一种生态沟渠及农田灌溉系统的制作方法

本实用新型涉及生态农业领域，具体而言，涉及一种生态沟渠及农田灌溉系统。

背景技术：

在现代的农业生产中，化肥和农药扮演着十分重要的角色。而伴随着化肥和农药使用量的增加，其残留的N、P等元素造成的水体污染也越来越严重。

生态沟渠是利用水生植物对水体中的N、P等元素进行吸收净化的一种处理污水的方法，其具有设置简单、净化效果明显、环境友好等优点，引起了行业内的广泛关注。

目前，关于生态沟渠的相关专利很多，但是大部分的研究都集中在对其净化机理以及不同水生植物的净化效果的研究，而对于沟渠具体形态设计的研究较少。而且，现有的对于生态沟渠的研究基本上都是针对平原地区、无较强水流经过的情况设计的，这种生态沟渠并不具备很强的抗冲刷能力，对其中的水生植物保护能力不足，碰到汛期等强降水情况是，可能会出现水生植物被冲走损毁的情况。生态沟渠需要水生植物生长到一定程度才能具备足够的净化能力，一旦被水流破坏掉其中的水生植物，想要再次成型需要较长的周期，不利于农业生产，可能造成间接的经济损失。并且，很多水生植物本身就属于经济作物的一种，其造成的直接损失同样不可忽视。因此，设计一种结构合理，能够提升抗冲刷能力的新型生态沟渠十分必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种生态沟渠，其结构合理、构造简单，能减缓水流的速度，具备良好的抗冲刷能力，能够对其中的水生植物起到更好的保护。

本实用新型的另一目的在于提供一种农田灌溉系统，其包括上述生态沟渠，其能够经受住强水动力的冲刷，保证其中水生植物的存活率，持续对富含N、P的水体进行净化并再利用，实现节水环保的目的。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种生态沟渠，包括底壁和相对设置的第一侧壁和第二侧壁，底壁种植有水生植物，生态沟渠沿水流行进方向设置有多个用于改变水流方向的扰流板，底壁、第一侧壁和第二侧壁中的任一者与扰流板之间设置有过水间隙。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，扰流板横跨生态沟渠并连接第一侧壁和第二侧壁，扰流板的下方设置有供水流通过的沉淀池，扰流板的下缘与底壁平齐或伸入到沉淀池内。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，沉淀池中容纳有石块或陶粒。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，扰流板设置于第一侧壁/第二侧壁，并沿着生态沟渠的宽度方向延伸，扰流板的长度大于生态沟渠的宽度的一半且小于生态沟渠的宽度，第一侧壁和第二侧壁上均至少设置有一个扰流板。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，沿水流方向，多个扰流板交替设置于第一侧壁和第二侧壁。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，多个扰流板沿水流方向等间隙分布。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，相邻两个扰流板之间间隔3～10m。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，第一侧壁和第二侧壁上均设置有多个供扰流板插入和取出的插槽。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，水生植物为黄菖蒲、灯芯草、再力花、鸢尾等、水芹菜、水蕹菜、茭白和海菜中的任一种。

一种农田灌溉系统，包括上述生态沟渠。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型所提供的一种生态沟渠，在水流的行径方向上设置有多个扰流板。该生态沟渠抗冲击能力强，尤其在汛期、水流湍急的情况下，通过扰流板对水流的阻碍来减缓水流速度，从而能够在水流过急的情况下对水生植物起到很好的保护作用，避免湍急的水流对水生植物造成不可挽回的伤害，影响生态沟渠的净化功能。该生态沟渠特别适合于以经济作物作为净水用水生植物，其优异的抗冲刷能力，能够为经济作物提供稳定的生长环境，保证稳定的经济收益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例所提供的一种生态沟渠的局部示意图；

图2为本实用新型第一实施例所提供的一种生态沟渠的剖视图；

图3为本实用新型第二实施例所提供的一种生态沟渠的局部示意图；

图4为本实用新型试验例所提供的三块试验田中生态沟渠对其中的水生植物的保护效果的对比图，图中，A表示试验田一的测试结果，B表示试验田二的测试结果，C表示试验田三的测试结果。

图中：100-生态沟渠；110-底壁；120-第一侧壁；130-第二侧壁；140-渠道；150-水生植物；160-扰流板；170-沉淀池；200-生态沟渠；210-底壁；220-第一侧壁；230-第二侧壁；240-渠道；250-水生植物；260-扰流板；280-插槽。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。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，或仅仅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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

第一实施例

本实施例提供一种生态沟渠100，如图1所示，其包括底壁110和相对设置的第一侧壁120和第二侧壁130，底壁110、第一侧壁120和第二侧壁130共同形成供水流通过的渠道140。

