CN114365651A - 一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，包括水源涵养单元、径流调蓄与利用单元和径流污染净化单元；所述水源涵养单元设置在果园最高处，坡面保留原有林木和灌草，同时可根据实际情况对原植被进行补植和抚育，坡长占整个坡面约1/3；所述径流调蓄与利用单元设置在山地中下部，为果树种植区域，包括等高截水沟、反坡梯田+坎下沟、排水沟、沉砂池、蓄水池和灌溉管网；所述径流污染净化单元位于果园底部，包括串联的自然草带湿地和稻田或莲塘。本发明用以解决山地果园水土流失、季节性干旱和农业面源污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及水土保持技术领域，具体涉及一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统。
背景技术
红壤低山丘陵区坡地作为果园开发，不仅在治理水土流失、改善环境方面具有积极作用，也是地方政府在精准扶贫领域可持续性发展扶贫扶志的有效手段。该地区3～6月降水相对集中，果园坡面极易形成水土流失，同时施用的肥料也伴随着流失；另一方面，7～10月降水逐步减少而果树蒸散发量逐步增强，往往形成夏旱、秋旱甚至危害更大的夏秋连旱。受地形复杂的影响，山地果园水利灌溉设施修建不足，特别是陡坡、丘陵等地难以平整，多为灌溉瓶颈。果园水资源的供需时空不匹配导致产量降低、品质下降，严重制约山地果业可持续发展。径流集蓄利用是区域解决干旱缺水、促进雨水资源化和实现果业可持续发展的有效途径。现有的雨水集蓄利用工程的主要目的是解决干旱缺水问题，但对山地果园还存在严重的水土流失和农业面源污染问题。降雨径流不但是山地坡面产生土壤流失和农业面源污染的主要动力之一，径流本身也是流失的宝贵资源。因此，如何合理调蓄和利用坡面径流是解决山地果园水土流失、干旱缺水和农业面源污染问题的核心技术问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，用以解决山地果园水土流失、季节性干旱和农业面源污染问题。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，包括水源涵养单元、径流调蓄与利用单元和径流污染净化单元；
所述水源涵养单元设置在果园最高处，坡面保留原有林木和灌草，同时可根据实际情况对原植被进行补植和抚育，坡长占整个坡面约1/3；
所述径流调蓄与利用单元设置在山地中下部，为果树种植区域，包括等高截水沟、反坡梯田+坎下沟、排水沟、沉砂池、蓄水池和灌溉管网；
所述径流污染净化单元位于果园底部，包括串联的自然草带湿地和稻田或莲塘。
优选的，所述等高截水沟位于水源涵养单元下方；等高截水沟将水源涵养单元径流收集由排水沟引入沉砂池，沉砂池径流溢流至蓄水池；蓄水池收集的径流在果树需要灌溉时采用重力自流方式通过管网对果树进行节水滴灌。
优选的，所述等高截水沟宽、深各0.8m。
优选的，所述反坡梯田+坎下沟为果园种植区域；种植果树前山坡整成外高内低等高阶梯式反坡地块，内侧设竹节水平沟，梯壁保留原有植被。
优选的，所述反坡梯田反坡角度为3°～5°，竹节水平沟宽50cm，深40cm。
优选的，所述排水沟由纵向主排水沟和横向支排水沟交叉设置；纵向主排水沟利用原有自然汇水沟，或在生产道路两侧开挖排水沟将蓄水池溢流和部分梯田坎下沟中蓄纳不了的水排到山下；横向支排水沟连接反坡梯田内侧的竹节水平沟，使水流分段注入主排水沟，减弱径流冲刷；当坡面面积较大时，需根据地形划分为几个排水块或排水单元，各单元分别布置排水去处。
优选的，所述蓄水池数量和规模为每2hm2果园设置1个30m3蓄水池，且蓄水池底部出流口高于果园顶部至少0.5m。
优选的，所述蓄水池设置有溢流口，大雨时将蓄满后的多余水排走，保护果园避免冲刷。
优选的，所述自然草带湿地宽度为5-20m，稻田或荷塘水力停留时间不小于3d。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)依据坡面径流的运移途径，通过对坡面径流资源的分区梯级调控，能够延缓暴雨汇流，可减轻地表径流造成的水土流失，同时减少养分流失。
(2)通过雨水蓄集利用系统的构建，实现雨水资源化，进行雨水的综合管理，合理规划、高效利用雨水资源，可缓解水资源季节性短缺问题。
(3)充分利用自然景观湿地，对果园径流污染物进行过滤和净化，经济实用
总之，山地果园径流经过“林草涵养-梯田蓄保-稻塘净化”梯级处理后，果园径流得到了调控、蓄集、利用和净化，可有效提高果园抗旱能力，减少果园产生的水土流失和农业面源污染负荷。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的系统示意图，图中，A区：水源涵养区；B区径流集蓄利用区；C区污染拦截与净化区。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
一种山地果园径流调蓄利用与净污系统。所述山地果园径流调蓄利用与净污系统包括水源涵养单元、径流调蓄与利用单元、径流污染净化单元。
其中，上述水源涵养单元记为A区，在果园最高处，其功能为涵养水源和减少上方来水对果园冲刷，坡长占整个坡面约1/3。A区保留原有林木和灌草，同时可根据实际情况对原植被进行补植和抚育，从而对坡面径流进行拦截和涵养。
上述径流调蓄与利用单元记为B区，在山坡中下部，为果树种植区域。由等高截水沟、反坡梯田+坎下沟、排水沟、沉砂池、蓄水池和灌溉管网组成。
上述B区等高截水沟位于水源涵养单元下方，宽、深各0.8m；等高截水沟将水源涵养单元径流收集由排水沟引入沉砂池，沉砂池径流溢流至果园顶部蓄水池。蓄水池收集的径流在果树需要灌溉时可采用重力自流方式通过管网对果树进行节水滴灌。
