一種生態溝渠及農田灌溉系統的制作方法

本實用新型涉及生態農業領域，具體而言，涉及一種生態溝渠及農田灌溉系統。

背景技術：

在現代的農業生產中，化肥和農藥扮演著十分重要的角色。而伴隨著化肥和農藥使用量的增加，其殘留的N、P等元素造成的水體污染也越來越嚴重。

生態溝渠是利用水生植物對水體中的N、P等元素進行吸收凈化的一種處理污水的方法，其具有設置簡單、凈化效果明顯、環境友好等優點，引起了行業內的廣泛關注。

目前，關于生態溝渠的相關專利很多，但是大部分的研究都集中在對其凈化機理以及不同水生植物的凈化效果的研究，而對于溝渠具體形態設計的研究較少。而且，現有的對于生態溝渠的研究基本上都是針對平原地區、無較強水流經過的情況設計的，這種生態溝渠并不具備很強的抗沖刷能力，對其中的水生植物保護能力不足，碰到汛期等強降水情況是，可能會出現水生植物被沖走損毀的情況。生態溝渠需要水生植物生長到一定程度才能具備足夠的凈化能力，一旦被水流破壞掉其中的水生植物，想要再次成型需要較長的周期，不利于農業生產，可能造成間接的經濟損失。并且，很多水生植物本身就屬于經濟作物的一種，其造成的直接損失同樣不可忽視。因此，設計一種結構合理，能夠提升抗沖刷能力的新型生態溝渠十分必要。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種生態溝渠，其結構合理、構造簡單，能減緩水流的速度，具備良好的抗沖刷能力，能夠對其中的水生植物起到更好的保護。

本實用新型的另一目的在于提供一種農田灌溉系統，其包括上述生態溝渠，其能夠經受住強水動力的沖刷，保證其中水生植物的存活率，持續對富含N、P的水體進行凈化并再利用，實現節水環保的目的。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

一種生態溝渠，包括底壁和相對設置的第一側壁和第二側壁，底壁種植有水生植物，生態溝渠沿水流行進方向設置有多個用于改變水流方向的擾流板，底壁、第一側壁和第二側壁中的任一者與擾流板之間設置有過水間隙。

進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，擾流板橫跨生態溝渠并連接第一側壁和第二側壁，擾流板的下方設置有供水流通過的沉淀池，擾流板的下緣與底壁平齊或伸入到沉淀池內。

進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，沉淀池中容納有石塊或陶粒。

進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，擾流板設置于第一側壁/第二側壁，并沿著生態溝渠的寬度方向延伸，擾流板的長度大于生態溝渠的寬度的一半且小于生態溝渠的寬度，第一側壁和第二側壁上均至少設置有一個擾流板。

進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，沿水流方向，多個擾流板交替設置于第一側壁和第二側壁。

進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，多個擾流板沿水流方向等間隙分布。

進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，相鄰兩個擾流板之間間隔3～10m。

進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，第一側壁和第二側壁上均設置有多個供擾流板插入和取出的插槽。

進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，水生植物為黃菖蒲、燈芯草、再力花、鳶尾等、水芹菜、水蕹菜、茭白和海菜中的任一種。

一種農田灌溉系統，包括上述生態溝渠。

本實用新型實施例的有益效果是：本實用新型所提供的一種生態溝渠，在水流的行徑方向上設置有多個擾流板。該生態溝渠抗沖擊能力強，尤其在汛期、水流湍急的情況下，通過擾流板對水流的阻礙來減緩水流速度，從而能夠在水流過急的情況下對水生植物起到很好的保護作用，避免湍急的水流對水生植物造成不可挽回的傷害，影響生態溝渠的凈化功能。該生態溝渠特別適合于以經濟作物作為凈水用水生植物，其優異的抗沖刷能力，能夠為經濟作物提供穩定的生長環境，保證穩定的經濟收益。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，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，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型第一實施例所提供的一種生態溝渠的局部示意圖；

圖2為本實用新型第一實施例所提供的一種生態溝渠的剖視圖；

圖3為本實用新型第二實施例所提供的一種生態溝渠的局部示意圖；

圖4為本實用新型試驗例所提供的三塊試驗田中生態溝渠對其中的水生植物的保護效果的對比圖，圖中，A表示試驗田一的測試結果，B表示試驗田二的測試結果，C表示試驗田三的測試結果。

圖中：100-生態溝渠；110-底壁；120-第一側壁；130-第二側壁；140-渠道；150-水生植物；160-擾流板；170-沉淀池；200-生態溝渠；210-底壁；220-第一側壁；230-第二側壁；240-渠道；250-水生植物；260-擾流板；280-插槽。

具體實施方式

為使本實用新型實施方式的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施方式中的附圖，對本實用新型實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本實用新型一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本實用新型中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本實用新型保護的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施方式。基于本實用新型中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”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實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

第一實施例

本實施例提供一種生態溝渠100，如圖1所示，其包括底壁110和相對設置的第一側壁120和第二側壁130，底壁110、第一側壁120和第二側壁130共同形成供水流通過的渠道140。

