CN105850536B - 山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施 - Google Patents

山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施。该设施主要包括蔬菜地灌排沟渠、储水池、灌溉池、水泵、灌溉设施、水肥农药加灌池。在一级台地上设有储水池，储水池与蔬菜地灌排沟渠通过引水管连接；从二级台地起至最高级台地，每一台地上均设有一个灌溉池，相邻两台地上的灌溉池之间依次通过出水管、水泵和提水管连接；每个灌溉池连接有一个灌溉设施。本发明不但拦截了含氮、磷浓度高的高浓度菜地尾水，防止其直接排入河湖水体，减少化肥施用量，还能实现农田尾水在区域空间进行网络梯级化再分布利用，因地制宜地利用山区半山区的水力梯度进行农田尾水的自流灌溉，减少蔬菜地农田面源污染，保护河湖水环境安全。

Description

山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施
技术领域
本发明涉及农业环境保护及水资源高效利用技术领域。具体涉及一种山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施。
背景技术
蔬菜地在河湖近岸农田广泛分布，是河湖近岸农田重要的土地利用方式之一。蔬菜根系不发达，对水肥的依赖程度高，需要大量施肥和灌溉才能保证蔬菜生长，而且复种指数高，使得菜地表层土壤氮磷养分累积量高。蔬菜地在灌溉或降雨时，多余的灌溉水或降雨产生的径流会携带着土壤中的氮磷流出菜地，含氮、磷的高浓度菜地尾水沿着蔬菜地灌排沟渠进入相邻的河流或湖泊等水体，造成河流、湖泊水体富营养化严重，威胁着河湖的水环境安全。菜地是农田生态系统向河湖生态系统输出氮磷最大的一种土地类型(章明奎等，水网平原地区不同种植类型农田氮磷流失特征[J].应用生态学报,2011,22(12):3211-3220；高超等，不同土地利用方式下的地表径流磷输出及其季节性分布特征[J].环境科学学报,2005,25(11):1543-1549)，已成为河湖水环境安全威胁最大的一种面源污染方式。
目前对农田尾水的处理主要是截留净化为主，通过在沟渠内种植水生植物对径流水中的氮磷进行拦截净化(徐红灯等，水生植物对农田排水沟渠中氮、磷的截留效应[J].环境科学研究,2007,20(2):84-88)，净化后的尾水排入临近河湖水体。另外，通过对沟渠进行工程改造和植物构建相结合的方法，以此来减缓水流，沉淀泥沙等颗粒物质，净化径流水中氮磷(杨林章等，用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果[J].生态学杂志,2005,24(11):1371-1374)。可见，这些方法主要是对农田尾水的拦截、净化和再排放，而未对高浓度农田尾水进行拦截、储存和循环再利用。
目前，大部分蔬菜种植过程中仍然以大水漫灌，粗放施肥为主，虽然也有大量的精确定量灌溉施肥技术，但这些技术主要针对单一地块以节水节肥为目的提出的，未从保护河湖水环境安全出发，对农田尾水进行循环灌溉再利用，实现尾水灌溉过程中的水肥一体化高效利用。
山区半山区河湖近岸由于雨水的冲刷和河湖内水体的涨落，使山区半山区河湖近岸的地貌形成由低至高类似台阶的一级一级的台地，地势最低的台地称为一级台地，从，按地势由低至高依次称为一级台地起、二级台地、三级台地等，以此类推，至最高地势的台地，称为最高级台地，通常在各台地上种植蔬菜等各种作物。
发明内容
为解决山区半山区河湖近岸菜地排放的含氮、磷高浓度菜地尾水对河、湖水体的污染，以及目前蔬菜种植过程中因大水大肥造成的农田氮磷大量流失技术问题，本发明提供一种山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施。
