CN108235937A - 底层水上扬保护浮床植物越冬的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种底层水上扬保护浮床植物越冬的方法，其特征在于：该方法是由表层连接体、底层连接体、浮体组成生物浮床，在生物浮床所在位置的下面，根据水深情况，在水底设置潜水泵，利用潜水泵将底层温度较高的水提升至表层，或是在生物浮床所在位置附近钻取水下水井，在水下水井中设置潜水泵，利用温度较高的地下水提升至表层，在冬季由于底层水和水下水井水的温度较高，能将植物根系所在的水层温度提高，从而使多年生植物宿根在冬季气温较低时保证正常生存，在春季气温回升后能够正常生长。本发明可在水库、湖泊等大面积或大体积水体中给无土栽培植物根部提供一个相对的温度适宜环境，保证水体中无土栽培植物根部安全越冬。
Description
技术领域
本发明属于种植技术领域，涉及一种无土栽培技术，特别是大体积、大水面浮床种植冬季植物越冬技术，可以使得北方生物浮床种植的多年生植物在冬季安全越冬，在第二年春天正常生长，减少种植工作量，降低造价，为大面积推广生物浮床、为以生物技术改善水质提供技术支持。
背景技术
随着我国经济的迅速发展、人口聚集、生活、生产方式的改变，人类对环境水体的影响越来越大，造成了河流、湖泊等水体的污染，这些受污染的水体造成了环境的恶化，环境生物多样性受到严重影响，包括农业生产过量的氮、磷；养殖业的废水；工业生产排放的成分复杂的工业废水，还有大量的重金属离子、化学物质、酸碱等。这些受污染的水体对环境造成破坏，影响景观效应。因此人们下大力气进行环境治理，其中重要内容是水环境治理。在污水处理技术上，大量采用化学药剂及物理方法进行处理。但是这些方法存在着效率低、有二次污染、费用高、环境不友好等缺点。因此，人们根据生物生长过程的特性，采用生物技术对污水进行处理，同时通过对生物的合理搭配，对环境进行美化。近年来，生物浮床技术得到长足的发展，在改善水质、美化环境、提高景观舒适度方面起到了重大作用。其基本原理是利用植物的生长过程中，吸收水中N、P等富营养化物质，也吸收水中的重金属离子，同时根系成为各种微生物的附着聚集体，吸附分解水中的污染物。由于其投资少，基本免维护、不需要持续投入、不产生次生危害，且有一定的经济效益而备受关注，这也是其迅速发展的原因。但是，在北方地区冬季气温较低，低于0摄氏度的时间段较长，大多数植物无法在这个温度下生存，越冬困难，第二年春天难以发芽生长，需要复植，费用较大。这是北方地区生物浮床遇到的不可避免的难题，成为推广应用的巨大障碍。针对这个问题，发明人经过大量的研究，提出冬季生物浮床植物越冬技术方法及装备。该方法可以使得浮床植物在冬季安全越冬。
发明内容
本发明之目的，是提供一种在水库、湖泊等大面积大体积水体中，生物浮床上无土栽培植物在北方冬季越冬的方法及装置。该项发明所依据的原理是：水是热的不良导体，水在不流动的情况下，表层水温和底层水温差别很大，表层水温低，接近大气气温，而底层水温高，最底层的水温接近地下水的常年平均水温；而5米以下的地下水的水温一般保持在15OC以上，且不随地表气温的变化而变化。该方法取水水源有两种方案，一是水底取水：在浮床所在位置的水体底层，根据水深情况设置潜水泵，利用潜水泵将底层温度较高的水提升至表层；二是水下水井取水：在浮床所在位置的水体下，钻水下水井，将温度较高的地下水提升至表层植物根系所在区域。该两种方案均能将植物根系所在的水层温度提高，从而使多年生植物宿根在冬季气温较低时保证正常生存，在春季气温回升后能够正常生长。温度较高的水送入热交换区域实现热量交换有两种方案，一是管道热量交换方案：所述潜水泵上设有上水管，上水管连接设在浮床所在位置下面的水平主管，主管上设有若干支管，在支管末端设置排水管，将经过热交换后的水排到远离浮床植物根区的地方；二是直排方案：在支管上均匀设置出水孔，高温水从小孔内直接排出，进入到根系所在区域。
