一种生态沟渠系统的制作方法

本实用新型涉及农业面源污染控制工程技术领域，尤其是涉及一种生态沟渠系统。

背景技术：

农业面源污染是指在农业生产活动中，农田中的污染物在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、壤中流、农田排水和地下渗漏，进入水体而形成的面源污染。其中，农业源排放的氮磷是造成水体富营养化的主要原因。在众多针对农业氮磷污染控制的工程措施中，生态沟渠的氮磷去除率高，景观生态效应好，因此成为国内外研究的热点。

近年来，关于农田生态沟渠工程的研究较多，主要是通过水生植物群落来实现农业源排放的氮磷污染拦截与净化。现有的生态沟渠系统中，通常包括生态沟渠和位于所述生态沟渠内的稻田湿地两部分，所述生态沟渠包括沟壁和沟底，所述沟壁和所述沟底均铺设有相互拼接的正六边形孔砖，所述沟壁上布设有绿化植物，所述沟底布设有挺水植物；所述稻田湿地构建于稻田排水的末端，所述稻田湿地中种植水稻，以从上游流经所述稻田湿地和所述生态沟渠后的水作为灌溉水和肥料来源。

现有的工程技术存在以下不足：(1)在植物群落选择方面，主要考虑绿化植物的生态景观功能和挺水植物的水质净化功能，而对经济价值考虑较少，并且在生态沟渠中的植物枯萎以后，均需要专人清理，否则可能引发二次污染；(2)在工程结构方面，生态沟渠中铺设正六边形孔砖的工程量偏大，且工程的成本偏高，造成推广的可行性偏低；(3)在适用地域方面，主要是针对南方地区，尤其是稻田，而适用于蔬菜地的生态沟渠研究较少。

因此，如何提供一种生态沟渠系统，具有经济高效、成本较低、易于维护和推广的特点，且能够有效缓解蔬菜地种植过程中氮磷营养元素流失量大、周边水体富营养化严重的现象成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种生态沟渠系统，以解决现有技术中的生态沟渠系统中植物群落的经济效益较低、工程构建的成本偏高、以及蔬菜地种植过程中氮磷营养元素流失量大、周边水体富营养化严重的技术问题。

本实用新型提供一种生态沟渠系统，包括：沟渠本体；所述沟渠本体的底部为凹凸相间的多段式结构；所述多段式结构内种植有景观植物、水生蔬菜和净水植物；所述沟渠本体的侧壁上种植有护坡植物和水生蔬菜。

其中，所述多段式结构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种植有所述景观植物，所述第二段部和所述第四段部均种植有所述水生蔬菜，所述第三段部种植有所述净水植物。

