用于水上种植的人工浮岛及其种植槽的制作方法

专利名称：用于水上种植的人工浮岛及其种植槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水上种植的人工浮岛及其种植槽。
背景技术：
人工浮岛是由能在水上漂浮的一个或多个具有特定结构与功能的浮体模块组合成的一种飘浮在水面上的种植系统，最早应用于湖泊的富营养化治理而构建人工水上湿地，并用于发展水面的立体种植养殖业。随着浮岛技术的应用与推广，浮岛也用于净化水体、消浪护岸、改善河流湖泊景观等生态修复工程，还可用于调整空间配置形式，例如应用于水上运动场、水上停车场、水面浮桥等。目前，浮岛所用的浮力材料大部分为竹子、木头、藤条、泡沫、泡沫塑料、废旧轮胎、 PVC(聚氯乙烯)管等。这些材料具有寿命短、强度低、抗风浪能力弱等缺点。已在2010年2月17日公开的中国发明专利申请CN 101648591A公开一种水上建筑材料基础，其使用一种或几种较硬、较坚固的物质，包裹或半包裹一种或几种、一块或多块密度低于水的物质，形成一个可以浮于水面的建筑基础材料。较坚固的可以是类似水泥、 钢筋混凝土、工程塑料、金属片、金属板等可塑材料，密度低于水的物质可以是泡沫、松木、 空气、气囊等可以浮出水面的物质。但是，该发明专利申请仅公开了一种浮岛基础的构成想法，并未具体公开较坚固物质与密度低于水的物质如何结合从而形成上述浮岛基础。另外， 该发明专利申请也未公开该浮岛基础是如何在诸如海水、湖水、河水、池水等各种自然环境不同的水中都稳定漂浮的，换句话说，该浮岛基础在水体中的漂浮情况不能根据水体情况而调节成最佳的。更没有将这种浮体设计成为一个能稳定、均衡、足量、适当地提供农作物水肥气热的种植养殖装置，并能达到治理水体污染又兼生产农富产品的环保农业的现代化设施体系。因此，需要能根据水体情况调节浮力、营造最佳的立体种养环境、适于生产管理的一种水上生产平台。因此，需要能根据水体情况和具体设计用途调节浮力的一种用于水上种植的人工浮岛及其种植槽。

发明内容
本发明致力于解决现有技术中的上述不足，改进用于水上种植的人工浮岛及其种植槽的材料选用和构造等。本发明的目的是提供一种用于水上种植的人工浮岛，所述人工浮岛能根据水体情况、所种植的作物的不同需求、以及浮岛负荷变化而调节浮力，并且所述人工浮岛具有保暖隔热性好、轻质、隔音隔振抗冲击性较强、防水抗渗性强、寿命长、强度大、成本最低等优点。本发明的另一目的是提供一种用在上述用于水上种植的人工浮岛中的种植槽。根据本发明的一个方面，提供一种用于水上种植的人工浮岛，包括浮岛基座，所述浮岛基座由多个浮岛基座单元构成，每个所述浮岛基座单元包括多个空心浮体以及连接于所述多个空心浮体的边框构架；种植槽，所述种植槽由种植槽底板和种植槽框构成并固定于所述浮岛基座；浮力调控装置，所述浮力调控装置包括设置于所述空心浮体上部的空气进出口、 一端连接于所述空气进出口的三通管道、分别经由阀门连接于所述三通管道的另外两端的空压机和真空泵、以及设置于所述空心浮体内的虹吸管；浮岛防护装置，所述浮岛防护装置用于对所述人工浮岛和所种植的作物提供保护；以及浮岛固定装置，所述浮岛固定装置用于固定所述人工浮岛，其特征在于所述种植槽底板用泡沫水泥制成并具有穿透其上下表面的的多个预设根孔，所述多个预设根孔具有“H”形的曲管结构，和/或所述种植槽底板上铺设有导根片，所述导根片由无毒性的有机高分子材料制成，富含曲折的毛细管结构；所述种植槽底板包覆有防水外包层；所述种植槽底板上铺设有营养土层；所述种植槽设有连接装置，所述连接装置包括至少两个种植槽底板通孔，所述至少两个种植槽底板通孔包括设置在种植槽底板内的至少两个第一通孔以及设置在外包层上与种植槽底板的至少两个第一通孔位置对应的至少两个第二通孔，其中相对应的第一通孔与第二通孔相互连通并且两者直径相同；插管，所述插管插入到所述至少两个种植槽底板通孔中的每个内；以及连接线，所述连接线穿入到所述插管内。