专利名称：地上、地下螺旋式梯田的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水稻、小麦、蔬菜、水果等农作物种植的螺旋式框架，具体地说是一种地上、地下螺旋式梯田。
背景技术：
目前不论是无土栽培框架还是有土栽培框架，都有四个致命缺点:一是大多只适合种植蔬菜、水果、花卉等非粮食作物，这对提高我国的粮食产量，解决粮食危机没有多大帮助；二是大多采用托盘式栽培或层叠式种植，这种框架结构极不利于大规模机械化生产、收割和管理(目前国内已经有托盘-层叠式、90垂直贴壁式、圆柱体旋转-层叠式等作物栽培框架)；三是没有任何一种框架能够把骨架结构和输水管网合为一体，这不利于自动灌溉，同时抗震能力也极差；四是没有任何一种框架能够在大规模战争，尤其是核战争条件下继续种植。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种能大规模扩大土地面积且能进行粮食作物种植、实现机械化生产和自动化管理、骨架和输水管网融为一体，具有极强的抗震能力的地上、地下螺旋式梯田。为了解决上述技术问题，本实用新型的地上螺旋式梯田，包括一根设置在水平地面上并可由动力装置驱动进行旋转的中空轴，中空轴上设置有螺旋面，螺旋面上设置有分布在螺旋面上的种植田块，螺旋面的上部设置有安装在中空轴上的蓄水槽，蓄水槽下方连接有出水管，出水管与可对种植田块进行供水的供水管道连接。所述蓄水槽底部外围设置有种植喜水作物的种植槽，所述蓄水槽与种植槽之间连接有上出水管，种植槽与供水管道之间连接有下出水管。所述供水管道包括一个沿螺旋面的边缘设置的主管道，还包括从主管道向种植田块中心延伸的分支管道，分支管道的末端连接到中空轴上，各个分支管道之间还设置有与各个分支管道形成网格状结构的内连接管道，内连接管道上设置有向种植田块供水的供水装置。所述中空轴的顶部设置有用于太阳能发电并可转动的太阳能电池板。所述中空轴的中心设置有向蓄水槽内进行补水的补水管路。所述螺旋面的外围套有薄膜。一种地下螺旋式梯田，包括固定安装在地面以下的中空轴，中空轴上设置有螺旋面，螺旋面上设置有分布在螺旋面上的种植田块，螺旋面的上部设置有安装在中空轴上的蓄水槽，蓄水槽上方连接有位于地面以上的抛物面型集水一集光装置，集水一集光装置内壁为光反射面，光反射面的焦点位置设置有光传导入口，光传导系统把从光传导入口进入的光源引导到地下并将光源分配到各块不同的种植田块上，蓄水槽下有出水管，出水管与可对种植田块进行供水的供水管道连接。[0011]所述蓄水槽底部外围设置有种植喜水作物的种植槽，所述蓄水槽与种植槽之间连接有上出水管，种植槽与供水管道之间连接有下出水管。所述供水管道包括一个沿螺旋面的边缘设置的主管道，还包括从主管道向种植田块中心延伸的分支管道，分支管道的末端连接到中空轴上，各个分支管道之间还设置有与各个分支管道形成网格状结构的内连接管道，内连接管道上设置有向种植田块供水的供水
>j-u装直。所述中空轴的中心设置有向蓄水槽内进行补水的补水管路。采用上述的结构后，由于设置的可由动力装置驱动进行旋转的中空轴以及中空轴上设置的分布有种植田块的螺旋面，采用转动式以获得均匀的阳光照射，由此设置能够利用最小的空间获得最多的土地面积和最充分的阳光照射，进行粮食作物种植，并实现机械化生产和自动化管理；主管道沿螺旋面的边缘设置将骨架和输水管网融为一体，整体式框架结构具有极强的抗震能力；同时本实用新型中设置的位于地下的地下层式梯田，采用固定式并以大型曲面反光系统来补偿阳光的不足，满足了地下条件的种植需求，具有抗击核战争的功能。
图1为本实用新型的地上螺旋式梯田结构示意图；图2为本实用新型的地下螺旋式梯田结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
