CN206658560U - 一种生态海绵水田结构 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种生态海绵水田结构，该水田结构包括基底、依次覆盖在基底上的第一沙层(1)、透气防渗层(2)、第二沙层(3)和种植土(4)。本公开的水田结构是在原有土壤结构下方铺设生态保水砂，形成有效透气防渗层，既保证了水肥不流失，又保证了田体的透气性，营造出利于水稻生长的人工犁底层。

Description

一种生态海绵水田结构

技术领域

本公开涉及农业技术领域，具体地，涉及一种生态海绵水田结构。

背景技术

水田按水源情况分为灌溉水田和望天田两类，灌溉水田指有水源保证和灌溉设施，在一般年景能正常灌溉，用于种植水生作物的耕地，包括灌溉的水旱轮作地；望天田指无灌溉工程设施，主要依靠天然降雨，用以种植水稻、莲藕、席草等水生作物的耕地，包括无灌溉设施的水旱轮作地。

传统水田垦造时直接将荒坡旱地平整后反复灌水来达到防渗效果，但是防渗效果较差，渗漏现象严重，特别是沙质土壤地区；现有的用塑料膜垦造水田技术，其基本原理是用塑料膜或土工膜等化工产品进行防渗处理，建造步骤为：挖掘表土→铺设塑料膜等→回填种植土。该技术虽可解决水田渗漏问题，但由于塑料膜等不透气，种植层与塑料膜下的土壤完全隔开，不能连通地气，没有水田犁底层，造成植物根系缺氧、影响产量和品质。

中国专利CN103174195A中模拟蜂巢结构的净水储水系统由多个六边形滤水井相切连接而成，滤水井的井底和防渗墙包括透气防渗砂层，实现防渗的同时还能接通地气，连接土壤与水体间的离子交换，保证池中水不易变质；滤水井的井砖内部空腔内可填充净水材料，净水材料表面附着的生物膜层可对池中水体进行生物净化，滤水井中的水质完全可以满足要求不高的用水场合，如灌溉农田等。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种生态海绵水田结构，该水田结构是在原有土壤结构下方铺设生保水砂，形成有效透气防渗层，既保证了水肥不流失，又保证了田体的透气性，能够为农作物生长提供足够的氧气。

为了实现上述目的，本公开提供一种生态海绵水田结构，该水田结构包括基底、依次覆盖在基底上的第一沙层、透气防渗层、第二沙层和种植土。

可选地，所述基底为凹状基底，所述第一沙层、所述透气防渗层和所述第二沙层由下至上依次覆盖在凹状基底的内壁上，所述种植土填充于凹状基底内并位于所述第二沙层的上方。

可选地，所述凹状基底的侧壁为斜面，所述凹状基底的侧壁与所述凹状基底的底壁向外侧延伸的水平面之间成θ角，该θ角为30°-45°。

可选地，所述凹状基底的深度为40-70cm；所述凹状基底的底壁铺设的所述第一沙层和所述第二沙层的厚度各自独立为3-5cm，所述凹状基底的底壁铺设的所述透气防渗层的厚度为1-2cm；所述凹状基底的侧壁铺设的所述第一沙层、所述第二沙层和所述透气防渗层的厚度各自独立为3-5cm。

可选地，所述第一沙层和所述第二沙层均为河沙层，所述透气防渗层为通过粘结剂包覆有防渗树脂的风积沙粒层。

可选地，所述水田结构正下方或水田结构周边下方还设置有隐形水库。

可选地，所述隐形水库与所述水田结构通过水渠流体连通，所述水渠中设置有用于对水进行过滤的过滤层。

可选地，所述过滤层为石子层或滤网。

可选地，所述种植土表面平整度凹凸差控制于±3cm以内。

可选地，所述第一沙层的外表面平滑。

本公开的生态海绵水田结构通过铺设保水砂层形成有效透气防渗层，既保证了水肥不流失，又保证了田体的透气性，营造出利于水稻生长的水田结构，并能提供利于水田中农作物生长的灌溉水。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开的生态海绵水田结构的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1 第一沙层 2 透气防渗层 3 第二沙层

