CN103233449A - 适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠 - Google Patents

Abstract

本发明涉及面源污染控制工程领域，公开了一种适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，沟渠横断面为梯形，所述沟渠两侧的渠壁表面铺设有带孔洞的水泥板，沟渠的渠底铺设有植草砖，所述植草砖的形状为8字形。水泥板采用钢筋混凝土结构，水泥板表面间隔均布6-9个孔洞，所述孔洞中种植香菇草。本发明简单高效、实用经济、易于维护、便于推广，可有效解决旱地农田种植过程N、P等营养元素流失大量大，周边水体富营养化严重的问题。

Description

适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠

技术领域

本发明涉及面源污染控制工程领域，尤其涉及了一种适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠。

背景技术

农田面源污染是指在农田生产活动中，氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质，随着降水或灌溉过程，通过农田的地表径流和农田渗漏而形成的环境污染，主要包括化肥污染、农药污染、畜禽粪便污染、农田固体废弃物污染等。随着农田种植过程中肥料用量的不断增加，农田土壤中氮、磷含量及氮、磷流失量不断增加，造成了农田土壤及水体环境污染加剧。目前，农业面源污染已成为我国湖泊、河流等水体富营养化的主要原因，而农田面源污染由于区域大、范围广、难治理，成为农业面源污染中重要因素。相关研究表明，农田氮、磷的流失主要是通过农田径流流失或淋洗渗漏流失等途径，控制农田径流污染的生态拦截技术是从迁移途经上对农田面源污染进行控制，主要包括湿地工程技术、生态沟渠技术、滨岸缓冲带控制技术和人工多水塘技术等，其中湿地工程技术、及人工多水塘技术对农田周边自然环境要求较高，且需占据大量农田土地，投入成本也较高。近年来，针对农田生态拦截技术研究较多，如：例如：公开号为CN102094407A的发明专利，申请号为201010616311，名称为农田径流污染生态拦截沟渠，涉及一种集农田排水与防控农田非点源污染于一体的农田径流污染生态拦截沟渠，但该沟渠系统结构较复杂，在大面积农田应用成本较高；公开号为CN102211820A的发明专利，申请号为201110079288，名称为一种面源污染治理方法，涉及一种采用菌根技术治理面源污染的方法，能够强化面源污染截留工程中植物营养物质吸收能力和吸收效率，但此发明中菌根技术的生产、应用与推广性均有很强限制性；公开号为CN1823564A的发明专利，申请号为200610037908.5，名称为菜地土壤氮磷径流控制生态拦截方法，涉及一种菜地土壤氮磷径流控制生态拦截方法，采用构建生态拦截带及拦截沟，但生态拦截带建造需占用较多的土地面积。以上研究应用局限性较大，技术投入成本较高，推广难度较大。在我国，旱地种植业是农田种植业的核心部分，其具有农田地块面积较大、区域水资源较少，农田排水以降雨及灌溉产生农田径流为主，非降雨期及灌溉时农田沟渠水量较少，目前针对旱地农田面源污染的生态拦截措施研究较少，且现阶段的生态拦截措施对水资源要求较高，很难在旱地农田中应用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种简单高效、实用经济、易于维护、便于推广的适用于旱地农田面源污染的高效生态拦截沟渠，可有效解决旱地农田种植过程N、P等营养元素流失大量大，周边水体富营养化严重的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，所述的沟渠横断面为梯形，所述沟渠两侧的渠壁表面铺设有带孔洞的水泥板，沟渠的渠底铺设有植草砖，所述植草砖的形状为8字形。

作为优选，所述的水泥板采用钢筋混凝土结构，水泥板表面间隔均布6-9个孔洞，所述孔洞中种植香菇草。所述孔洞的形状为矩形、菱形、圆形、三角形任一种或几种的组合。

作为优选，所述的水泥板规格为：厚5 cm，长60 cm，宽60 cm；孔洞直径5-10cm，相邻两孔间距为15-20cm。

作为优选，所述的植草砖的规格为：厚8cm，长40cm，宽20cm。

作为优选，所述的植草砖内种植有聚草。

作为优选，所述的沟渠内设置有拦截过滤网，此过滤网设置在渠道起始端，可对农田径流水进行初步拦截过滤，且可降低水体流速。

渠壁带空洞水泥板及渠底植草砖能够有效降低因降雨而引起的渠道水土流失；渠壁及渠底种植的大量植物，既可以直接从水体和自身拦截的颗粒物中吸收生长所需氮、磷等营养元素，又可以起到减缓水流，延长水力停留时间的作用，从而进一步促进植物自身对氮、磷的吸收；另外，生态沟渠中植物能够有效拦截经雨水冲刷带走的农田土壤颗粒，此部分土壤颗粒沉积在渠道底部，对氮、磷等营养元素也有一定的吸附作用。因此，此生态沟渠对农田径流水氮、磷素表现出很强的拦截、去除能力。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

