CN104628143A - 生态型灌区排水系统湿地净污方法 - Google Patents

Abstract

本发明是生态型灌区排水系统湿地净污方法，包括1）在排水农沟与斗沟相接处建节点净污湿地净污单元；2）由多块节点净污湿地单元并联建成湿地净污系统；3）农田需水量通过灌水渠进入农田；4）田间排水由单块农田流入排水毛沟后，依次流经排水农沟、导流槽、节点湿地净污单元、生态石笼坝，最后进入斗沟。优点：能有效去除农药、重金属等有害物质和氮、磷营养物质，减小对受纳水体的危害；湿地面积和植物种植密度根据农田排水面积和排水量进行确定，节省农田用地、节约建设成本；灌水毛渠入口处设置闸门，可以对灌水量进行调节控制，节约灌水量，提高灌溉效率；施工方便、易于推广且不影响灌区的正常灌排水工程，同时能提高灌区景观效应。

Description

生态型灌区排水系统湿地净污方法

技术领域

本发明具体涉及一种通过在灌区排水农沟与斗沟（或斗沟与支沟）相接处构建净污湿地，用以对灌区农田面源污染进行有效净化的生态型灌区排水系统湿地净污方法。属于农田水污染控制与生态修复技术领域。

背景技术

近年来我国节水灌溉技术得到了大面积的推广应用，以提高排水再利用为理念的控制技术也得到了一定发展。然而，传统农田耕作中化肥利用率较低且投入量过大，这在增加生产成本的同时还会加剧受纳水体的富营养化趋势、威胁生态环境安全。以太湖地区为例，目前农田施肥量可高达800 kg/hm²，远远超过了肥料的合理施用量，而肥料利用率不足15%。美国环境保护总署已把农业列为河流和湖泊的第一污染源，农业面源污染中的农药、化肥、重金属等有害物质的迁移及其造成的严重污染已成为世界性的生态与环境问题。

为了更好地实现农业可持续发展，学者们对生态灌区的构建模式开展了研究，主要从水资源循环利用、灌区空间布局、沟渠形态构建等方面进行了探讨。实践证明，生态灌区的建设可以有效提高水资源利用效率，它已成为我国农业生产的必需工程技术，而如何将先进的肥料管理模式、节水灌溉技术与排水技术相结合，实现生态灌区的“节水、高产、控污”已成为迫切需要解决的科学问题。

湿地作为陆生和水生系统过渡带，其纳污净化的生态功早得到重视，针对湿地系统截留农田面源污染的研究也取得了较大进展，其原理在于：农田径流经过湿地时，流速得到减缓，同时湿地中的基质、植物和微生物形成一个复合系统，通过截留过滤、吸附、沉淀、植物吸收和微生物降解等过程实现水体净化。如专利CN102561254A公开了一种设置在河道两侧的湿地处理系统，它通过在河道两侧建设生态截污沟减小了农田排水对受纳水体水质的影响；专利CN103288312A公开了一种排水沟便携式人工湿地净化箱，它通过在净化箱中构建微型人工湿地区和生物净化区，降低农田排水对受纳水体的危害。然而，这些构建技术往往占用了大量农业用地或采用复杂基建施工，有时还会阻塞田间排水沟渠；它们对本具有密切联系的灌溉、排水、湿地三部分的协同效应未有充分认识，没有协调好灌溉高效节水、工程净化减污和技术易于施行的关系，使得湿地技术在生态灌区中的应用受到了很大的限制。

发明内容

本发明提出的是一种生态型灌区排水系统湿地净污方法，其目的在于针对灌区田间排水对受纳水体的污染，并根据排水面积、排水量和污染负荷调节湿地面积和植物种植密度，用以对灌区面源污染进行有效净化，能够控制农田面源污染、减小受纳水体污染风险、提高灌区景观效应，同时施工方便、易于推广、不影响灌区正常灌排水过程。

本发明的技术解决方案：生态型灌区排水系统湿地净污方法，包括

1）在排水农沟与斗沟相接处建节点净污湿地净污单元，湿地面积根据农田排水面积和排水量进行确定；

2）由多块节点净污湿地单元并联建成湿地净污系统；

3）农田需水量通过灌水渠进入农田，农田需水量由设于灌水农渠入口处的调节闸门调节、控制；

4）田间排水由单块农田流入排水毛沟后，依次流经排水农沟、导流槽、节点湿地净污单元、生态石笼坝，最后进入斗沟。

本发明的优点主要包括：

（1）本发明在农沟与斗沟（或斗沟与支沟）相接处构建净污湿地，能有效去除农药、重金属等有害物质和氮、磷等营养物质，减小对受纳水体的危害；湿地面积和植物种植密度根据农田排水面积和排水量进行确定，节省农田用地、节约建设成本。

（2）本发明在灌水毛渠入口处设置闸门，可以对灌水量进行调节控制，节约灌水量，提高灌溉效率。

（3）本发明施工方便、易于推广且不影响灌区的正常灌排水工程，同时能提高灌区景观效应。

附图说明

图1是生态型灌区排水系统斗沟与农沟相接的净污湿地示意图。

图2是净污湿地单元的俯视结构图。

图3是图2所示A-A截面剖视图。

图中的1是灌溉斗渠、2是灌溉农渠、3是调节闸门、4是灌溉毛渠、5是排水毛沟、6是排水农沟、7是节点净污湿地单元、8是排水斗沟、9是机耕路、10是渠桥、11是沟桥、12是道路、13是湿地植物、14是导流隔板、15是生态石笼坝、16是干砌石。