本发明技术方案如下：
山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施，设有蔬菜地灌排沟渠，储水池、灌溉池、水泵、灌溉设施、水肥农药加灌池，具体结构如下：
在蔬菜地灌排沟渠尾端出水口设置有闸门，在蔬菜地灌排沟渠尾部的一侧设置一个储水池，且储水池设置在一级台地上，储水池内的底面和内壁设置有防水层，储水池与蔬菜地灌排沟渠之间通过引水管连通，引水管与蔬菜地灌排沟渠的连接处高于引水管与储水池的连接处，在引水管与蔬菜地灌排沟渠连接处设置有纱网，且在引水管上设置一个阀门；储水池的池壁下部连接有一根出水管，出水管与储水池连接处设置有纱网，且在出水管上设置有一个阀门，出水管的另一端与水泵的进水口连接，水泵的出水口与提水管的一端连接，该提水管的另一端与二级台地上的灌溉池连通；从二级台地起至最高级台地，每个台地上均设置有一个灌溉池，每个灌溉池内的底面和内壁设置有防水层；
每个灌溉池连接有一根主管，所述主管的一端与灌溉池的池壁下部连通，主管与灌溉池的连接处设置有纱网，主管的另一端封闭，在主管上设置有一个阀门；
在每个灌溉池的主管上连接有至少一个灌溉设施，所述灌溉设施分布在与所连接的灌溉池向下相邻的台地上，所述灌溉设施的结构是：设置有一级分支管、二级分支管、喷灌管、水肥农药加灌池、流量计，水肥农药出液管，喷头及阀门，在主管上的阀门至主管封闭的一端之间的主管上连接一级分支管，一级分支管的另一端封闭，每根一级分支管连接有一根二级分支管，二级分支管的另一端封闭，水肥农药出液管的一端与水肥农药加灌池的池壁下部连通，水肥农药出液管的另一端与二级分支管连通，在水肥农药出液管上沿液体流动方向依次设置一个阀门和一个流量计，在位于一级分支管与二级分支管连接处至水肥农药出液管与二级分支管连接处之间的二级分支管上沿液体流动方向依次设置有一个阀门和一个流量计，在水肥农药出液管与二级分支管连接处至二级分支管封闭的一端的二级分支管上连接有至少一根喷灌管，每根喷灌管上连接有至少一个喷头；所述水肥农药加灌池内的底面和内壁设置有防水层；
相邻两台地上的灌溉池之间设置有出水管、水泵和提水管，具体连接是：每个灌溉池池壁下部连接有一根出水管，出水管与该灌溉池连接处设置有纱网，该出水管上设置有一个阀门，该出水管的另一端与水泵的进水口连接，水泵的出水口与一根提水管的一端连接，该提水管的另一端与相邻的上一个台地上的灌溉池连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
通过本发明设施结构在蔬菜地灌排沟渠设置的闸门、引水管与一级台地上设置的储水池的连接，将蔬菜地灌排沟渠中含氮、磷浓度高的菜地尾水拦截并储存于储水池内，再通过二级台地以上设置的各灌溉池，以及储水池与灌溉池之间、各灌溉池之间的连接的管道和水泵，将含氮、磷浓度高的菜地尾水提升至各灌溉池内，不但能拦截含氮、磷高浓度菜地尾水，防止其直接排入河湖水体，还通过各灌溉池及其连接的灌溉设施，实现农田尾水在区域空间上进行网络梯级化再分布利用，因地制宜的利用山区半山区的水力梯度进行农田尾水的自流灌溉，实现了排放水、肥的高效利用，从而达到减少蔬菜地农田面源污染，保护河湖水环境安全，克服了目前对农田尾水只局限在拦截、净化和再排放，而未对高浓度农田尾水进行拦截、储存和循环再利用的缺陷。试验实例表明，比传统漫灌方式相比，本发明设施对300亩菜地喷灌，可对蔬菜地灌排沟渠中蔬菜地尾水循环再利用0.96万m3/季，节约灌溉水0.24万m3/季，提高20％的灌溉效率。通过本发明设施利用蔬菜地尾水，与撒施和穴施等传统施肥方式相比，化肥N、P2O5、K2O施用量分别减少了13.8kg/亩·季、2.4kg/亩·季和3.5kg/亩·季，减少率分别为38％、30％和23％。通过本发明设施对菜地尾水循环再利用，实现了农田尾水在蔬菜地灌排沟渠中径流入河、湖水中的氮、磷浓度的去除率分别为45％和52％，较传统漫灌方式，菜地每年减少3.47kg/hm2氮污染物和0.59kg/hm2磷污染物排入河、湖。
