CN115925124A - 一种坡耕地农业面源污染防治装置及其防治方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种坡耕地农业面源污染防治装置及其防治方法，包括排水沟渠，所述排水沟渠的内部设有生态拦截部件，所述排水沟渠的上表面连接有动态拦截部件；所述生态拦截部件包括铺设于所述排水沟渠内部、且相互拼接的多个第一生态水泥多孔砖，设于所述第一生态水泥多孔砖壳体上的种植孔；所述动态拦截部件包括安装于所述排水沟渠上表面的两个支架，转动连接于两个所述支架之间的水轮，连接于所述水轮外表面的多个第一净化组件，以及设于相邻两个所述第一净化组件之间的第二净化组件；本发明能够切换浸入到坡耕地排水沟渠内部的植物，增加植物的布置方式，切换不同植物吸收耕地内流入至水流中的氮磷以及水体中残留农药，减少农业面源污染。

Description

一种坡耕地农业面源污染防治装置及其防治方法

技术领域

本发明主要涉及生态保护的技术领域，具体涉及一种坡耕地农业面源污染防治装置及其防治方法。

背景技术

坡耕地是指在山体坡面上通过耕作方式利用的土地，由于坡度大，地形起伏，具有生产力低，保水、保肥能力差，水土流失和面源污染输出严重等问题。

根据申请号为CN201711290461.7的专利文献所提供的一种坡耕地农业面源污染综合防治系统及方法可知，该防治系统包括土壤侵蚀防治系统、生态沟渠系统、梯级蓄水系统和终端净化系统。土壤侵蚀防治系统可在源头防治农业面源物质的产生、迁移和输出；生态沟渠系统可以有效的沉积泥沙，净化水质，降低污染物质浓度；梯级蓄水系统可以蓄积上方来水，沉积泥沙，净化水质，为下方坡耕地提供灌溉水源；终端净化系统由沉积池、厌氧消化池和人工湿地组成，用于对入河、入库水质进行生态拦截与净化。本发明充分利用坡耕地的地形条件，针对农业耕作过程中面源污染发生的关键过程和不同阶段，采取有效的防控措施与方法，提高坡耕地水肥资源的循环利用效率，减少坡面水土流失和面源污染输出。

根据申请号为CN201210541052.0的专利文献所提供的一种防治坡地农业面源污染的方法可知，该防治方法针对坡地农业作物施用化控制剂：施用土壤结构改良剂0.3-1.5kg/亩；土壤保水剂3-18kg/亩；植物抗蒸腾剂1-3kg/亩。当所述坡地为5-10°地形时，土壤结构改良剂的施用量为0.3-1kg/亩；坡地为10-15°地形，0.6-1.5kg/亩；坡地为15°以上，1.0-2.0kg/亩。本申请提出的方法将土壤-作物系统作为整体防污对象进行考虑，采用化学协同调控的技术手段进行面源污染的防治，具有更好的效果。达到了减少肥料和农药的施用、降低坡面水土侵蚀和污染物流失、防止水肥深层渗漏、减少作物奢侈蒸腾、增产调质，实现了水肥高效利用的目的。

传统的坡耕地农业面源污染防治装置往往通过排水沟渠以及沟渠内植物治理坡耕地农业面源污染所带来的问题，该方式种植的用于吸收氮磷以及水体中残留农药的植物位置固定，导致植物难以充分接触水流，影响防治效果。

发明内容

本发明主要提供了一种坡耕地农业面源污染防治装置及其防治方法用以解决上述背景技术中提出的技术问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种坡耕地农业面源污染防治装置，包括排水沟渠，所述排水沟渠的内部设有生态拦截部件，所述排水沟渠的上表面连接有动态拦截部件；

所述生态拦截部件包括铺设于所述排水沟渠内部、且相互拼接的多个第一生态水泥多孔砖，设于所述第一生态水泥多孔砖壳体上的种植孔，以及设于所述种植孔内部的第一拦截植物；

所述动态拦截部件包括安装于所述排水沟渠上表面的两个支架，转动连接于两个所述支架之间的水轮，连接于所述水轮外表面、且环绕所述水轮的中轴线设置的多个第一净化组件，以及设于相邻两个所述第一净化组件之间的第二净化组件；

所述第一净化组件与所述第二净化组件的结构相同，所述第一净化组件包括安装于所述水轮外表面的两个两个滤水盒，转动连接于两个所述滤水盒之间的净化箱，所述净化箱的内部设有第二拦截植物。