具体实施方式

生态型灌区排水系统湿地净污方法，包括

1）在排水农沟6与斗沟8相接处建节点净污湿地净污单元7，湿地面积根据农田排水面积和排水量进行确定；

2）由多块节点净污湿地单元7并联建成湿地净污系统；

3）农田需水量通过灌水渠进入农田，农田需水量由设于灌水农渠2入口处的调节闸门3调节、控制；

4）田间排水由单块农田流入排水毛沟5后，依次流经排水农沟6、导流槽、节点湿地净污单元7、生态石笼坝15，最后进入斗沟8。

所述灌水渠根据不同级别分为灌溉斗渠1、灌溉农渠2和灌溉毛渠4。

所述排水沟根据不同级别分为排水毛沟5、排水农沟6和排水斗沟8。

所述农田两侧设机耕路9，机耕路9分别通过渠桥和沟桥跨过灌水斗渠1和排水斗沟8。

所述节点湿地净污单元7包括湿地植物13、导流隔板14和生态石笼坝15。

所述湿地植物13由挺水植物和沉水植物，挺水植物如芦苇、茭草混合组成；沉水植物由菹草、苦草混合组成。

所述导流隔板14用以构建导流槽，增加水体流动路程和净化处理效果。所述生态石笼坝15置于排水农沟6前端，其表面形成的生物膜可以对重金属、农药有害物质和氮、磷等营养物质进一步进化处理。

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的描述。

如图1所示，灌水渠根据不同级别分为灌溉斗渠1、灌溉农渠2和灌溉毛渠4，排水沟根据不同级别分为排水毛沟5、排水农沟6和排水斗沟8，机耕路9分别通过渠桥和沟桥跨过灌水斗渠1和排水斗沟8；调节闸门3设于灌水农渠2入口处用以调节、控制水量；湿地净污系统由多块节点净污湿地单元7并联而成，净污湿地单元7设于排水农沟6与斗沟8相接处，湿地面积根据农田排水面积和排水量进行确定。

如图2、图3所示，节点湿地系统单元7包括湿地植物13、导流隔板14和生态石笼坝15。湿地植物13由挺水植物如芦苇、茭草和沉水植物如菹草、苦草混合组成；导流隔板14用以构建导流槽，增加水体流动路程和净化处理效果；生态石笼坝15置于排水农沟6前端，其表面形成的生物膜可以对重金属、农药等有害物质和氮、磷等营养物质进一步进化处理。

本方法工作原理：灌溉期，根据农田需水量调节进水闸门3，节约灌水量，提高灌溉效率；灌区排水期，田间排水由单块农田流入排水毛沟5后，依次流经排水农沟6、导流槽、净污湿地7、生态石笼坝15，最后进入斗沟8。

本发明能够控制农田面源污染、减小受纳水体污染风险、提高灌区景观效应，同时施工方便、易于推广、不影响灌区正常灌排水过程。

Claims (8)

1.生态型灌区排水系统湿地净污方法，其特征是包括

1）在排水农沟与斗沟相接处建节点净污湿地净污单元，湿地面积根据农田排水面积和排水量进行确定；

2）由多块节点净污湿地单元并联建成湿地净污系统；

3）农田需水量通过灌水渠进入农田，农田需水量由设于灌水农渠入口处的调节闸门调节、控制；

4）田间排水由单块农田流入排水毛沟后，依次流经排水农沟、导流槽、节点湿地净污单元、生态石笼坝，最后进入斗沟。

2.根据权利要求1所述的生态型灌区排水系统湿地净污方法，其特征是所述灌水渠根据不同级别分为灌溉斗渠、灌溉农渠和灌溉毛渠。

3.根据权利要求1所述的生态型灌区排水系统湿地净污方法，其特征是所述排水沟根据不同级别分为排水毛沟、排水农沟和排水斗沟。

4.根据权利要求1所述的生态型灌区排水系统湿地净污方法，其特征是所述农田两侧设机耕路，机耕路分别通过渠桥和沟桥跨过灌水斗渠和排水斗沟。

5.根据权利要求1所述的生态型灌区排水系统湿地净污方法，其特征是所述节点湿地净污单元包括湿地植物、导流隔板和生态石笼坝。

6.根据权利要求5所述的生态型灌区排水系统湿地净污方法，其特征是所述湿地植物由挺水植物和沉水植物，挺水植物如芦苇、茭草混合组成；沉水植物由菹草、苦草混合组成。

7.根据权利要求5所述的生态型灌区排水系统湿地净污方法，其特征是所述导流隔板用以构建导流槽，增加水体流动路程和净化处理效果。

8.根据权利要求5所述的生态型灌区排水系统湿地净污方法，其特征是所述生态石笼坝置于排水农沟前端，其表面形成的生物膜可以对重金属、农药有害物质和氮、磷营养物质进一步进化处理。