根据本发明的一个优选实施方式，所述空心浮体是由泡沫水泥或水泥混凝土制成的空心球体或空心立方体。根据本发明的一个优选实施方式，所述边框构架由圆钢作筋的泡沫水泥预制件或管件制成。根据本发明的一个优选实施方式，所述外包层由泡沫塑料制成，或者所述外包层由喷涂于所述种植槽底板外表面的偏高岭土强化的水泥浆形成。根据本发明的一个优选实施方式，所述种植槽底板中内置有井字形的龙骨。根据本发明的一个优选实施方式，所述浮岛防护装置包括悬挂在所述浮岛基座下部的网箱，所述网箱内养殖有能保护作物的根系不受其他生物危害的生物；和/或安装在所述浮岛基座的边框构架上的防风浪设施及人行道和操作平台设施；和/ 或加载在所述浮岛基座上的消波装置或波浪发电装置。根据本发明的一个优选实施方式，所述浮岛固定装置包括内固定装置，所述内固定装置由所述种植槽的连接装置实现，其中所述连接装置的连接线固定于浮岛基座的边框构架从而将种植槽固定在浮岛基座上；和外固定装置，所述外固定装置是将整个人工浮岛固定在固定水域的装置，包括钢丝索与岸桩或铁锚，其中钢丝索的一端连接于浮岛基座的边框构架，钢丝索的另一端连接于所述岸桩或铁锚。根据本发明的另一个方面，提供一种用于水上种植的人工浮岛的种植槽，所述种植槽由种植槽底板和种植槽框构成并固定于浮岛基座，其特征在于所述种植槽底板用泡沫水泥制成并具有穿透其上下表面的的多个预设根孔，所述多个预设根孔具有“H”形的曲管结构，和/或所述种植槽底板上铺设有导根片，所述导根片由无毒性的有机高分子材料制成，富含曲折的毛细管结构；所述种植槽底板包覆有防水外包层；所述种植槽底板上铺设有营养土层；所述种植槽设有连接装置，所述连接装置包括至少两个种植槽底板通孔，所述至少两个种植槽底板通孔包括设置在种植槽底板内的至少两个第一通孔以及设置在外包层上与种植槽底板的至少两个第一通孔位置对应的至少两个第二通孔，其中相对应的第一通孔与第二通孔相互连通并且两者直径相同；插管，所述插管插入到所述至少两个种植槽底板通孔中的每个内；以及连接线，所述连接线穿入到所述插管内。根据本发明的一个优选实施方式，所述外包层由泡沫塑料制成，或者所述外包层由喷涂于所述种植槽底板外表面的偏高岭土强化的水泥浆形成。根据本发明的一个优选实施方式，所述种植槽底板中内置有井字形的龙骨。在本发明中，术语“泡沫水泥”是指这样一种水泥，在这种水泥中均勻分布一个个独立封闭互不相通的细小空气泡沫，其结构和性质类似于泡沫塑料。通过采用高压空气将发泡剂发泡产生的气泡加入到水泥浆中混合搅拌而制成泡沫水泥。本发明之所以采用泡沫水泥作为浮岛材料的主体部分，是因为泡沫水泥具有良好的保暖隔热性(隔热系数为 0. 09w/mp,保暖效果是非发泡水泥的20-30倍)、轻质性(容重300kg/立方米，可浮在水上)、隔音隔振抗冲击性(非发泡水泥的5倍)、以及防水抗渗性(是非发泡水泥的20-30 倍)。此外，本发明之所以采用泡沫水泥而不是常规技术中的塑料泡沫作为浮岛材料的主体部分，是因为发泡水泥与泡沫塑料相比具有以下的优越性A、坚固耐用性增强。泡沫水泥的坚固耐用性比泡沫塑料的坚固耐用性高出千百倍以上，泡沫水泥的强度达15MPa/Cm2以上，人可以踩在上面活动行走，并且泡沫水泥的寿命很长，一百几十年内任凭风吹日晒雨淋不会坏，不会老化风化。而泡沫塑料的强度只有 0. 012MPa/cm2,不能承受任何压力，寿命很短，20年后就会老化风化损坏。B、保暖隔热性相似。泡沫水泥的隔热效果与泡沫塑料的隔热效果相比已相差无多，泡沫塑料的隔热系数为0. 06w/mp,与泡沫水泥的隔热系数0. 09w/mp相差0. 03w/mp,即隔热效果相差不大。C、防火耐高温性增强。泡沫水泥是不燃材料，它不怕火、耐高温，连续用火烧2个小时不损坏，可耐1200°C的高温。而泡沫塑料是易燃材料，怕火且不耐高温，超过80°C的温度就会软化损坏。D、环保性良好。泡沫水泥无毒无味，绿色环保。而泡沫塑料则难于分解，容易造成环境污染。E、泡沫水泥的成本低，通常一吨水泥可生产3. 5 4立方泡沫水泥，其原材料成本为泡沫塑料的约30%到约45%。
