水面上建田造地装置

水面上建田造地装置自2015年1月开始研究，2019年12月18日申请专利，申请号为CN201922284386.4，2020年9月8日获得国家知识产权局颁发的实用新型专利申请书，公开号为CN211430226U。

一、本项目背景技术

地球上约有70％是水，随着人类活动对地球的影响，南北极冰块融化，海平面上升，人类拥有的陆地面积还会缩小。虽然各国加大力度保护和增加耕地面积，收到了积极效果，但人多地少是不争的事实，特别是适合耕种的土地少之又少。

为了扩大耕种面积，人们探索水上种植。相关技术人员用塑材、泡沫等浮板，设计出由水上漂浮板、漂浮杆、漂浮网等组合成的水上种植专用设备，进行水上种植。但是各种水上种植设备都是运用浮球、浮桶、浮箱、泡沫或其他漂浮装置等将植物托在水面上，所种植植物的根系都与水面相接触，只适用于根系浸泡在水里生长的植物，适用范围有限。

二、本项目研究内容

水面上建田造地装置的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种扩大水上种植品种范围的水面上建田造地装置。

本实用新型提供的这种水面上建田造地装置，它包括承载主体和悬浮主体两部分。承载主体包括承载桶，承载桶为顶端开口、四周及底部封闭的桶体；悬浮主体包括浮力单元，浮力单元是用钢铁或塑料做成的浮箱或浮筒。浮力单元设置于承载主体下面及四周，运用浮力单元产生的浮力支撑承载主体以及承载主体内的泥土、水和植物。

从网上查询得到1立方米的水重约1吨，1立方米的泥土重约为2.4吨，1平方米10毫米厚的钢板重约78千克(0.078吨)。以一个底面积为20平方米(4米*5米)，高为0.5米的承载桶(里面泥土厚0.2米、水位高0.5米、钢板厚度10毫米)为例，其重量约为21.16吨。在这个承载桶的底部每平方米安装一个浮力单元，20平方米安装20个，每个浮力单元为1立方米，排水量约1吨，所有浮力单元的浮力和约18吨；又在它的四周每米安装一个浮力单元，边长18米的承载桶安装18个，每个浮力单元为1.5立方米，排水量约1.5吨，四周所有浮力单元的浮力和约27吨。这个承载桶受到的浮力总和约为47吨(20+27)，比带泥土和水的重量多25.84吨(47-21.16)。它不仅能承受农作物在上面生长，还能承受小型机械在上面耕作。

承载桶的桶壁上设置有排水孔，排水孔处可拆卸连接有堵头，排水孔外设置有过滤器。

在承载主体上面设置有水泵，便于为承载主体供水。

承载桶与浮力单元之间设有缓冲梁，避免承载桶受风浪冲击受损。

为了便于对浮力单元实时监控，在缓冲梁上设置防水开关，浮力单元与缓冲梁接触时，防水开关闭合，指示灯亮，说明浮力单元完好无损；浮力单元与缓冲梁脱离时，防水开关断开，指示灯不亮，说明浮力单元受损，需要维修或更换。也可以安装摄像头对浮力单元内进行实时监控，

在大水面或大海面，为了防止风浪对承载桶内的植物造成损坏，在承载桶外设有挡板，挡板与承载桶的桶底之间设有斜撑。

本实用新型在投入使用时，将承载主体通过浮力单元提供的浮力置于水面上，将整个装置通过铁索和锚与地面链接，固定在水面上一定区域内，再在承载桶内根据需要填入水、泥土，提供能够进行各类不同植物种植的土壤环境，充分利用江河湖海的水面进行大面积种植，扩大耕地面积，将沧海变桑田的美丽神话成为现实，并且植物的根系没有与江河湖海的水接触，植物生长不会对江河湖海产生污染。

三、本项目模型的研究过程

①模型的制造

选用矿泉水瓶为悬浮主体，一个长宽约25厘米、深约10厘米的塑料盒为承载主体，用透明胶将8个矿泉水瓶固定在塑料盒底部，四周也用透明胶固定8个矿泉水瓶

四、本项目的创新点。

①本实用新型提供的这种水面上建田造地装置，它包括承载主体和悬浮主体两部分。承载主体包括承载桶，承载桶为顶端开口、四周及底部封闭的桶体；悬浮主体包括浮力单元，浮力单元是用钢铁或塑料做成的浮箱或浮筒。浮力单元设置于承载主体下面及四周，运用浮力单元产生的浮力支撑承载主体以及承载主体内的泥土、水和植物。

②将江河湖海的水面建成能种植农作物生长的田地，充分利用江河湖海的水面进行大面积种植，将沧海变成桑田，扩大我国的耕地面积，确保粮食安全。

③植物的根系没有与江河湖海的水接触，植物生长不会对江河湖海产生污染。至于它由田变成地时，要将承载桶里的水排放到江河湖海，但它设计有过滤器，所以排放的水对江河湖海的污染微乎其微。