如圖1所示，生態溝渠100的橫截面呈倒置的等腰梯形，第一側壁120和第二側壁130與底壁110的夾角為40～80°。在底壁110種植有水生植物150，底壁110采用素土夯實，但不要做任何硬化處理，保持土壤的松軟才能利于水生植物150的生長。第一側壁120和第二側壁130同樣采用素土夯實，并在夯實后鋪生態磚或透氣土工膜土袋，以防止土壤滑坡堵塞渠道140。值得注意的是，在本實用新型其它實施例中，生態溝渠100的橫截面也可以為矩形，第一側壁120和第二側壁130與底壁110保持垂直，這樣的生態溝渠100比較適合空間緊湊的環境，同時要注意加固第一側壁120和第二側壁130，以防止土壤發生垮塌。

如圖1和圖2所示，整個生態溝渠100的長度不小于30m，在其底壁110上種植有水生植物150，水生植物150可以為黃菖蒲、燈芯草、再力花、鳶尾、水芹菜、水蕹菜、茭白和海菜中的至少一種。這些水生植物150多以經濟作物為主，在吸收水流中的N、P的同時，其可以定期進行收獲，實現經濟收益。同時，定期對生態渠道140中的水生植物150進行更新還能避免由水生植物150死亡腐化而造成二次污染。本實施例以水芹菜為例，在渠道140中每米種植8～10株，種植密度達到60～80株/m²。值得注意的是，水生植物150的種植密度過大會影響水生植物150的生長，而種植密度過小又會造成凈化能力不足，具體種植密度的大小應當根據具體的植物種類進行調整并進行多次嘗試得到。進一步地，在本實用新型其它較佳實施例中，也可以采用多種水生植物150混合種植，利用不同的水生植物150在空間占用上的差異，來相互配合種植，優化空間配置。同樣地，也可以根據不同水生植物150不同的生長特性，利用擾流板160將不同的植物150分隔開進行種植，方便統一播種、統一收割，以減少人工成本。

如圖1和圖2所示，該生態溝渠100沿水流行進方向設置有多個用于改變水流方向的擾流板160，優選地，多個擾流板160可以是等間隙分布，將水生植物150分隔在一個個小的生長區域中。相鄰兩個擾流板160之間的距離為3～10m，對于一般農田用的小型生態溝渠100，3～5m的距離即可。在本實施例中，擾流板160橫跨生態溝渠100并連接第一側壁120和第二側壁130。擾流板160上緣高于第一側壁120和第二側壁130的頂部并延伸到溝渠之外。擾流板160的下方設置沉淀池170，沉淀池170所包括的腔室即為擾流板160與底壁110之間的過水間隙(未標示)。水流到達擾流板160時，受到擾流板160的阻攔只能向下進入沉淀池170，以繞過擾流板160向下游流動。值得注意的是，在本實用新型其它較佳實施例中，擾流板160的下緣可以適當伸入到沉淀池170中，來延長水流的運行路徑，增加擾流板160的阻擋效果。在水流通過時，擾流板160的阻擋能有效減緩水流的速度，降低水流對水生植物150的沖擊力度，給水生植物150帶來更加穩定的生長空間。此外，水流向下進入沉淀池170，通過自沉降作用能夠去除水流中的大量懸浮物，同樣能起到凈化水流的作用。優選地，可以在沉淀池170中放置石塊或陶粒，來增加對懸浮物的攔截，強化凈化效果。

第二實施例

本實施例提供一種生態溝渠200，如圖3所示，其包括底壁210和相對設置的第一側壁220和第二側壁230，底壁210、第一側壁220和第二側壁230共同形成供水流通過的渠道240。

如圖3所示，生態溝渠200的橫截面呈倒置的等腰梯形，第一側壁220和第二側壁230與底壁210的夾角為40～80°。在底壁210種植有水生植物250，底壁210采用素土夯實，但不要做任何硬化處理，保持土壤的松軟才能利于水生植物250的生長。第一側壁220和第二側壁230同樣采用素土夯實，并在夯實后鋪生態磚或透氣土工膜土袋，以防止土壤滑坡堵塞渠道240。

如圖3所示，整個生態溝渠200的長度不小于30m，在其底壁210上種植有水生植物250，水生植物250可以為黃菖蒲、燈芯草、再力花、鳶尾、水芹菜、水蕹菜、茭白和海菜中的至少一種。這些水生植物250多以經濟作物為主，在吸收水流中的N、P的同時，其可以定期進行收獲，實現經濟收益。同時，定期對生態渠道240中的水生植物250進行更新還能避免由水生植物250死亡腐化而造成二次污染。本實施例以水芹菜為例，在渠道240中每米種植8～10株，種植密度達到60～80株/m²。