以下结合附图并参照本发明的优选实施方式对本发明进行详细解释，其中

图1示意性示出本发明一优选实施方式的用于水上种植的人工浮岛的浮岛基座；图2示意性示出本发明一优选实施方式的用于水上种植的人工浮岛的种植槽；图3a示意性地示出图2所示种植槽的种植槽底板；图北是沿图3a中线A-A的剖视放大图，示意性地示出图3a所示种植槽底板中预设根孔的“H”形曲管结构；图4示意性地示出图3的种植槽底板在包覆了外包层之后的状态；图5示意性地示出内置于图3的种植槽底板中的龙骨，其中还示意性地示出了根据本发明优选实施方式的种植槽的连接装置；图6示意性地示出作为本发明优选实施方式的种植槽的连接装置的一部分的插管在种植槽底板中的设置状态；图7a和7b示意性地示出根据本发明一优选实施方式的用于水上种植的人工浮岛的种植槽的连接状态示例；图8示意性地示出根据本发明一优选实施方式的用于水上种植的人工浮岛的另一种种植槽示例；以及图9示意性示出本发明一优选实施方式的用于水上种植的人工浮岛的浮力调控
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具体实施例方式下文将参照本发明的优选实施方式详细解释本发明。以下说明仅是示例性的，而无意以任何方式对本发明进行限制。本发明提供一种用于水上种植的人工浮岛。本发明的用于水上种植的人工浮岛由以下五个部分整合而成浮岛基座；种植槽；浮力调控装置；浮岛防护装置；浮岛固定装置。图1示意性示出本发明一优选实施方式的用于水上种植的人工浮岛的浮岛基座 1。如图1所示，浮岛基座1由多个浮岛基座单元1. 1、1.2、…、1. η构成，每个浮岛基座单元包括多个空心浮体11以及连接于所述多个空心浮体11的边框构架12。空心浮体11是由泡沫水泥或水泥混凝土预制件制成的球体。尽管图中未示出，但空心浮体11也可以是由泡沫水泥或水泥混凝土预制件制成的立方体。需要指出的是，空心浮体的体积越大，浮体单位排水量成本就越低。边框构架12由力学性质允许其承受系统内部应力和自然因素施加的外来应力的钢性材料和耐腐材料制成。例如，边框构架12可以由圆钢作筋的泡沫水泥预制件或管件制成，上述圆钢作筋的泡沫水泥预制件或管件连接于所述多个空心浮体11。使用圆钢作筋的泡沫水泥预制件来制成边框构架12的有利之处在于可以降低成本并且提高使用寿命。图2示意性示出本发明一优选实施方式的用于水上种植的人工浮岛的种植槽2。 如图2所示，种植槽2由种植槽框21和种植槽底板22构成并固定于浮岛基座1。根据本发明的一个实施方式，种植槽2的种植槽框21和种植槽底板22例如由泡沫水泥制成为一体， 其表面涂有偏高岭土强化水泥浆涂层，以起到防水防腐的作用。在本发明的另一优选实施方式中，种植槽2的种植槽框21和种植槽底板22可以例如由泡沫水泥分别单独制成，并在使用时通过公知的任何方式组装在一起。以下以种植槽2的种植槽框21和种植槽底板22单独制成的情况为例进行说明。根据本发明的一个优选实施方式，参见图3a，种植槽2的种植槽底板22由泡沫水泥模制而成，并在模制过程中预先设置有穿透其上下表面的均勻分布的多个预设根孔23。 图北示意性地示出图3a所示种植槽底板中预设根孔的优选结构。如图北所示，种植槽底板中的每个预设根孔具有“h”形曲管结构，以防止营养土漏出种植槽。上述“h”形曲管结构包括两个竖直部分和一个连接所述两个竖直部分的水平部分。可选地或者附加地，可以在种植槽底板上铺衬导根片，所述导根片由无毒性的有机高分子材料制成，富含曲折的毛细管结构，有生命力的物质如根系、微生物等可顺利穿过，而无生命力的固相、液相物质难以通过。导根片用作过滤片，以防止营养土层和培养基及无机营养物质穿过种植槽进入水体。导根片与植物根系结合，可做成对水体进行透淅作用的水体治污的透淅板。