实现本发明的方法所采取的技术方案是：一种底层水上扬保护浮床植物越冬的方法，其特征在于：该方法是由表层连接体、底层连接体、浮体组成生物浮床，在生物浮床所在位置的下面，根据水深情况，在水底设置潜水泵，利用潜水泵将底层温度较高的水提升至表层，或是在生物浮床所在位置附近钻取水下水井，在水下水井中设置潜水泵，利用温度较高的地下水提升至表层，在冬季由于底层水和水下水井水的温度较高，能将植物根系所在的水层温度提高，从而使多年生植物宿根在冬季气温较低时保证正常生存，在春季气温回升后能够正常生长。所述潜水泵上设有上水管，上水管连接设在生物浮床所在位置下面的水平主管，主管上设有若干支管，在支管末端设置排水管，将经过热交换后的水排到远离浮床植物根区的部位；或者在支管上设均布出水孔，将高温水直接排放到植物根部，提高根区水温。
实现本发明的装置所采取的技术方案是：
实施方案一，以水底取水加直排为例，一种底层水上扬保护浮床植物越冬的装置，该装置由表层连接体、底层连接体、浮体组成生物浮床，生物浮床由桩锚固定于水体设计位置，其特征在于：在底层连接体上设有水平的主管，主管上设有若干支管，支管的末端设置封头，支管上均布出水孔，在生物浮床底部的水底设置潜水泵，潜水泵的上水管和主管连接，潜水泵由电源供电。
实施方案二，和方案一不同之处是：所述的支管上不设排水孔，支管的末端通过排水管相连接，排水管的出口远离浮床。工作时，潜水泵、通过上水管将高温水送入主管、再进入到支管，再进入到排水管将水排走。由于支管内的水是高温水，而周围的水是低温水，于是发生热交换，提高了周围的水温。
实施方案三，在水深较浅，水底的水温较低的情况下，在生物浮床附近位置钻水下水井，并用封井塞进行封堵，在水下水井中设置潜水泵，潜水泵的上水管和主管连接，主管上设有若干支管，支管的末端设置封头，支管上均布出水孔。 利用水下水井内的高温水提高植物根区水温。
实施方案四，在水深较浅，水底的水温较低的情况下，在生物浮床附近位置钻水下水井，并用封井塞进行封堵，在水下水井中设置潜水泵，潜水泵的上水管和主管连接，主管上设有若干支管，支管上不设排水孔，支管的末端通过排水管相连接，排水管的出口远离浮床。利用地下水井水和管道热交换方案，水源结构同方案三，管道热交换方案同方案二。
在上述任一方案的生物浮床上部设有支撑杆，支撑杆的顶部设有风力发电机，支撑杆上设置太阳能电池板发电装置，在太阳能电池板发电装置下面设有控制器，利用风力发电机和太阳能电池板发电装置联合发电，给潜水泵和控制器供电，控制器控制整个***运行，并和控制中心远程无线链接，进行数据传输。所述支撑杆上设有温度传感器，用以监测环境气温，在生物浮床表层连接体上设有蓄电池，以储存富裕电能量。在特殊情况下例如夜晚无风时提供电力。潜水泵放置到水底，潜水泵上设有防淤罩，以防止潜水泵吸入杂物而堵塞，同时也防止堵塞支管上的出水孔。使用该装置时，风力发电机和太阳能电池板提供电力，供给整个装置所需要的电能，由于在水面上，阳光没有遮挡，风在水面风力较大，因此二者联合可以提供丰富的电能。当温度传感器检测到气温低于0摄氏度，持续时间超过1小时（该时间和温度设定可以调整），控制器控制潜水泵开始工作，底层水被送入上水管，通过主管，从支管上的出水孔中排出，进入到植物根区，提高该区域的水温，有助于植物安全越冬。