具体地，所述第二段部和所述第四段部均为凸起段。

进一步地，所述第一段部包括有第一区和第二区；所述第一区种植有能够吸收氮磷营养元素的第一植物，所述第二区种植有能够吸收氮磷营养元素的第二植物。

更进一步地，所述第五段部包括有第三区和第四区；所述第三区种植有能够吸收氮磷营养元素的所述第二植物，所述第四区种植有能够吸收氮磷营养元素的所述第一植物。

其中，所述沟渠本体的侧壁由上至下依次包括有第一侧壁部和第二侧壁部；所述第一侧壁部种植有所述护坡植物；所述第二侧壁部种植有所述水生蔬菜。

具体地，所述沟渠本体的横截面为上宽下窄的等腰梯形结构。

进一步地，所述沟渠本体的两个侧壁均为台阶状结构。

更进一步地，所述沟渠本体的底部及侧壁均为土壤。

实际应用时，所述沟渠本体中设置有水量控制装置。

相对于现有技术，本实用新型所述的生态沟渠系统具有以下优势：

本实用新型提供的生态沟渠系统中，包括：沟渠本体；沟渠本体的底部为凹凸相间的多段式结构；多段式结构内种植有景观植物、水生蔬菜和净水植物；沟渠本体的侧壁上种植有护坡植物和水生蔬菜。由此分析可知，本实用新型提供的生态沟渠系统中，由于沟渠本体的底部设置为凹凸相间的多段式结构，因此能够增加沟渠本体的蜿蜒性，延长水力停留时间，提高生态沟渠系统对氮磷营养元素的吸收效率，从而能够有效解决蔬菜地种植过程中氮磷营养元素流失量大，周边水体富营养化严重的问题；由于多段式结构内种植有景观植物、水生蔬菜和净水植物，且沟渠本体的侧壁上种植有护坡植物和水生蔬菜，因此能够优化群落结构的布局，使生态沟渠系统能够同时兼具经济实用、生态景观和水质净化等多种功能，且水生蔬菜可以被采摘食用，同时还能够避免沟渠本体内因植物枯萎而引发的二次污染问题；此外，与现有技术相比，由于本实用新型提供的生态沟渠系统中无需使用正六边形孔砖，因此工程构建的成本降低，工程量减小，从而易于管理和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种生态沟渠系统的纵向剖视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种生态沟渠系统的俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种生态沟渠系统的横向剖视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种生态沟渠系统的横向剖视结构示意图。

附图标记：

001－沟渠本体； 002－侧壁；

011－第一段部； 012－第二段部；

013－第三段部； 014－第四段部；

015－第五段部； 111－第一区；

112－第二区； 151－第三区；

152－第四区； 021－第一侧壁部；

022－第二侧壁部； 003－水量控制装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的一种生态沟渠系统的纵向剖视结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种生态沟渠系统的俯视结构示意图。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种生态沟渠系统，包括：沟渠本体001；沟渠本体001的底部为凹凸相间的多段式结构；多段式结构内种植有景观植物、水生蔬菜和净水植物；沟渠本体001的侧壁002上种植有护坡植物和水生蔬菜。

相对于现有技术，本实用新型实施例所述的生态沟渠系统具有以下优势：

本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，如图1和图2所示，包括：沟渠本体001；沟渠本体001的底部为凹凸相间的多段式结构；多段式结构内种植有景观植物、水生蔬菜和净水植物；沟渠本体001的侧壁002上种植有护坡植物和水生蔬菜。由此分析可知，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，由于沟渠本体001的底部设置为凹凸相间的多段式结构，因此能够增加沟渠本体001的蜿蜒性，延长水力停留时间，提高生态沟渠系统对氮磷营养元素的吸收效率，从而能够有效解决蔬菜地种植过程中氮磷营养元素流失量大，周边水体富营养化严重的问题；由于多段式结构内种植有景观植物、水生蔬菜和净水植物，且沟渠本体001的侧壁002上种植有护坡植物和水生蔬菜，因此能够优化群落结构的布局，使生态沟渠系统能够同时兼具经济实用、生态景观和水质净化等多种功能，且水生蔬菜可以被采摘食用，同时还能够避免沟渠本体001内因植物枯萎而引发的二次污染问题；此外，与现有技术相比，由于本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中无需使用正六边形孔砖，因此工程构建的成本降低，工程量减小，从而易于管理和推广。

其中，为了便于种植植物，优化植物群落结构的布局，使整个系统能够兼具经济实用、水质净化、生态景观的多种功能，如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中(图中箭头表示水流的方向)，沟渠本体001的多段式结构依次包括有第一段部011、第二段部012、第三段部013、第四段部014和第五段部015；第一段部011和第五段部015均种植有景观植物，第二段部012和第四段部014均种植有水生蔬菜，第三段部013种植有净水植物。

此处需要补充说明的是，景观植物可以是美人蕉和千屈菜，水生蔬菜可以是水芹，净水植物可以是狐尾藻。

具体地，为了能够延长水力停留时间，以提高沟渠本体001中植物对氮磷营养元素的吸收效率，同时为了便于采摘水生蔬菜，如图1所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，第二段部012和第四段部014均为凸起段。