种植槽底板22可具有适于水中应用的任何合适尺寸。优选地，种植槽底板22具有规则的六面体形状，其长宽高约为980mmX980mmX70mm。优选地，种植槽底板22的预设根孔23的竖直部分具有大约20mm的直径，处于种植槽底板22的最外侧预设根孔23距离种植槽底板22的边缘的孔边距约40mm。以上尺寸仅是示例性而非限制性的，种植槽底板 22及其预设根孔23的数量、形状、大小、位置等可根据需要改变。实际上，通过改变种植槽底板22的预设根孔23的数量、形状和大小，可以改变种植槽底板22的密度，从而调节种植槽底板22进而种植槽2的浮力，使得种植槽2以期望方式漂浮在水体中。具体地，种植槽底板22上的预设根孔23的数量和大小应根据实际应用选择。预设根孔23不能太多太大，否则会漏水漏肥，不利于植物的生长，而且也不利于水域环境。预设根孔23不能太少太小，否则根孔容易被植物根系堵死，同样不利于植物的生长。原则上， 需要考虑种植槽2内将要种植的植物类型和数量来选择预设根孔23的数量和大小。参见图4，为了防止水体腐蚀种植槽底板22，在种植槽底板22的外表面上包覆有外包层25。作为可以应用于本发明的外包层，可以使用泡沫塑料、特制的超细微防渗水水泥涂层、或者其他运用表面处理工艺形成的防渗水表面涂层。可选地，外包层25也可以由喷涂于种植槽底板22外表面的偏高岭土强化的水泥浆形成。综合加工成本、实际使用效果等因素，在本发明中优选地使用具有良好防水性的泡沫塑料来作为外包层25。泡沫塑料在蒸汽压力下或者通过注塑工艺包覆在种植槽底板22上，从而形成外包层25。可以理解，在泡沫塑料的加压成型或注塑工艺过程中，种植槽底板22的预设根孔23由泡沫塑料填充。外包层25具有适于包覆种植槽底板22的任何形状和尺寸。优选地，规则六面体形状的种植槽底板22均勻包覆有约IOmm厚度的外包层25，从而种植槽底板22由外包层 25包覆后的长宽高尺寸为约IOOOmmX IOOOmmX90mm。进一步地，参见图5，为增大种植槽底板22进而种植槽2的强度，提高其承载能力以及抗风浪能力，在一优选实施方式中，在种植槽2的种植槽底板22中内置有加强结构。优选地，所述加强结构采用井字形的龙骨观的形式。典型地，龙骨观是直径约IOmm长度约 900mm的竹筋式龙骨。不言而喻，龙骨观也可采用除竹筋外的其它材料制成，例如木条、铁
丝、铝合金丝、钢丝等。为了将多个种植槽2连接起来或者将种植槽2固定到浮岛基座1，在一优选实施方式中，种植槽2设置有连接装置。具体而言，种植槽2的连接装置包括至少两个种植槽底板通孔，其由预先设置在种植槽底板22内的至少两个第一通孔M (参见图3a)以及设置在外包层25上与种植槽底板22的至少两个第一通孔M位置对应的至少两个第二通孔沈(参见图4)构成，其中相对应的第一通孔M与第二通孔沈相互连通并且两者直径相同；插入到每个种植槽底板通孔内的插管27 (参见图幻；以及穿入到每个插管27内的连接线四(参见图幻。优选地，插管27由PVP(聚乙烯吡咯烷酮)或者PVC(聚氯乙烯)制成。可选地， 插管27也可以由玻纤布制成。参见图3a，种植槽底板22预先设置有至少两个第一通孔M，上述至少两个第一通孔M穿透种植槽底板22的相对侧面设置。尽管图中仅仅示出两个第一通孔对，但是需要指出，第一通孔M的数量可以为两个或者更多个。此外，种植槽底板22的相对侧面可以是种植槽底板22的长度方向的两侧或者宽度方向的两侧。参见图4，相应地，在种植槽底板 22由外包层25包覆后，可以在外包层25上设置与种植槽底板22的至少两个第一通孔M 位置对应的至少两个第二通孔26。第一通孔M与第二通孔沈相互连通并且两者直径相同，它们一起构成种植槽底板通孔。典型地，第一通孔M与第二通孔沈的直径为约15mm， 即种植槽底板通孔具有约15mm的直径。如图5所示，在种植槽底板通孔的每一个内插入插管27，插管27用于在其中容纳所穿入的连接线四。