4 种植土 5 隐形水库 6 水渠

7 过滤层

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开提供一种生态海绵水田结构，该水田结构包括基底、依次覆盖在基底上的第一沙层1、透气防渗层2、第二沙层3和种植土4。

在荒坡的坡面、旱地等区域都可以采用本公开的生态海绵水田结构进行水稻等农作物的种植。

如图1所示，所述基底可以为凹状基底，所述第一沙层1、所述透气防渗层2和所述第二沙层3可以由下至上依次覆盖在凹状基底的内壁上，所述种植土4可以填充于凹状基底内并位于所述第二沙层3的上方。所述第一沙层1、所述透气防渗层2和所述第二沙层3可以形成人工犁底层，人工犁底层在保证水田中水肥不流失的同时，还使水田有很好的透气性，使水田能够很好地连通地气，进而为水田中农作物的生长提供足够的氧气等。

开设生态海绵水田结构，首先可通过水平仪用推土机将地面推平，然后将平整好的地面挖掘出凹状基底并将挖掘面修平整，可以通过所述第一沙层1将所述凹状基底的内壁表面找平，在找平后的所述第一沙层1表面铺设所述透气防渗层2，然后在透气防渗层2的上表面铺设所述第二沙层3，所述第二沙层3铺在所述透气防渗层2的外表面可以发挥很好的保护作用，防止所述透气防渗层2遭到破坏，或者被种植土4或水等带走而破坏所述透气防渗层2的层状结构，使得本公开的生态海绵水田结构无法很好地发挥保水功效，同时，通过铺设所述第二沙层3能够增加土壤的透气性，铺设完第二沙层3后将种植土4回填至凹状基底内并位于所述第二沙层3的上方，并将种植土4的上表面找平后可进行插秧作业。

如图1所示，所述凹状基底的侧壁可以为斜面，所述凹状基底的侧壁与所述凹状基底的底壁向外侧延伸的水平面之间成θ角，该θ角可以为30°-45°。

通过将所述凹状基底的侧壁设置为斜面，其一，可以增强本公开的生态海绵水田结构的稳定性，构造完水田结构之后，工作人员在水田附近走动或者水田外周遭受其它重压时，与凹状基底的底壁外侧水平面成所述θ角的斜面侧壁具有更好的稳固性，不易发生坍塌等；其二，与凹状基底的底壁外侧水平面成所述θ角的斜面侧壁使透气防渗层2铺设的总面积更大，进而使本公开的水田结构能够更好地保证水肥不流失以及田体的透气性；其三，斜面侧壁使相同面积底壁的水田结构的有效种植面积更大，能够种植更多的农作物。

如图1所示，所述凹状基底的深度可以为40-70cm；所述凹状基底的底壁铺设的所述第一沙层1和所述第二沙层3的厚度可以各自独立为3-5cm，所述凹状基底的底壁铺设的所述透气防渗层2的厚度可以为1-2cm；所述凹状基底的侧壁铺设的所述第一沙层1、所述第二沙层3和所述透气防渗层2的厚度可以各自独立为3-5cm。因为侧壁的沙层或透气防渗层2可能会发生滑落等，因此所述侧壁铺设的沙层或透气防渗层2的厚度可以适当大于铺设于所述底壁的厚度。

如图1所示，所述第一沙层1和所述第二沙层3均可以为河沙层，所述透气防渗层2可以为通过粘结剂包覆有防渗树脂的风积沙粒层。

所述透气防渗层2可为由风积沙沙粒、粘结剂和防渗树脂构成的生保水砂，所述风积沙沙粒可以为20-200目沙漠风积沙沙粒，所述粘结剂可以为硅胶粘结剂、醋酸乙烯基聚合物乳胶粘结剂、海藻酸钠等，所述防渗树脂可以为高渗透环氧树脂或酚醛树脂；风积沙沙粒、防渗树脂和粘结剂的体积比可以为200：1：10；所述粘结剂包覆在所述风积沙沙粒的表面，所述防渗树脂通过所述粘结剂粘结在所述风积沙沙粒的表面，而最终形成透气防渗砂，具体配比和制作方法可以参考专利CN103755303A中透气防渗砂的制备。

