CN111087080B - 一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠及其铺装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠及其铺装方法，该方法属于农田面源污染治理领域。一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，包括沟渠本体，所述沟渠本体上铺设由生态透水材料构成的两边坡和底部；其中，铺设在沟渠底部的所述生态透水材料的透水系数大于铺设在沟渠边坡的所述生态透水材料的透水系数。通过在沟渠边坡和底部铺设能够缓释钙铁离子且具有不同透水系数的生态透水材料，使水体中磷酸盐与钙、铁离子发生化学沉淀作用达到除磷的效果。该生态沟渠在远期能改善地表水磷超标现象，降低水体富营养化程度。

Description

一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠及其铺装方法

技术领域

本发明属于农田面源污染治理领域，特别涉及一种农田生态沟渠及其铺装方法。

背景技术

农田面源污染是指在农业生产活动中，氮、磷等营养物质以及农药化肥等有机或无机污染物质通过农田的地表径流和农田渗漏，形成的水环境污染。目前，农田面源污染已经成为我国水体氮、磷富营养化的主要原因。生态沟渠作为农田排水汇入江、河、湖库的主要途径，其对农田面源污染物的净化能力将直接决定农田面源污染物入河负荷大小。因此，生态沟渠作为农田面源污染控制的主要工程手段之一，成为国内外众多学者研究的热点。

根据对国内现有农田沟渠的调查，现有农田沟渠类型通常为三种：一种以传统的泥质沟渠为代表，沟渠内自然生长各种水生植物，但是缺乏统一规划和管理，沟渠大多存在淤积、水土流失严重、植物腐烂等问题；一种以硬质化的水泥沟渠为代表，这种沟渠减少了水土流失，但也因其隔断了地下水与地表水的交换通道，导致广大的沟渠生态系统遭到孤立，不利于其生态系统对农田回归水等水体自净能力的发挥和自然生态系统的恢复。最后一种是近年来兴起来的生态沟渠，主要体现在生态护坡以及恢复沟渠内水生植物两方面。其中，生态护坡是由一些具有一定独特结构且预留植物生长空间的材料做成的护坡砖护坡，可以减少水土流失，同时也能在岸坡上种植一些挺水植物；而水生植物恢复主要是在生态岸坡上种植挺水和草本等植物，或者通过生态浮床等形式在沟渠内恢复水生植物，两者皆是为了尽可能还原沟渠生态面貌，利用植物的生长特性起到净化水质的目的。

如中国专利申请公开号为CN108842736A的现有技术公开了一种农田生态沟渠及其施工方法，主要通过在沟渠边坡铺设联锁式护坡砖，并在预留槽内种植水生植物，通过水生植物、微生物等作用达到净化污染物的效果；如中国专利申请公开号为CN110156167A的现有技术公开了一种硬质化基面生态沟渠和生态系统，通过在硬化沟渠内设置网箱种植植物，同时在水面上放置生态浮床供植物生长，从而提高该硬质化沟渠内水生植物生物量，最终达到降解污染物的效果；如中国实用新型专利公告号为CN209338223U的现有技术公布了一种生态沟渠，通过在沟渠内设置透水墙、填料层、种植水生植物等措施提升水体水质；再如中国实用新型专利公告号为CN208917800U的现有技术公布了一种透水式生态沟渠，通过在沟渠侧壁铺设透水砖，在预留孔内种植水生植物。这些公布的专利文献多数围绕如何在沟渠内构建水生植物，利用水生植物吸收、降解农田退水中氮、磷等营养物质的浓度。也有公布透水材料作为沟渠护坡材料既能维持边坡的稳定性也不会阻断水力联系。但是，仍存在以下几方面的问题：