附图说明
图1是本发明山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施的结构示意图。
图2是图1中A区域放大图。
图中各标记依次表示：1为蔬菜地灌排沟渠，2为引水管，3为储水池，4为出水管，5为一级台地，6为水泵，7为提水管，8为灌溉池，9为二级台地，10为三级台地，11为主管，12为一级分支管，13为二级分支管，14为喷灌管，15为水肥农药加灌池，16为阀门，17为水肥农药出液管，18为喷头，19为闸门，20为流量计。
具体实施方式
实施地点：云南省大理市洱海湖滨带近岸蔬菜地，以种植青笋(Lactuca sativaL.)为例。
参见图1-图2，本发明山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施主要蔬菜地灌排沟渠1、储水池3、灌溉池8、水泵6、灌溉设施、水肥农药加灌池15，具体结构如下：
在蔬菜地灌排沟渠1尾端出水口设置有闸门19，在蔬菜地灌排沟渠1尾部的一侧设置一个储水池3，且储水池3设置在一级台地5上，储水池3内的底面和内壁设置有防水层，储水池3与蔬菜地灌排沟渠1之间通过引水管2连通，引水管2与蔬菜地灌排沟渠1的连接处高于引水管2与储水池3的连接处，在引水管2与蔬菜地灌排沟渠1连接处设置有纱网，且在引水管2上设置一个阀门16；储水池3的池壁下部连接有一根出水管4，出水管4与储水池3连接处设置有纱网，且在出水管4上设置有一个阀门16，出水管4的另一端与水泵6的进水口连接，水泵6的出水口与提水管7的一端连接，该提水管7的另一端与二级台地上的灌溉池8连通；从二级台地起至最高级台地，每个台地上均设置有一个灌溉池8，每个灌溉池8内的底面和内壁设置有防水层；
每个灌溉池8连接有一根主管11，所述主管11的一端与灌溉池8的池壁下部连通，主管11与灌溉池8的连接处设置有纱网，主管11的另一端封闭，在主管11上设置有一个阀门16；
在每个灌溉池8的主管11上连接有至少一个灌溉设施，所述灌溉设施分布在与所连接的灌溉池8向下相邻的台地上，所述灌溉设施的结构是：设置有一级分支管12、二级分支管13、喷灌管14、水肥农药加灌池15、流量计20，水肥农药出液管17，喷头18及阀门16，在主管11上的阀门16至主管11封闭的一端之间的主管11上连接一级分支管12，一级分支管12的另一端封闭，每根一级分支管12连接有一根二级分支管13，二级分支管13的另一端封闭，水肥农药出液管17的一端与水肥农药加灌池15的池壁下部连通，水肥农药出液管17的另一端与二级分支管13连通，在水肥农药出液管17上沿液体流动方向依次设置一个阀门16和一个流量计20，在位于一级分支管12与二级分支管13连接处至水肥农药出液管17与二级分支管13连接处之间的二级分支管13上沿液体流动方向依次设置有一个阀门16和一个流量计20，在水肥农药出液管17与二级分支管13连接处至二级分支管13封闭的一端的二级分支管13上连接有至少一根喷灌管14，每根喷灌管14上连接有至少一个喷头18；所述水肥农药加灌池15内的底面和内壁设置有防水层；
相邻两台地上的灌溉池8之间设置有出水管4、水泵6和提水管7，具体连接是：每个灌溉池8池壁下部连接有一根出水管4，出水管4与该灌溉池8连接处设置有纱网，该出水管4上设置有一个阀门16，该出水管4的另一端与水泵6的进水口连接，水泵6的出水口与一根提水管7的一端连接，该提水管7的另一端与相邻的上一个台地上的灌溉池8连通。
储水池3的容积根据蔬菜地总面积及每季蔬菜需水量进行设计，储水池3的容积大于(需要灌溉的总蔬菜地面积×需要灌溉的总蔬菜地每季单位面积需水量)/需要灌溉的总蔬菜地每季蔬菜灌溉次数。