进一步的，所述滤水盒的壳体上设有单向阀，所述单向阀远离所述滤水盒的一侧表面安装有进水口，在本发明中，滤水盒浸泡在排水沟渠内部后，通过排水沟渠内部水流经过进水口进入到单向阀内，经过单向阀进入到滤水盒内，净化水体，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

进一步的，所述第一净化组件中的滤水盒和第二净化组件中的滤水盒的横截面均为等腰三角形，所述第二净化组件中的滤水盒的长度大于所述第一净化组件中的滤水盒的长度，在本发明中，通过第一净化组件中的滤水盒和第二净化组件中的滤水盒的横截面均为等腰三角形，减少相邻滤水盒之间的阻挡，从而方便排水沟渠内的水流与滤水盒相接触。

进一步的，所述水轮的外部设有过水孔，所述水轮的壳体上设有中空腔，所述中空腔的内部填充有第一砾石层，在本发明中，通过过水孔使得排水沟渠内部水流能够经过过水孔进入到水轮的中空腔内，通过中空腔内的第二砾石层进行过滤和吸附水流内富营养物质。

进一步的，所述滤水盒的内部填充有第二砾石层，所述滤水盒靠近所述水轮的一端安装有出水管，所述出水管延伸至所述中空腔的内部，在本发明中，经过第二砾石层过滤和吸附的水流通过水轮底端的过水孔排出，此时，该水体恰好落入至净化箱内的第二拦截植物上，从而为第二拦截植物补充水分的同时，通过第二拦截植物吸收水体中的氮和磷，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

进一步的，所述支架的顶端设有磁阻盒，所述磁阻盒通过轴承与所述水轮转动连接，所述磁阻盒的内部设有运动金属杯，所述运动金属杯安装于所述水轮的转轴延伸至所述磁阻盒内部一端外表面，所述运动金属杯的外部套设有第一磁铁，所述运动金属杯的内部插接有第二磁铁，所述第一磁铁与所述磁阻盒内部转动连接，所述第二磁铁安装于磁阻盒内部，在本发明中，减少水轮不稳定转动时造成的对净化箱的影响，且延长净化箱内第二拦截植物位于排水沟渠内部的时间，方便净化箱内第二拦截植物充分吸收沟内氮和磷，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

进一步的，所述第一磁铁的外表面套设有齿环，所述齿环的一侧啮合连接有齿轮，所述齿轮通过转轴与所述磁阻盒转动连接，在本发明中，通过第一磁铁的角位移，改变第一磁铁与第二磁铁的磁力线，从而改变对运动金属杯的磁阻效果，以使使用者可以根据排水沟渠内水流流速调节水轮的转速，使得水轮的转速适应水流流速，保持净化箱内第二拦截植物浸泡在排水沟渠内水流的时间，以充分吸收沟内氮和磷，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

进一步的，所述第一拦截植物包括水生美人蕉、梭鱼草、狐尾藻。

进一步的，所述排水沟渠的内部设有多个拦截箱，所述拦截箱的内部设有第三拦截植物，所述第三拦截植物和第二拦截植物包括再力花以及常绿鸢尾。

根据以上的一种坡耕地农业面源污染防治装置的技术方案，还将提供一种坡耕地农业面源污染防治方法，包括以下步骤：

步骤一，沿坡耕地坡面开挖多条等间距的横向沟渠，各条横向沟渠的首尾相连依次挖通相连，形成排水沟渠；

步骤二，在排水沟渠内铺设第一生态水泥多孔砖，相邻第一生态水泥多孔砖之间相互拼接；

步骤三，在第一生态水泥多孔砖的种植孔内种植第一拦截植物，用于延长流水停留时间，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药；

步骤四，在排水沟渠上安装支架，支架上横跨排水沟渠的水轮浸入沟内，沟内水流推动水轮转动，水轮上的净化箱交替浸入水流内，延长流水停留时间，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

其一，本发明能够切换浸入到坡耕地排水沟渠内部的植物，增加植物的布置方式，切换不同植物吸收耕地内流入至水流中的氮磷以及水体中残留农药，减少农业面源污染，具体为：支架上横跨排水沟渠的水轮浸入沟内，沟内水流推动水轮转动，水轮上的净化箱交替浸入水流内，延长流水停留时间，促进流水携带颗粒物的沉淀，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药，改善净化水质，促进循环再利用。

其二，本发明由于第二净化组件中的滤水盒的长度大于第一净化组件中的滤水盒的长度，以使第二净化组件中的滤水盒和第一净化组件中的滤水盒浸入排水沟渠时能处于不同高度，从而对水流的不同位置进行交替净化，提高净化能力，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