(1)水生植物吸收、降解污染物的能力有限，且受气温影响较大；

(2)农村条件相对落后，在农田沟渠内种植大量的水生植物尤其是具有观赏性的植物，植物的收割管理是一个难题，植物不及时收割会带来二次污染。

针对上述现有技术中存在的问题，亟需构建一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，使之既能够具有较强的降解污染物能力，又同时避免大量种植水生植物带来的二次污染问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中通过水生植物除磷的生态沟渠中可能存在的二次污染的问题，本发明提供一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠及其铺装方法，通过在沟渠底部和边坡铺设一种脱氮除磷生态透水材料制备的透水砖构建生态沟渠的本体，利用该脱氮除磷生态透水材料构建的生态沟渠，净化水质，水体中无须特别种植用于吸附氮磷的水生植物。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，包括沟渠本体；所述沟渠本体上铺设由生态透水材料构成的两边坡和底部，所述生态透水材料包括缓释骨架结构和透水孔；所述缓释骨架结构为包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒，以及任选地包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的骨料颗粒形成的骨架，所述透水孔均匀分布于所述缓释骨架结构内部，所述透水孔的孔道使生态透水材料的透水系数不小于10mm/s。可以根据实际需要释放铁、钙的量来选择添加骨料或不加入骨料，在加入骨料时，所述生态透水材料的缓释骨架结构为包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒和包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的骨料颗粒形成的骨架；而当不加入骨料时，所述生态透水材料的缓释骨架结构为包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒形成的骨架。

需要说明的是，缓释骨架结构中是否含有砾石以及砾石含量的多少，取决于实际对沟渠释放铁、钙浓度的需求，当需要释放较高浓度的铁、钙离子时，缓释骨架结构中的砾石含量少或不添加砾石，不添加砾石时，所述缓释骨架结构包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒形成的骨架；当需要释放较低浓度的铁、钙离子时，缓释骨架结构中的砾石含量可以适当增加。

优选地，所述缓释骨架结构包括以下重量份的物质：骨料0-50份、硫铁矿30-80份、粘凝材料13-25份以及纤维增强筋0.15-0.5份；和/或所述骨料为粒径范围在5-30mm的砾石，优选包括石灰石、卵石等矿物材料，所述硫铁矿粒径与所述砾石粒径范围相同；和/或所述粘凝材料中包括以下质量分数的物质：硅酸盐类粘凝材料60-90％、硅灰5-20％以及硅藻土5-20％(以粘凝材料的总质量为100％计)，其中，硅灰、硅藻土为掺合料，可以提高硅酸盐类粘凝材料的结构强度；和/或所述纤维增强筋包括无机纤维和/或合成纤维，所述纤维增强筋长度为3-13mm，所述无机纤维优选玻璃纤维。

由于生态透水材料表面可接种硫自养型反硝化细菌，在除氮过程中通过消耗材料自身的硫，减少水体在去除氮污染物时对碳源的依赖。

优选地，所述生态透水材料的制备方法，包括以下步骤：

S1将硫铁矿颗粒、骨料颗粒与水混合搅拌形成湿混物；

S2将粘凝材料与纤维增强筋混合均匀得到干粉砂浆；

S3将步骤S2中干粉砂浆总量的1/2加入至步骤S1中获得的湿混物中搅拌均匀；

S4将步骤S2中剩余的总量1/2的干粉砂浆与水交替加入至步骤S3的混合物中搅拌均匀得到缓释浆料；

S5将步骤S4的缓释浆料制备成不同尺寸和形状的模块后，脱模养护成型。

优选地，所述步骤S5中养护的方式为缓释浆料于模具中成型1.5-2天，脱模，进行保湿养护7天，所述保湿措施为覆盖保湿膜养护，并定期喷洒水，在后续养护中维持空气湿度在70％以上，总养护时间为25-30天。

优选地，铺设在沟渠底部的所述生态透水材料的透水系数大于铺设在沟渠边坡的所述生态透水材料的透水系数。生态透水材料孔径越小其抗水体冲刷能力越强，相同体积的生态透水材料比表面积越大，钙离子、铁离子释放速率越大，但透水系数越小，堵塞可能性就越大，在实际工程应用中，由于边坡水流冲蚀度要远大于沟渠底部，因此边坡选择孔径较小的生态透水材料。

优选地，铺设在沟渠边坡的所述生态透水材料孔径为1-7mm；在沟渠水体浊度小于6NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径为1-7mm，沟渠水体浊度大于15NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径为5-15mm，沟渠水体浊度为6-15NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径可根据实际总磷浓度选择5-15mm或1-7mm。生态透水材料孔径越小相同体积的透水材料比表面积越大，钙离子、铁离子释放速率越大，但透水系数越小，堵塞可能性就越大，在实际工程应用中，需根据实际水体沉降特征及水质净化需求，选择不同孔径范围的生态透水材料，以防止堵塞并最大化沟渠除磷效果。

