CN115385453A - 一种小流域氮磷径流流失的防控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小流域氮磷径流流失的防控方法，包括：源头减量技术体系，主要由粮经弹性种植技术、村落分散生活污水处理技术、有机替代化肥减量增效技术组成；过程增汇技术体系，包括生态沟渠、生态拦截带、沉沙池、小型人工湿地等；末端截获系统，主要由塘、库、堰或冬水田等组成；循环利用技术，包括农田废弃物秸秆还田技术、人工湿地刈割植物资源化处理技术。本发明不仅能有效防治长江上游丘陵区小流域水土流失，而且能有效防控丘陵区面源污染。本发明基于自然，强化自然净化功能，提升了各类景观对氮、磷的净化容量，克服了传统方法占地面积大的缺点，可为长江上游丘陵区小流域面源污染防控提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于环境工程领域，具体涉及一种小流域氮磷径流流失的防控方法。
背景技术
《第二次全国污染源普查公报》显示，种植业氮磷流失是我国水体氮磷的主要来源，总氮排放量占全国总排放量的23.7％，仅次于城镇生活，总磷排放量占全国总排放量的24.2％，仅次于畜禽养殖。长江上游是我国水土流失严重最为严重的地区之一，特别是其低山丘陵区。严重的水土流失伴随着大量的氮磷径流流失，导致水体富营养化程度日益严峻。因此，长江上游氮磷径流流失防控已成为长江上游水污染治理中亟待解决的关键问题。
氮磷径流流失范围广，迁移致污路径复杂，防治困难。当前农业氮磷径流流失防治倚重地块尺度的“源头”控制，但因农艺技术、环境条件和人为因素等限制，化肥、农药利用率长期偏低，损失率高，特别是长江上游丘陵区淋溶、挥发等“跑冒滴漏”现象突出，其很难在地块尺度控制，加之小流域内农村分散养殖、分散生活污染等污染源非常规污水治理技术能够覆盖，造成小流域氮磷径流流失防控效果点上显著，面上(流域)成效难显现的治理困境，而小流域水环境改善的压力有增无减。因此，虽然氮磷径流流失在点(地块)尺度取得显著进展，但因氮磷流失来源广、污染路径复杂，缺乏基于小流域尺度的多源统筹治理、全过程阻控和流域系统推进，导致长江上游氮磷径流流失问题未得到根本性抑制。
目前，长江上游氮磷径流流失防控技术方面已经在单项技术研发和小型集水区治理上取得了较好的进展，但存在小范围、小规模、单项污染防治技术示范多，支撑区域或流域层面的系统性、集成性示范工程少，单兵推进多、整体推进少等突出问题。近年来，国内科研机构相继研发了滇池流域面源污染控制技术模式、海河流域面源污染控制技术模式、太湖流域面源污染控制技术模式等。但是，长江上游小流域尺度氮磷径流流失防控技术的系统性和整体性研究处于起步阶段，针对区域性、复合型、压缩型水污染的技术成熟、经济可行的小流域氮磷径流流失综合防控技术模式尚不成熟，难以推广，而且具有较强的地域限制。
发明内容
针对现有长江上游丘陵区氮磷径流流失范围广、“跑冒滴漏”现象突出、防治困难的问题，本发明提供一种小流域氮磷径流流失的防控方法，其基于自然的解决方式，强化丘陵区自然景观的自然净化功能，因地制宜地构建防控措施，降低丘陵区小流域氮磷径流流失量；技术模式结构清晰完整，具有节省土地资源、处理效率高、管理简单易行、成本低等特点，可为长江上游丘陵区小流域氮磷流失防控提供技术支撑。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种小流域氮磷径流流失的防控方法，包括源头减量、过程增汇、末端截获和循环利用；
所述源头减量包括对种植业氮磷径流流失、流域内村落分散生活污水的源头控制，通过实施源头减量，减少氮磷径流流失的污染源，通过优化种植结构，减少旱坡地比例，增加经果林，以减少氮磷化肥的投入；通过秸秆还田，替代30％的化学肥料以减少化肥的投入；
所述过程增汇利用生态沟渠，在氮磷随径流流失的过程中通过强化措施提升所述生态沟渠的净化容量，并在所述生态沟渠的不同位置搭配沉沙池和生态拦截带，实现对氮磷径流流失的过程增汇；