，对本实用新型的地上、地下螺旋式梯田作进一步详细说明。实施例一:如图1所示，本实用新型的地上螺旋式梯田其核心部分是由空心管(空心管由空心钢管或铝合金管制成)构筑而成的“结构骨架”即中空轴2，由混凝土浇注(或砖块堆砌或塑料版拼接)而成的支撑层，即螺旋面，以及大约30-35cm厚的土壤层，即种植田块组成的人造梯田，具体结构为:中空轴2可由动力装置i驱动进行旋转，中空轴2上设置有螺旋面3，螺旋面3螺旋面3上设置有分布在螺旋面上的种植田块，螺旋面3可以采用三种结构:一是混凝土结构；即直接在中空轴2上用细钢丝织成一个网络，然后在上面浇注一层iocm左右的混凝土 ；二是空心砖结构，即在中空轴2上把许多空心砖平铺，然后再用少量的水泥两面抹平；三是塑料版拼接式，采用强度高、抗腐蚀的硬质塑料板，象拼积木一样把它们拼接起来并固定于中空轴2上，形成塑料螺旋面；当然无论是哪一种结构，其螺旋面3的表面都要做成瓦轮状或锯齿状(梯田最上端的水平层除外)，这样可以防止土壤滑落，也可防止土壤层底部的水快速下滑或渗漏；螺旋面3的上方设置有安装在中空轴i上的蓄水槽4，主要用来收集雨水并作为蓄水、储水功用，蓄水槽4最好用透明的有机玻璃制成，这样不会挡住阳光；蓄水槽4下方连接有出水管，出水管与可对种植田块进行供水的供水管道连接，供水管道包括一个沿螺旋面的边缘设置的主管道6，主管道6也由旋转的空心钢管组成，还包括从主管道6向种植田块中心延伸的分支管道7，分支管道7的末端连接到中空轴上，各个分支管道7之间还设置有与各个分支管道7形成网格状的内连接管道17，内连接管道17上设置有向种植田块供水的供水装置8，供水装置8的上端可以做成小型球形喷水器，水可以从中空轴2、主管道6、分支管道7、内连接管道17以及供水装置8最终通过供水装置8上端的小型球形喷水器喷射到土壤层上面。中空轴2的顶部设置有用于太阳能发电并可转动的太阳能电池板10，所发的电用来控制整个系统工作(用于整个装置的旋转，自动灌溉，干旱时的抽水等；可转动的电池板的优点是在高温干旱季节，既可以发电，又可以作为雨水收集器的盖子盖住它，以防止水分快速蒸发，阴雨天气则通过自动控制装置使电池板旋转90度垂直放置，以提高收集雨水的效率；中空轴的中心设置有向蓄水槽4内进行补水的补水管路9，可以将地下水向上输送到蓄水槽4内，由此在极端干旱少雨季节，如果蓄水池中的水量过少，单纯利用雨水来灌溉作物无法满足需要时，可以由地面上的水泵或通过其他管道把水压送上去，以补偿天然雨水的不足；另外，在极端干旱的地区，如果生活用水极度紧张，而雨水收集器中有较多水量时，可以通过适当的过滤装置，把池中的水引到下面的输水管道供人饮用。同时本实用新型的地上螺旋式梯田还可以在蓄水槽4底部外围设置有种植喜水植物的种植槽15，此时，可以将出水管分为蓄水槽4与种植槽15之间连接的上出水管14、种植槽15与供水管道之间连接的下出水管13两部分，上出水管14为种植槽15内的喜水植物灌溉用水管,主要用于种植槽15内的水稻等作物的灌溉；种植槽15的半径应略大于双螺旋梯田的螺旋半径，这样做可以起到遮挡作用，防止夏季雨量过大、过急时，把螺旋型梯田中的土壤冲刷掉；中空轴2的顶端设置有自动控制阀门和过滤网，使蓄水池中的水能够自动从中空轴2的(外管和内管之间的)环形区域向下流动，通过设置一定的参数，可以定期打开阀门，把蓄水池中的水引到主管道6内，再由它引到分支管道7、内连接管道17以及供水装置8内，实现自动喷水灌溉，种植槽15的面积是可变的，可以根据不同的地区，适当增大和缩小。如长江中下游地区，雨量十分充沛，圆环形水稻种植区的面积可以做得很大。在北方干旱少雨地区，水稻种植区的面积可以做得很小甚至完全取消。