如圖3所示，該生態溝渠200沿水流行進方向設置有多個用于改變水流方向的擾流板260，優選地，多個擾流板260可以是等間隙分布，將水生植物250分隔在一個個小的生長區域中。相鄰兩個擾流板260之間的距離為3～10m，對于一般農田用的小型生態溝渠200，3～5m的距離即可。在本實施例中，擾流板260設置于第一側壁220或第二側壁230，并沿著生態溝渠200的寬度方向延伸。擾流板260的長度大于生態溝渠200的寬度的一半且小于生態溝渠200的總寬度，在阻礙水流的同時并未溝渠完全封閉，在擾流板260與第一側壁220或第二側壁230之間形成過水間隙(未標示)，讓水流可以繞過擾流板260從擾流板260的側向流過。為了更好的起到擾流的作用，所有擾流板260不能同時設置于第一側壁220或同時設置于第二側壁230，也即第一側壁220和第二側壁230上均至少設置有一個擾流板260。優選地，在本實施例中，多個擾流板260沿水流方向交替設置于第一側壁220和第二側壁230。

在本實施例中，水流到達擾流板260時，受到擾流板260的阻攔只能從擾流板260的側面繞過，同時，由于擾流板260是交替設置于第一側壁220和第二側壁230，所以水的會以“S”型軌跡進行流動，大大地延長了水流的路徑。多個擾流板260的阻擋能有效減緩水流的速度，降低水流對水生植物250的沖擊力度，給水生植物250帶來更加穩定的生長空間。

優選地，如圖3所示，在本實施例中，在第一側壁220和第二側壁230上均設置有多個供擾流板260插入和取出的插槽280。這樣的設計，可以方便將擾流板260取出進行維護或是對損壞的擾流板260及時進行替換，以保證整個生態溝渠200的凈化效果。第一側壁220或第二側壁230上插槽280的數量可以明顯多于擾流板260的數量，以便在實際使用時，根據具體情況來調整擾流板260的位置，在水流湍急的地方，可以將擾流板260設置得更為緊湊，而在水流平緩的地方，則可以將擾流板260設置得比較稀疏。同時，由于第一側壁220和第二側壁230上均包括多個閑置的插槽280，我們也可以將原本位于第一側壁220上的擾流板260置于第二側壁230上，或是將原本位于第二側壁230上的擾流板260置于第一側壁220上，來加強對局部區域的阻擋能力。由于每一株水生植物250的生長情況不盡相同，部分長得強壯，部分長得羸弱，這種及時調整以加強局部保護力度的方式尤為重要。當然，我們同樣可以通過增加擾流板260的數量來達到同樣的目的。

試驗例

為了驗證第一實施例所提供的一種生態溝渠100和第二實施例所提供的一種生態溝渠200的實際使用效果，我們選取了三塊相隔不遠的試驗田，三塊試驗田的面積均為5000m²，試驗田一的所有溝渠系統采用第一實施例所提供的生態溝渠100，試驗田二的所有溝渠系統采用第一實施例所提供的生態溝渠200，試驗田三的所有溝渠系統采用不含擾流板的普通生態溝渠。

試驗地點選擇在長江中游地區，試驗開始之前，給予三個生態溝渠超過1年的穩定成型時間。試驗時間為5、6、7月雨水最充足的時期，每月月底在每個生態溝渠中隨機選擇5個面積為10m²的區域，并統計5個區域內的水生植物覆蓋情況，求平均值并加以對比。其對比結果如表1所示。

表1各生態溝渠水生植物覆蓋率統計

從表1可以看出，由于汛期水流湍急，對生態溝渠中的水生植物沖擊較大，三塊試驗田的生態溝渠中的水生植物覆蓋率均有明顯降低，各試驗田的平均覆蓋率對比圖如圖4所示。試驗田一和試驗田二的生態溝渠對其中的水生植物表現出較好的保護作用，經過3個月的沖刷，仍能夠保持70％以上的覆蓋率。相比較而言，試驗田三采用的普通生態溝渠，卻未能很好的保護其內的水生植物，經過3個月的沖刷，覆蓋率不足60％。從凈化效果來看，水生植物覆蓋率的降低必然會影響生態溝渠的凈化能力，同時，死亡的水生植物若不及時清除的話，腐化后會對水體形成二次污染，N、P含量反而有增加的趨勢，而頻繁的清理死亡的水生植物又勢必會帶來人工成本的增加。因此，發展具有較強抗沖刷能力的生態溝渠就顯得十分必要了。

綜上所述，本實用新型所提供的一種生態溝渠，在水流的行徑方向上設置有多個擾流板。該生態溝渠抗沖擊能力強，尤其在汛期，水流湍急的情況下，通過擾流板對水流的阻礙來減緩水流速度，從而能夠在水流過急的情況下對水生植物起到很好的保護作用，避免湍急的水流對水生植物造成不可挽回的傷害，影響生態溝渠的凈化功能。該生態溝渠特別適合于以經濟作物作為凈水用水生植物，其優異的抗沖刷能力，能夠為經濟作物提供穩定的生長環境，保證穩定的經濟收益。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。