优选地，所述生态透水材料可制备成块状拼装材料，其形状为边长15～30cm的长方体，厚度为5～15cm，也可根据实际工程尺寸制备成大面积预制块。其中由于边坡透水材料除了承受纵向承载力外，还有延坡的横向压力，建议采用小块生态透水砖拼装，会使得铺装后整体结构更具稳定性，并且对破损处更易修补。根据实际水体磷污染的现状，可改变铺装生态透水砖的高度，磷污染严重区域，可提高铺装高度，获得更高的除磷效率，其中砖体高度超过15cm时，需根据地质需要铺设基垫层以保持生态透水砖的稳固。

优选地，所述生态沟渠为倒梯形，边坡比为1:(1～2)。

本发明还提供一种如上述农田生态沟渠的铺装方法，包括以下步骤：

1)在现有沟渠的基础上整修开挖或根据实际排水需要及水质净化需求重新开挖成生态沟渠；

2)根据沟渠尺寸定制生态透水材料的尺寸大小，然后将生态透水材料铺设在沟渠的底部和边坡上；

3)根据实际需要可以通过生态浮床的形式培育种植水生植物或选用漂浮植物。

优选地，所述生态沟渠底部采用生态透水材料与自然泥土面交错铺装。可以在沟渠底部自然泥土面的部分区域种植一定数量的水生植物，也起到美化沟渠景观的效果。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明采用具有脱氮除磷功能的生态透水材料铺设于生态沟渠底部和边坡，既能保证沟渠内部水体和地下水的水力联系和物质交换，提高沟渠生态系统的稳定性；同时，生态透水材料中钙、铁离子缓慢释放，既能够有效去除沟渠内部水体中的磷，又能防止沟渠内水体流失而加重地表水污染；同时，本发明构建的生态沟渠不依靠水生植物吸收除磷，而是基于生态透水材料能缓释钙、铁等元素与水体中的磷酸盐发生化学沉淀，这样对磷的去除效果更好，且不会受到气候的影响；同时，由于该生态透水材料表面可接种硫自养型反硝化细菌，在除氮过程中通过消耗材料自身的硫，减少水体在去除氮污染物时对碳源的依赖；

(2)本发明的生态沟渠底部和边坡根据水体浊度和水力特性分别铺设不同孔径的生态透水材料，最大程度地发挥水质净化效果，生态透水材料孔径越小其抗水体冲刷能力越强，相同体积的生态透水材料比表面积越大，钙离子、铁离子释放速率越大，但透水系数越小，堵塞可能性就越大，在实际工程应用中，由于边坡水流冲蚀度要远大于沟渠底部，因此边坡选择孔径较小的生态透水材料，孔径小的生态透水材料砖体内部粘结点(此处的粘结点指的是缓释骨架中表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒、骨料颗粒彼此之间的粘结处)远多于大孔径生态透水材料，其强度与抗冲刷能力较大，且其总磷去除效果更好，但其在浊度较大的水体中尤其是易发生沉降的沟渠底部易发生堵塞现象，因此沟渠底部需根据实际水体浊度加以选择透水材料孔径，以防止堵塞并最大化沟渠除磷效果；

(3)本发明的生态沟渠由于不需要大面积的水生植物，从而大大减少了后期沟渠植物的收割维护费用，运行成本低；

(4)本发明的生态沟渠施工简单，只需要将制作而成的生态透水材料铺设在沟渠底部和边坡，日常维护简单，易于实现及推广，由于生态透水材料强度高、抗冲刷能力强等特点，可以在保证洪涝期沟渠排水的条件下，大幅改善农田沟渠水土流失现象；

(5)该生态沟渠及其铺装方法不仅经济高效、水质净化效果明显、且易于大范围推广和工程应用，在远期可以大幅改善地表水磷超标现象，降低水体富营养化程度，符合新农村生态农田建设规划。