④扩大了在江河湖海的水面上种植种类的范围，如水稻、玉米、小麦、油菜等主要粮食作物，只要适应本地气候的农作物，都能种植。

⑤有效阻挡风浪。在大湖面或大海面上设计有挡风板，它像一片树林一样，能有效地阻挡风浪对承载主体内农作物的破坏，还能阻挡台风的袭击，减少台风对陆地的破坏。

⑥由于水面被本装置覆盖，为水里的鱼虾等生物提供了一个更适宜的生存环境，促进鱼虾等生物繁殖生长。

⑦对悬浮主体设置监测预警系统。

五、本项目进一步完善的设想

承载主体将使用钢筋水泥材料，悬浮主体使用钢铁材料，并在外面涂上防锈漆，能使承载主体和悬浮主体至少有50年的使用寿命。

六、本项目社会经济效益。

本项目的承载主体使用钢筋水泥材料，悬浮主体使用钢铁材料，技术简单，造价不会很高，但它的社会经济效益却不可估量。

①我们国家实施退耕还林，把一些不宜耕种的土地种上了茂盛的树林，但要养活14亿人口，国家设置了耕地红线，以确保国家粮食安全。如果将江河湖海的水面建成能种植农作物生长的田地，充分利用江河湖海的水面进行大面积种植，将沧海变成桑田，扩大我国的耕地面积，将产生深远的社会效益和经济效益。