本发明可在水库、湖泊等大面积或大体积水体中给无土栽培植物根部提供一个相对的温度适宜环境，保证水体中无土栽培植物根部安全越冬。
附图说明
图1是本发明利用水底高温水的方案示意图；
图2是本发明利用水下水井高温水的方案示意图；。
图3是本发明支管布设出水孔的方案示意图；
图4是本发明支管末端设排水管的方案示意图。
图中：1、风力发电机，2、太阳能电池板发电装置，3、控制器，4、温度传感器，5、蓄电池，6、表层连接体，7、浮体，8、主管，9、支管，10、锚桩，11、底层连接体，12、潜水泵，13、防淤罩，14、上水管，15、支撑杆，16、水下水井，17、封井塞，18、封头，19、出水孔，20、排水管。
具体实施方案
参照附图，一种底层水上扬保护浮床植物越冬的方法，其特征在于：该方法是由表层连接体、底层连接体、浮体组成生物浮床，在生物浮床所在位置的下面，根据水深情况，在水底设置潜水泵，利用潜水泵将底层温度较高的水提升至表层，或是在生物浮床所在位置附近钻取水下水井，在水下水井中设置潜水泵，利用温度较高的地下水提升至表层，在冬季由于底层水和水下水井水的温度较高，能将植物根系所在的水层温度提高，从而使多年生植物宿根在冬季气温较低时保证正常生存，在春季气温回升后能够正常生长。所述潜水泵上设有上水管，上水管连接设在生物浮床所在位置下面的水平主管，主管上设有若干支管，在支管末端设置排水管，将经过热交换后的水排到远离浮床植物根区的部位；或者在支管上设均布出水孔，将高温水直接排放到植物根部，提高根区水温。
参照附图，一种底层水上扬保护浮床植物越冬的装置。
实施方案一，以水底取水加直排为例，参照附图1和附图3。一种底层水上扬保护浮床植物越冬的装置，该装置由表层连接体6、底层连接体11、浮体7组成生物浮床，生物浮床由桩锚10固定于水体设计位置，其特征在于：在底层连接体11上设有水平的主管8，主管8上设有若干支管9，支管9的末端设置封头18，支管9上均布出水孔19，在生物浮床底部的水底设置潜水泵12，潜水泵12的上水管14和主管8连接，潜水泵12由电源供电。
实施方案二，和方案一不同之处是：参照附图1和附图4，所述的支管9上不设排水孔，支管9的末端通过排水管20相连接，排水管20的出口远离浮床。工作时，潜水泵12、通过上水管14将高温水送入主管8、再进入到支管9，再进入到排水管20将水排走。由于支管9内的水是高温水，而周围的水是低温水，于是发生热交换，提高了周围的水温。
实施方案三，参照附图2和附图3，在水深较浅，水底的水温较低的情况下，在生物浮床附近位置钻水下水井16，并用封井塞17进行封堵，在水下水井16中设置潜水泵12，潜水泵12的上水管14和主管8连接，主管8上设有若干支管9，支管9的末端设置封头18，支管9上均布出水孔19。 利用水下水井16内的高温水提高植物根区水温。
实施方案四，参照附图2和附图4，在水深较浅，水底的水温较低的情况下，在生物浮床附近位置钻水下水井16，并用封井塞17进行封堵，在水下水井16中设置潜水泵12，潜水泵12的上水管14和主管8连接，主管8上设有若干支管9，支管9上不设排水孔，支管9的末端通过排水管20相连接，排水管20的出口远离浮床。利用地下水井水和管道热交换方案，水源结构同方案三，管道热交换方案同方案二。