各台地上的灌溉池8的容积根据需要辐射灌溉的蔬菜地面积及所辐射灌溉的蔬菜需水量进行设计，各台地上所述灌溉池8的容积大于(需要辐射灌溉的蔬菜地面积×需要辐射灌溉的蔬菜地每季单位面积需水量)/需要辐射灌溉的蔬菜地每季蔬菜灌溉次数。
本实施例在云南省大理市洱海湖滨带近岸蔬菜地有一级台地、二级台地和三级台地，三级台地为最高级台地。二级台地上的灌溉池8所连接的灌溉设施分布在与所连接的灌溉池8相邻的一级台地，三级台地上的灌溉池8所连接的灌溉设施分布在与其所连接的灌溉池(8)相邻的二级台地。
本发明设施使用时的主要操作如下：
第一步：监测本发明所述的一种山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施中蔬菜地灌排沟渠1排放的菜地尾水的高浓度污水排放时段、测算蔬菜地灌排沟渠1相邻需要灌溉的菜地面积；蔬菜地灌排沟渠1中排放的菜地尾水的总氮和/或总磷浓度高于中华人民共和国地表水环境质量标准GB 3838-2002中地表水V类水质量标准时为高浓度污水排放时段；即蔬菜地灌排沟渠1中排放的菜地尾水中的总氮浓度＞2mg/L和/或总磷浓度＞0.4mg/L时为高浓度污水排放时段，总氮浓度以纯N计，总磷浓度以纯P计。由于上述国家标准总磷浓度以纯P计，因此，监测的蔬菜地灌排沟渠1排放的菜地尾水中总磷浓度以纯P计，单位mg/L，而本发明设施中灌溉池中的磷浓度以P2O5浓度计，单位mg/L，其纯P和P2O5两者的换算公式为P＝0.44P2O5。
第二步：在蔬菜地灌排沟渠1中排放的菜地尾水为高浓度污水排放时段，关闭所述蔬菜地灌排沟渠1尾端出水口的闸门19，打开引水管2上的阀门16、各出水管4上的阀门16和各提水管7上的阀门16，开启各级台地上的水泵6，使蔬菜地灌排沟渠1中的菜地尾水流入一级台地5上的储水池3和在各级台地上的灌溉池8。
第三步：按下列公式确定水肥农药加灌池15内加入的水溶性氮化肥量或水溶性磷化肥量，公式推导如下：
设：C为传统漫灌方式灌溉蔬菜平均每季单位面积灌溉需水量，单位为m3/亩·季，T为传统漫灌方式灌溉蔬菜每季灌溉次数，用本发明设施喷灌蔬菜每季灌溉次数与传统漫灌方式灌溉蔬菜每季灌溉次数相等；V为用本发明设施喷灌蔬菜每季每次单位面积灌溉需水量，单位为m3/亩·季·次，由于采用本发明一种山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施进行喷灌，其灌溉效率提高20％，因此，V＝[C(1-20％)]/T，而任一种传统漫灌方式灌溉蔬菜平均每季单位面积灌溉需水量C是已知的，每季灌溉次数T也是已知的，因此，可求出V。本实施例以种植青笋为例，传统漫灌方式灌溉青笋平均每季单位面积灌溉需水量为40m3/亩·季，即C＝40m3/亩·季，每季灌溉次数T为10次，即T＝10，因此，V＝[C(1-20％)]/T＝40×80％/10＝3.2m3/亩·季·次。
设：用本发明设施中蔬菜地灌排沟渠1内的菜地尾水加入到水肥农药加灌池15内稀释加入在水肥农药加灌池15内的肥料，为充分利用蔬菜地灌排沟渠内的菜地尾水，设：二级分支管13每季每亩每次流出的菜地尾水体积为用本发明设施喷灌蔬菜每季每次单位面积灌溉需水量V的9/10，水肥农药加灌池15内的水肥溶液通过水肥农药出液管17流出的水肥溶液体积为用本发明设施喷灌蔬菜每季每次单位面积灌溉需水量V的1/10，即设二级分支管13每季每亩每次流出的菜地尾水体积为9/10V，单位为m3/亩·季·次，水肥农药出液管17每季每亩每次流出的水肥溶液体积为1/10V，单位为m3/亩·季·次。每季每亩每次水肥农药出液管17流出的水肥溶液汇入二级分支管13中的菜地尾水，混合后的体积为1/10V+9/10V＝V。