所述末端截获在小流域低洼处，提升自然景观对氮磷的净化容量，构建入河前缓冲系统，延长径流中的氮磷进入受纳水体的时间，实现径流中氮磷的末端截获；
所述循环利用对防控方法运行期间所产生的废弃物进行资源化利用，通过秸秆还田实施农田废弃物资源化利用，对所述过程增汇和末端截获过程的生物资源进行再利用处理，通过制造堆肥或者养鱼来实现。
进一步地，所述过程增汇是基于自然的解决方式，包括构建具有沉降吸附、曝氧跌落、生物吸收功能的生态沟渠。
进一步地，所述末端截获包括在小流域低洼处，利用灌溉用水塘或冬水田，构建生态塘以截获径流中的氮磷；并在氮磷入河前构建入河前缓冲系统进行拦截消纳。进一步地，所述循环利用包括对湿地刈割的植物进行堆肥后还田处理。进一步地，所述生态沟渠包括护坡植物、坡坎喜湿草本植物、边坡基础条石、沟床挺水植物、沟床沉水植物和沟床基质。
进一步地，小流域上部采取乔灌草混交的方式优化林草结构，小流域中部利用经果林进行结构调整，小流域下部低洼处实施减肥增效；所述生态沟渠的不同位置布置沉沙池或缓冲带或水陂；小流域末端入河前依靠低洼水塘或梯级稻田，构建植被缓冲系统。
与现有技术相比，本发明提供的技术模式具有以下优势：
(1)本发明基于自然的解决方式，强化自然景观的净化容量，兼顾氮磷去除和水土保持功能，环境友好，克服了人工湿地技术需要大量占用土地的缺点。
(2)本发明在小流域实现氮磷污染物产生-迁移-入河全过程全流域阻控，可有效缓解长江上游丘陵区因跑冒滴漏而造成的氮磷流失问题。
(3)本发明结构简单，便于建设，技术管理方便，易于掌握和操作，且后期管理维护简单、成本低。
附图说明
图1是本发明的一种小流域氮磷径流流失的防控方法的结构与功能的整体示意图。
图2是本发明实施例提供的小流域氮磷径流流失阻控技术模式沿程布置图。
图3是本发明实施例提供生态沟渠横向剖面图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。特别说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用实施作进一步描述。
如图1，图2所示，本发明的小流域氮磷径流流失的防控方法根据长江上游丘陵区小流域地形特征、土地利用分布与景观格局情况，沿从高到低的地势，逐级布置源头减量技术、过程增汇技术、末端截获技术和循环利用技术。小流域上部1采取乔灌草7混交的方式优化林草结构，小流域中部2利用经果林8进行结构调整，也可在坡耕地9实施植物篱技术拦截氮磷径流流失，小流域下部低洼处3主要实施减肥增效技术进行源头控制。小流域自上而下，将不同部位的排水沟渠改造成生态沟渠，通过生态沟渠4连接不同类型集水区，并布置过程防控措施，生态沟渠4的不同位置布置沉沙池或缓冲带或水陂6。小流域末端入河前依靠低洼水塘5或梯级稻田10，构建植被缓冲系统。
所述源头减量主要指对种植业氮磷径流流失、流域内村落分散生活污水的源头控制，技术体系包括粮经弹性种植技术、有机替代无机化肥减量技术、村落分散生活污水生态处理技术等。通过实施源头减量，减少氮磷径流流失的污染源。其以优化种植结构、有机肥替代化肥等措施为主。通过优化种植结构，减少旱坡地比例，增加经果林，以减少氮磷化肥的投入；通过秸秆还田，替代30％的化学肥料以减少化肥的投入。
所述过程增汇主要以生态沟渠技术为核心，在氮磷随径流流失的过程中通过强化措施提升生态沟渠的净化容量，并在生态沟渠的不同位置搭配沉沙池和生态拦截带，实现对氮磷径流流失的过程增汇消纳。主要通过生态沟渠4来实现对径流氮磷的减控。首先，通过对旱坡地排水沟渠的改造，构建生态沟渠，并结合生态措施，如沉沙池、生态拦截带、植被恢复等，提高生态沟渠的净化效率。
所述末端截获指在小流域低洼处，提升自然景观(塘库堰、冬水田等)对氮磷的净化容量，构建入河前缓冲系统，延长径流中的氮磷进入受纳水体的时间，实现径流中氮磷的末端截获。包括依靠已有农田水利建设建成的山坪塘或者蓄水池来构建完善的水生生态系统，或者利用小流域沟谷的梯级冬水田来消纳其上旱坡地随径流流失的氮磷物质。
