一種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置。裝置中若干條用于收集初期徑流的納水管道匯集后連入第一蓄水池，進水泵通過管道一端與第一蓄水池相連，另一端與稻田進水口相連；稻田分割為若干塊長條形的子田塊并設(shè)置控制閘門。稻田出水口與第二蓄水池相連，第二蓄水池通過回流泵與稻田的進水口相連；第一蓄水池中設(shè)置有第一水位探測裝置，稻田中設(shè)置有第二水位探測裝置，第二蓄水池中設(shè)置有第三水位探測裝置，控制裝置控制各元件的運行狀態(tài)。本實用新型的有益效果是能將污染物濃度較高、對水體危害較大的初期徑流合理地蓄積于蓄水池中，并在非降雨時段進行灌溉利用，將稻田作為一個生態(tài)濕地進行污染物消納。
【專利說明】
一種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著太湖、滇池等重大藍藻爆發(fā)事件的發(fā)生，農(nóng)業(yè)面源污染問題日益受到重視。近期國家及地方相關(guān)部門實施的一系列關(guān)乎國計民生的科技行動之中農(nóng)業(yè)面源污染物綜合排放控制是焦點內(nèi)容。
[0003]目前，浙江省種植業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營正以“高投入、高產(chǎn)出、高效益”迅猛發(fā)展，同時受亞熱帶季風性氣候的影響，大多作物生長期多與雨季重合，臺風天氣造成的過度降雨使得集約化、規(guī)模化的現(xiàn)代效益農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動不可避免地產(chǎn)生大量地表徑流排水，導致種植基地中的大量氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)由排水溝渠直接進入環(huán)境水體，大大降低化肥利用效率，對受納水體也產(chǎn)生很大的負面影響。一般在一場降雨過程中，占總徑流量20%或25%的初期徑流，沖刷排放了徑流污染量的50%。因此，對初期雨水徑流的處理與處置是減少種植業(yè)氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)排放的關(guān)鍵，對于整體改善周邊水體水質(zhì)至關(guān)重要。
[0004]因此，開發(fā)一套能充分利用降雨初期徑流、并且減少種植業(yè)中肥料施入的系統(tǒng)，勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置。具體技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，包括納水管道、第一蓄水池、控制裝置、進水栗、稻田、控制閘門、第二蓄水池、回流栗、出水閘門、第一水位探測裝置、第二水位探測裝置和第三水位探測裝置，若干條用于收集初期徑流的納水管道匯集后連入第一蓄水池，進水栗通過管道一端與第一蓄水池相連，另一端與稻田進水口相連;稻田分割為若干塊長條形的子田塊，相連的子田塊之間的田埂上均設(shè)置控制閘門，控制閘門交錯設(shè)置使進水口流入的初期徑流需流經(jīng)最長距離才能從出水口排出；稻田的出水口與第二蓄水池相連，第二蓄水池通過回流栗與稻田的進水口相連;第一蓄水池中設(shè)置有第一水位探測裝置，稻田中設(shè)置有第二水位探測裝置，第二蓄水池中設(shè)置有第三水位探測裝置，控制裝置與控制閘門、進水栗、回流栗、出水閘門第一水位探測裝置、第二水位探測裝置和第三水位探測裝置相連并控制其運行狀態(tài)。
[0007]作為優(yōu)選，所述的第一水位探測裝置上設(shè)有第一感應(yīng)器、第二感應(yīng)器和第三感應(yīng)器，第一感應(yīng)器、第二感應(yīng)器和第三感應(yīng)器所處的高度分別為第一蓄水池的上限水位、啟動水位和下限水位。