其三，本发明中经过第二砾石层过滤和吸附的水流通过水轮底端的过水孔排出，此时，该水体恰好落入至净化箱内的第二拦截植物上，从而为第二拦截植物补充水分的同时，通过第二拦截植物吸收水体中的氮和磷，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明滤水盒的结构示意图；

图3为本发明水轮的结构示意图；

图4为本发明中空腔的结构示意图；

图5为本发明的前视图；

图6为本发明磁阻盒的内部结构示意图；

图7为本发明排水沟渠的结构示意图；

图8为本发明水轮的结构示意图。

图中：10、排水沟渠；11、拦截箱；12、第三拦截植物；20、生态拦截部件；21、第一生态水泥多孔砖；22、种植孔；23、第一拦截植物；30、动态拦截部件；31、支架；311、磁阻盒；312、运动金属杯；313、第一磁铁；314、第二磁铁；315、齿环；316、齿轮；32、第一净化组件；321、滤水盒；3211、单向阀；3212、进水口；3213、第二砾石层；3214、出水管；322、净化箱；323、第二拦截植物；33、第二净化组件；34、水轮；341、过水孔；342、中空腔；343、第一砾石层。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例，请着重参照附图1-8，一种坡耕地农业面源污染防治装置，包括排水沟渠10，所述排水沟渠10的内部设有生态拦截部件20，所述排水沟渠10的上表面连接有动态拦截部件30；

所述生态拦截部件20包括铺设于所述排水沟渠10内部、且相互拼接的多个第一生态水泥多孔砖21，设于所述第一生态水泥多孔砖21壳体上的种植孔22，以及设于所述种植孔22内部的第一拦截植物23；

所述动态拦截部件30包括安装于所述排水沟渠10上表面的两个支架31，转动连接于两个所述支架31之间的水轮34，连接于所述水轮34外表面、且环绕所述水轮34的中轴线设置的多个第一净化组件32，以及设于相邻两个所述第一净化组件32之间的第二净化组件33；

所述第一净化组件32与所述第二净化组件33的结构相同，所述第一净化组件32包括安装于所述水轮34外表面的两个两个滤水盒321，转动连接于两个所述滤水盒321之间的净化箱322，所述净化箱322的内部设有第二拦截植物323。

具体的，请着重参照附图1和2，所述滤水盒321的壳体上设有单向阀3211，所述单向阀3211远离所述滤水盒321的一侧表面安装有进水口3212；

所述第一净化组件32中的滤水盒321和第二净化组件33中的滤水盒321的横截面均为等腰三角形，所述第二净化组件33中的滤水盒321的长度大于所述第一净化组件32中的滤水盒321的长度；

需要说明的是，在本实施例中，滤水盒321浸泡在排水沟渠10内部后，通过排水沟渠10内部水流经过进水口3212进入到单向阀3211内，经过单向阀3211进入到滤水盒321内，净化水体，减小坡耕地农业面源污染带来的影响；

通过单向阀3211的设置，防止因滤水盒321内富集氮、磷的水体回流，造成二次污染，减小坡耕地农业面源污染带来的影响；

进一步的，通过第一净化组件32中的滤水盒321和第二净化组件33中的滤水盒321的横截面均为等腰三角形，减少相邻滤水盒321之间的阻挡，从而方便排水沟渠10内的水流与滤水盒321相接触；

由于第二净化组件33中的滤水盒321的长度大于第一净化组件32中的滤水盒321的长度，以使第二净化组件33中的滤水盒321和第一净化组件32中的滤水盒321浸入排水沟渠10时能处于不同高度，从而对水流的不同位置进行交替净化，提高净化能力，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

具体的，请着重参照附图3和4，所述水轮34的外部设有过水孔341，所述水轮34的壳体上设有中空腔342，所述中空腔342的内部填充有第一砾石层343；

所述滤水盒321的内部填充有第二砾石层3213，所述滤水盒321靠近所述水轮34的一端安装有出水管3214，所述出水管3214延伸至所述中空腔342的内部；

需要说明的是，在本实施例中，通过过水孔341使得排水沟渠10内部水流能够经过过水孔341进入到水轮34的中空腔342内，通过中空腔342内的第二砾石层3213进行过滤和吸附水流内富营养物质；

进一步的，经过第二砾石层3213过滤和吸附的水流通过水轮34底端的过水孔341排出，此时，该水体恰好落入至净化箱322内的第二拦截植物323上，从而为第二拦截植物323补充水分的同时，通过第二拦截植物323吸收水体中的氮和磷，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