附图说明

图1为本发明的生态沟渠断面图；

图2为实施例1中生态沟渠边坡铺装示意图；

图3为实施例2中生态沟渠底部铺装示意图；

图4为实施例4中生态沟渠总磷的降解曲线；

示意图中的标号说明：

1、沟渠本体；2、边坡生态透水砖；3、底部生态透水砖；31、自然泥土面；4、水体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

尺寸、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解，这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用，并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值，而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值，而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围，诸如“小于约4.5”，应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的广度如何，都应当适用这种解释。

本发明中的生态透水材料可以制成生态透水砖的块体形式。

实施例1

参照附图1和附图2，本实施例的一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，包括沟渠本体1及位于沟渠边坡的边坡生态透水砖2和位于沟渠底部的底部生态透水砖3，生态沟渠的横截面形状为倒梯形，是在现有土质沟渠的基础上整修开挖而成，此处的沟渠也可以根据实际排水需求重新开挖而形成，不仅限于现有土质沟渠的基础上整修开挖而成的沟渠，其中沟渠底宽70cm，边坡比为1:1.2，顶宽为430cm，顶部到底部的垂直高度为150cm的沟渠。

生态沟渠边坡采用的边坡生态透水砖2，其尺寸为长30cm、宽30cm、高5cm的长方体，边坡生态透水砖2孔径为1mm-7mm，并采用图2式的交错方式铺设，以增加每块透水砖之间的稳固性。该边坡生态透水砖2的制备方法为：

原材料的质量分数配比为：25％粒径为5mm-15mm沙石、54％粒径为5mm-15mm硫铁矿、11.15％水泥、2.5％硅灰、2.5％硅藻土、4.6％水和0.25％长度为3mm-10mm玻璃纤维。将沙石、硫铁矿、上述水总质量1/2的水混合搅拌，搅拌速度为60r/min，搅拌时间为60s，得到湿混物；将水泥、硅灰、硅藻土以及玻璃纤维混合均匀得到干粉砂浆，将上述干粉砂浆总量的1/2加入湿混物中搅拌，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为120s；将剩余总量1/2的水与剩余的总量1/2的干粉砂浆交替加入到上述混合料中搅拌均匀得到缓释浆料，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为200s；搅拌后的浆料倒入长宽高尺寸为30cm、30cm、5cm的模具中，成型2天脱模，覆盖保湿膜养护7天，维持70％以上湿度养护20天，得到孔径为1mm-7mm的边坡生态透水材料，该边坡生态透水材料包括缓释骨架结构和透水孔；其中缓释骨架结构为表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒和包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的沙石颗粒的骨架，透水孔均匀分布于缓释骨架结构内部，本实施例制备的生态透水材料透水孔的孔道使生态透水材料的透水系数达到35-45mm/s。

沟渠水体浊度大于15NTU时，沟渠底部采用的是同沟渠底宽同宽，厚度为7cm，长度为100cm的预制底部生态透水砖3的块体，底部生态透水砖3孔径为5mm-15mm，大于边坡生态透水砖2的孔径，这样的设计方式在不影响沟渠排水条件下可以有效削减面源污染中较难去除的磷元素，且不易堵塞。其中，该沟渠底部生态透水砖3的制备方法为：

原材料的质量分数配比为：38.7％粒径为15mm-25mm沙石、40％粒径为15mm-25mm硫铁矿、11.55％水泥、2.5％硅灰、2.5％硅藻土、4.5％水和0.25％长度为3mm-10mm玻璃纤维。将沙石、硫铁矿、上述水总质量1/2的水混合搅拌，搅拌速度为60r/min，搅拌时间为60s，得到湿混物；将水泥、硅灰、硅藻土以及玻璃纤维混合均匀得到干粉砂浆，将上述干粉砂浆总量的1/2加入湿混物中搅拌，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为120s；将剩余总量1/2的水与剩余的总量1/2的干粉砂浆交替加入到上述混合料中搅拌均匀得到缓释浆料，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为200s；搅拌后的浆料倒入长宽高尺寸为100cm、70cm、7cm的模具中，成型2天脱模，覆盖保湿膜养护7天，维持70％以上湿度养护20天，得到孔径为5mm-15mm的底部生态透水材料，该底部生态透水材料包括缓释骨架结构和透水孔；其中缓释骨架结构为表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒和包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的沙石颗粒的骨架，透水孔均匀分布于缓释骨架结构内部，本实施例制备的底部生态透水砖3的孔道使该底部生态透水砖3的透水系数达到95-125mm/s。