由于加入到水肥农药加灌池15内的水溶性氮化肥所占的体积或加入到水肥农药加灌池15内的水溶性磷化肥所占的体积与加入到水肥农药加灌池15内的菜地尾水体积相比要小得多，因此，在大田水肥灌溉中忽略肥料在水肥溶液中的体积，即忽略加入到水肥农药加灌池15内水溶性氮化肥的体积和水溶性磷化肥的体积，所以，水肥农药加灌池15内每季每亩每次水肥溶液体积以每季每亩每次加入到水肥农药加灌池15内的菜地尾水体积计，因此，设：水肥农药加灌池15内每季每亩每次水肥溶液体积以每季每亩每次加入到水肥农药加灌池15内的菜地尾水体积计，又由于水肥农药出液管17每季每亩每次流出的水肥溶液体积等于每季每亩每次加入到水肥农药加灌池15内的菜地尾水体积，因此，设：每季每亩每次加入到水肥农药加灌池15内的菜地尾水体积为1/10V，单位为m3/亩·季·次；水肥农药加灌池15内每季每亩每次的水肥溶液体积为1/10V，单位为m3/亩·季·次。
设：水肥农药加灌池15内每季每亩每次加入的水溶性氮化肥量或水溶性磷化肥量为Q，单位为g；加入水肥农药加灌池15内的所述水溶性氮化肥中N含量或所述水溶性磷化肥中P2O5含量为S，其含量以质量分数％计；水肥农药加灌池15内每季每亩每次水肥溶液中的N浓度或P2O5浓度为X，单位为mg/L；水肥农药加灌池15内每季每亩每次加入的纯N量或P2O5量为Y，单位为g，每季每次喷施于菜地的目标施N浓度或目标施P2O5浓度为H，单位为mg/L，蔬菜地灌排沟渠1内的菜地尾水中N浓度或P2O5浓度为W，单位为mg/L。由于第一步中监测的蔬菜地灌排沟渠1内的菜地尾水中总磷浓度以纯P计，单位mg/L，而在以下公式计算中设蔬菜地灌排沟渠1内的菜地尾水中的磷浓度W以P2O5浓度计，单位mg/L，其纯P和P2O5两者的换算公式为P＝0.44P2O5，即可换算得到蔬菜地灌排沟渠1内的菜地尾水中P2O5浓度W。
按常规，水肥溶液以1m3水肥溶液为1000L换算。
则：0.9VW1000+0.1VX1000＝VH1000，
推导出：X＝10H-9W(公式1)；
X＝(1000Y+1000×0.1VW)/0.1V1000＝(10Y+VW)/V (公式2)；
公式1和2联立得：
(10Y+VW)/V＝10H-9W，推导出：Y＝V(H-W) (公式3)
因为Y＝QS (公式4)
公式3和4联立得：
QS＝V(H-W)
则，Q＝V(H-W)/S (公式5)，其中V＝[C(1-20％)]/T，C为传统漫灌方式灌溉蔬菜平均每季单位面积灌溉需水量，单位为m3/亩·季，T为传统漫灌方式灌溉蔬菜每季灌溉次数，H为每季每次喷施于菜地的目标施N浓度或目标施P2O5浓度，单位为mg/L，W为蔬菜地灌排沟渠内的菜地尾水中N浓度或P2O5浓度，单位为mg/L。S为加入水肥农药加灌池内的所述水溶性氮化肥中N含量或所述水溶性磷化肥中P2O5含量，其含量以质量分数％计，C、T、H、W、S均为已知，因此，可求出Q值。
在本实施例中，需要灌溉的总蔬菜地面积为300亩，采用传统漫灌方式灌溉青笋平均每季单位面积灌溉需水量为40m3/亩季，C＝40m3/亩·季,传统漫灌方式灌溉青笋每季灌溉次数为10次，即T＝10，而采用本发明设施喷灌，灌溉效率提高20％，因此，V＝[C(1-20％)]/T＝[40(1-20％)]/10＝3.2m3/亩·季·次。
测得蔬菜地灌排沟渠内菜地尾水中N浓度W为6mg/L、纯P浓度为0.6mg/L(0.6mg/L的纯P换算成P2O5为1.36mg/L)，对青笋每次喷施于菜地的目标施N浓度H为150mg/L、目标施P2O5浓度H为40mg/L，加入到水肥农药加灌池内的水溶性氮化肥中N含量S为46％，加入到水肥农药加灌池内的水溶性磷化肥中P2O5含量S为16％。
则，计算出的水肥农药加灌池内每季每亩每次加入的水溶性氮化肥量、水溶性磷化肥量为Q分别为10.01g和7.73g。(水溶性氮化肥量Q＝V(H-W)/S＝3.2(150-6)/46＝10.01g；水溶性磷化肥量Q＝V(H-W)/S＝3.2(40-1.36)/16＝7.73g