在上述任一方案的生物浮床上部设有支撑杆15，支撑杆15的顶部设有风力发电机1，支撑杆15上设置太阳能电池板发电装置2，在太阳能电池板发电装置2下面设有控制器3，利用风力发电机1和太阳能电池板发电装置2联合发电，给潜水泵12和控制器3供电，控制器3控制整个***运行，并和控制中心远程无线链接，进行数据传输。所述支撑杆15上设有温度传感器4，用以监测环境气温，在生物浮床表层连接体6上设有蓄电池5，以储存富裕电能量。在特殊情况下例如夜晚无风时提供电力。潜水泵12放置到水底，潜水泵12上设有防淤罩13，以防止潜水泵13吸入杂物而堵塞，同时也防止堵塞支管9上的出水孔19。使用该装置时，风力发电机1和太阳能电池板2提供电力，供给整个装置所需要的电能，由于在水面上，阳光没有遮挡，风在水面风力较大，因此二者联合可以提供丰富的电能。当温度传感器4检测到气温低于0摄氏度，持续时间超过1小时（该时间和温度设定可以调整），控制器3控制潜水泵12开始工作，底层水被送入上水管14，通过主管8，从支管9上的出水孔19中排出，进入到植物根区，提高该区域的水温，有助于植物安全越冬。
Claims (7)
1.一种底层水上扬保护浮床植物越冬的方法，其特征在于：该方法是由表层连接体、底层连接体、浮体组成生物浮床，在生物浮床所在位置的下面，根据水深情况，在水底设置潜水泵，利用潜水泵将底层温度较高的水提升至表层，或是在生物浮床所在位置附近钻取水下水井，在水下水井中设置潜水泵，利用温度较高的地下水提升至表层，在冬季由于底层水和水下水井水的温度较高，能将植物根系所在的水层温度提高，从而使多年生植物宿根在冬季气温较低时保证正常生存，在春季气温回升后能够正常生长。
2.按照权利要求1所述的底层水上扬保护浮床植物越冬的方法，其特征在于：所述潜水泵上设有上水管，上水管连接设在生物浮床所在位置下面的水平主管，主管上设有若干支管，在支管末端设置排水管，将经过热交换后的水排到远离浮床植物根区的部位；或者在支管上设均布出水孔，将高温水直接排放到植物根部，提高根区水温。
3.一种底层水上扬保护浮床植物越冬的装置，该装置由表层连接体（6）、底层连接体（11）、浮体（7）组成生物浮床，生物浮床由桩锚（10）固定于水体设计位置，其特征在于：在底层连接体（11）上设有水平的主管（8），主管（8）上设有若干支管（9），在生物浮床底部的水底设置潜水泵（12），或是在生物浮床附近位置钻水下水井（16），并用封井塞（17）进行封堵，在水下水井（16）中设置潜水泵（12），潜水泵（12）的上水管（14）和主管（8）连接，潜水泵（12）由电源供电。
4.按照权利要求3所述的底层水上扬保护浮床植物越冬的装置，其特征在于：支管（9）的末端设置封头（18），支管（9）上均布出水孔（19）。
5.按照权利要求3所述的底层水上扬保护浮床植物越冬的装置，其特征在于：所述的支管（9）上不设排水孔，支管（9）的末端通过排水管（20）相连接，排水管（20）的出口远离浮床。
6.按照权利要求3所述的底层水上扬保护浮床植物越冬的装置，其特征在于：潜水泵（12）上设有防淤罩（13），以防止潜水泵（13）吸入杂物而堵塞，同时也防止堵塞支管（9）上的出水孔（19）。
7.按照权利要求3至6任一项所述的底层水上扬保护浮床植物越冬的装置，其特征在于：所述生物浮床上部设有支撑杆（15），支撑杆（15）的顶部设有风力发电机（1），支撑杆（15）上设置太阳能电池板发电装置（2），在太阳能电池板发电装置（2）下面设有控制器（3），利用风力发电机（1）和太阳能电池板发电装置（2）联合发电，给潜水泵（12）和控制器（3）供电，控制器（3）控制整个***运行，并和控制中心远程无线链接，进行数据传输，所述支撑杆（15）上设有温度传感器（4），用以监测环境气温，在生物浮床表层连接体（6）上设有蓄电池（5），以储存富裕电能量。
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