CN104773835A - 一种灌区水田四周定点排水湿地构建系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其结构包括溢流式水田1、阶梯式净化湿地3、生态池塘湿地和生态护坡6，其中生态池塘湿地和生态护坡6在涉溢流式水田1中，生态池塘湿地和生态护坡6的四周上等分设有阶梯式净化湿地3。优点：本发明借助水田退水较为集中的特点，有效利用排入水塘的边坡，构建边坡湿地净化污染物，减少灌区农田中污染物外排和雨水径流对河湖水体造成的影响，实现生态灌区农业的可持续发展。

Description

一种灌区水田四周定点排水湿地构建系统

技术领域

本发明涉及的是一种灌区水田四周定点排水湿地构建系统，属于农田面源污染控制技术领域。

背景技术

灌区的田间排水是一种含有氮、磷和残留农药等多种污染物的典型污染水，近年来已成为河湖等水域富营养化的主要污染源。为了减小田间排水造成的污染和不利影响，人们广泛采用了生态沟渠、人工湿地、生物氧化塘等相对经济且环保的工程措施。如专利CN103803760A在每块稻田退水口下方设置湿地净污池并多级串联，减少农田退水中的氮磷污染物和有毒有害物质；专利CN102145957B在农田排水沟末端、农田排水涵管之前设置椭圆形生态缓冲区和生态净化筒从而控制流速、净化水体。然而，沟渠等小型工程区的建设需要复杂施工、对灌区的完整性和景观性造成严重影响，农田排水在其中的停留时间也较短，净化效果较差；另一方面，以往的农田面源污染控制技术需要较多的人工运行和维护，才能实现灌溉、排水、净化等目的；同时，农田排水是典型的非点源污染，存在水质水量变化大、范围广等特点，而上述工程技术往往针对单块农田，工程技术应用效率低。

灌区水田退水较为集中，同时灌区内存在大量的天然池塘和洼地，如将其改造为湿地处理系统可以高效减少农田排水对受纳河湖的污染，但是关于水田四周定点排水湿地系统构建技术的相关报道较少。针对上述问题，本发明提出了一种适用于生态型灌区中的四周定点排水湿地系统构建技术，尤其适用于水质水量波动较大的水田区域。它根据田间需水量调节溢流堰的高度，田间排水可自由排出，减少人力资源的投入；同时，它利用水田退水较为集中的特点，将灌区内大量存在的自然水塘或洼地改造为池塘湿地，并利用水塘的边坡构建边坡湿地净化污染物，提高水体停留时间和净化处理效果。本发明能够减少灌区农田中污染物外排和雨水径流对河湖水体造成的影响，提高水资源的利用效率并兼具一定景观效应，实现生态灌区农业的可持续发展。

发明内容

本发明提出的是一种灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其目的在于针对灌区水田田间排水对生态环境的影响，克服传统工程技术的缺点和不足，具体指的是在水田中央设置挺水湿地岛和沉水植物区联合的池塘湿地，四周水田在不同生长阶段由溢流式排水口排水，排水经阶梯式净化湿地和池塘湿地净化后，集中经排水沟流入受纳河湖。借助水田退水较为集中的特点，有效利用排入水塘的边坡，构建边坡湿地净化污染物。这可以减少农田污染物外排对河湖水体的影响，提高生态灌区农业的可持续发展。

本发明的技术解决方案：一种灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是包括溢流式水田、阶梯式净化湿地、生态池塘湿地和生态护坡，其中生态池塘湿地和生态护坡在溢流式水田中，生态池塘湿地和生态护坡的四周上等分设有阶梯式净化湿地。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

1）本发明根据田间需水量调节溢流堰的高度，田间排水可自由排出，减少人力资源的投入；

2）本发明能够利用阶梯式净化湿地和生态池塘湿地对灌区田间排水进行多重净化减污，减小农田面源污染物外排对河流和湖泊造成的影响；

3）本发明借助水田退水较为集中的特点，有效利用排入水塘的边坡，构建边坡湿地净化污染物；

4）本发明不需要建设过多的沟渠等小型工程区，减少复杂施工、保持灌区的完整性；工程建设后不影响地表径流和农田排水过程，还可以增加灌区的景观性和生态多样性；

5）生态池塘湿地的植被护坡可对灌区内的生活污水和雨水径流进行一定程度的净化，减小它们对受纳河湖造成的污染。

附图说明

图1是灌区水田四周定点排水湿地构建系统整体布置示意图。

图2是阶梯式净化湿地A-A截面剖视图。

图3是池塘湿地植被护坡示意图。

图中的1是水田、2是溢流式排水口、3是阶梯式净化湿地、4是挺水植物岛、5是沉水植物区、6是植被护坡、7是排水沟、8是节制闸、9是受纳河流、10是堰桥、11是田埂、12溢流堰、13是引水横沟、14是渗滤坝、15是水生或湿生植物、16是土壤层、17是填料基质，18是木质桩板或无砂混凝土桩板，19是水稻，20是三维网垫。