具体的，请着重参照附图5和6，所述支架31的顶端设有磁阻盒311，所述磁阻盒311通过轴承与所述水轮34转动连接，所述磁阻盒311的内部设有运动金属杯312，所述运动金属杯312安装于所述水轮34的转轴延伸至所述磁阻盒311内部一端外表面，所述运动金属杯312的外部套设有第一磁铁313，所述运动金属杯312的内部插接有第二磁铁314，所述第一磁铁313与所述磁阻盒311内部转动连接，所述第二磁铁314安装于磁阻盒311内部；

所述第一磁铁313的外表面套设有齿环315，所述齿环315的一侧啮合连接有齿轮316，所述齿轮316通过转轴与所述磁阻盒311转动连接；

所述第一拦截植物23包括水生美人蕉、梭鱼草、狐尾藻；

所述排水沟渠10的内部设有多个拦截箱11，所述拦截箱11的内部设有第三拦截植物12，所述第三拦截植物12和第二拦截植物323包括再力花以及常绿鸢尾；

需要说明的是，在本实施例中，通过第一磁铁313和第二磁铁314的磁力对插入其内的运动金属杯312的影响，从而减缓运动金属杯312的转动，也即减缓与运动金属杯312同轴设置的水轮34的转动，提高水轮34转动的稳定性，减少水轮34不稳定转动时造成的对净化箱322的影响，且延长净化箱322内第二拦截植物323位于排水沟渠10内部的时间，方便净化箱322内第二拦截植物323充分吸收沟内氮和磷，减小坡耕地农业面源污染带来的影响；

进一步的，齿轮316的动力源可设置为与齿轮316同轴设置的电机或人工转动齿轮316的转轴，当齿轮316旋转时，由于齿轮316与齿环315相啮合，从而带动齿环315以及与其同轴设置的第一磁铁313进行转动，通过第一磁铁313的角位移，改变第一磁铁313与第二磁铁314的磁力线，从而改变对运动金属杯312的磁阻效果，以使使用者可以根据排水沟渠10内水流流速调节水轮34的转速，使得水轮34的转速适应水流流速，保持净化箱322内第二拦截植物323浸泡在排水沟渠10内水流的时间，以充分吸收沟内氮和磷，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

如图1-8所示，根据上述实施例还将提供一种坡耕地农业面源污染防治方法，包括以下步骤：

步骤一，沿坡耕地坡面开挖多条等间距的横向沟渠，各条横向沟渠的首尾相连依次挖通相连，形成排水沟渠10；

步骤二，在排水沟渠10内铺设第一生态水泥多孔砖21，相邻第一生态水泥多孔砖21之间相互拼接；

步骤三，在第一生态水泥多孔砖21的种植孔22内种植第一拦截植物23，用于延长流水停留时间，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药；

步骤四，在排水沟渠10上安装支架31，支架31上横跨排水沟渠10的水轮34浸入沟内，沟内水流推动水轮34转动，水轮34上的净化箱322交替浸入水流内，延长流水停留时间，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药

本发明的具体操作方式如下：

沿坡耕地坡面开挖多条等间距的横向沟渠，各条横向沟渠的首尾相连依次挖通相连，形成排水沟渠10，在排水沟渠10内铺设第一生态水泥多孔砖21，相邻第一生态水泥多孔砖21之间相互拼接，在第一生态水泥多孔砖21的种植孔22内种植第一拦截植物23，用于延长流水停留时间，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药；

在排水沟渠10上安装支架31，支架31上横跨排水沟渠10的水轮34浸入沟内，沟内水流推动水轮34转动，水轮34上的净化箱322交替浸入水流内，延长流水停留时间，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药；

净化箱322通过其内第二拦截植物323净化水体的过程中，通过第一净化组件32中的滤水盒321和第二净化组件33中的滤水盒321的横截面均为等腰三角形，减少相邻滤水盒321之间的阻挡，从而方便排水沟渠10内的水流与滤水盒321相接触；

由于第二净化组件33中的滤水盒321的长度大于第一净化组件32中的滤水盒321的长度，以使第二净化组件33中的滤水盒321和第一净化组件32中的滤水盒321浸入排水沟渠10时能处于不同高度，从而对水流的不同位置进行交替净化，提高净化能力，减小坡耕地农业面源污染带来的影响；

通过过水孔341使得排水沟渠10内部水流能够经过过水孔341进入到水轮34的中空腔342内，通过中空腔342内的第二砾石层3213进行过滤和吸附水流内富营养物质，经过第二砾石层3213过滤和吸附的水流通过水轮34底端的过水孔341排出，此时，该水体恰好落入至净化箱322内的第二拦截植物323上，从而为第二拦截植物323补充水分的同时，通过第二拦截植物323吸收水体中的氮和磷，减小坡耕地农业面源污染带来的影响。