[0008]作為優(yōu)選，所述的第二水位探測裝置采用U型管，第二水位探測裝置一側(cè)部分管壁上開孔并埋入稻田土壤中，另一側(cè)懸空于田埂之外，第二水位探測裝置懸空一側(cè)管體內(nèi)設(shè)有第四感應(yīng)器、第五感應(yīng)器;第四感應(yīng)器設(shè)在地表以上5-8cm處，第五感應(yīng)器設(shè)在地表以上2_4cm 處。
[0009]作為優(yōu)選，所述的第三水位探測裝置上設(shè)有第六感應(yīng)器和第七感應(yīng)器，分別設(shè)置于第二蓄水池的上限水位和下限水位處。
[0010]作為優(yōu)選，還設(shè)有與控制裝置相連的雨量感應(yīng)器，所述的納水管道與第一蓄水池之間還設(shè)有控制進水的第一閘閥，第一閘閥由控制裝置裝置。
[0011]作為進一步的優(yōu)選，所述的第一閘閥前端的納水管道與超越管道相連，超越管道上設(shè)有由控制裝置控制的第二閘閥和第三閘閥，第二閘閥前端的超越管道與稻田進水口相連;第二閘閥和第三閘閥之間的超越管道與第二蓄水池相連。
[0012]作為優(yōu)選，其特征在于，若干個控制閘門聯(lián)動開閉或單獨開閉。
[0013]作為優(yōu)選，所述的第一蓄水池和/或第二蓄水池采用天然池塘或河道。
[0014]本實用新型的有益效果是能將污染物濃度較高、對水體危害較大的初期徑流合理地蓄積于蓄水池中，并在非降雨時段進行灌溉利用，將稻田作為一個生態(tài)濕地進行污染物消納。而通過特殊設(shè)計的稻田，能最大程度延長徑流水的停留時間，達到最大量消納污染物的目的。
【附圖說明】
[0015]圖1為一種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置的示意圖；
[0016]圖2為設(shè)有超越管道的基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置的示意圖；
[0017]圖3為本實用新型的第一水位探測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實用新型的第二水位探測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本實用新型的第二水位探測裝置安裝方式示意圖；
[0020]圖6為本實用新型的第三水位探測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖中:納水管道1、第一蓄水池3、控制裝置4、雨量感應(yīng)器5、進水栗6、稻田7、控制閘門8、第二蓄水池9、回流栗10、超越管道11、出水閘門12、第二閘閥13、第一水位探測裝置14、第二水位探測裝置15、第三水位探測裝置16和第三閘閥17。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步闡述。
[0023]如圖1所示，一種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，包括納水管道1、第一蓄水池3、控制裝置4、進水栗6、稻田7、控制閘門8、第二蓄水池9、回流栗10、出水閘門12、第一水位探測裝置14、第二水位探測裝置15和第三水位探測裝置16，若干條用于收集初期徑流的納水管道I匯集后連入第一蓄水池3，納水管道I可通過重力自流方式，但碰到低洼處也可采用栗站抽水形式。進水栗6通過管道一端與第一蓄水池3相連，另一端與稻田7進水口相連;稻田7原本為傳統(tǒng)耕作狀態(tài)下的田塊，此處將其分割為若干塊長條形的子田塊，各子田塊之間均通過15?25cm的田埂進行相隔，相連的子田塊之間的田埂上均設(shè)置控制閘門8?？刂崎l門8的作用是根據(jù)實際情況選擇打開或者關(guān)閉，以調(diào)節(jié)相鄰兩子田塊的水位高度?？刂崎l門8交錯設(shè)置，即相鄰的兩條田埂上的控制閘門8分別設(shè)置在不同的側(cè)邊上，使進水口呈弓字形流向，流入的初期徑流需流經(jīng)最長距離才能從出水口排出。