其中生态透水砖孔径越小相同体积的透水砖比表面积越大，钙离子、铁离子释放速率越大，但透水系数越小，堵塞可能性就越大，根据实际水体沉降特征及水质净化效果，分别选择上述小孔径的边坡生态透水砖2和较大孔径的底部生态透水砖3作为生态沟渠边坡和底部透水铺装材料，以最大化沟渠除磷效果。

实施例2

本实施例提供的一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，是在对实施例1提供的生态沟渠的基础上提出的进一步改进。

主要改进部分为沟渠底部铺设方式，参照附图3。

该生态沟渠可以在与实施例1沟渠类似的沟渠底部建设过程中采用底部生态透水砖3与自然泥土面31交错铺装方式，底部生态透水砖3的宽度同沟渠底宽相同，厚度为7cm，铺装长度可以为70cm，底部生态透水砖3孔径可以为5mm-15mm，或者选用长宽高尺寸为20cm×20cm×7cm的生态透水砖试件铺装，自然泥土面31的实施长度可以为30cm，二者沿着沟渠长度方向，交错铺满沟渠底部；在自然泥土面31中种植水生植物，水生植物包括黄菖蒲、再力花、鸢尾、水生美人蕉、狐尾藻、金鱼藻和眼子菜中的任意一种或多种。

实施例3

本实施例提供的一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，是在对实施例1提供的生态沟渠的基础上提出的进一步改进。

本实施例中可以在实施例1中的生态沟渠内增加生态浮床，床体采用的是33cm(长)×33cm(宽)×3cm(厚)的方形床体，中间预留直径15cm的植物种植孔。种植的植物是经济植物茭白。生态浮床的覆盖面积可以占沟渠水面面积的30％，在增大水质净化效果的同时美化沟渠生态环境。针对部分排水要求较高的沟渠可将浮床更改为栽种漂浮植物，漂浮植物包括野菱、凤眼莲等中的任意一种或多种，漂浮植物栽种面积占沟渠水面面积的50％-70％，在增大水质净化效果的同时，提高沟渠内的生物多样性，提升生态沟渠景观效应。

实施例4

本实施例考察了实施例1中的针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠中生态透水材料对农田尾水中TP的削减效果。其中生态沟渠长度为500m，沟渠内水位高110cm，水温为25℃左右，原水中TP平均浓度在8.5mg/L，原水在由实施例1中的透水材料构建的生态沟渠中停留30天，沟渠内TP平均浓度下降至0.15mg/L，水体中总磷的降解曲线如图4所示。

除了上述实施例中所构建的生态沟渠以外，还可以依据生态沟渠的水质水文特性选择其他形式组合铺设生态沟渠；由于生态透水砖孔径越小其抗水体冲刷能力越强，相同体积的透水砖比表面积越大，钙离子、铁离子释放速率越大，但透水系数越小，堵塞可能性就越大，在实际工程应用中，由于边坡水流冲蚀度要远大于沟渠底部，因此边坡透水材料选择孔径较小透水材料，由于孔径小的透水材料砖体内部粘结点远多于大孔径透水材料，其强度与抗冲刷能力较大，且其总磷去除效果更好，因此边坡的生态透水材料孔径可以均选择1-7mm的生态透水砖；但其在浊度较大的水体中尤其是易发生沉降的沟渠底部易发生堵塞现象，因此沟渠底部需根据实际水体浊度加以选择透水材料孔径，当沟渠水体浊度小于6NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径可以为1-7mm，当沟渠水体浊度为6-15NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径可根据实际总磷浓度选择5-15mm或1-7mm，当沟渠水体浊度大于15NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径可以为5-15mm，以防止堵塞并最大化沟渠除磷效果。