（1）沟渠设计简单、实用，可以与农田沟渠相结合，在现有渠道基础上进行改造，不需另外占用农田土地，且建造成本合理。

（2）所选草种有着很强的环境适应能力、繁殖能力、氮磷吸收能力，并有着较好的耐受性，能适应从水到旱、从强光到荫蔽等多种生存环境，对渠道中水量要求较小，且种植成本较低，易于收割、维护，景观美化性强，能够提升生态沟渠对氮、磷等营养元素的消纳能力。

（3）生态沟渠中植物能够有效拦截经雨水冲刷带走的农田土壤颗粒，此部分土壤颗粒沉积在渠道底部，对氮、磷也有一定的吸附作用；同时，渠壁带空洞水泥板及渠底植草砖能够有效降低农田沟渠因强降雨而引起的水土流失。

（4）本发明应用性强，适用范围广，日常运行、维护成本合理，简单便捷，具有很强的推广价值，可应用与不同旱地农田，如蔬菜田、麦田、花卉田、茶园、苗木田等。

附图说明

图1为高效农田生态沟渠剖面图；

图2为孔洞水泥板结构平面图；

图3 为植草砖平面图。

具体实施方式

下面结合附图1至附图3与实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

本实例以太湖流域某典型蔬菜集约化种植基地为示范对象。

如图1所示，将原有农田沟渠改造成横断面为梯形的渠道，沟渠1两侧渠壁平行铺设带孔洞的水泥板，渠底2平行铺设8字形的植草砖。

如图2所示，渠壁带孔洞水泥板板厚5 cm，长60 cm，宽60 cm，圆孔直径8 cm，孔间距为20 cm，为钢筋混凝土结构，在孔洞中，种植对N、P等营养元素具有高效吸收能力且环境适应性强的多年生植物，选用多年生挺水植物——香菇草（Hydrocotyle vulgaris）。

如图3所示，渠底铺设8字形植草砖，砖厚8cm，长40cm，宽20cm，在孔洞中，种植对N、P等营养元素具有高效吸收能力且环境适应性强的多年生植物，选用多年生水草——聚草（Myriophyllumspicatum）

该蔬菜基地总面积1100亩，其中种植区域面积520亩，主要进行设施与露地蔬菜种植。示范工程建设前菜地废水不经任何有效处理而直接排放，总排水口总氮浓度在6.83 mg·L^-1～4.65 mg·L^-1之间，总磷浓度在1.93 mg·L^-1～1.43 mg·L^-1之间，分别为《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》中Ⅴ类水质标准的3.41～2.33倍、4.87～3.58倍，蔬菜地面源污染问题日益严重。依据此发明，在示范区经过两年有效的运行、维护，该蔬菜地总排水水质得到明显提升，2011年、2012年总氮浓度分别削减为4.18 mg·L^-1～2.33 mg·L^-1及3.41 mg·L^-1～1.56 mg·L^-1，与2010年同月份相比，去除率分别达0.33～0.52、0.43～0.67；2011年、2012年总磷浓度分别削减为1.88 mg·L^-1～0.59 mg·L^-1及1.12 mg·L^-1～0.28 mg·L^-1，去除率分别达0.23～0.59、0.43～0.82。在农田原有沟渠基础上进行生态沟渠改造，不仅有效改善示范区农田排水水质，节约农田土地资源，同时防止农田水土流失，达到因地制宜、成本合理、实用高效、保持水土、维护便捷的效果。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (6)

1.适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，其特征在于：所述的沟渠横断面为梯形，所述沟渠两侧的渠壁（1）表面铺设有带孔洞的水泥板，沟渠的渠底（2）铺设有植草砖，所述植草砖的形状为8字形。

2.根据权利要求1所述的适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，其特征在于：所述的水泥板采用钢筋混凝土结构，水泥板表面间隔均布6-9个孔洞，所述孔洞中种植香菇草。

3.根据权利要求2所述的适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，其特征在于：所述的水泥板规格为：厚5 cm，长60 cm，宽60 cm；孔洞直径5-10cm，相邻两孔间距为15-20cm。

4.根据权利要求1所述的适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，其特征在于：所述的植草砖的规格为：厚8cm，长40cm，宽20cm。

5.根据权利要求1或4所述的适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，其特征在于：所述的植草砖内种植有聚草。

6.根据权利要求1所述的适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，其特征在于：所述的沟渠内设置有拦截过滤网。

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