CN105421566A - 一种稻田污染物联控消纳装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稻田污染物联控消纳装置及其方法。装置中若干条用于收集初期径流的纳水管道汇集后连入第一蓄水池，进水泵通过管道一端与第一蓄水池相连，另一端与稻田进水口相连；稻田分割为若干块长条形的子田块，相连的子田块之间的田埂上均设置控制闸门，控制闸门交错设置使进水口流入的初期径流需流经最长距离才能从出水口排出；稻田的出水口与第二蓄水池相连，第二蓄水池通过回流泵与稻田的进水口相连；控制装置与控制闸门、进水泵、回流泵和出水闸门相连并控制其运行状态。本发明的有益效果是能将污染物浓度较高、对水体危害较大的初期径流合理地蓄积于蓄水池中，并在非降雨时段进行灌溉利用，将稻田作为一个生态湿地进行污染物消纳。

Description

一种稻田污染物联控消纳装置及方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种稻田污染物联控消纳装置及方法。

背景技术

暴雨是农田氮、磷进入环境水体的主要驱动力，产生的径流绝大部分通过农田排水沟渠进入到毗邻水体中。近年来，国内外开展了大量农田径流污染物流失特征的研究，发现径流氮磷浓度峰值出现在径流产流后半个小时甚至更短的时间内，其后径流氮磷浓度主要与雨水本身氮磷浓度相关。一般在一场降雨过程中，占总径流量20％或25％的初期径流，冲刷排放了径流污染量的50％。因此，对初期雨水径流的处理与处置是农业面源污染是雨水径流污染控制工程的技术关键，对于整体改善周边水体水质至关重要。

我国研究者对降雨初期径流氮磷污染控制方面，大多是针对城镇面源开展的。目前，关于农业面源初期径流污染物控制方面的先进适用技术研发还相对较少。大规模的径流截留系统构建、人工湿地或生态塘开发以及绿地建设，对于农业用地已经十分紧张的情况来说显然难以推广应用。因此，开发一套既能利用降雨初期径流又能充分利用自然条件的系统，势在必行。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种稻田污染物联控消纳装置及方法。具体技术方案如下：

稻田污染物联控消纳装置包括纳水管道、第一蓄水池、控制装置、进水泵、稻田、控制闸门、第二蓄水池、回流泵和出水闸门，若干条用于收集初期径流的纳水管道汇集后连入第一蓄水池，进水泵通过管道一端与第一蓄水池相连，另一端与稻田进水口相连；稻田分割为若干块长条形的子田块，相连的子田块之间的田埂上均设置控制闸门，控制闸门交错设置使进水口流入的初期径流需流经最长距离才能从出水口排出；稻田的出水口与第二蓄水池相连，第二蓄水池通过回流泵与稻田的进水口相连；控制装置与控制闸门、进水泵、回流泵和出水闸门相连并控制其运行状态。

作为优选，还设有与控制装置相连的雨量感应器，所述的纳水管道与第一蓄水池之间还设有控制进水的第一闸阀，第一闸阀由控制装置控制。

进一步的，所述的第一闸阀前端的纳水管道与超越管道相连，超越管道上设有由控制装置控制的第二闸阀，第二闸阀前端的超越管道与稻田进水口相连。

作为优选，若干个控制闸门联动开闭或单独开闭。

作为优选，所述的第一蓄水池和/或第二蓄水池采用天然池塘或河道。

一种利用所述装置的初期径流稻田污染物联控消纳方法，步骤如下：

1)将纳水管道布设与初期径流集水区域，使集水区域内的径流能汇流进入第一蓄水池内；

2)设定第一闸阀在初始状态关闭，控制闸门均开启，出水闸门关闭；

3)当雨量感应器感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池有多余库容时，控制装置开启第一闸阀，将纳水管道中的初期径流排入第一蓄水池内进行存储；当雨量感应器感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池没有多余库容时，控制装置关闭第一闸阀和第二闸阀，将纳水管道中的初期径流排入稻田进水口进行消纳；当雨量感应器感应到本场降雨量达到预设关闭值时，控制装置关闭第一闸阀并开启第二闸阀，将纳水管道中的初期径流直接通过超越管道排出；