连接线四穿入到每个插管27内。连接线四可以是线绳、铁丝或网箱绳。上述包括种植槽底板通孔M和沈、插管27以及连接线四的连接装置一方面可以将种植槽2固定在浮岛基座上；另一方面还可以将多个种植槽2连接成网格状，以增强抗风浪能力。因此，上述包括种植槽底板通孔M和沈、插管27以及连接线四的连接装置同时还构成了本发明用于水上种植的人工浮岛的浮岛固定装置中的内固定装置，其中连接装置的连接线固定于浮岛基座1的边框构架12从而将种植槽2固定在浮岛基座1上。图6示意性地示出作为本发明优选实施方式的种植槽的连接装置的一部分的插管在种植槽底板中的设置状态。典型地，插管27的长度大于种植槽底板22的宽度，而刚好等于种植槽底板22的宽度加上外包层25的厚度的两倍的长度。如图6所示，在种植槽底板 22由外包层25包覆后的长宽高尺寸为约IOOOmmX IOOOmmX 90mm以及种植槽底板通孔具有约15mm的直径的情况下，插管27具有约15mm的直径、约3mm的管壁厚度以及约IOOOmm的长度。由此，插管27紧密插入到种植槽底板通孔内，并且其两端基本上与包覆有外包层25 之后的种植槽底板22的设置有通孔的相对侧面齐平。例如如图7a和7b所示，连接装置将多个种植槽2在浮岛基座1内彼此连接从而形成封闭型和半封闭型网格状，增强了浮岛的抗风浪能力。这些种植槽2可根据需要自由组合而成。例如，这些种植槽2组装为使得浮岛大体呈圆形、椭圆形、矩形、月牙形、花瓣形、 放射形、水滴形、蛇形、不规则形等，从而增强观赏性。作为本发明的又一优选实施方式，如图8所示，用于水上种植的人工浮岛的种植槽20由种植槽框201和种植槽底板202构成，种植槽框201以围栏的形式形成在种植槽底板202上。在该实施方式中，围栏由插入种植槽底板202内的立柱203和围绕立柱203缠绕的农膜204构成。可选地，可以在种植槽底板202上表面上预先铺设一层地膜。详细地，为了便于将立柱203插入种植槽底板202内以及便于种植作物，在种植槽底板202的外包层上设置有与种植槽底板202的预设根孔23 (参见图3a)位置对应的开孔 205，上述开孔205的直径比预设根孔23的直径小。如上所述，种植槽底板202的预设根孔23的竖直部分具有大约20mm的直径，而上述开孔205的直径典型地为约5mm。需要指出的是，外包层上设置的开孔205的数量可以一致于种植槽底板202的预设根孔23的数量，当然根据种植槽20内将要种植的作物植株数量情况，外包层上设置的开孔205的数量也可以少于种植槽底板202的预设根孔23的数量。立柱203插入到外包层上的最外侧周缘的开孔205内。插入到外包层上的最外侧周缘的开孔205内的立柱203的数量等于或少于外包层上的最外侧周缘的开孔205的数量。典型地，插入到外包层上的最外侧周缘的开孔205内的立柱203的数量最少为四个，即分别位于外包层上处于四个角部的开孔205内，以便起到最基本的支撑作用。立柱203可以采用竹签的形式，当然也可以采用木头、铁丝、钢丝等能插入外包层的开孔205内的其它材料形成。典型地，立柱203具有约7mm的直径和约150mm的长度，优选地具有约6mm的直径和约140mm的长度。由于开孔205的直径为约5mm而立柱203的直径为约6-7mm，因此能够确保立柱203紧密牢固地插入在种植槽底板202内。农膜204围绕插入到外包层上最外侧周缘的开孔205内的立柱203缠绕从而围出种植槽20的框架201。此外，可选地，可以在插入立柱203以及缠绕农膜204之前，在种植槽底板202上表面上铺设一层地膜。此外，由于本发明的用于水上种植的人工浮岛的种植槽中将要种植植物，因此，在本发明的种植槽2、20的由外包层包覆后的种植槽底板22、202上铺设有营养土层，例如 2-8cm厚度的培养基或泥土。可选地，在由外包层包覆后的种植槽底板22、202上表面上铺设一层地膜的情况下，上述营养土层铺设在地膜上。