CN220380786U - 一种生态农业径流监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及农业面源污染监测技术领域，具体涉及一种生态农业径流监测装置，包括集水沟、集流管、径流桶和检查井，集水沟设置在径流区域的一侧，径流桶设置在集水沟的一侧，径流桶通过集流管与集水沟连通，径流桶用于收集径流和泥沙，检查井设置在径流桶的一端，径流桶上设有排水管，排水管贯穿检查井并向外延伸，排水管上安装有单向阀和智能水表，单向阀和智能水表位于检查井中。本实用新型的生态农业径流监测装置能一次收集并区分随降雨产生的径流水样与泥沙，为计算农业面源污染中水土养分流失去向及土壤侵蚀模数提供依据，径流监测值误差小，提高评估数据的准确性；所选用的材料环保节约，操作方法易于实施。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业面源污染监测技术领域，具体涉及一种生态农业径流监测装置。
背景技术
农田化肥是目前最为常用的施肥方式，而农田化肥的不合理施用会导致肥料利用率偏低，过半的氮磷养分在作物生长期未被吸收，除了土壤固持和微生物活动中挥发消耗的氮磷养分，其余的氮磷养分部分会通过地表径流伴随着土壤颗粒、有机污染物或无机污染物从土壤圈向其他圈层扩散，尤其是扩散到水圈，导致农业面源污染。
南方红壤的低粘粒和低有机质含量造成土壤保肥能力和养分利用率低，热带亚热带季风气候高强度和高频率降雨进一步提高了农业面源流失的风险。
目前对农业面源污染的研究主要是对径流区域进行定量监测，具体监测降水径流、农田灌溉以及淋溶作用而引起土体中的污染物迁移至水体的过程。目前对径流区域的径流搜集方式主要为部分搜集，由于南方地区降雨量大，难以一次性搜集径流，导致径流监测值误差大、评估失真等问题。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种生态农业径流监测装置，包括集水沟、集流管、径流桶和检查井，能一次收集并区分随降雨产生的径流水样与泥沙，为计算农业面源污染中水土养分流失去向及土壤侵蚀模数提供依据，径流监测值误差小，提高评估数据的准确性。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种生态农业径流监测装置，包括集水沟、集流管、径流桶和检查井，集水沟设置在径流区域的一侧，径流桶设置在集水沟的一侧，径流桶通过集流管与集水沟连通，径流桶用于收集径流和泥沙，检查井设置在径流桶的一端，径流桶上设有排水管，排水管贯穿检查井并向外延伸，排水管上安装有单向阀和智能水表，单向阀和智能水表位于检查井中。
进一步的，集水沟的上方设置有排水格栅。
进一步的，集流管内安装有可拆卸的筛网。
进一步的，径流桶包括径流桶体，径流桶体上至少设有两个桶口，每个桶口上均连接有防雨桶盖，径流桶体暗埋在地表土层下，防雨桶盖位于地表土层上。
进一步的，其中一个桶口的下方设置有反滤土工布，反滤土工布位于径流桶体内底部，反滤土工布的四个角连接有玻璃纤维绳，玻璃纤维绳向桶口延伸并固定在桶口外沿。
进一步的，检查井包括砖砌井体和防雨井盖，砖砌井体的内表面涂覆有防渗层，砖砌井体位于地表土层下，防雨井盖位于地表土层上。
进一步的，检查井内还安装有潜水泵。
进一步的，径流桶和检查井所处的区域的地表土层上种植有防护植物，形成生态防护带。
进一步的，径流桶的材质为玻璃钢，排水管的材质为聚氯乙烯。
进一步的，还包括雨量计和数据传输部件，雨量计安装在径流区域周围，雨量计通过数据传输部件与外部控制器电连接。
本实用新型具有如下优点：
1、本实用新型的生态农业径流监测装置包括集水沟、集流管、径流桶和检查井，能一次收集并区分随降雨产生的径流水样与泥沙，为计算农业面源污染中水土养分流失去向及土壤侵蚀模数提供依据，径流监测值误差小，提高评估数据的准确性。
2、本实用新型的所选用的材料环保节约，操作方法易于实施。
附图说明
图1是本实用新型生态农业径流监测装置的结构示意图。
图2是本实用新型生态农业径流监测装置与径流区域的结构示意图。