具体实施方式

一种灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其结构包括溢流式水田1、阶梯式净化湿地3、生态池塘湿地和生态护坡6，其中生态池塘湿地和生态护坡6在涉溢流式水田1中，生态池塘湿地和生态护坡6的四周上等分设有阶梯式净化湿地3。

所述溢流式水田1位于生态池塘湿地四周，其排水通过溢流式排水口2流入引水横沟13，随后进入阶梯式净化湿地3和生态池塘湿地。

所述池塘湿地由自然水塘或洼地改造成带斜坡的湿地池，斜坡的坡度为30°，由挺水植物岛4和沉水植物区5组成，池塘湿地可单独存在或者由多个系统串联而成；池塘湿地经排水沟7与受纳河湖9相连，在排水口处设有节制闸8，农田排水经净化处理后排出。

所述阶梯式净化湿地3由渗滤坝14、水生植物15、土壤层16、填料基质层17、木质桩板18和排水孔19构成，设置阶梯级数为3级。

所述木质桩板18与岸坡之间填充土壤、砾石、净水填料物质，并在土壤上种植挺水植物15，形成定点多级排水湿地系统。

所述阶梯式净化湿地前端设有截水横沟13和复合基质渗滤坝14，排水以潜流和表面流两种形式进入阶梯式净化湿地3；渗滤坝14可对排水中的秸秆、垃圾废弃物起到隔离作用。

所述阶梯式湿地3的每级湿地由下至上依次为基质层17、土壤层16和植物15，基质层17由砾石、果壳活性炭、陶粒滤料净水填料组成；土壤层16设置在基质层的上方，厚度为30cm；植物15为水生或湿生植物，选择吸附能力强、生长量大、易维护且净化效果较好的种类。

所述生态护坡6上铺设三维网垫20。

所述三维网垫是由聚乙烯材料制成。

在作物的不同生长阶段，根据田间需水量调节溢流堰的高度；排水经阶梯式湿地净化后流入池塘湿地，其中的挺水植物岛和沉水植物区可对排水进行二次净化，排水经净化后集中由排水沟流入受纳河流。

溢流式水田的排水通过溢流式排水口进入阶梯式净化湿地，溢流堰顶低于田埂高度且可根据水田需水量进行调节，溢流式排水口的数目根据单块水田的面积大小确定。

阶梯式净化湿地以无砂混凝土桩板或木质桩板为主要构件，通过在桩板与岸坡之间填充土壤、砾石、净水填料等物质，并在土壤上种植植物，形成多级排水湿地系统。

阶梯式净化湿地的前端设有截水横沟和复合基质渗滤坝，灌区排水可以潜流和表面流两种形式进入阶梯式湿地；渗滤坝可对排水中的秸秆、垃圾等废弃物起到一定隔离作用。

池塘湿地由自然水塘或洼地改造成带斜坡的湿地池，可单独存在或者由多个系统串联而成，主要包括挺水植物岛和沉水植物；挺水植物岛的大小和形状不规则，便于形成蜿蜒曲折的水体流向，增加水体停留时间和净化处理效果。

植被护坡构建采用三维网垫技术，既能抵御水流动力牵拉，又能适应地基变形，可有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，对雨水径流和生活污水起到一定的净化作用。

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，溢流式水田1的排水通过溢流式排水口2流入引水横沟13，随后进入阶梯式净化湿地3和生态池塘湿地。池塘湿地的建设由自然水塘或洼地改造成带斜坡的湿地池，斜坡的坡度为30°，主要由挺水植物岛4和沉水植物区5组成，池塘湿地可单独存在或者由多个系统串联而成；挺水植物岛的大小和形状不规则，便于形成蜿蜒曲折的水体流向，增加水体停留时间和净化处理效果；池塘湿地经排水沟7与受纳河湖9相连，在排水口处设有节制闸8，农田排水经净化处理达一定程度后方可排出。

