一種水位實時監測的生態溝系統的制作方法與工藝

本實用新型涉及農業技術領域，具體地說是涉及一種水位實時監測的生態溝系統。

背景技術：
隨著我國農業灌溉的發展，農業種植中化肥及農藥過量施用導致的農業面源污染問題日趨嚴峻。在灌區中建設生態溝是現有去除農業面源污染的主要方法之一。通過在生態溝中種植適宜的濕地植物，能有效阻隔外源營養并吸收農田排水中的氮磷污染物，達到去除農業面源污染的目的。研究表明，生態溝中的水位需保持在20cm～60cm范圍內，才能使生態溝中的濕地植物有效去除農業面源污染物中的氮磷，然而，生態溝中的水位無法得到實時監測，管理者難以判斷生態溝中實時水位而做出及時調控，導致水位過高或過低，不僅使生態溝中濕地植物對氮磷污染物的去除效率下降，同時還可能影響整個生態溝的排洪、排澇能力。因此，構建能對生態溝水位實時監測的系統，對于高效去除農業面源污染具有重要意義。

技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本實用新型提供了一種水位實時監測的生態溝系統，在生態溝岸坡上開鑿水位觀測井使井內水位與溝中水位相平，通過監測水位觀測井中的水位，實現對生態溝中水位的實時監測，使管理者可及時調控溝中水位，使生態溝水位維持在濕地植物對氮磷污染物最有效的去除范圍內。為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案：一種水位實時監測的生態溝系統，包括生態溝1、水位觀測井2、水位監測系統3和供電裝置4；所述生態溝1包括溝底5、邊坡6和岸坡7；水位觀測井設置在生態溝1的岸坡7上，水位觀測井內的水位與生態溝中的水位相平；通過水位監測系統監測水位觀測井中的水位，供電裝置為水位監測系統提供電能，保證了整套系統在野外環境下能自動化運行，節省了人力管理成本。進一步的，所述水位監測系統包括依次連接的水位傳感器8、單片機9、數據傳輸模塊10和電腦終端11；所述水位傳感器8采用壓力式水位傳感器，垂直安裝于所述水位觀測井2內且距離井底部3cm～6cm，實時、連續的采集水位數據。進一步的，所述水位觀測井2由內至外依次包括PVC管層2-3、防滲水布料層2-2和水泥砂漿層2-1；水位觀測井2的井口較地面高出5cm～10cm，水位觀測井2的井底比生態溝的溝底5深5cm～8cm，且井底與溝底連通，即水位觀測井內水位等同于生態溝中水位。進一步的，所述供電裝置包括太陽能組件12和蓄電池13，在適宜的光照強度下太陽能組件可將太陽能轉化為電能，經過穩壓處理后為蓄電池充電，最終為所述水位監測系統供電。進一步的，所述溝底5采用草籽和卵石作為混合墊層進行襯砌，草籽發芽生長后可形成可凈水的濕地植物；優選的，草籽和卵石混合墊層厚度為8cm～15cm；進一步的，所述邊坡6和所述溝底5連接，所述邊坡采用孔洞蜂窩狀混凝土磚塊，同時在孔洞內種植濕地植物，不僅可以穩固邊坡防止溝坡坍塌，還可通過濕地植物減緩溝內水體流速，增加水力停留時間，更有利于農業面源污染物的去除；進一步的，所述岸坡7與邊坡6連接，寬度為50cm～80cm，行人和農業機械可在其上通行，且可開鑿水位觀測井對所述生態溝水位進行實時監測。進一步的，所述PVC管層2-3為所述水位觀測井的最內層，所述水位傳感器8安裝于其中進行水位監測；所述水泥砂漿層2-1為水位觀測井最外層，起到保護PVC管層的作用；防滲水布料層2-2介于PVC管層和水泥砂漿層之間，防止水泥砂漿層向PVC管層滲水導致PVC管外壁材料破壞。優選的，所述數據傳輸模塊采用GPRS通信模塊；優選的，所述太陽能組件采用非晶硅太陽能電池組或薄膜電池組件；與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型成本低廉、工程量小且能自動化運行，通過對生態溝水位實時監測，管理者可以根據監測信息及時調控溝中水位，使生態溝水位維持在濕地植物對氮磷污染物最有效的去除范圍內，達到高效消解農業面源污染的目的。附圖說明圖1是本實用新型水位實時監測的生態溝系統的整體結構圖；圖2是本實用新型水位實時監測的生態溝系統的工作流程圖；圖3是本實用新型水位實時監測的生態溝系統的水位觀測井截面圖；其中，1—生態溝，2—水位觀測井，3—水位監測系統，4—供電裝置，5—邊坡，6—邊坡，7—岸坡，8—水位傳感器，9—單片機，10—數據傳輸模塊，11—電腦終端，12—太陽能組件，13—蓄電池，2-1—水泥砂漿層，2-2—防滲水布料層，2-3—PVC管層。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。如圖1所示，本實用新型一種水位實時監測的生態溝系統，包括生態溝1、水位觀測井2、水位監測系統3和供電裝置4，其中，生態溝1包括溝底5、邊坡6和岸坡7，溝底5采用10cm的草籽和卵石的混合墊層進行襯砌，草籽發芽生長后可形成可凈水的濕地植物；邊坡5采用孔洞蜂窩狀混凝土磚塊，同時在孔洞內種植濕地植物，選取茭白、美人蕉、蓮藕中的一種或多種，用于穩固邊坡防止溝坡坍塌，還可通過濕地植物減緩溝內水體流速；岸坡7與邊坡6連接，寬度為70cm，其上開鑿水位觀測井2，并在水位觀測井2內投入式安裝水位監測系統3，由供電裝置4為水位監測系統3供電，保證了整套系統在野外環境下能自動運行，實現對生態溝1水位連續、實時的監測。如圖2所示，生態溝岸坡7上開鑿水位觀測井2使井內水位與溝中水位相平，通過監測水位觀測井2中的水位，實現對生態溝1中水位的實時監測；水位監測系統3包括水位傳感器8、單片機9、數據傳輸模塊10、電腦終端11，單片機9與水位傳感器8和數據傳輸模塊10連接，水位傳感器8采集的水位數據經過所述單片機9轉換成數字信號，通過數據傳輸模塊10傳輸至電腦終端11并顯示，管理者可根據當前實時數據對生態溝水位進行調控，實現生態溝水位連續、實時的監測。供電裝置4包括太陽能組件12和蓄電池13，在適宜的光照強度下太陽能組件12可將太陽能轉化為電能，經過穩壓處理后為蓄電池13充電，最終為所述水位監測系統3供電，保證了整套系統在野外環境下能自動化運行，節省了人力管理成本。如圖3所示，水位觀測井2包括PVC管層2-3、防滲水布料層2-2和水泥砂漿層2-1，PVC管層為水位觀測井2的最內層，水位監測系統3安裝于其中進行水位監測；水泥砂漿層為水位觀測井2最外層，起到保護PVC管層的作用；防滲水布料層采用長絲土工布，介于PVC管層和水泥砂漿層之間，防止水泥砂漿層向PVC管層滲水導致PVC管外壁材料破壞。上述實例中：水位觀測井2井口高出地面5cm，井深大于生態溝8cm，且與生態溝溝底連通，即水位觀測井2內水位等同于生態溝1水位；水位監測系統3中的水位傳感器8采用壓力式水位傳感器，垂直安裝于水位觀測井2內且距離井底部5cm，可實時、連續的采集水位數據；本實用新型不限于上述實施方式，本領域技術人員對上述實施方式做出的變更和改變，均不會超出本實用新型的構思和權利要求的保護范圍。