降雨过程中，出水闸门由控制装置视稻田田面水高度及水稻需水情况进行间歇性开闭，排出的径流蓄积于第二蓄水池供回流使用；

4)当雨量感应器感应到本场降雨结束时，控制装置关闭第一闸阀和出水闸门，根据稻田田面水高度及水稻需水情况开启进水泵，将初期径流用于灌溉，达到污染物消纳功能。

作为该方法的优选，所述的预设启动值为能使初期径流集水区域产生初期径流的降雨量；所述的预设关闭值为使初期径流集水区域产生的初期径流污染物浓度为雨水中污染物浓度的2～5倍时的降雨量。

本发明的有益效果是能将污染物浓度较高、对水体危害较大的初期径流合理地蓄积于蓄水池中，并在非降雨时段进行灌溉利用，将稻田作为一个生态湿地进行污染物消纳。而通过特殊设计的稻田，能最大程度延长径流水的停留时间，达到最大量消纳污染物的目的。

附图说明

图1为一种稻田污染物联控消纳装置的示意图；

图2为设有超越管道的稻田污染物联控消纳装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步阐述。

一种稻田污染物联控消纳装置，包括纳水管道1、第一蓄水池3、控制装置4、进水泵6、稻田7、控制闸门8、第二蓄水池9、回流泵10和出水闸门12。若干条用于收集初期径流的纳水管道1汇集后连入第一蓄水池3，纳水管道1可通过重力自流方式，但碰到低洼处也可采用泵站抽水形式。进水泵6通过管道一端与第一蓄水池3相连，另一端与稻田7进水口相连。稻田7原本为传统耕作状态下的田块，此处将其分割为若干块长条形的子田块，各子田块之间均通过15～25cm的田埂进行相隔，相连的子田块之间的田埂上均设置控制闸门8。控制闸门8的作用是根据实际情况选择打开或者关闭，以调节相邻两子田块的水位高度。控制闸门8交错设置，即相邻的两条田埂上的控制闸门8分别设置在不同的侧边上，使进水口呈弓字形流向，流入的初期径流需流经最长距离才能从出水口排出。稻田7的出水口与第二蓄水池9相连，第二蓄水池9通过回流泵10与稻田7的进水口相连。当稻田7排出的径流水浓度较高时，可用于回流或灌溉其他的农田。控制闸门8、进水泵6、回流泵10和出水闸门12均与控制装置4相连并控制其运行状态。

为了方式暴雨其蓄水池过满溢流，消纳装置中还设有与控制装置4相连的雨量感应器5，所述的纳水管道1与第一蓄水池3之间还设有控制进水的第一闸阀2，第一闸阀2由控制装置4装置。第一闸阀2前端的纳水管道1与超越管道11相连，超越管道11上设有由控制装置4控制的第二闸阀13，第二闸阀13前端的超越管道11与稻田7进水口相连。

实际使用时，若干个控制闸门8联动开闭或单独开闭。通常情况下控制闸门8均为开启状态，径流水能弓字形环流，仅当不同田块需要采用不同灌溉模式时，可单独控制水位高度。第一蓄水池3和/或第二蓄水池9可采用天然池塘或河道，以减少对生态环境的破坏，又能最大限度利用当地的环境。

一种利用上述装置的初期径流稻田污染物联控消纳方法，步骤如下：

1)将纳水管道1布设与初期径流集水区域，使集水区域内的径流能汇流进入第一蓄水池3内；

2)设定第一闸阀2在初始状态关闭，控制闸门8均开启，出水闸门12关闭；

3)当雨量感应器5感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池3有多余库容时，控制装置4开启第一闸阀2，将纳水管道1中的初期径流排入第一蓄水池3内进行存储；当雨量感应器5感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池3没有多余库容时，控制装置4关闭第一闸阀2和第二闸阀13，将纳水管道1中的初期径流排入稻田7进水口进行消纳；当雨量感应器5感应到本场降雨量达到预设关闭值时，控制装置4关闭第一闸阀2并开启第二闸阀13，将纳水管道1中的初期径流直接通过超越管道11排出；

降雨过程中，出水闸门12由控制装置4视稻田7田面水高度及水稻需水情况进行间歇性开闭，排出的径流蓄积于第二蓄水池9供回流使用；

4)当雨量感应器5感应到本场降雨结束时，控制装置4关闭第一闸阀2和出水闸门12，根据稻田7田面水高度及水稻需水情况开启进水泵6，将初期径流用于灌溉，达到污染物消纳功能。