第四步：根据步骤三中公式5的计算，每季每次对每亩菜地喷灌，在水肥农药加灌池15内每亩每季每次加入水溶性氮化肥量10.01g和水溶性磷化肥量7.73g，每季每亩每次加入到水肥农药加灌池15内的蔬菜地灌排沟渠1内的菜地尾水体积为1/10V＝0.32m3，与所加入的肥料搅拌均匀，并调节水肥农药出液管17上的流量计20和二级分支管13上的流量计20的流量，水肥农药出液管17上的流量计20的流量值为1m3/h，二级分支管13上的流量计20的流量值为9m3/h，并打开主管11上的阀门16、水肥农药出液管17上的阀门16、二级分支管13上的阀门16和喷灌管14上的喷头18，水肥农药加灌池15内的水肥溶液汇入二级分支管13中的菜地尾水流入喷灌管14经喷头18喷灌在青笋地，待喷灌结束后，依次关闭二级分支管13上的流量计20和阀门16及肥农药出液管17上的流量计20和阀门16。上一个台地上的灌溉池8中的菜地尾水及其所连接的灌溉设施中水肥农药加灌池15内的水肥溶液一起对该灌溉池8相邻的下一个台地上的蔬菜喷灌。
在蔬菜种植过程中，根据出现的病虫害，按每种农药的喷施说明在水肥农药加灌池15内加入农药，即可喷施农药。
本实施例示范工程建成实施后，实现了蔬菜地灌排沟渠中菜地尾水循环利用0.96万m3/季[即300亩×32m3/亩·季＝0.96万m3/季，每季每次灌溉单位面积需水量为3.2m3/亩，每季灌溉10次，每季的灌溉量为3.2m3/亩·次·季×10次/季＝32m3/亩·季。较传统漫灌灌溉方式节约灌溉量0.24万m3/季[即300亩×(40-32)m3/亩·季＝0.24万m3/季]，提高20％的灌溉效率，与撒施或穴施等传统的施肥方法(即农户习惯施肥)相比，化肥N、P2O5、K2O施用量分别减少了13.8kg/亩·季、2.4kg/亩·季和3.5kg/亩·季，减少率分别为38％、30％和23％。农户习惯施肥量：施纯N 36.8kg/亩·季、P2O5 8kg/亩·季、K2O 15kg/亩·季，本发明N、P2O5、K2O的施用量：N：23kg/亩·季、P2O5：5.6kg/亩·季、K2O：11.5kg/亩·季。
通过对蔬菜地灌排沟渠中菜地尾水(即高浓度污水)的循环利用，实现了对农田尾水氮磷浓度的拦截及再利用，防止了高浓度污水在排放时段直接排入河湖水体，见表1，蔬菜地灌排沟渠中径流氮、磷浓度的去除率分别为45％和52％，较传统大水漫灌方式每年减少3.47kg/hm2氮污染物和0.59kg/hm2磷污染物排入河、湖。
表1蔬菜地沟渠出水口径流水质状况
本发明设施不但能拦截、贮存氮、磷含量高的菜地尾水，防止其直接排入河湖水体，减少蔬菜地农田面源污染，保护河湖水环境安全；还能实现农田尾水在区域空间进行网络梯级化再分布利用，因地制宜的利用山区半山区的水力梯度进行农田尾水的自流灌溉，实现了农田尾水的循环利用，节约水资源；最后，实现了水、肥高效利用和环境安全双赢。
使用本发明设施之前的蔬菜地灌排沟渠氮、磷污染负荷：根据表1的TN、TP浓度，3.44mg/L×36000m3×1000/1000000＝123.84kg，这是300亩菜地传统灌溉的氮污染负荷，同样磷的计算为0.52mg/L×36000m3×1000/1000000＝18.72kg，这是300亩菜地传统灌溉的磷污染负荷。这里的36000m3是传统灌溉300亩菜地一年的灌溉量，即传统灌溉平均每季蔬菜地的单位面积需水量为40m3/亩，3季/年，300亩菜地，一年蔬菜地灌排沟渠内菜地尾水用量为40m3/亩季×300亩×3季/年＝36000m3，以1m3菜地尾水为1000L换算。
使用本发明设施后的蔬菜地灌排沟渠氮、磷污染负荷：根据表1的TN、TP浓度，1.89mg/L×28800m3×1000/1000000＝54.43kg，这是300亩菜地施用本设施后的氮污染负荷，同样磷的计算为0.25mg/L×28800m3×1000/1000000＝7.19kg，这是300亩菜地施用本发明设施后的磷污染负荷。这里的28800m3是本发明设施灌溉300亩菜地一年的灌溉量，即V＝[C(1-20％)]/T，C＝40m3/亩，T＝10次，V＝[C(1-20％)]/T＝[40(1-20％)]/10＝3.2m3/亩·次·季，3季/年，300亩菜地，本发明设施灌溉300亩菜地一年的灌溉量＝3.2m3/亩次×3季/年×300亩×10次/季＝28800m3。