本发明的一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，通过生态透水材料不断向水体中缓慢释放钙和铁，从而与农田退水中的磷产生化学沉淀反应，从而大幅削减水体中的磷含量，实现快速除磷目的。同时透水材料可减少沟渠内的水土流失，降低沟渠腐蚀程度，长久保持沟渠原貌，提高水体透明度，在强降雨季节，沟渠可快速排出农田涝水，减少水流停滞引起的洪涝灾害。另外，本发明构建的生态沟渠避免了大量种植水生植物以净化水质的目的，能大大减少后期沟渠植物的收割管理，减少运行成本，且沟渠构建工艺简单、易于维护和推广。

上述实施例只为说明本发明的技术构思，让其他技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，其特征在于，包括沟渠本体；所述沟渠本体上铺设由生态透水材料构成的两边坡和底部；所述生态透水材料包括缓释骨架结构和透水孔；所述缓释骨架结构为包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的硫铁矿颗粒，以及任选地包括表面包覆有粘凝材料和纤维增强筋混合物的骨料颗粒形成的骨架，所述透水孔均匀分布于所述缓释骨架结构内部，所述透水孔的孔道使生态透水材料的透水系数不小于10mm/s；

所述缓释骨架结构包括以下重量份的物质：骨料0-50份、硫铁矿30-80份、粘凝材料13-25份以及纤维增强筋0.15-0.5份；所述骨料为粒径范围在5-30mm的砾石，所述硫铁矿粒径与所述砾石粒径范围相同；所述粘凝材料中包括以下质量分数的物质：硅酸盐类粘凝材料60-90%、硅灰5-20%以及硅藻土5-20%；所述纤维增强筋包括无机纤维和/或合成纤维，所述纤维增强筋长度为3-13mm。

2.根据权利要求1所述的针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，其特征在于，所述生态透水材料的制备方法，包括以下步骤：

S1 将硫铁矿颗粒、骨料颗粒与水混合搅拌形成湿混物；

S2 将粘凝材料与纤维增强筋混合均匀得到干粉砂浆；

S3 将步骤S2中干粉砂浆总量的1/2加入至步骤S1中获得的湿混物中搅拌均匀；

S4 将步骤S2中剩余的总量1/2的干粉砂浆与水交替加入至步骤S3的混合物中搅拌均匀得到缓释浆料；

S5 将步骤S4的缓释浆料制备成不同尺寸和形状的模块后，脱模养护成型。

3.根据权利要求2所述的针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，其特征在于，所述步骤S5中养护的方式为缓释浆料于模具中成型1.5-2天，脱模，进行保湿养护7天，所述保湿措施为覆盖保湿膜养护，并定期喷洒水，在后续养护中维持空气湿度在70%以上，总养护时间为25-30天。

4.根据权利要求1所述的针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，其特征在于，铺设在沟渠底部的所述生态透水材料的透水系数大于铺设在沟渠边坡的所述生态透水材料的透水系数。

5.根据权利要求4所述的针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，其特征在于，铺设在沟渠的边坡的所述生态透水材料孔径为1-7mm；当沟渠水体浊度小于6NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径为1-7mm，当沟渠水体浊度大于15NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径为5-15mm，当沟渠水体浊度为6-15NTU时，铺设在沟渠底部的生态透水材料孔径根据实际总磷浓度选择5-15mm或1-7mm。

6.根据权利要求5所述的针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，其特征在于，所述生态透水材料可制备成块状拼装材料或根据实际工程尺寸制备成大面积预制块。

7.根据权利要求5所述的针对农田面源污染的高效除磷生态沟渠，其特征在于，所述生态沟渠为倒梯形，边坡比为1: (1~2)。

8.一种如权利要求1~7中任意一项所述的生态沟渠的铺装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在现有沟渠的基础上整修开挖或根据实际排水需要及水质净化需求重新开挖成生态沟渠；

2）根据沟渠尺寸定制生态透水材料的尺寸大小，然后将生态透水材料铺设在沟渠的底部和边坡上；

3）根据实际需要任选通过生态浮床的形式培育种植水生植物或选用漂浮植物。

9.根据权利要求8所述的生态沟渠的铺装方法，其特征在于，所述生态沟渠底部采用生态透水材料与自然泥土面交错铺装。

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