此外，由于种植槽中铺有一定厚度的培养基或泥土需要浮载，种植槽中种植的作物自身也有一定重量，浮岛自身有一定的重量，因此需要一定的浮力支持。另一方面，作物在不同的生育期和根据不同作物栽培特点对种植槽培养基的吃水深度都有不同的要求，不同的农事操作对种植槽吃水深度也有要求，因此需要调节浮力大小。为此，本发明的用于水上种植的人工浮岛设置有浮力调控装置，用于调节浮岛浮力的大小。图9示意性示出本发明一优选实施方式的用于水上种植的人工浮岛的浮力调控装置3。浮力调控装置3包括设置于空心浮体11上部的空气进出口 31 ；三通管道32，三通管道32的一端3 连接于空气进出口 31 ；空压机和真空泵(未示出)，空压机和真空泵分别连接于所述三通管道32的另外两端32b和32c，分别连接有空压机和真空泵的三通管道32在其另外两端32b和32c处设置有阀门33 ；及设置于空心浮体11内的虹吸管34。浮力调控装置可与浮岛基座整合为一体，其工作原理如下浮岛基座1的空心浮体11内部空间可装一定数量的水，空心浮体11本身浮在水体上；每个空心浮体11内设置有虹吸管34 ；空压机和真空泵经由阀门33和三通管道32分别连接于空心浮体11的空气进出口 31 ；通过控制阀门33，可以分别操作空压机和真空泵，从而调节空心浮体11内的空气压强，由此可以控制虹吸管34的吸水和排水操作，以此调节浮岛的浮力大小，从而控制浮岛的整体升降。例如，打开位于三通管道32其中一端32b处的阀门33同时关闭位于三通管道32另一端32c处的阀门33，这样连接于三通管道32 —端32b的空压机运行而连接于三通管道32另一端32c的真空泵停止，从而空心浮体11内的空气压强增大，空心浮体11 内的水通过虹吸管34排出，如此可以将浮岛的浮力降低。反之，关闭位于三通管道32其中一端32b处的阀门33同时打开位于三通管道32另一端32c处的阀门33，这样连接于三通管道32 —端32b的空压机停止而连接于三通管道32另一端32c的真空泵运行，从而空心浮体11内的空气压强减小，空心浮体11外部水体的水通过虹吸管34吸入空心浮体11内， 如此可以将浮岛的浮力增大。不言而喻，水上种植要防范各种水上自然灾害和水生物灾害，必要情况下需要构建一个生物防护体系。为此，本发明的用于水上种植的人工浮岛设置有浮岛防护装置，用于对浮岛和所种植的作物提供保护。浮岛防护装置可与浮岛基座整合为一体。浮岛防护装置例如可以是悬挂在浮岛基座下部的网箱，网箱内养殖有能保护作物的根系不受其他生物危害的生物；和/或安装在浮岛基座的边框构架上的防风浪设施及人行道和操作平台设施； 和/或加载在所述浮岛基座上的消波装置或波浪发电装置。具体例如，根据本发明的一个优选实施方式，浮岛防护装置包括悬挂在浮岛基座下部的网箱，网箱内养殖有作为危害作物根系的生物的天敌的鱼类。例如，网箱可以通过上述穿入到插管27内的连接线四悬挂在浮岛基座1下部。网箱形式的浮岛防护装置一方面可以利用网箱内养殖的作为危害作物根系的生物的天敌的鱼类来保护所种植的作物，另一方面还有利于清除水体中的蓝藻，发展水产养殖。消波装置或波浪发电装置形式的浮岛防护装置特别有利于应用在大规模水体内，可以增强消波抗浪的效果，从而保证整个浮岛的稳定性。防风浪设施及人行道和操作平台设施形式的浮岛防护装置则为人工维护和操作本发明的用于水上种植的人工浮岛提供了便利。此外，人工浮岛是一个有一定活动自由度的水面设施系统，可随着水位的变化而上下浮动，但其活动范围要固定在一定的水域。而且，为了增强人工浮岛的抗风浪能力，多个种植槽2需要相互连接并固定于浮岛基座。因此，本发明的用于水上种植的人工浮岛设置有浮岛固定装置。浮岛固定装置包括内固定装置和外固定装置。如上所述，包括种植槽底板通孔M和沈、插管27以及连接线四的连接装置同时构成了本发明用于水上种植的人工浮岛的浮岛固定装置中的内固定装置，其中连接装置的连接线固定于浮岛基座1的边框构架12从而将种植槽2固定在浮岛基座1上。