一种水位实时监测的生态沟系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水位实时监测的生态沟系统，包括生态沟(1)、水位观测井(2)、水位监测系统(3)和和供电装置(4)。在生态沟(1)的岸坡上开凿水位观测井(2)使井内水位与沟中水位相平，通过水位监测系统(3)监测水位观测井(2)中的水位，间接实现对生态沟(1)中水位的实时监测，使管理者可根据得到的监测信息及时调控沟中水位，使生态沟(1)水位维持在湿地植物对氮磷污染物最有效的去除范围内，同时，供电装置(4)利用太阳能为整套系统供电。本实用新型专利技术成本低廉、工程量小且能自动化运行，通过对生态沟水位实时监测，管理者可以及时调控沟中水位，使生态沟水位维持在湿地植物对氮磷污染物最有效的去除范围内，达到高效消解农业面源污染的目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及农业
，具体地说是涉及一种水位实时监测的生态沟系统。
技术介绍
随着我国农业灌溉的发展，农业种植中化肥及农药过量施用导致的农业面源污染问题日趋严峻。在灌区中建设生态沟是现有去除农业面源污染的主要方法之一。通过在生态沟中种植适宜的湿地植物，能有效阻隔外源营养并吸收农田排水中的氮磷污染物，达到去除农业面源污染的目的。研究表明，生态沟中的水位需保持在20cm～60cm范围内，才能使生态沟中的湿地植物有效去除农业面源污染物中的氮磷，然而，生态沟中的水位无法得到实时监测，管理者难以判断生态沟中实时水位而做出及时调控，导致水位过高或过低，不仅使生态沟中湿地植物对氮磷污染物的去除效率下降，同时还可能影响整个生态沟的排洪、排涝能力。因此，构建能对生态沟水位实时监测的系统，对于高效去除农业面源污染具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术提供了一种水位实时监测的生态沟系统，在生态沟岸坡上开凿水位观测井使井内水位与沟中水位相平，通过监测水位观测井中的水位，实现对生态沟中水位的实时监测，使管理者可及时调控沟中水位，使生态沟水位维持在湿地植物对氮磷污染物最有效的去除范围内。为了解决上述技术问题，本技术采用如下的技术方案：一种水位实时监测的生态沟系统，包括生态沟1、水位观测井2、水位监测系统3和供电装置4；所述生态沟1包括沟底5、边坡6和岸坡7；水位观测井设置在生态沟1的岸坡7上，水位观测井内的水位与生态沟中的水位相平；通过水位监测系统监测水位观测井中的水位，供电装置为水位监测系统提供电能，保证了整套系统在野外环境下能自动化运行，节省了人力管理成本。进一步的，所述水位监测系统包括依次连接的水位传感器8、单片机9、数据传输模块10和电脑终端11；所述水位传感器8采用压力式水位传感器，垂直安装于所述水位观测井2内且距离井底部3cm～6cm，实时、连续的采集水位数 据。进一步的，所述水位观测井2由内至外依次包括PVC管层2-3、防渗水布料层2-2和水泥砂浆层2-1；水位观测井2的井口较地面高出5cm～10cm，水位观测井2的井底比生态沟的沟底5深5cm～8cm，且井底与沟底连通，即水位观测井内水位等同于生态沟中水位。进一步的，所述供电装置包括太阳能组件12和蓄电池13，在适宜的光照强度下太阳能组件可将太阳能转化为电能，经过稳压处理后为蓄电池充电，最终为所述水位监测系统供电。进一步的，所述沟底5采用草籽和卵石作为混合垫层进行衬砌，草籽发芽生长后可形成可净水的湿地植物；优选的，草籽和卵石混合垫层厚度为8cm～15cm；进一步的，所述边坡6和所述沟底5连接，所述边坡采用孔洞蜂窝状混凝土砖块，同时在孔洞内种植湿地植物，不仅可以稳固边坡防止沟坡坍塌，还可通过湿地植物减缓沟内水体流速，增加水力停留时间，更有利于农业面源污染物的去除；进一步的，所述岸坡7与边坡6连接，宽度为50cm～80cm，行人和农业机械可在其上通行，且可开凿水位观测井对所述生态沟水位进行实时监测。进一步的，所述PVC管层2-3为所述水位观测井的最内层，所述水位传感器8安装于其中进行水位监测；所述水泥砂浆层2-1为水位观测井最外层，起到保护PVC管层的作用；防渗水布料层2-2介于PVC管层和水泥砂浆层之间，防止水泥砂浆层向PVC管层渗水导致PVC管外壁材料破坏。优选的，所述数据传输模块采用GPRS通信模块；优选的，所述太阳能组件采用非晶硅太阳能电池组或薄膜电池组件；与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术成本低廉、工程量小且能自动化运行，通过对生态沟水位实时监测，管理者可以根据监测信息及时调控沟中水位，使生态沟水位维持在湿地植物对氮磷污染物最有效的去除范围内，达到高效消解农业面源污染的目的。