此处需要补充说明的是，沟渠本体001的总长度可以为30－100m，可选地，总长度可以为35m、45m、50m、60m、70m、80m或90m；高程可以为地表以下0.5－1.2m，可选地，高程可以为地表以下0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1.0m或1.1m；水深可以为0.4－1.0m，可选地，水深可以为0.5m、0.6m、0.7m、0.8m或0.9m。本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，沟渠本体001的总长度为40m。第一段部011、第三段部013和第五段部015的相应渠体的长度均为8m，高程均为地表以下0.85m，水深均为0.65m；第二段部和第四段部的长度均为8m，高程均为地表以下0.7m，水深均为0.5m。

进一步地，为了实现在进水口区域拦截泥沙和吸收氮磷营养元素的目的，如图2所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，第一段部011靠近进水口区域(图中箭头表示水流的方向)，第一段部011可以包括有第一区111和第二区112；第一区111种植有能够吸收氮磷营养元素的第一植物，第二区112种植有能够吸收氮磷营养元素的第二植物。

此处需要补充说明的是，第一区111和第二区112的相应渠体的长度可以均为4m；第一区111内种植的第一植物可以为千屈菜，千屈菜能够吸收水底淤泥中的氮磷等营养元素；第二区112内种植的第二植物可以为美人蕉，美人蕉能够吸收水体中的氮磷等营养元素。此外，千屈菜和美人蕉不仅能够拦截进入沟渠本体001中的泥沙，防止水土流失，还具有较佳的观赏效果。

更进一步地，为了实现在出水口区域拦截泥沙和吸收氮磷营养元素的目的，如图2所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，第五段部015靠近出水口区域(图中箭头表示水流的方向)，第五段部015包括有第三区151和第四区152；第三区151种植有能够吸收氮磷营养元素的第二植物，第四区152种植有能够吸收氮磷元素的第一植物。

此处需要补充说明的是，第三区151和第四区152的相应渠体的长度可以均为4m；第三区151内种植的第二植物可以为美人蕉，美人蕉能够吸收水体中的氮磷等营养元素；第四区152内种植的第一植物可以为千屈菜，千屈菜能够吸收水底淤泥中的氮磷等营养元素。此外，千屈菜和美人蕉不仅能够防止水流带走沟渠本体001中的泥沙，避免水土流失，还具有较佳的观赏效果。

其中，为了实现保护坡体，同时提高经济效益的目的，如图2所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，沟渠本体001的侧壁002由上至下依次包括有第一侧壁部021和第二侧壁部022；第一侧壁部021种植有护坡植物；第二侧壁部022种植有水生蔬菜。

此处需要补充说明的是，第一侧壁部021位于沟渠本体001的侧壁002的上部，第二侧壁部022位于沟渠本体001的侧壁002的下部；第一侧壁部021种植的护坡植物可以为油莎草，由于油莎草具有较佳的护坡效果，且容易存活，因此能够实现保护坡体的目的；第二侧壁部022种植的水生蔬菜可以为豆瓣菜，由于豆瓣菜具有较高的营养价值，可以采摘食用，因此能够提高整个系统的经济效益。

图3为本实用新型实施例提供的一种生态沟渠系统的横向剖视结构示意图。

具体地，为了实现结构简单，便于构建生态沟渠系统的目的，如图3所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，沟渠本体001的侧壁002由上至下依次包括有第一侧壁部021和第二侧壁部022；第一侧壁部021种植有护坡植物；第二侧壁部022种植有水生蔬菜；且沟渠本体001的横截面为上宽下窄的等腰梯形结构，等腰梯形结构的腰上部为第一侧壁部021，等腰梯形结构的腰下部为第二侧壁部022。

此处需要补充说明的是，等腰梯形结构的顶部宽度可以1.2－2.0m，底部宽度可以为0.5－1.5m；本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，等腰梯形结构的顶部宽度为1.5m，底部宽度为1.0m。

图4为本实用新型实施例提供的另一种生态沟渠系统的横向剖视结构示意图。

进一步地，为了实现便于构建生态沟渠系统，且便于采摘侧壁002下部的水生蔬菜的目的，如图4所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，沟渠本体001的侧壁002由上至下依次包括有第一侧壁部021和第二侧壁部022；第一侧壁部021种植有护坡植物；第二侧壁部022种植有水生蔬菜；且沟渠本体001的两个侧壁002均为台阶状结构，台阶状结构的上部为第一侧壁部021，台阶状结构的下部为第二侧壁部022。