这样可以极大地提高雨水收集的效率，大大增加储水量(此时蓄水池可以用普通的砖头或铁皮制作而无需用透明玻璃)。同时，由于太阳能电池板的面积也跟着增大，所以发电量也增大许多！梯田的中部(真正的螺旋梯田)主要种植小麦、玉米、薯类、蔬菜、水果、花卉以及棉花等非稻谷类植物(它们需要的水量不多)，最上部种植水稻。注意梯田正中间可以留50cm宽的地方种植一些草坪，以利于人员和小型机械上下自由爬坡，两边种植农作物。上述的地上螺旋式梯田，在严寒的冬季，可以在螺旋面外套一个塑料薄膜16，变成一个温室大棚系统。薄膜的形状类似于圆顶蚊帐，从太阳能电池板下面开始，一直套到最下面，它可以通过自动控制系统自动放下或收起，对于大型固定螺旋式梯田来说，在冬季，太阳光倾斜程度较大，这样，种植在层式梯田北边的部分植物受光就比较少，为了弥补这个缺陷，可以在梯田的北边(离开它一定距离)设置一个大型曲面反光镜，其形状类似降落伞，具体的形状可以根据实际需要作适当的调整。它可以把上部的光反射到梯田的下部，中部的光反射到梯田的中部，下部的光反射到梯田的上部，把东南边射来的光反射到梯田的西下部，而把西南边射来的光反射到梯田的东下部，其优点是节省成本，便于调节。不必在每一层内都用许多平面反光镜反射或用很多导光管导光。曲面反光镜可以用金属支架把它和整个梯田系统的最上端固定在一起，放置在梯田系统最上端北边的左上方。大规模核战争时，地上所有的一切都会被摧毁，空气、水、土壤以及农作物都会受到严重污染。在相当长一段时间内，水不能喝，粮食不能吃。为应对这种最坏的情况，除了做好深挖洞、广积粮以及重要战略物资的储备之外，还可采用地下螺旋式梯田。如图2所示，本实用新型的地下螺旋式梯田基本结构和本实用新型地上螺旋式梯田的结构基本相同，它具体的结构为:包括固定安装在地面以下的中空轴2，中空轴2上设置有螺旋面3，螺旋面3上设置有分布在螺旋面上的种植田块，螺旋面3的上部设置有安装在中空轴2上的蓄水槽4，蓄水槽4上方连接有位于地面以上的抛物面型集水一集光装置11，雨天收集雨水，晴天聚集阳光，抛物面型集水一集光装置可稍微向南倾斜一些，这样可提高聚光效率，集水一集光装置11内壁为光反射面，光反射面的焦点位置设置有光传导入口，光传导系统12把从光传导入口进入的光源引导到地下并将光源分配到各块不同的种植田块上，蓄水槽4下有出水管，出水管与可对种植田块进行供水的供水管道连接，蓄水槽4底部外围设置有种植喜水作物的种植槽15，蓄水槽4与种植槽15之间连接有上出水管14，种植槽15与供水管道之间连接有下出水管13，供水管道包括一个沿螺旋面的边缘设置的主管道6，还包括从主管道6向种植田块中心延伸的分支管道7，分支管道7的末端连接到中空轴2上，各个分支管道7之间还设置有与各个分支管道7形成网格状结构的内连接管道17，内连接管道17上设置有向种植田块供水的供水装置8，中空轴的中心设置有向蓄水槽4内进行补水的补水管路9，可通过采集地下水来补偿雨水的不足(在地下一定深度，水会自动冒出，压力足够大时甚至不需要水泵压送就能自动输送到系统的每一层)，本实用新型的地下螺旋式梯田也可设置在靠近地上某一河流附近，通过一个水管直接从地上河流取水。但是在一些崇山峻岭以及远离河流处，这样的设想无法实现。由此可见，采用本实用新型上述的两种方式，摒弃了传统的采用生物学方法提高粮食单产的思路，采用了物理化学手段和仿生学的方法，大幅度提高了我国粮食作物种植面积，从而达到提高粮食总产的目的，其中，实施例一的地上螺旋式梯田，主要解决和平时期的粮食危机，实施例二的地下螺旋式梯田，主要解决战争时期的粮食问题。
权利要求1.一种地上螺旋式梯田，其特征在于:包括一根设置在水平地面上并可由动力装置(1)驱动进行旋转的中空轴(2)，中空轴(2)上设置有螺旋面(3)，螺旋面(3)上设置有分布在螺旋面上的种植田块，螺旋面(3)的上部设置有安装在中空轴(2)上的蓄水槽(4)，蓄水槽(4)下方连接有出水管，出水管与可对种植田块进行供水的供水管道连接。
