀;例如，梯田狀結構，即側壁002由下至上為逐級臺階升高。
[0055] 更進一步地，為了實現降低生態溝渠系統的工程構建成本，減小工程量的目的，本 發明實施例提供的生態溝渠系統中，溝渠本體001的底部及側壁002可W均為±壤。由于溝 渠本體001的底部及側壁002均為±壤，因此無需使用透水磚(例如正六邊形孔磚），從而能 夠節約工程的成本，減小工程量，進而有利于該生態溝渠系統的管理和推廣。
[0056] 實際應用時，為了便于控制生態溝渠系統中的水量，如圖1和圖2所示，本發明實施 例提供的生態溝渠系統中，溝渠本體001中設置有水量控制裝置003。
[0057] 此處需要補充說明的是，本發明實施例提供的生態溝渠系統中，水量控制裝置003 可W是透水巧或節水閥等。
[0058] 下面結合附圖對本發明實施例提供的生態溝渠系統的結構和去除氮憐營養元素 的效果進行詳細說明。
[0059] 如圖1結合圖2所示，本發明實施例提供的生態溝渠系統中，溝渠本體001的總長度 為40m(圖中箭頭表示水流的方向），溝渠本體001的底部為凹凸相間的五段式結構，包括第 一段部011、第二段部012、第Ξ段部013、第四段部014和第五段部015。其中，第一段部011和 第五段部015相應的渠體長度均為8m，底部高程均為地表W下0.85m，水深均為0.65m;在第 一段部011的第一區111和第五段部015的第四區152均種植千屈菜，種植長度均為4m，種植 密度均為35株/V，因此通過種植千屈菜，能夠吸收水底渺泥中的氮憐等營養物質，此外，在 第一段部011的第一區111種植千屈菜能夠有效攔截外部泥沙進入該生態溝渠系統，同時在 第五段部015的第四區152種植千屈菜，能夠有效防止水流帶走溝渠本體001中的泥沙，避免 水±流失；為了增加區域的美觀性，在第一段部011的第二區112和第五段部015的第Ξ區 151均種植有美人蕉，種植長度均為4m，種植密度均為8株/V，從而通過種植美人蕉，能夠有 效吸收水體中的氮憐等營養物質。W上兩種植物不僅生態效果較好，而且觀賞效果較佳。進 一步地，第二段部012和第四段部014相應的渠體長度均為8m，底部高程均為地表W下0.7m， 水深均為0.5m，此兩段部均種植水芹，種植密度均為35株/V，由于水芹的種植技術簡單，營 養價值較高，且經濟實用，因此能夠提高生態溝渠系統的經濟效益。進一步地，第Ξ段部013 相應的渠體長度為8m，底部高程為地表W下0.85m，水深為0.65m，該段種植狐尾藻，種植密 度為35株/m2，由于狐尾藻根狀莖發達，因此能夠實現凈水效率較高的目的。
[0060] 如圖3所示，本發明實施例提供的生態溝渠系統中，溝渠本體001的橫截面為上寬 下窄的等腰梯形結構，等腰梯形結構的頂部寬度為1.5m，底部寬度為1.0m。溝渠本體001的 側壁002的第一側壁部021種植油莎草，種植密度為35株/V，由于油莎草能夠實現較好的護 坡效果，且存活率高，因此能夠實現較好的生態效益;溝渠本體001的側壁002的第二側壁部 022種植豆瓣菜，種植密度為35株/m2,由于豆瓣菜營養價值較高，經濟實用，因此能夠提高 生態溝渠系統的經濟效益。
[0061] 實際應用時，實驗區域內的蔬菜地的排水進入本發明實施例提供的生態溝渠系統 中，表1為生態溝渠系統的水質檢測結果。
[0062] 表1生態溝渠系統的水質檢測結果
[0063]
[0064] 在運行本發明實施例提供的生態溝渠系統W前，實驗區域內的蔬菜地產生的廢水 均直接排放，總氮和總憐的含量分別劣于《地表水環境質量標準(GB3838-2002)》中V類和 IV類水質標準;在本發明實施例提供的生態溝渠系統持續穩定運行半年W后，實驗區域內 蔬菜地的排水水質均達到虹類水質標準。總氮去除率達到25-55%，總憐去除率達到35- 65%。不僅能夠有效改善實驗區域內蔬菜地的排水水質，解決區域面源污染問題，同時能夠 實現因地制宜、經濟高效、簡單實用、易于維護、便于推廣的效果。
[0065] 最后應說明的是：W上各實施例僅用W說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡 管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依 然可W對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進 行等同替換；而運些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術 方案的范圍。
【主權項】
1. 一種生態溝渠系統，其特征在于，包括:溝渠本體； 所述溝渠本體的底部為凹凸相間的多段式結構;所述多段式結構內種植有景觀植物、 水生蔬菜和凈水植物； 所述溝渠本體的側壁上種植有護坡植物和水生蔬菜。2. 根據權利要求1所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述多段式結構依次包括有第一 段部、第二段部、第三段部、第四段部和第五段部； 所述第一段部和所述第五段部均種植有所述景觀植物，所述第二段部和所述第四段部 均種植有所述水生蔬菜，所述第三段部種植有所述凈水植物。3. 根據權利要求2所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述第二段部和所述第四段部均 為凸起段。4. 根據權利要求2或3所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述第一段部包括有第一區 和第二區； 所述第一區種植有能夠吸收氮磷營養元素的第一植物，所述第二區種植有能夠吸收氮 磷營養元素的第二植物。5. 根據權利要求4所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述第五段部包括有第三區和第 四區； 所述第三區種植有能夠吸收氮磷營養元素的所述第二植物，所述第四區種植有能夠吸 收氮磷營養元素的所述第一植物。6. 根據權利要求1或2所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述溝渠本體的側壁由上至 下依次包括有第一側壁部和第二側壁部； 所述第一側壁部種植有所述護坡植物;所述第二側壁部種植有所述水生蔬菜。7. 根據權利要求6所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述溝渠本體的橫截面為上寬下 窄的等腰梯形結構。8. 根據權利要求6所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述溝渠本體的兩個側壁均為臺 階狀結構。9. 根據權利要求1所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述溝渠本體的底部及側壁均為 土壤。10. 根據權利要求1所述的生態溝渠系統，其特征在于，所述溝渠本體中設置有水量控 制裝置。
【文檔編號】E02B13/00GK105970890SQ201610522776
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】鄭向群, 張春雪, 楊波, 成衛民, 師榮光, 丁永禎, 陳昢圳
【申請人】農業部環境保護科研監測所