此处需要补充说明的是，沟渠本体001的侧壁002不仅限于上述形状，还可以是其它形状；例如，梯田状结构，即侧壁002由下至上为逐级台阶升高。

更进一步地，为了实现降低生态沟渠系统的工程构建成本，减小工程量的目的，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，沟渠本体001的底部及侧壁002可以均为土壤。由于沟渠本体001的底部及侧壁002均为土壤，因此无需使用透水砖(例如正六边形孔砖)，从而能够节约工程的成本，减小工程量，进而有利于该生态沟渠系统的管理和推广。

实际应用时，为了便于控制生态沟渠系统中的水量，如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，沟渠本体001中设置有水量控制装置003。

此处需要补充说明的是，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，水量控制装置003可以是透水坝或节水阀等。

下面结合附图对本实用新型实施例提供的生态沟渠系统的结构和去除氮磷营养元素的效果进行详细说明。

如图1结合图2所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，沟渠本体001的总长度为40m(图中箭头表示水流的方向)，沟渠本体001的底部为凹凸相间的五段式结构，包括第一段部011、第二段部012、第三段部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相应的渠体长度均为8m，底部高程均为地表以下0.85m，水深均为0.65m；在第一段部011的第一区111和第五段部015的第四区152均种植千屈菜，种植长度均为4m，种植密度均为35株/m²，因此通过种植千屈菜，能够吸收水底淤泥中的氮磷等营养物质，此外，在第一段部011的第一区111种植千屈菜能够有效拦截外部泥沙进入该生态沟渠系统，同时在第五段部015的第四区152种植千屈菜，能够有效防止水流带走沟渠本体001中的泥沙，

避免水土流失；为了增加区域的美观性，在第一段部011的第二区112和第五段部015的第三区151均种植有美人蕉，种植长度均为4m，种植密度均为8株/m²，从而通过种植美人蕉，能够有效吸收水体中的氮磷等营养物质。以上两种植物不仅生态效果较好，而且观赏效果较佳。进一步地，第二段部012和第四段部014相应的渠体长度均为8m，底部高程均为地表以下0.7m，水深均为0.5m，此两段部均种植水芹，种植密度均为35株/m²，

由于水芹的种植技术简单，营养价值较高，且经济实用，因此能够提高生态沟渠系统的经济效益。进一步地，第三段部013相应的渠体长度为8m，

底部高程为地表以下0.85m，水深为0.65m，该段种植狐尾藻，种植密度为35株/m²，由于狐尾藻根状茎发达，因此能够实现净水效率较高的目的。

如图3所示，本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，沟渠本体001的横截面为上宽下窄的等腰梯形结构，等腰梯形结构的顶部宽度为1.5m，

底部宽度为1.0m。沟渠本体001的侧壁002的第一侧壁部021种植油莎草，

种植密度为35株/m²，由于油莎草能够实现较好的护坡效果，且存活率高，因此能够实现较好的生态效益；沟渠本体001的侧壁002的第二侧壁部022种植豆瓣菜，种植密度为35株/m²，由于豆瓣菜营养价值较高，经济实用，因此能够提高生态沟渠系统的经济效益。

实际应用时，实验区域内的蔬菜地的排水进入本实用新型实施例提供的生态沟渠系统中，表1为生态沟渠系统的水质检测结果。

表1生态沟渠系统的水质检测结果

在运行本实用新型实施例提供的生态沟渠系统以前，实验区域内的蔬菜地产生的废水均直接排放，总氮和总磷的含量分别劣于《地表水环境质量标准(GB3838－2002)》中Ⅴ类和Ⅳ类水质标准；在本实用新型实施例提供的生态沟渠系统持续稳定运行半年以后，实验区域内蔬菜地的排水水质均达到Ⅲ类水质标准。总氮去除率达到25－55％，总磷去除率达到35－65％。不仅能够有效改善实验区域内蔬菜地的排水水质，解决区域面源污染问题，同时能够实现因地制宜、经济高效、简单实用、易于维护、便于推广的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。