上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种坡耕地农业面源污染防治装置，包括排水沟渠(10)，其特征在于,所述排水沟渠(10)的内部设有生态拦截部件(20)，所述排水沟渠(10)的上表面连接有动态拦截部件(30)；

所述生态拦截部件(20)包括铺设于所述排水沟渠(10)内部、且相互拼接的多个第一生态水泥多孔砖(21)，设于所述第一生态水泥多孔砖(21)壳体上的种植孔(22)，以及设于所述种植孔(22)内部的第一拦截植物(23)；

所述动态拦截部件(30)包括安装于所述排水沟渠(10)上表面的两个支架(31)，转动连接于两个所述支架(31)之间的水轮(34)，连接于所述水轮(34)外表面、且环绕所述水轮(34)的中轴线设置的多个第一净化组件(32)，以及设于相邻两个所述第一净化组件(32)之间的第二净化组件(33)；

所述第一净化组件(32)与所述第二净化组件(33)的结构相同，所述第一净化组件(32)包括安装于所述水轮(34)外表面的两个两个滤水盒(321)，转动连接于两个所述滤水盒(321)之间的净化箱(322)，所述净化箱(322)的内部设有第二拦截植物(323)。

2.根据权利要求1所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，所述滤水盒(321)的壳体上设有单向阀(3211)，所述单向阀(3211)远离所述滤水盒(321)的一侧表面安装有进水口(3212)。

3.根据权利要求1所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，所述第一净化组件(32)中的滤水盒(321)和第二净化组件(33)中的滤水盒(321)的横截面均为等腰三角形，所述第二净化组件(33)中的滤水盒(321)的长度大于所述第一净化组件(32)中的滤水盒(321)的长度。

4.根据权利要求2所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，所述水轮(34)的外部设有过水孔(341)，所述水轮(34)的壳体上设有中空腔(342)，所述中空腔(342)的内部填充有第一砾石层(343)。

5.根据权利要求4所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，所述滤水盒(321)的内部填充有第二砾石层(3213)，所述滤水盒(321)靠近所述水轮(34)的一端安装有出水管(3214)，所述出水管(3214)延伸至所述中空腔(342)的内部。

6.根据权利要求1所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，所述支架(31)的顶端设有磁阻盒(311)，所述磁阻盒(311)通过轴承与所述水轮(34)转动连接，所述磁阻盒(311)的内部设有运动金属杯(312)，所述运动金属杯(312)安装于所述水轮(34)的转轴延伸至所述磁阻盒(311)内部一端外表面，所述运动金属杯(312)的外部套设有第一磁铁(313)，所述运动金属杯(312)的内部插接有第二磁铁(314)，所述第一磁铁(313)与所述磁阻盒(311)内部转动连接，所述第二磁铁(314)安装于磁阻盒(311)内部。

7.根据权利要求6所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，所述第一磁铁(313)的外表面套设有齿环(315)，所述齿环(315)的一侧啮合连接有齿轮(316)，所述齿轮(316)通过转轴与所述磁阻盒(311)转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，所述第一拦截植物(23)包括水生美人蕉、梭鱼草、狐尾藻。

9.根据权利要求1所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，所述排水沟渠(10)的内部设有多个拦截箱(11)，所述拦截箱(11)的内部设有第三拦截植物(12)，所述第三拦截植物(12)和第二拦截植物(323)包括再力花以及常绿鸢尾。

10.一种坡耕地农业面源污染防治方法，用于实现权利要求1-9任一项所述的一种坡耕地农业面源污染防治装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，沿坡耕地坡面开挖多条等间距的横向沟渠，各条横向沟渠的首尾相连依次挖通相连，形成排水沟渠(10)；

步骤二，在排水沟渠(10)内铺设第一生态水泥多孔砖(21)，相邻第一生态水泥多孔砖(21)之间相互拼接；

步骤三，在第一生态水泥多孔砖(21)的种植孔(22)内种植第一拦截植物(23)，用于延长流水停留时间，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药；

步骤四，在排水沟渠(10)上安装支架(31)，支架(31)上横跨排水沟渠(10)的水轮(34)浸入沟内，沟内水流推动水轮(34)转动，水轮(34)上的净化箱(322)交替浸入水流内，延长流水停留时间，以及吸纳氮磷以及水体中残留农药。

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