如图1所示，生态沟渠100的横截面呈倒置的等腰梯形，第一侧壁120和第二侧壁130与底壁110的夹角为40～80°。在底壁110种植有水生植物150，底壁110采用素土夯实，但不要做任何硬化处理，保持土壤的松软才能利于水生植物150的生长。第一侧壁120和第二侧壁130同样采用素土夯实，并在夯实后铺生态砖或透气土工膜土袋，以防止土壤滑坡堵塞渠道140。值得注意的是，在本实用新型其它实施例中，生态沟渠100的横截面也可以为矩形，第一侧壁120和第二侧壁130与底壁110保持垂直，这样的生态沟渠100比较适合空间紧凑的环境，同时要注意加固第一侧壁120和第二侧壁130，以防止土壤发生垮塌。

如图1和图2所示，整个生态沟渠100的长度不小于30m，在其底壁110上种植有水生植物150，水生植物150可以为黄菖蒲、灯芯草、再力花、鸢尾、水芹菜、水蕹菜、茭白和海菜中的至少一种。这些水生植物150多以经济作物为主，在吸收水流中的N、P的同时，其可以定期进行收获，实现经济收益。同时，定期对生态渠道140中的水生植物150进行更新还能避免由水生植物150死亡腐化而造成二次污染。本实施例以水芹菜为例，在渠道140中每米种植8～10株，种植密度达到60～80株/m²。值得注意的是，水生植物150的种植密度过大会影响水生植物150的生长，而种植密度过小又会造成净化能力不足，具体种植密度的大小应当根据具体的植物种类进行调整并进行多次尝试得到。进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，也可以采用多种水生植物150混合种植，利用不同的水生植物150在空间占用上的差异，来相互配合种植，优化空间配置。同样地，也可以根据不同水生植物150不同的生长特性，利用扰流板160将不同的植物150分隔开进行种植，方便统一播种、统一收割，以减少人工成本。

如图1和图2所示，该生态沟渠100沿水流行进方向设置有多个用于改变水流方向的扰流板160，优选地，多个扰流板160可以是等间隙分布，将水生植物150分隔在一个个小的生长区域中。相邻两个扰流板160之间的距离为3～10m，对于一般农田用的小型生态沟渠100，3～5m的距离即可。在本实施例中，扰流板160横跨生态沟渠100并连接第一侧壁120和第二侧壁130。扰流板160上缘高于第一侧壁120和第二侧壁130的顶部并延伸到沟渠之外。扰流板160的下方设置沉淀池170，沉淀池170所包括的腔室即为扰流板160与底壁110之间的过水间隙(未标示)。水流到达扰流板160时，受到扰流板160的阻拦只能向下进入沉淀池170，以绕过扰流板160向下游流动。值得注意的是，在本实用新型其它较佳实施例中，扰流板160的下缘可以适当伸入到沉淀池170中，来延长水流的运行路径，增加扰流板160的阻挡效果。在水流通过时，扰流板160的阻挡能有效减缓水流的速度，降低水流对水生植物150的冲击力度，给水生植物150带来更加稳定的生长空间。此外，水流向下进入沉淀池170，通过自沉降作用能够去除水流中的大量悬浮物，同样能起到净化水流的作用。优选地，可以在沉淀池170中放置石块或陶粒，来增加对悬浮物的拦截，强化净化效果。

第二实施例

本实施例提供一种生态沟渠200，如图3所示，其包括底壁210和相对设置的第一侧壁220和第二侧壁230，底壁210、第一侧壁220和第二侧壁230共同形成供水流通过的渠道240。

如图3所示，生态沟渠200的横截面呈倒置的等腰梯形，第一侧壁220和第二侧壁230与底壁210的夹角为40～80°。在底壁210种植有水生植物250，底壁210采用素土夯实，但不要做任何硬化处理，保持土壤的松软才能利于水生植物250的生长。第一侧壁220和第二侧壁230同样采用素土夯实，并在夯实后铺生态砖或透气土工膜土袋，以防止土壤滑坡堵塞渠道240。

如图3所示，整个生态沟渠200的长度不小于30m，在其底壁210上种植有水生植物250，水生植物250可以为黄菖蒲、灯芯草、再力花、鸢尾、水芹菜、水蕹菜、茭白和海菜中的至少一种。这些水生植物250多以经济作物为主，在吸收水流中的N、P的同时，其可以定期进行收获，实现经济收益。同时，定期对生态渠道240中的水生植物250进行更新还能避免由水生植物250死亡腐化而造成二次污染。本实施例以水芹菜为例，在渠道240中每米种植8～10株，种植密度达到60～80株/m²。