如图2所示，阶梯式净化湿地3以木质桩板18为主要构件，通过在桩板与岸坡之间填充土壤、砾石、净水填料等物质，并在土壤上种植挺水植物15，形成定点多级排水湿地系统。根据斜坡的高度、灌区水田的汇水面积、降雨径流、污染负荷等因素，设置阶梯级数为3级。阶梯式净化湿地前端设有截水横沟13和复合基质渗滤坝14，排水以潜流和表面流两种形式进入阶梯式净化湿地3；渗滤坝14可对排水中的秸秆、垃圾等废弃物起到一定隔离作用。

阶梯式湿地3的每级湿地由下至上依次为基质层17、土壤层16和植物15，基质层17由砾石、果壳活性炭、陶粒滤料等净水填料组成；土壤层16设置在基质层的上方，厚度为30cm；植物15为水生或湿生植物，选择吸附能力强、生长量大、易维护且净化效果较好的种类。

如图3所示，池塘湿地的植被护坡6构建采用三维网垫技术，其主要材料是由聚乙烯材料制成的网垫20，既能抵御水流动力牵拉，又能适应地基变形。植物的根系穿过网格均衡生长，长大的草皮使网垫、土壤和植物牢固地结合在一起，可有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，提高净化池塘湿地的安全性、稳定性和景观生态性。

净化流程：在作物的不同生长阶段，根据田间需水量调节溢流堰12的高度；田间排水中的重金属、化肥农药残留物等污染物可由阶梯式湿地3得到初步净化；排水进入池塘湿地后，其中的挺水植物岛4和沉水植物区5可对排水进行二次净化；排水经净化后集中由排水沟7流入受纳河流9；池塘湿地的植被护坡6可抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，并能对雨水径流和生活污水进行一定程度的净化。

本发明借助水田退水较为集中的特点，有效利用排入水塘的边坡，构建边坡湿地净化污染物。它能够减少灌区农田中污染物外排和雨水径流对河湖水体造成的影响，提高水资源的利用效率并兼具一定景观效应，实现生态灌区农业的可持续发展。

Claims (10)

1.一种灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是包括溢流式水田、阶梯式净化湿地、生态池塘湿地和生态护坡，其中生态池塘湿地和生态护坡在溢流式水田中，生态池塘湿地和生态护坡的四周上等分设有阶梯式净化湿地。

2.根据权利要求1所述的灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是所述的溢流式水田位于生态池塘湿地四周，其排水通过溢流式排水口流入引水横沟，随后进入阶梯式净化湿地和生态池塘湿地。

3.根据权利要求2所述的灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是所述的池塘湿地由自然水塘或洼地改造成带斜坡的湿地池，斜坡的坡度为30°，由挺水植物岛和沉水植物区组成，池塘湿地可单独存在或者由多个系统串联而成；池塘湿地经排水沟与受纳河湖相连，在排水口处设有节制闸，农田排水经净化处理后排出。

4.根据权利要求1所述的灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是所述的阶梯式净化湿地由渗滤坝、水生植物、土壤层、填料基质层、木质桩板和排水孔构成，设置阶梯级数为3级。

5.根据权利要求4所述的灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是所述的木质桩板与岸坡之间填充土壤、砾石、净水填料物质，并在土壤上种植挺水植物，形成定点多级排水湿地系统。

6.根据权利要求4所述的灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是所述阶梯式净化湿地前端设有截水横沟和复合基质渗滤坝，排水以潜流和表面流两种形式进入阶梯式净化湿地；渗滤坝可对排水中的秸秆、垃圾废弃物起到隔离作用。

7.根据权利要求4所述的灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是所述阶梯式湿地的每级湿地由下至上依次为基质层、土壤层和植物，基质层由砾石、果壳活性炭、陶粒滤料净水填料组成；土壤层设置在基质层的上方，厚度为30cm；植物为水生或湿生植物，选择吸附能力强、生长量大、易维护且净化效果较好的种类。

8.根据权利要求1所述的灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是所述生态护坡上铺设三维网垫。

9.根据权利要求8所述的灌区水田四周定点排水湿地构建系统，其特征是所述三维网垫是由聚乙烯材料制成。

10.利用灌区水田四周定点排水湿地构建系统对雨水径流和生活污水进行净化的流程，其特征是在作物的不同生长阶段，根据田间需水量调节溢流堰的高度；田间排水中的重金属、化肥农药残留物等污染物可由阶梯式湿地得到初步净化；排水进入池塘湿地后，其中的挺水植物岛和沉水植物区可对排水进行二次净化；排水经净化后集中由排水沟流入受纳河流；池塘湿地的植被护坡可抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，并能对雨水径流和生活污水进行净化。