本公开的水田结构具有生态环保的优点，所述透气防渗层2以沙漠中风积沙为原料，产品自身既无放射性危害又无有害物质，还可再生循环利用。

如图1所示，所述水田结构正下方或水田结构周边下方还可以设置有隐形水库5。隐形水库5可以为“硅砂蜂巢结构地下隐形水库”，具体可以参考专利CN103174195A中的净水储水系统，该净水储水系统模拟蜂巢结构，储水容器可由多个六边形的滤水井相切连接而成，滤水井的井底可铺设防渗透气砂，在实现防渗的同时，还能够接通地气，连接土壤与水体间的离子交换，保证池中水不易变质。所述隐形水库5可以模块化组装，能够极大地提高施工便捷性，能够大大缩短施工周期，在垦造水田时，下方配套建设的隐形水库5能够为施工带来极大的方便。

所述隐形水库5埋入水田下方或周边位置，不占用地表空间，传统垦造水田选在水源充足区域，经多年垦造，目前适合垦造传统水田的土地少之又少，现垦造水田多选在低丘缓坡，并建设附属储水设施。一般的垦造水田选用钢筋混凝土构建幽闭储水空间，该技术解决了储水问题，但却解决不了水质变差的问题，本公开的隐形水库在存储水的同时能够保证水库中的水不会发生水质变差等问题，实现了可将雨水和灌溉水收集、储存、净化，实现了水资源的循环利用。

本公开通过设置上述隐形水库5能够为水田中的农作物提供更好的生长条件，上述隐形水库5井壁表面有凹凸不平的微孔，有利于微生物附着生长，形成生物膜，进而能够增加水体中溶解氧含量(DO约为8～10％)，降低BOD₅，同时水库中的水能够很好的保持恒定的温度(水体温度稳定在20℃左右)，充足的溶解氧、恒定的温度及挂膜条件有利于微生物的生长繁殖，微生物可通过其新陈代谢去除部分氮磷、农药，使水库中的水长时间保存不变质，与常规水田相比，本公开以隐形水库5存储的水用于水田中农作物的灌溉能够更加有利于农作的稳健生长，并能降低农作物产品中有毒有害物质的残留。本公开的隐形水库5能够收集、净化、储存雨水，供给水田循环使用，不会产生横向径流污染，水田或隐形水库5均无渗漏，不会造成地下水污染。

本公开的水田结构安全可靠，本公开的水田内水体溶解氧含量高，可达8～10mg/L，可以有效抑制H₂S等有害气体的产生，不易产生大气污染。

本公开的生态海绵水田结构可有效实现稻田温室气体减排、解决稻田水体外排的地表径流和稻田渗漏污染负荷等农业面源污染问题。

如图1所示，所述隐形水库5与所述水田结构可以通过水渠6流体连通，所述水渠6中可以设置有用于对水进行过滤的过滤层7。

所述隐形水库5顶部还可以开设有其它水渠，较高位置处的雨水等可以通过水渠汇聚至所述隐形水库5中；经过降雨或人工注水后，所述生态海绵水田结构中多余的水可以通过所述水渠6流至所述隐形水库5中，经过隐形水库5净化后的水后期可以用来对所述生态海绵水田结构进行灌溉。

如图1所示，所述过滤层7可以为石子层或滤网。

所述生态海绵水田结构中的水经所述水渠6流至所述隐形水库5时，水中可能会携带有土块、泥沙等，通过在所述水渠6中设置过滤层7可以对水进行有效过滤，防止水携带杂物进入所述隐形水库5中。