预设启动值为能使初期径流集水区域产生初期径流的降雨量，该值可通过降雨-径流试验进行确定。所述的预设关闭值为使初期径流集水区域产生的初期径流污染物浓度为雨水中污染物浓度的2～5倍时的降雨量，在该浓度下，径流中污染物已经不会对水体造成太大的危害，且由于浓度不高，稻田湿地系统的处理效率也不高，可直接排放。

Claims (7)

1.一种稻田污染物联控消纳装置，其特征在于，包括纳水管道(1)、第一蓄水池(3)、控制装置(4)、进水泵(6)、稻田(7)、控制闸门(8)、第二蓄水池(9)、回流泵(10)和出水闸门(12)，若干条用于收集初期径流的纳水管道(1)汇集后连入第一蓄水池(3)，进水泵(6)通过管道一端与第一蓄水池(3)相连，另一端与稻田(7)进水口相连；稻田(7)分割为若干块长条形的子田块，相连的子田块之间的田埂上均设置控制闸门(8)，控制闸门(8)交错设置使进水口流入的初期径流需流经最长距离才能从出水口排出；稻田(7)的出水口与第二蓄水池(9)相连，第二蓄水池(9)通过回流泵(10)与稻田(7)的进水口相连；控制装置(4)与控制闸门(8)、进水泵(6)、回流泵(10)和出水闸门(12)相连并控制其运行状态。

2.如权利要求1所述的稻田污染物联控消纳装置，其特征在于，还设有与控制装置(4)相连的雨量感应器(5)，所述的纳水管道(1)与第一蓄水池(3)之间还设有控制进水的第一闸阀(2)，第一闸阀(2)由控制装置(4)控制。

3.如权利要求2所述的稻田污染物联控消纳装置，其特征在于，所述的第一闸阀(2)前端的纳水管道(1)与超越管道(11)相连，超越管道(11)上设有由控制装置(4)控制的第二闸阀(13)，第二闸阀(13)前端的超越管道(11)与稻田(7)进水口相连。

4.如权利要求1所述的稻田污染物联控消纳装置，其特征在于，若干个控制闸门(8)联动开闭或单独开闭。

5.如权利要求1所述的稻田污染物联控消纳装置，其特征在于，所述的第一蓄水池(3)和/或第二蓄水池(9)采用天然池塘或河道。

6.一种利用如权利要求3所述装置的初期径流稻田污染物联控消纳方法，其特征在于，步骤如下：

1)将纳水管道(1)布设与初期径流集水区域，使集水区域内的径流能汇流进入第一蓄水池(3)内；

2)设定第一闸阀(2)在初始状态关闭，控制闸门(8)均开启，出水闸门(12)关闭；

3)当雨量感应器(5)感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池(3)有多余库容时，控制装置(4)开启第一闸阀(2)，将纳水管道(1)中的初期径流排入第一蓄水池(3)内进行存储；当雨量感应器(5)感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池(3)没有多余库容时，控制装置(4)关闭第一闸阀(2)第二闸阀(13)和，将纳水管道(1)中的初期径流排入稻田(7)进水口进行消纳；当雨量感应器(5)感应到本场降雨量达到预设关闭值时，控制装置(4)关闭第一闸阀(2)并开启第二闸阀(13)，将纳水管道(1)中的初期径流直接通过超越管道(11)排出；

降雨过程中，出水闸门(12)由控制装置(4)视稻田(7)田面水高度及水稻需水情况进行间歇性开闭，排出的径流蓄积于第二蓄水池(9)供回流使用；

4)当雨量感应器(5)感应到本场降雨结束时，控制装置(4)关闭第一闸阀(2)和出水闸门(12)，根据稻田(7)田面水高度及水稻需水情况开启进水泵(6)，将初期径流用于灌溉，达到污染物消纳功能。

7.如权利要求6所述的初期径流稻田污染物联控消纳方法，其特征在于，所述的预设启动值为能使初期径流集水区域产生初期径流的降雨量；所述的预设关闭值为使初期径流集水区域产生的初期径流污染物浓度为雨水中污染物浓度的2～5倍时的降雨量。