如图3所示，该生态沟渠200沿水流行进方向设置有多个用于改变水流方向的扰流板260，优选地，多个扰流板260可以是等间隙分布，将水生植物250分隔在一个个小的生长区域中。相邻两个扰流板260之间的距离为3～10m，对于一般农田用的小型生态沟渠200，3～5m的距离即可。在本实施例中，扰流板260设置于第一侧壁220或第二侧壁230，并沿着生态沟渠200的宽度方向延伸。扰流板260的长度大于生态沟渠200的宽度的一半且小于生态沟渠200的总宽度，在阻碍水流的同时并未沟渠完全封闭，在扰流板260与第一侧壁220或第二侧壁230之间形成过水间隙(未标示)，让水流可以绕过扰流板260从扰流板260的侧向流过。为了更好的起到扰流的作用，所有扰流板260不能同时设置于第一侧壁220或同时设置于第二侧壁230，也即第一侧壁220和第二侧壁230上均至少设置有一个扰流板260。优选地，在本实施例中，多个扰流板260沿水流方向交替设置于第一侧壁220和第二侧壁230。

在本实施例中，水流到达扰流板260时，受到扰流板260的阻拦只能从扰流板260的侧面绕过，同时，由于扰流板260是交替设置于第一侧壁220和第二侧壁230，所以水的会以“S”型轨迹进行流动，大大地延长了水流的路径。多个扰流板260的阻挡能有效减缓水流的速度，降低水流对水生植物250的冲击力度，给水生植物250带来更加稳定的生长空间。

优选地，如图3所示，在本实施例中，在第一侧壁220和第二侧壁230上均设置有多个供扰流板260插入和取出的插槽280。这样的设计，可以方便将扰流板260取出进行维护或是对损坏的扰流板260及时进行替换，以保证整个生态沟渠200的净化效果。第一侧壁220或第二侧壁230上插槽280的数量可以明显多于扰流板260的数量，以便在实际使用时，根据具体情况来调整扰流板260的位置，在水流湍急的地方，可以将扰流板260设置得更为紧凑，而在水流平缓的地方，则可以将扰流板260设置得比较稀疏。同时，由于第一侧壁220和第二侧壁230上均包括多个闲置的插槽280，我们也可以将原本位于第一侧壁220上的扰流板260置于第二侧壁230上，或是将原本位于第二侧壁230上的扰流板260置于第一侧壁220上，来加强对局部区域的阻挡能力。由于每一株水生植物250的生长情况不尽相同，部分长得强壮，部分长得羸弱，这种及时调整以加强局部保护力度的方式尤为重要。当然，我们同样可以通过增加扰流板260的数量来达到同样的目的。

试验例

为了验证第一实施例所提供的一种生态沟渠100和第二实施例所提供的一种生态沟渠200的实际使用效果，我们选取了三块相隔不远的试验田，三块试验田的面积均为5000m²，试验田一的所有沟渠系统采用第一实施例所提供的生态沟渠100，试验田二的所有沟渠系统采用第一实施例所提供的生态沟渠200，试验田三的所有沟渠系统采用不含扰流板的普通生态沟渠。

试验地点选择在长江中游地区，试验开始之前，给予三个生态沟渠超过1年的稳定成型时间。试验时间为5、6、7月雨水最充足的时期，每月月底在每个生态沟渠中随机选择5个面积为10m²的区域，并统计5个区域内的水生植物覆盖情况，求平均值并加以对比。其对比结果如表1所示。

表1各生态沟渠水生植物覆盖率统计

从表1可以看出，由于汛期水流湍急，对生态沟渠中的水生植物冲击较大，三块试验田的生态沟渠中的水生植物覆盖率均有明显降低，各试验田的平均覆盖率对比图如图4所示。试验田一和试验田二的生态沟渠对其中的水生植物表现出较好的保护作用，经过3个月的冲刷，仍能够保持70％以上的覆盖率。相比较而言，试验田三采用的普通生态沟渠，却未能很好的保护其内的水生植物，经过3个月的冲刷，覆盖率不足60％。从净化效果来看，水生植物覆盖率的降低必然会影响生态沟渠的净化能力，同时，死亡的水生植物若不及时清除的话，腐化后会对水体形成二次污染，N、P含量反而有增加的趋势，而频繁的清理死亡的水生植物又势必会带来人工成本的增加。因此，发展具有较强抗冲刷能力的生态沟渠就显得十分必要了。

综上所述，本实用新型所提供的一种生态沟渠，在水流的行径方向上设置有多个扰流板。该生态沟渠抗冲击能力强，尤其在汛期，水流湍急的情况下，通过扰流板对水流的阻碍来减缓水流速度，从而能够在水流过急的情况下对水生植物起到很好的保护作用，避免湍急的水流对水生植物造成不可挽回的伤害，影响生态沟渠的净化功能。该生态沟渠特别适合于以经济作物作为净水用水生植物，其优异的抗冲刷能力，能够为经济作物提供稳定的生长环境，保证稳定的经济收益。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。