如图1所示，所述种植土4表面平整度凹凸差可以控制于±3cm以内。

在将所述种植土4填充至所述第二沙层3上方后形成种植面，然后将种植面带水找平，保证平整后的种植土4表面平整度凹凸差控制于±3cm以内，进而防止后期种植水稻等农作物后，过矮的地方的作物被淹苗。

如图1所示，所述第一沙层1的外表面可以平滑。

铺设所述第一沙层1的目的是找平，在平滑的第一沙层1表面铺设所述透气防渗层2可以节省保水砂的用量，进而降低构造水田结构的成本，同时还可以增加土层的透气性。

所述生态海绵水田结构还可以包括田埂，田埂的高度可以为20cm，田埂可以环绕所述水田结构的四周而建，连接所述水田结构和所述隐形水库5的水渠6可以穿过田埂而建。

在荒坡等地方构建的多个海绵水田结构可以形成梯田模式，在最低位置处的海绵水田结构下方位置可以开设足够容量的隐形水库5，该隐形水库5足够给位于其上方的所有的海绵水田供水，隐形水库5中的水可以被泵至最高的海绵水田处，水在向下流淌的过程中，所有的海绵水田都可以得到灌溉。水田的浇灌水为来自隐形水库5的富氧水，以逐级浇灌的方式带动水体流动，且在田体水稻等农作物根系底层与隐形水库5衔接处可以留有水体回口，(可根据水稻等农作物生长需求适时打开确保水体可控流动)，进而可以确保田间水层管理和田体底部不形成厌氧层，减少还原性物质的累积。

本公开的生态海绵水田结构是由地上水田与地下水利工程的有机结合体；水田结构中的透气防渗层2形成有效透气防水层，即保证了水肥不流失，又保证了田体的透气性，营造出利于水稻等农作物生长的人工犁底层；地下水利工程部分建造“硅砂蜂巢结构地下隐形水库”，可将雨水和灌溉水收集、储存、净化，实现水资源的循环利用。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种生态海绵水田结构，其特征在于，该水田结构包括基底、依次覆盖在基底上的第一沙层(1)、透气防渗层(2)、第二沙层(3)和种植土(4)。

2.根据权利要求1所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述基底为凹状基底，所述第一沙层(1)、所述透气防渗层(2)和所述第二沙层(3)由下至上依次覆盖在凹状基底的内壁上，所述种植土(4)填充于凹状基底内并位于所述第二沙层(3)的上方。

3.根据权利要求2所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述凹状基底的侧壁为斜面，所述凹状基底的侧壁与所述凹状基底的底壁向外侧延伸的水平面之间成θ角，该θ角为30°-45°。

4.根据权利要求2所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述凹状基底的深度为40-70cm；所述凹状基底的底壁铺设的所述第一沙层(1)和所述第二沙层(3)的厚度各自独立为3-5cm，所述凹状基底的底壁铺设的所述透气防渗层(2)的厚度为1-2cm；所述凹状基底的侧壁铺设的所述第一沙层(1)、所述第二沙层(3)和所述透气防渗层(2)的厚度各自独立为3-5cm。

5.根据权利要求1或2所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述第一沙层(1)和所述第二沙层(3)均为河沙层，所述透气防渗层(2)为通过粘结剂包覆有防渗树脂的风积沙粒层。

6.根据权利要求1或2所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述水田结构正下方或水田结构周边下方还设置有隐形水库(5)。

7.根据权利要求6所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述隐形水库(5)与所述水田结构通过水渠(6)流体连通，所述水渠(6)中设置有用于对水进行过滤的过滤层(7)。

8.根据权利要求7所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述过滤层(7)为石子层或滤网。

9.根据权利要求1或2所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述种植土(4)表面平整度凹凸差控制于±3cm以内。

10.根据权利要求1或2所述的生态海绵水田结构，其特征在于，所述第一沙层(1)的外表面平滑。