2.按照权利要求1所述的地上螺旋式梯田，其特征在于:所述蓄水槽(4)底部外围设置有种植喜水作物的种植槽(15)，所述蓄水槽(4)与种植槽(15)之间连接有上出水管(14)，种植槽(15)与供水管道之间连接有下出水管(13)。
3.按照权利要求1或2所述的地上螺旋式梯田，其特征在于:所述供水管道包括一个沿螺旋面的边缘设置的主管道(6)，还包括从主管道(6)向种植田块中心延伸的分支管道(7 )，分支管道(7 )的末端连接到中空轴(2 )上，各个分支管道(7 )之间还设置有与各个分支管道(7)形成网格状结构的内连接管道(17)，内连接管道(17)上设置有向种植田块供水的供水装置(8)。
4.按照权利要求1所述的地上螺旋式梯田，其特征在于:所述中空轴(2)的顶部设置有用于太阳能发电并可转动的太阳能电池板(10 )。
5.按照权利要求1所述的地上螺旋式梯田，其特征在于:所述中空轴的中心设置有向蓄水槽(4)内进行补水的补水管路(9)。
6.按照权利要求1所述的地上螺旋式梯田，其特征在于:所述螺旋面(3)的外围套有薄膜(16)。
7.一种地下螺旋式梯田，其特征在于:包括固定安装在地面以下的中空轴(2)，中空轴(2)上设置有螺旋面(3)，螺旋面(3)上设置有分布在螺旋面上的种植田块，螺旋面(3)的上部设置有安装在中空轴(2 )上的蓄水槽(4 )，蓄水槽(4 )上方连接有位于地面以上的抛物面型集水一集光装置(11)，集水一集光装置(11)内壁为光反射面，光反射面的焦点位置设置有光传导入口，光传导系统(12)把从光传导入口进入的光源引导到地下并将光源分配到各块不同的种植田块上，蓄水槽(4)下有出水管，出水管与可对种植田块进行供水的供水管道连接。
8.按照权利要求7所述的地下螺旋式梯田，其特征在于:所述蓄水槽(4)底部外围设置有种植喜水作物的种植槽(15)，所述蓄水槽(4)与种植槽(15)之间连接有上出水管(14)，种植槽(15)与供水管道之间连接有下出水管(13)。
9.按照权利要求7所述的地下螺旋式梯田，其特征在于:所述供水管道包括一个沿螺旋面的边缘设置的主管道(6)，还包括从主管道(6)向种植田块中心延伸的分支管道(7)，分支管道(7 )的末端连接到中空轴(2 )上，各个分支管道(7 )之间还设置有与各个分支管道(7)形成网格状结构的内连接管道(17)，内连接管道(17)上设置有向种植田块供水的供水装置(8)。
10.按照权利要求7所述的地下螺旋式梯田，其特征在于:所述中空轴的中心设置有向蓄水槽(4)内进行补水的补水管路(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种地上、地下螺旋式梯田。包括一根设置在水平地面上并可由动力装置驱动进行旋转的中空轴，中空轴上设置有螺旋面，螺旋面上设置有分布在螺旋面上的种植田块，螺旋面的上部设置有安装在中空轴上的蓄水槽，蓄水槽下方连接有出水管，出水管与可对种植田块进行供水的供水管道连接。采用上述的结构后，采用转动式以获得均匀的阳光照射，能够利用最小的空间获得最多的土地面积和最充分的阳光照射，并实现机械化生产和自动化管理；主管道沿螺旋面的边缘设置将骨架和输水管网融为一体，整体式框架结构具有极强的抗震能力；采用固定式并以大型曲面反光系统来补偿阳光的不足，满足了地下条件的种植需求，具有抗击核战争的功能。
文档编号a01g9/02gk202931846sq20122059639
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者蔡志东, 易向阳, 冷国华, 魏军化 申请人:镇江市高等专科学校