其中，1为生态农业径流监测装置，101为径流桶，1011为集流管，1012为防雨桶盖，1013为排水管，1014为反滤土工布，1015为玻璃纤维绳，1016为径流桶体，102为检查井，1021为单向阀，1022为智能水表，1023为防渗层，1024为防雨井盖，1025为潜水泵，1026为砖砌井体，2为径流区域，3为集水沟，4为生态防护带，5为地表土层。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1-2所示，一种生态农业径流监测装置，包括集水沟、集流管、径流桶和检查井，集水沟设置在径流区域的一侧，径流桶设置在集水沟的一侧，径流桶通过集流管与集水沟连通，径流桶用于收集径流和泥沙，检查井设置在径流桶的一端，径流桶上设有排水管，排水管贯穿检查井并向外延伸，排水管用于排空径流桶内储存的水样，排水管上安装有单向阀和智能水表，单向阀和智能水表位于检查井中，单向阀控制排水管的启闭，智能水表用以记录单次径流收集量。在本实施例中，单向阀为电控球阀，便于实现远程操控。
如图1-2所示，径流桶包括径流桶体，径流桶体上至少设有两个桶口，每个桶口上均连接有防雨桶盖，径流桶体暗埋在地表土层下，防雨桶盖位于地表土层上。其中一个桶口的下方设置有反滤土工布，反滤土工布位于径流桶体内底部，反滤土工布的四个角连接有玻璃纤维绳，玻璃纤维绳向桶口延伸并固定在桶口外沿，反滤土工布用于采集径流中携带的土壤颗粒，可用以估算径流区域泥沙流失量及检测后计算氮磷养分流失量。径流桶的材质为玻璃钢，排水管的材质为聚氯乙烯。
如图1-2所示，检查井包括砖砌井体和防雨井盖，砖砌井体的内表面涂覆有防渗层，砖砌井体位于地表土层下，防雨井盖位于地表土层上。单向阀和智能水表位于检查井中，检查井的主要作用是为单向阀和智能水表的检查维护提供检修空间。检查井内还安装有潜水泵，对有明显旱期和雨季集中的区域，检查井可用于蓄水灌溉，实现部分区域自循环，同时具有水资源的调蓄的作用，安装潜水泵，能够应对蓄水灌溉、防渗层失效或大雨漫灌积水时检修需要排水的情况。
如图1-2所示，集水沟的上方设置有排水格栅，集流管内安装有可拆卸的筛网，防止杂质进入径流桶内。
如图1-2所示，径流桶和检查井所处的区域的地表土层上种植有防护植物，形成生态防护带。
如图1-2所示，生态农业径流监测装置还包括雨量计和数据传输部件，雨量计安装在径流区域周围，雨量计通过数据传输部件与外部控制器电连接。通过雨量计可以测量记录降雨过程，通过数据传输部件可以实现远程监控降雨数据，如降雨量、降雨时间等。
本实用新型的安装方法如下：
选定径流区域，在径流区域的一侧进行土方开挖；
安装生态农业径流监测装置，将径流桶和检查井暗埋在地表土层下，径流桶通过集流管与集水沟连通，径流桶下方的排水管贯穿检查井并向外延伸，径流桶的其中一个桶口的下方设置有反滤土工布，反滤土工布位于径流桶体内底部，反滤土工布的四个角连接有玻璃纤维绳，玻璃纤维绳向桶口延伸并固定在桶口外沿，砖砌井体的内表面涂覆防渗层；
排水管上安装有单向阀和智能水表，单向阀和智能水表位于检查井中，检查井内还安装有潜水泵；
土层回填修复后根据需求选种防护植物作为生态防护带。
实施例1
试验基地选址于增城派潭镇生态农场。派潭镇年均降雨量约为2200毫米。其山地丘陵的地形地貌及充沛的降雨形成了白水寨风景名胜区的瀑布奇观，但同时也有水土流失和面源污染的风险。项目区三面环山，地势自北向南从高至低，坡度较大。下雨时径流从丘陵汇入项目区农田，再流入派潭河，每年暴雨时节径流量较大，河水倒灌至农田现象频发。雨热季节性分布不均，雨季田块淹水，养分泥沙侵蚀严重。
本实施例中，在试验区域内划分多个监测小区，每个监测小区包括径流区域和生态农业径流监测装置，监测小区的形状为矩形，长为7m，宽为5m，面积为35m2。监测小区的坡度为10-20°，在易于形成地表径流的同时控制径流流速不会过快，防止径流掺入过量的泥沙。
监测小区的周边由50cm×50cm×15cm预制件搭建，预制件插入土层30厘米，田面以上20厘米，监测小区内侧涂抹防水涂料，以防止串水串肥。
集水沟设置在径流区域的一侧，径流桶设置在集水沟的一侧，径流桶通过集流管与集水沟连通，集水沟宽30cm，收集的径流经集流管流入径流桶。径流桶体暗埋在地表土层下，径流桶的材质为玻璃钢，径流桶下方进行基础换填，并采用松木桩固定，径流桶的一端砌筑有砖砌井体，砖砌井体的内表面涂覆有防渗层。径流桶体积约5立方米，体积由历史单次最大暴雨量和径流系数确定，排水管上安装有单向阀和智能水表，单向阀和智能水表位于检查井中，智能水表用以记录单次径流收集量。径流桶下方设有排水管，排水管是采用直径为110mm的PVC管，每排监测小区的排水管串联连通，收集的径流最终流入监测小区外侧的总排水井中，并通过总排水井中的潜水泵强排至项目区的农业湿地生态沟内。