所述循环利用指对综合阻控技术模式运行期间所产生的废弃物进行资源化利用。主要通过秸秆还田实施农田废弃物资源化利用，通过堆肥对过程增汇和末端截获环节中收割的各类植物进行资源化利用。通过资源化利用，减少二次污染。其对过程增汇和末端拦截部分的生物资源进行再利用处理，主要通过制造堆肥或者养鱼来实现。
如图3所示，本发明生态沟渠4(其中，坡坎宽a为0.3m，边坡基础条石露出沟床高b为0.3m，边坡基础条石埋入沟床高c为0.2m，边坡基础条石厚度d为0.15m)由护坡植物11、坡坎喜湿草本植物12、边坡基础条石13、沟床挺水植物14、沟床沉水植物15和沟床基质16组成。
本发明提供的一种小流域氮磷径流流失的防控方法可以显著降低长江上游丘陵区小流域氮磷径流流失负荷，建成后小流域氮磷径流流失量分别降低60％、65％，同时兼顾了水土保持功能，且维护费用低，可广泛应用于长江上游丘陵区小流域氮磷流失防控，对面源污染治理工作具有重要的意义，具有显著的社会和生态效益。
综上，本发明的技术模式结构科学合理、管理及运行成本低，能有效拦阻小流域氮磷径流流失，防治农业面源污染。在经济发展落后、环境治理能力有限的山地丘陵区，能兼顾生态环境保护和农业生产需求，有较大的推广应用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种小流域氮磷径流流失的防控方法，其特征在于：包括源头减量、过程增汇、末端截获和循环利用；
所述源头减量包括对种植业氮磷径流流失、流域内村落分散生活污水的源头控制，通过实施源头减量，减少氮磷径流流失的污染源，通过优化种植结构，减少旱坡地比例，增加经果林，以减少氮磷化肥的投入；通过秸秆还田，替代30％的化学肥料以减少化肥的投入；
所述过程增汇利用生态沟渠，在氮磷随径流流失的过程中通过强化措施提升所述生态沟渠的净化容量，并在所述生态沟渠的不同位置搭配沉沙池和生态拦截带，实现对氮磷径流流失的过程增汇；
所述末端截获在小流域低洼处，提升自然景观对氮磷的净化容量，构建入河前缓冲系统，延长径流中的氮磷进入受纳水体的时间，实现径流中氮磷的末端截获；
所述循环利用对防控方法运行期间所产生的废弃物进行资源化利用，通过秸秆还田实施农田废弃物资源化利用，对所述过程增汇和末端截获过程的生物资源进行再利用处理，通过制造堆肥或者养鱼来实现。
2.根据权利要求1所述的一种小流域氮磷径流流失的防控方法，其特征在于：所述过程增汇是基于自然的解决方式，包括构建具有沉降吸附、曝氧跌落、生物吸收功能的生态沟渠。
3.根据权利要求1所述的一种小流域氮磷径流流失的防控方法，其特征在于：所述末端截获包括在小流域低洼处，利用灌溉用水塘或冬水田，构建生态塘以截获径流中的氮磷；并在氮磷入河前构建入河前缓冲系统进行拦截消纳。
4.根据权利要求1所述的一种小流域氮磷径流流失的防控方法，其特征在于：所述循环利用包括对湿地刈割的植物进行堆肥后还田处理。
5.根据权利要求1所述的一种小流域氮磷径流流失的防控方法，其特征在于：所述生态沟渠包括护坡植物、坡坎喜湿草本植物、边坡基础条石、沟床挺水植物、沟床沉水植物和沟床基质。
6.根据权利要求1所述的一种小流域氮磷径流流失的防控方法，其特征在于：小流域上部采取乔灌草混交的方式优化林草结构，小流域中部利用经果林进行结构调整，小流域下部低洼处实施减肥增效；所述生态沟渠的不同位置布置沉沙池或缓冲带或水陂；小流域末端入河前依靠低洼水塘或梯级稻田，构建植被缓冲系统。
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| CN115385453B (zh) | 2023-11-10 |
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