根据上面的计算两者的差，再除以300亩，乘以15换算成公顷，就折算成较传统漫灌方式，菜地每年减少排入河、湖的氮污染物为[(123.84-54.43)/300]×15＝3.47kg/hm2，菜地每年减少排入河、湖的磷污染物为：[(18.72-7.19)/300]×15＝0.59kg/hm2。

Claims (1)

1.山区半山区河湖近岸菜地尾水网络梯级化高效再利用设施，其特征在于：设有蔬菜地灌排沟渠(1)，储水池(3)、灌溉池(8)、水泵(6)、灌溉设施、水肥农药加灌池(15)，具体结构如下：
在蔬菜地灌排沟渠(1)尾端出水口设置有闸门(19)，在蔬菜地灌排沟渠(1)尾部的一侧设置一个储水池(3)，且储水池(3)设置在一级台地(5)上，储水池(3)内的底面和内壁设置有防水层，储水池(3)与蔬菜地灌排沟渠(1)之间通过引水管(2)连通，引水管(2)与蔬菜地灌排沟渠(1)的连接处高于引水管(2)与储水池(3)的连接处，在引水管(2)与蔬菜地灌排沟渠(1)连接处设置有纱网，引水管(2)上设置一个阀门(16)；储水池(3)的池壁下部连接有一根出水管(4)，出水管(4)与储水池(3)连接处设置有纱网，出水管(4)上设置有一个阀门(16)，出水管(4)的另一端与水泵(6)的进水口连接，水泵(6)的出水口与提水管(7)的一端连接，该提水管(7)的另一端与二级台地上的灌溉池(8)连通；从二级台地起至最高级台地，每个台地上均设置有一个灌溉池(8)，每个灌溉池(8)内的底面和内壁设置有防水层；
每个灌溉池(8)连接有一根主管(11)，所述主管(11)的一端与灌溉池(8)的池壁下部连通，主管(11)与灌溉池(8)的连接处设置有纱网，主管(11)的另一端封闭，在主管(11)上设置有一个阀门(16)；
在每个灌溉池(8)的主管(11)上连接有至少一个灌溉设施，所述灌溉设施分布在与所连接的灌溉池(8)向下相邻的台地上，所述灌溉设施的结构是：设置有一级分支管(12)、二级分支管(13)、喷灌管(14)、水肥农药加灌池(15)、流量计(20)，水肥农药出液管(17)，喷头(18)及阀门(16)，在主管(11)上的阀门(16)至主管(11)封闭的一端之间的主管(11)上连接一级分支管(12)，一级分支管(12)的另一端封闭，每根一级分支管(12)连接有一根二级分支管(13)，二级分支管(13)的另一端封闭，水肥农药出液管(17)的一端与水肥农药加灌池(15)的池壁下部连通，水肥农药出液管(17)的另一端与二级分支管(13)连通，在水肥农药出液管(17)上沿液体流动方向依次设置一个阀门(16)和一个流量计(20)，在位于一级分支管(12)与二级分支管(13)连接处至水肥农药出液管(17)与二级分支管(13)连接处之间的二级分支管(13)上沿液体流动方向依次设置有一个阀门(16)和一个流量计(20)，在水肥农药出液管(17)与二级分支管(13)连接处至二级分支管(13)封闭的一端的二级分支管(13)上连接有至少一根喷灌管(14)，每根喷灌管(14)上连接有至少一个喷头(18)；所述水肥农药加灌池(15)内的底面和内壁设置有防水层；
相邻两台地上的灌溉池(8)之间设置有出水管(4)、水泵(6)和提水管(7)，具体连接是：每个灌溉池(8)池壁下部连接有一根出水管(4)，出水管(4)与该灌溉池(8)连接处设置有纱网，该出水管(4)上设置有一个阀门(16)，该出水管(4)的另一端与水泵(6)的进水口连接，水泵(6)的出水口与一根提水管(7)的一端连接，该提水管(7)的另一端与相邻的上一个台地上的灌溉池(8)连通。
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