所述外固定装置是将整个人工浮岛固定在固定水域的装置，包括钢丝索与岸桩或铁锚，其中钢丝索的一端连接于浮岛基座的边框构架， 钢丝索的另一端连接于所述岸桩或铁锚。本领域技术人员可以想到，作为外固定装置，也可将整个浮岛与一机动船连接，由机动船带动并停放在安全的地方后，利用钢丝绳绑定于水体的岸桩，也可以实现浮岛的固定。在本发明中，整个人工浮岛本身就构成一个多级化的自固定系统。具体而言，在本发明的人工浮岛中，浮岛基座由多个浮岛基座单元构成，种植槽固定在每个浮岛基座单元上，一个浮岛基座单元与另一个浮岛基座单元连接成一级模块，多个一级模块相连构成二级模块，依此类推构成浮岛模块的多级结构。每一级模块都有它的独立的基座，多个一级模块连接到二级模块的基座上，多个二级模块连接到三级模块的基座上，如此，整个浮岛基座就构成一个多级结构、模块集成的整体。在本发明中，用于水上种植的人工浮岛是一个由多个功能组件整合而成的集成体，浮岛基座的边框构架可以围出约数十至数百平方米的面积，以适应于不同的应用。单个种植槽面积在一平方米到数平方左右，多个种植槽通过连接装置织成一定面积的种植槽方阵，并固定于浮岛基座的边框构架内。在本发明中，种植槽具有整体型和分离型两种，整体型种植槽的种植槽框和种植槽底板由泡沫水泥制成为一体；分离型种植槽的种植槽框和种植槽底板由泡沫水泥分别单独制成。在本发明中，在种植槽底板中设置有龙骨形式的加强结构，而且作为插管的PVP 或PVC同时也可以兼作种植槽底板的龙骨，从而进一步强化了种植槽底板进而种植槽本身。在本发明中，用于水上种植的人工浮岛是一个系统，该系统的五个功能子系统浮岛基座、种植槽、浮力调控装置、浮岛防护装置和浮岛固定装置间的整合产生整合效应，其整合关系如下(一)本发明的人工浮岛总排水量大于浮岛系统自身的总重量。由此，各个功能组件只要与浮岛系统连成一个整体，则某单个组件的比重就不一定必须大于水的比重，只要整体比水轻就行了，这时种植槽设计排水量可由下面的公式计算G 彡 A+B+C-D,其中A 种植槽自重；B:种植槽中营养土层重量；C:作物量最大生产量(鲜重)； D 浮岛基座系统可为每个种植槽提供的浮力支持。由于浮岛基座系统上安装的空心浮体单位体积的排水量制作成本比种植槽制作成本低得多，因此可充分利用浮岛基座系统提供浮力支持，减少种植槽底板厚度，达到降低浮岛系统的单位面积成本的目标。( 二)通过构建浮岛系统的嵌套式多级结构可将边线上比较集中的风浪力分解到整个浮岛系统的各个子块中，从而被耗散掉，这就使得规模越大的水面建设浮岛越安全而且制造成本越低。(三)五个功能子系统浮岛基座、种植槽、浮力调控装置、浮岛防护装置和浮岛固定装置之间的功能整合包括种植槽中的种植作物与浮岛防护系统的养殖之间的功能整合，农业生产功能与水体污染治理的功能整合，形成环保产业与大农业产业之间的整合，构成一个多产业共生的产业共生体的产业体系。尽管已参照本发明的优选实施方式描述了本发明，但本领域技术人员清楚，在不脱离本发明的主旨情况下，可以对本发明进行各种改变，这些改变落入本发明要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种用于水上种植的人工浮岛，包括浮岛基座，所述浮岛基座由多个浮岛基座单元构成，每个所述浮岛基座单元包括多个空心浮体以及连接于所述多个空心浮体的边框构架；种植槽，所述种植槽由种植槽底板和种植槽框构成并固定于所述浮岛基座； 浮力调控装置，所述浮力调控装置包括设置于所述空心浮体上部的空气进出口、一端连接于所述空气进出口的三通管道、分别经由阀门连接于所述三通管道的另外两端的空压机和真空泵、以及设置于所述空心浮体内的虹吸管；浮岛防护装置，所述浮岛防护装置用于对所述人工浮岛和所种植的作物提供保护；以及浮岛固定装置，所述浮岛固定装置用于固定所述人工浮岛， 其特征在于所述种植槽底板用泡沫水泥制成并具有穿透其上下表面的的多个预设根孔，所述多个预设根孔具有“ h ”形的曲管结构，和/或所述种植槽底板上铺设有导根片，所述导根片由无毒性的有机高分子材料制成，富含曲折的毛细管结构； 所述种植槽底板包覆有防水外包层； 所述种植槽底板上铺设有营养土层；所述种植槽设有连接装置，所述连接装置包括至少两个种植槽底板通孔，所述至少两个种植槽底板通孔包括设置在种植槽底板内的至少两个第一通孔以及设置在外包层上与种植槽底板的至少两个第一通孔位置对应的至少两个第二通孔，其中相对应的第一通孔与第二通孔相互连通并且两者直径相同；插管，所述插管插入到所述至少两个种植槽底板通孔中的每个内；以及连接线，所述连接线穿入到所述插管内。
2.如权利要求1所述的用于水上种植的人工浮岛，其中，所述空心浮体是由泡沫水泥或水泥混凝土制成的空心球体或空心立方体。
3.如权利要求1所述的用于水上种植的人工浮岛，其中，所述边框构架由圆钢作筋的泡沫水泥预制件或管件制成。
4.如权利要求1所述的用于水上种植的人工浮岛，其中，所述外包层由泡沫塑料制成， 或者所述外包层由喷涂于所述种植槽底板外表面的偏高岭土强化的水泥浆形成。
5.如权利要求1所述的用于水上种植的人工浮岛，其中，所述种植槽底板中内置有井字形的龙骨。
6.如权利要求1所述的用于水上种植的人工浮岛，其中，所述浮岛防护装置包括悬挂在所述浮岛基座下部的网箱，所述网箱内养殖有能保护作物的根系不受其他生物危害的生物；和/或安装在所述浮岛基座的边框构架上的防风浪设施及人行道和操作平台设施；和/或加载在所述浮岛基座上的消波装置或波浪发电装置。
7.如权利要求1所述的用于水上种植的人工浮岛，其中，所述浮岛固定装置包括内固定装置，所述内固定装置由所述种植槽的连接装置实现，其中所述连接装置的连接线固定于浮岛基座的边框构架从而将种植槽固定在浮岛基座上；和外固定装置，所述外固定装置是将整个人工浮岛固定在固定水域的装置，包括钢丝索与岸桩或铁锚，其中钢丝索的一端连接于浮岛基座的边框构架，钢丝索的另一端连接于所述岸桩或铁锚。
8.一种用于水上种植的人工浮岛的种植槽，所述种植槽由种植槽底板和种植槽框构成并固定于浮岛基座，其特征在于所述种植槽底板用泡沫水泥制成并具有穿透其上下表面的的多个预设根孔，所述多个预设根孔具有“h”形的曲管结构，和/或所述种植槽底板上铺设有导根片，所述导根片由无毒性的有机高分子材料制成，富含曲折的毛细管结构；所述种植槽底板包覆有防水外包层；所述种植槽底板上铺设有营养土层；所述种植槽设有连接装置，所述连接装置包括至少两个种植槽底板通孔，所述至少两个种植槽底板通孔包括设置在种植槽底板内的至少两个第一通孔以及设置在外包层上与种植槽底板的至少两个第一通孔位置对应的至少两个第二通孔，其中相对应的第一通孔与第二通孔相互连通并且两者直径相同；插管，所述插管插入到所述至少两个种植槽底板通孔中的每个内；以及连接线，所述连接线穿入到所述插管内。
9.如权利要求8所述的用于水上种植的人工浮岛的种植槽，其中，所述外包层由泡沫塑料制成，或者所述外包层由喷涂于所述种植槽底板外表面的偏高岭土强化的水泥浆形成。
10.如权利要求8所述的用于水上种植的人工浮岛的种植槽，其中，所述种植槽底板中内置有井字形的龙骨。
全文摘要
本发明公开一种用于水上种植的人工浮岛及其种植槽。所述人工浮岛包括浮岛基座、种植槽、浮力调控装置、浮岛防护装置以及浮岛固定装置。所述种植槽由种植槽底板和种植槽框构成，其中种植槽底板用泡沫水泥制成并具有穿透其上下表面的多个预设根孔；种植槽底板包覆有防水外包层；种植槽底板上铺设有营养土层；种植槽设有连接装置，其包括至少两个种植槽底板通孔、插入到所述至少两个种植槽底板通孔中的每个内的插管、以及穿入到所述插管内的连接线。
文档编号C02F3/32GK102381450SQ20111022364
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者胡爱生 申请人:胡爱生