若干個控制閘門8聯(lián)動開閉或單獨開閉，通常情況下控制閘門8均為開啟狀態(tài)，徑流水能弓字形環(huán)流，僅當不同田塊需要采用不同灌溉模式時，可單獨控制水位高度。稻田7的出水口與第二蓄水池9相連，第二蓄水池9通過回流栗10與稻田7的進水口相連;第一蓄水池3中設(shè)置有第一水位探測裝置14，稻田7中設(shè)置有第二水位探測裝置15，第二蓄水池9中設(shè)置有第三水位探測裝置16，控制裝置4與控制閘門8、進水栗6、回流栗10、出水閘門12第一水位探測裝置14、第二水位探測裝置15和第三水位探測裝置16相連并控制其運行狀態(tài)。當?shù)咎?排出的徑流水濃度較高時，可用于回流或灌溉其他的農(nóng)田。
[0024]為了能夠?qū)崿F(xiàn)基于水位的自動物聯(lián)網(wǎng)灌溉，如圖3所示，所述的第一水位探測裝置14上設(shè)有第一感應(yīng)器1401、第二感應(yīng)器1402和第三感應(yīng)器1403，第一感應(yīng)器1401、第二感應(yīng)器1402和第三感應(yīng)器1403所處的高度分別為第一蓄水池3的上限水位、啟動水位和下限水位。同時，如圖4和5所示，第二水位探測裝置15可采用U型管，第二水位探測裝置15—側(cè)部分管壁上開孔并埋入稻田土壤中，另一側(cè)懸空于田埂之外，第二水位探測裝置15懸空一側(cè)管體內(nèi)設(shè)有第四感應(yīng)器1501、第五感應(yīng)器1502;第四感應(yīng)器1501設(shè)在地表以上5-8cm處，第五感應(yīng)器1502設(shè)在地表以上2-4cm處。而如圖6所示，第三水位探測裝置16上設(shè)有第六感應(yīng)器1601和第七感應(yīng)器1602，分別設(shè)置于第二蓄水池9的上限水位和下限水位處。上述三種水位探測裝置可根據(jù)實際情況選擇性使用。
[0025]如圖2所示，為了防止暴雨期蓄水池、稻田過滿溢流，系統(tǒng)中還設(shè)有與控制裝置4相連的雨量感應(yīng)器5，所述的納水管道I與第一蓄水池3之間還設(shè)有控制進水的第一閘閥2，第一閘閥2由控制裝置4裝置。第一閘閥2前端的納水管道I與超越管道11相連，超越管道11上設(shè)有由控制裝置4控制的第二閘閥13和第三閘閥17，第二閘閥13前端的超越管道11與稻田7進水口相連;第二閘閥13和第三閘閥17之間的超越管道11與第二蓄水池9相連。
[0026]所述的第一蓄水池3和/或第二蓄水池9采用天然池塘或河道，以減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，又能最大限度利用當?shù)氐沫h(huán)境。
[0027]基于上述裝置，還可以設(shè)置一種利用該裝置(結(jié)合上述所有技術(shù)特征后的裝置)的初期徑流稻田污染物聯(lián)控消納方法，步驟如下:
[0028]I)將納水管道I布設(shè)于初期徑流集水區(qū)域，使集水區(qū)域內(nèi)的徑流能匯流進入第一蓄水池3內(nèi)；
[0029]2)設(shè)定第一閘閥2在初始狀態(tài)關(guān)閉，控制閘門8均開啟，出水閘門12關(guān)閉；
[0030]3)當雨量感應(yīng)器5感應(yīng)到本場降雨量達到預(yù)設(shè)啟動值且第一蓄水池3水位未達到第一水位探測裝置14上的第二感應(yīng)器1402時，控制裝置4開啟第一閘閥2，將納水管道I中的初期徑流排入第一蓄水池3內(nèi)進行存儲；當雨量感應(yīng)器5感應(yīng)到本場降雨量達到預(yù)設(shè)啟動值且第一蓄水池3中水位已達到第一水位探測裝置14上的第一感應(yīng)器1401、稻田7水位未達到第二水位探測裝置15上的第四感應(yīng)器1501，則控制裝置4關(guān)閉第一閘閥2并關(guān)閉第二閘閥13，將納水管道I中的初期徑流排入稻田7;當雨量感應(yīng)器5感應(yīng)到本場降雨量達到預(