上述反坡梯田+坎下沟为果园种植区域。种植果树前山坡整成外高内低等高阶梯式反坡地块，内侧设竹节水平沟，梯壁保留原有植被。
上述排水沟由纵向主排水沟和横向支排水沟交叉设置。纵向主排水沟利用原有自然汇水沟，或在生产道路两侧开挖排水沟(深、宽各0.5m)将顶部蓄水池溢流和部分梯田坎下沟中蓄纳不了的水排到山下；横向支排水沟连接反坡梯田内侧的竹节水平沟，使水流分段注入主排水沟，减弱径流冲刷。当坡面面积较大时，需根据地形划分为几个排水块或排水单元，各单元分别布置排水去处。
上述径流污染净化单元记为C区，位于果园底部，为径流污染拦截和过滤区。C区由自然草带湿地和稻田或莲塘串联组成。果园坡面径流通过主排水沟和部分坡面径流汇流至自然草带湿地，通过自然草带拦截和过滤泥沙后，再溢流至稻田或荷塘对养分进行利用和净化。
其中，所述蓄水池数量和规模为每2hm2果园设置1个30m3蓄水池，且蓄水池底部出流口高于果园顶部至少0.5m。
其中，蓄水池应设溢流口，大雨时将蓄满后的多余水排走，保护果园避免冲刷。
其中，反坡梯田反坡角度为3°～5°，竹节水平沟宽50cm，深40cm。
其中，自然草带湿地宽为5-20m；所述稻田或荷塘水力停留时间不应小于3d。
其中，当果园坡面较长或坡顶径流不足时，可在上述丛向主排水沟中部或底部设置沉砂池和蓄水池，分层次收集坡面排泄径流并接入灌溉设施利用。
其中，雨季前在B区果树“滴水线”处开穴施用保水剂50～100g/株。
下面通过具体案例进行说明
在江西省赣州市宁都县还安小流域构建果园径流调蓄利用与净污系统，包括水源涵养单元(A区)、径流调蓄与利用单元(B区)、径流污染净化单元(C区)。
A区坡长为9m，占整个坡面地约1/3，地进行植被补植和抚育，涵养水源。
B区：在A区下方修建等高截水沟和1个30m3蓄水池和配套沉砂池。收集等高截水沟径流并通过排水沟将A区径流引入沉砂池，沉砂池径流蓄满溢流至B区蓄水池。蓄水池设有溢流口和导流管，溢流口距蓄水池顶部为0.5m。B区蓄水池收集的径流在果树干旱缺水需要灌溉时通过重力自流方式对果树进行节水滴灌。由于坡面面积较大，根据地形将果园划分为3个排水单元，各单元分别布置排水沟。同时在B区3个排水单元底部建设3个5m3的小型蓄水池，为干旱时期提供补充水源，同时日常可作为施打农药用水。为增加径流利用率，在雨季前于果树“滴水线”处穴施保水剂50g/株。
C区为果园底部地的自然草带湿地和荷塘串联而成。B区坡面径流和丛向主排水沟径流汇集至C区。
通过现场监测结果表明，该系统的地表径流利用率可提高11.5％以上，收集的径流可基本满足干旱季节补充灌溉用水量，地表径流氮磷拦截消减率可分别达64.58％和46.87％以上。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。
Claims (9)
1.一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：包括水源涵养单元、径流调蓄与利用单元和径流污染净化单元；
所述水源涵养单元设置在果园最高处，坡面保留原有林木和灌草，同时可根据实际情况对原植被进行补植和抚育，坡长占整个坡面1/3；
所述径流调蓄与利用单元设置在山地中下部，为果树种植区域，包括等高截水沟、反坡梯田+坎下沟、排水沟、沉砂池、蓄水池和灌溉管网；
所述径流污染净化单元位于果园底部，包括串联的自然草带湿地和稻田或莲塘。
2.根据权利要求1所述的一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：所述等高截水沟位于水源涵养单元下方；等高截水沟将水源涵养单元径流收集由排水沟引入沉砂池，沉砂池径流溢流至蓄水池；蓄水池收集的径流在果树需要灌溉时采用重力自流方式通过管网对果树进行节水滴灌。
3.根据权利要求1所述的一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：所述等高截水沟宽、深各0.8m。
4.根据权利要求1所述的一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：所述反坡梯田+坎下沟为果园种植区域；种植果树前山坡整成外高内低等高阶梯式反坡地块，内侧设竹节水平沟，梯壁保留原有植被。
5.根据权利要求4所述的一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：所述反坡梯田反坡角度为3°～5°，竹节水平沟宽50cm，深40cm。
6.根据权利要求1所述的一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：所述排水沟由纵向主排水沟和横向支排水沟交叉设置；纵向主排水沟利用原有自然汇水沟，或在生产道路两侧开挖排水沟将蓄水池溢流和部分梯田坎下沟中蓄纳不了的水排到山下；横向支排水沟连接反坡梯田内侧的竹节水平沟，使水流分段注入主排水沟，减弱径流冲刷；当坡面面积较大时，需根据地形划分为几个排水块或排水单元，各单元分别布置排水去处。
7.根据权利要求1所述的一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：所述蓄水池数量和规模为每2hm2果园设置1个30m3蓄水池，且蓄水池底部出流口高于果园顶部至少0.5m。
8.根据权利要求1所述的一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：所述蓄水池设置有溢流口，大雨时将蓄满后的多余水排走，保护果园避免冲刷。
9.根据权利要求1所述的一种红壤山地果园径流集蓄利用与净污系统，其特征在于：所述自然草带湿地宽度为5-20m，稻田或荷塘水力停留时间不小于3d。
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