附图说明图1是本技术水位实时监测的生态沟系统的整体结构图；图2是本技术水位实时监测的生态沟系统的工作流程图；图3是本技术水位实时监测的生态沟系统的水位观测井截面图；其中，1—生态沟，2—水位观测井，3—水位监测系统，4—供电装置，5—边坡，6—边坡，7—岸坡，8—水位传感器，9—单片机，10—数据传输模块，11—电脑终端，12—太阳能组件，13—蓄电池，2-1—水泥砂浆层，2-2—防渗水布料层，2-3—PVC管层。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步说明。如图1所示，本技术一种水位实时监测的生态沟系统，包括生态沟1、水位观测井2、水位监测系统3和供电装置4，其中，生态沟1包括沟底5、边坡6和岸坡7，沟底5采用10cm的草籽和卵石的混合垫层进行衬砌，草籽发芽生长后可形成可净水的湿地植物；边坡5采用孔洞蜂窝状混凝土砖块，同时在孔洞内种植湿地植物，选取茭白、美人蕉、莲藕中的一种或多种，用于稳固边坡防止沟坡坍塌，还可通过湿地植物减缓沟内水体流速；岸坡7与边坡6连接，宽度为70cm，其上开凿水位观测井2，并在水位观测井2内投入式安装水位监测系统3，由供电装置4为水位监测系统3供电，保证了整套系统在野外环境下能自动运行，实现对生态沟1水位连续、实时的监测。如图2所示，生态沟岸坡7上开凿水位观测井2使井内水位与沟中水位相平，通过监测水位观测井2中的水位，实现对生态沟1中水位的实时监测；水位监测系统3包括水位传感器8、单片机9、数据传输模块10、电脑终端11，单片机9与水位传感器8和数据传输模块10连接，水位传感器8采集的水位数据经过所述单片机9转换成数字信号，通过数据传输模块10传输至电脑终端11并显示，管理者可根据当前实时数据对生态沟水位进行调控，实现生态沟水位连续、实时的监测。供电装置4包括太阳能组件12和蓄电池13，在适宜的光照强度下太阳能组件12可将太阳能转化为电能，经过稳压处理后为蓄电池13充电，最终为所述水位监测系统3供电，保证了整套系统在野外环境下能自动化运行，节省了人力管理成本。如图3所示，水位观测井2包括PVC管层2-3、防渗水布料层2-2和水泥砂浆层2-1，PVC管层为水位观测井2的最内层，水位监测系统3安装于其中进行 水位监测；水泥砂浆层为水位观测井2最外层，起到保护PVC管层的作用；防渗水布料层采用长丝土工布，介于PVC管层和水泥砂浆层之间，防止水泥砂浆层向PVC管层渗水导致PVC管外壁材料破坏。上述实例中：水位观测井2井口高出地面5cm，井深大于生态沟8cm，且与生态沟沟底连通，即水位观测井2内水位等同于生态沟1水位；水位监测系统3中的水位传感器8采用压力式水位传感器，垂直安装于水位观测井2内且距离井底部5cm，可实时、连续的采集水位数据；本技术不限于上述实施方式，本领域技术人员对上述实施方式做出的变更和改变，均不会超出本技术的构思和权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水位实时监测的生态沟系统，其特征在于：包括生态沟(1)、水位观测井(2)、水位监测系统(3)和供电装置(4)；所述生态沟(1)包括沟底(5)、边坡(6)和岸坡(7)；水位观测井设置在生态沟(1)的岸坡(7)上，水位观测井内的水位与生态沟中的水位相平；通过水位监测系统监测水位观测井中的水位，供电装置为水位监测系统提供电能。

【技术特征摘要】
1.一种水位实时监测的生态沟系统，其特征在于：包括生态沟(1)、水位观测井(2)、水位监测系统(3)和供电装置(4)；所述生态沟(1)包括沟底(5)、边坡(6)和岸坡(7)；水位观测井设置在生态沟(1)的岸坡(7)上，水位观测井内的水位与生态沟中的水位相平；通过水位监测系统监测水位观测井中的水位，供电装置为水位监测系统提供电能。2.根据权利要求1所述一种水位实时监测的生态沟系统，其特征在于：所述水位监测系统包括依次连接的水位传感器(8)、单片机(9)、数据传输模块(10)和电脑终端(11)；所述水位传感器(8)采用压力式水位传感器，垂直安装于所述水位观测井(2)内且距离井底部3cm～6cm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静娴，崔远来，杨洋，罗玉峰，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42