yù)設(shè)啟動值且第一蓄水池3中水位已達到第一水位探測裝置14上的第一感應(yīng)器1401、稻田7水位達到第二水位探測裝置15上的第四感應(yīng)器1501、第二蓄水池9中水位未達到第三水位探測裝置16上的第六感應(yīng)器1601時，則控制裝置4關(guān)閉第一閘閥2、開啟第二閘閥13并關(guān)閉第三閘閥17，將納水管道I中的初期徑流排入第二蓄水池9;當雨量感應(yīng)器5感應(yīng)到本場降雨量達到預(yù)設(shè)啟動值且第一蓄水池3中水位已達到第一水位探測裝置14上的第一感應(yīng)器1401、稻田7水位達到第二水位探測裝置15上的第四感應(yīng)器1501、第二蓄水池9中水位達到第三水位探測裝置16上的第六感應(yīng)器1601時，則控制裝置4關(guān)閉第一閘閥2、開啟第二閘閥13與第三閘閥17，將納水管道I中的初期徑流直接通過超越管道11排出；當雨量感應(yīng)器5感應(yīng)到本場降雨量達到預(yù)設(shè)關(guān)閉值時，控制裝置4關(guān)閉第一閘閥2并開啟第二閘閥13與第三閘閥17，將納水管道I中的初期徑流直接通過超越管道11排出；
[0031]4)當?shù)谝恍钏?水位達到第一水位探測裝置14上的第二感應(yīng)器1402、稻田7水位未達到第二水位探測裝置15上的第四感應(yīng)器1501時，控制裝置4啟動進水栗16將第一蓄水池3中的徑流排入稻田7中；當?shù)谝恍钏?水位低于第一水位探測裝置14上的第三感應(yīng)器1403時，控制裝置4關(guān)閉進水栗16;
[0032]5)降雨過程中，出水閘門12由控制裝置4視稻田7田面水高度進行間歇性開閉，當?shù)咎?水位超過第二水位探測裝置15上的第四感應(yīng)器1501是，開啟出水閥門12，排出的徑流蓄積于第二蓄水池9供回流使用；當?shù)咎?水位未達到第二水位探測裝置15上的第四感應(yīng)器1501時，關(guān)閉出水閥門12;
[0033]6)當?shù)诙钏?水位達到第三水位探測裝置16上的第六感應(yīng)器1601、稻田7水位未達到第二水位探測裝置15上的第四感應(yīng)器1501時，控制裝置4開啟回流栗10;當?shù)诙钏?水位達到第三水位探測裝置16上的第六感應(yīng)器1601、稻田7水位達到第二水位探測裝置15上的第四感應(yīng)器1501時，控制裝置4關(guān)閉回流栗10;當?shù)诙钏?水位低于第三水位探測裝置16上的第七感應(yīng)器1602時，控制裝置4關(guān)閉回流栗10;
[0034]7)當雨量感應(yīng)器5感應(yīng)到本場降雨結(jié)束時，控制裝置4關(guān)閉第一閘閥2和出水閘門12，根據(jù)稻田7田面水高度開啟進水栗6及回流栗10，將初期徑流用于灌溉，達到污染物消納功能。
[0035]所述的預(yù)設(shè)啟動值為能使初期徑流集水區(qū)域產(chǎn)生初期徑流的降雨量，該值可通過降雨-徑流試驗進行確定。所述的預(yù)設(shè)關(guān)閉值為使初期徑流集水區(qū)域產(chǎn)生的初期徑流污染物濃度為雨水中污染物濃度的2?5倍時的降雨量。在該濃度下，徑流中污染物已經(jīng)不會對水體造成太大的危害，且由于濃度不高，稻田濕地系統(tǒng)的處理效率也不高，可直接排放。
【主權(quán)項】
1.一種基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，其特征在于，包括納水管道(I)、第一蓄水池(3)、控制裝置(4)、進水栗(6)、稻田(7)、控制閘門(8)、第二蓄水池(9)、回流栗(10)、出水閘門(12)、第一水位探測裝置(14)、第二水位探測裝置(15)和第三水位探測裝置(16)，若干條用于收集初期徑流的納水管道(I)匯集后連入第一蓄水池(3)，進水栗(6)通過管道一端與第一蓄水池(3)相連，另一端與稻田(7)進水口相連;稻田(7)分割為若干塊長條形的子田塊，相連的子田塊之間的田埂上均設(shè)置控制閘門(8)，控制閘門(8)交錯設(shè)置，相鄰的兩條田埂上的控制閘門分別設(shè)置在不同的側(cè)邊上，使進水口流入的初期徑流呈弓字形流向后從出水口排出；稻田(7)的出水口與第二蓄水池(9)相連，第二蓄水池(9)通過回流栗(10)與稻田(7)的進水口相連;第一蓄水池(3)中設(shè)置有第一水位探測裝置(14)，稻田(7)中設(shè)置有第二水位探測裝置(15)，第二蓄水池(9)中設(shè)置有第三水位探測裝置(16)，控制裝置(4)與控制閘門(8)、進水栗(6)、回流栗(10)、出水閘門(12)、第一水位探測裝置(14)、第二水位探測裝置(15)和第三水位探測裝置(16)相連并控制其運行狀態(tài)。2.如權(quán)利要求1所述的基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，其特征在于，所述的第一水位探測裝置(14)上設(shè)有第一感應(yīng)器(1401)、第二感應(yīng)器(1402)和第三感應(yīng)器(1403)，第一感應(yīng)器(1401 )、第二感應(yīng)器(1402)和第三感應(yīng)器(1403)所處的高度分別為第一蓄水池(3 )的上限水位、啟動水位和下限水位。3.如權(quán)利要求1所述的基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，其特征在于，所述的第二水位探測裝置(15)采用U型管，第二水位探測裝置(15)—側(cè)部分管壁上開孔并埋入稻田土壤中，另一側(cè)懸空于田埂之外，第二水位探測裝置(15)懸空一側(cè)管體內(nèi)設(shè)有第四感應(yīng)器(1501)、第五感應(yīng)器(1502);第四感應(yīng)器(1501)設(shè)在地表以上5-8cm處，第五感應(yīng)器(1502)設(shè)在地表以上2-4cm處。4.如權(quán)利要求1所述的基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，其特征在于，所述的第三水位探測裝置(16)上設(shè)有第六感應(yīng)器(1601)和第七感應(yīng)器(1602)，分別設(shè)置于第二蓄水池(9)的上限水位和下限水位處。5.如權(quán)利要求1所述的基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，其特征在于，還設(shè)有與控制裝置(4)相連的雨量感應(yīng)器(5)，所述的納水管道(I)與第一蓄水池(3)之間還設(shè)有控制進水的第一閘閥(2)，第一閘閥(2)由控制裝置(4)控制。6.如權(quán)利要求5所述的基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，其特征在于，所述的第一閘閥(2)前端的納水管道(I)與超越管道(11)相連，超越管道(11)上設(shè)有由控制裝置(4)控制的第二閘閥(13)和第三閘閥(17)，第二閘閥(13)前端的超越管道(11)與稻田(7)進水口相連;第二閘閥(13)和第三閘閥(17)之間的超越管道(11)與第二蓄水池(9)相連。7.如權(quán)利要求1所述的基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，其特征在于，若干個控制閘門(8)聯(lián)動開閉或單獨開閉。8.如權(quán)利要求1所述的基于液位控制的稻田污染物聯(lián)控消納裝置，其特征在于，所述的第一蓄水池(3)和/或第二蓄水池(9)采用天然池塘或河道。
【文檔編號】E02B11/00GK205475135SQ201620045980
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月18日
【發(fā)明人】華桂芬, 梁新強, 李美儒, 于雨雷, 劉子聞, 張慧芳, 王知博, 林麗敏, 徐麗賢, 金熠
【申請人】浙江大學