②本项目能将洞庭湖变成了一湖良田、将渤海湾变成一湾肥地，能完全改变我国耕地资源缺乏的问题。

③本项目在水面上建造成的田地，不仅是粮食基地，还是一处旅游观光胜地。春天油菜花、秋天稻花鱼、四季垂钓等，都是旅游项目，将给投资者带来丰厚的回报。

七、本项目合作意向。

本项目诚邀有实力的企业或个人投资，本人占一定股份，并负责项目的技术工作，也可以全部转让。

技术领域
本实用新型属于水上种植技术领域，特别是涉及一种水面上建田造地装置。
背景技术
地球上约有70％是水，随着人类活动对地球的影响，南北极冰块融化，海平面上升，人类拥有的陆地面积还会缩小。虽然各国加大力度保护和增加耕地面积，收到了积极效果，但人多地少是不争的事实，特别是适合耕种的土地少之又少。为了扩大耕种面积，人们探索水上种植。相关技术人员用塑材、泡沫等浮板，设计出由水上漂浮板、漂浮杆、漂浮网等组合成的水上种植专用设备，进行水上种植。但是各种水上种植设备都是运用浮球、浮桶、浮箱、泡沫或其他漂浮装置等将植物托在水面上，所种植植物的根系都与水面相接触，只适用于根系浸泡在水里生长的植物，适用范围有限。实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种扩大水上种植品种范围的水面上建田造地装置。本实用新型提供的这种水面上建田造地装置，它包括承载主体和悬浮主体；承载主体包括承载桶，承载桶为顶端开口、四周及底部封闭的桶体，其顶部四周有外沿的平面，平面上设水泵，承载桶的桶壁上设有排水孔，排水孔处可拆卸连接有堵头；悬浮主体包括浮力单元，浮力单元设置于承载桶下。为了避免冲击受损，在所述承载桶的底部设有缓冲梁。为了便于实时监控，在所述缓冲梁上设防水开关，所述浮力单元与缓冲梁接触时防水开关闭合。为了防止浮力单元跑偏，在所述缓冲梁下连接有钢筋笼，钢筋笼的顶端开口，底端铰接有笼门；笼门打开后，所述浮力单元自钢筋笼底部置于钢筋笼内。为了防止水压过大冲开堵头，所述排水孔为螺纹孔，所述堵头包括螺纹头，堵头螺纹连接于排水孔内。作为优选，在所述承载桶外对应排水孔位置处设有过滤网。为了防止灌水，在所述承载桶的平面外设有挡板，挡板与承载桶的桶底之间设有斜撑。在一个海面上具体实施方式中，在所述承载主体上设有防护网。本实用新型在投入使用时，将承载主体通过浮力单元提供的浮力置于水面上，将整个装置通过铁索和锚与地面固定，再在承载桶内根据需要填入水、泥土，提供能够进行各类不同植物种植的土壤环境，而不仅只适用于根系埋入水下的作物种植，充分利用江河湖海的水面进行大面积种植，扩大耕地面积；并且植物的根系没有水接触，植物生长不会对江河湖海产生污染。
附图说明
图1为本实用新型一个优选实施例的使用状态示意图。图2为本优选实施例中承载主体的放大示意图。图3为图2中排水孔处的放大示意图。图4为本优选实施例中指示灯的电路图。图示序号：1—承载主体，11—承载桶，12—缓冲梁，13—挡板，14—斜撑，15—水泵， 16—过滤网，17—堵头；2—浮力单元；3—钢筋笼。
具体实施方式
如图1所示，本实施例公开的这种水面上建田造地装置包括承载主体1和悬浮主体；悬浮主体包括设置于承载主体1下的多个浮力单元2。如图2所示，承载主体1包括承载桶11、缓冲梁12、挡板13和斜撑14。承载桶11为铁皮焊接或拼接成的长方体、正方体、或者不规则图形立方体的容器，其顶部为开口，四周及底部为封闭，并且在桶体的顶部四周有外沿的平面，平面上设水泵15用于抽水。如图3所示，在承载桶的桶壁上设有排水孔，排水孔为螺纹孔，并在螺纹孔的外部嵌有过滤网16，内部设有堵头17，堵头螺纹连接于排水孔处得以防止承载桶底部与江河湖海的水面接触时，防止江河湖海的水冲开堵头流进容器里。本承载主体在投入使用后当需要将它变成良田时，堵住堵头，并用水泵供水；当需要将它变成肥地时，打开堵头，让水排放出去即可。缓冲梁12焊接于承载桶11的底部，用以避免悬浮主体直接与承载桶底部接触，避免承载桶受到直接冲击，对承载桶有保护的作用。梁的大小可根据水域风浪的大小而选用不同的规格变化，风浪大的水域，这种梁就大；风浪小的水域，这种梁就小。并在缓冲梁下设防水开关和钢筋笼3。如图4所示，防水开关用以控制指示灯是否与电源接通，当开关受与悬浮主体接触时，接通电源，指示灯亮；当悬浮主体内进水后与防水开关脱离接触，回路断开，指示灯熄灭，表明悬浮主体受损，便于及时维修更换。挡板13设置于承载桶11的外壁外防止外部水进入承载桶内，并在挡板与桶底之间设置斜撑14以保证强度。当在大湖面或大海面上使用时，可由外向内设置多排。第一排的挡风浪板延伸到悬浮主体底部，在受到风浪冲击时起到保护作用和阻止浪水灌进承载桶里。特别是用于海面上时，由于风浪特别大，第一排挡风浪板挡不住海水灌进容器，所以，可在将本装置设计在海面上的最前面两排挡风浪板之间的部分为风浪缓冲区；风浪缓冲区里的容器不装泥土和淡水，而是装海水，进行海水养殖；风浪缓冲区允许海水灌进容器里，由于容器的边沿高于海面，灌进的海水就会沿边沿流回大海里；为了防止海水灌进缓冲区时容器里的水产品跑出去，容器的顶部设置一层用铁丝或尼龙织成的防护网。钢筋笼3的顶端开口，底端铰接有笼门，笼门打开后，即可将浮力单元2 自钢筋笼底部置于钢筋笼内。由于泥土和水、以及承载桶本身的重量很大，查询可知，1立方米的水重约 1吨，1立方米的泥土重约为2.4吨，1平方米10毫米厚的钢板重约78千克(0.078 吨)。以一个底面积为20平方米(4米*5米)，高为0.5米的承载桶(里面泥土厚0.2米、水位高0.5米、钢板厚度10毫米)为例，其重量约为21.16吨。为了不让这种承载桶沉入水底，所有浮力单元的浮力总和是带着泥土和水承载桶的重量2倍以上。以一个底面积为20平方米(4米*5米)，高为0.5米的承载桶为例，在它的底部每平方米安装一个浮力单元，20平方米安装20个，每个浮力单元为1立方米，排水量约1吨，所有浮力单元的浮力和约18吨；在它的四周每米安装一个浮力单元，边长18米的承载桶安装18个，每个浮力单元为1.5立方米，排水量约1.5吨，四周所有浮力单元的浮力和约27吨。这个承载桶受到的浮力总和约为47吨(20+27)，比带泥土和水的重量多25.84吨 (47-21.16)。它不仅能承受农作物在上面生长，还能承受小型机械在上面耕作。为了便于运输和安装，可将浮力单元设计为1立方米、2立方米或3立方米的长方体单元。本实用新型投入使用后，能够提供各类不同植物种植所需的土壤环境，而不仅只适用于根系埋入水下的作物种植，充分利用江河湖海的水面进行大面积种植，扩大耕地面积；并且植物的根系没有水接触，植物生长不会对江河湖海产生污染。本实用新型还具有以下优点：1、将江河湖海的水面建成能种植农作物的田地，充分利用江河湖海的水面进行大面积种植，扩大我国乃至世界的耕地面积，确保粮食安全。2、植物的根系没有与江河湖海的水接触，植物生长不会对江河湖海产生污染。至于它由田变成地时，要将承载桶里的水排放到江河湖海，但它设计有过滤器，所以排放的水对江河湖海的污染微乎其微。3、扩大了在江河湖海的水面上种植种类的范围，只要适应本地气候的农作物，都能种植；如果四周用网围起来，它还可以养殖鱼、乌龟、泥鳅、黄鳝、青蛙等水产品。4、有效阻挡风浪。在水面上建田造地装置在大湖面或大海面上设计有挡板，挡板能有效地阻挡风浪，特别是阻挡台风的袭击，减少台风对陆地的破坏。