径流桶和检查井所处的区域的地表土层上种植有防护植物，形成生态防护带。生态防护带位于监测小区的下坡处，用以拦截暴雨时溢出的径流，同时减缓降雨对土表的冲刷，减轻水土流失的风险。生态防护带的植物选取可根据园区不同需求分为经济作物(观赏/高值)、生物防治植物、绿肥植物和固土植物。
本实施例选取种植蔓花生，在全日照及半日照条件下或在盛夏阳光充足、高温多雨季节生长最好，对土壤要求不严，以红壤土最佳，种植过程中可以减少人为的管理，同时能够吸收土壤多余的养分，起到养分吸收固持的作用，长时间种植绿肥作物对于土壤结构的改善，土壤有机质含量的增加具有良好的作用。生态防护带植被由于具有发达的根系在固存土壤方面具有重要的作用，可以减少水土流失，从而减少水土流失导致的养分流失。
样品采集：无降雨的情况下，单向阀保持关闭状态，每次降雨产流结束后，径流区域的径流汇集至集水沟，经集流管进入径流桶。通过牵引玻璃纤维绳取出反滤土工布以采集淤泥，通过针筒连接软管抽取径流桶内的水样，使用100mL聚乙烯塑料瓶采集水样。样品采集完成后，打开单向阀，使水样从排水管排出，并由智能水表记录并传递数据。启动总排水井处潜水泵排空监测区域内的径流桶内的水样后，关闭单向阀，等待下一次产流采集。
总的来说，本实用新型的生态农业径流监测装置包括集水沟、集流管、径流桶和检查井，能一次收集并区分随降雨产生的径流水样与泥沙，为计算农业面源污染中水土养分流失去向及土壤侵蚀模数提供依据，径流监测值误差小，提高评估数据的准确性。本实用新型的所选用的材料环保节约，操作方法易于实施。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生态农业径流监测装置，其特征在于：包括集水沟、集流管、径流桶和检查井，集水沟设置在径流区域的一侧，径流桶设置在集水沟的一侧，径流桶通过集流管与集水沟连通，径流桶用于收集径流和泥沙，检查井设置在径流桶的一端，径流桶上设有排水管，排水管贯穿检查井并向外延伸，排水管上安装有单向阀和智能水表，单向阀和智能水表位于检查井中。
2.根据权利要求1所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：集水沟的上方设置有排水格栅。
3.根据权利要求1所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：集流管内安装有可拆卸的筛网。
4.根据权利要求1所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：径流桶包括径流桶体，径流桶体上至少设有两个桶口，每个桶口上均连接有防雨桶盖，径流桶体暗埋在地表土层下，防雨桶盖位于地表土层上。
5.根据权利要求4所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：其中一个桶口的下方设置有反滤土工布，反滤土工布位于径流桶体内底部，反滤土工布的四个角连接有玻璃纤维绳，玻璃纤维绳向桶口延伸并固定在桶口外沿。
6.根据权利要求1所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：检查井包括砖砌井体和防雨井盖，砖砌井体的内表面涂覆有防渗层，砖砌井体位于地表土层下，防雨井盖位于地表土层上。
7.根据权利要求1所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：检查井内还安装有潜水泵。
8.根据权利要求1所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：径流桶和检查井所处的区域的地表土层上种植有防护植物，形成生态防护带。
9.根据权利要求1所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：径流桶的材质为玻璃钢，排水管的材质为聚氯乙烯。
10.根据权利要求1所述的一种生态农业径流监测装置，其特征在于：还包括雨量计和数据传输部件，雨量计安装在径流区域周围，雨量计通过数据传输部件与外部控制器电连接。
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