灌區(qū)旱地漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種灌區(qū)旱地漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，屬于農(nóng)田面源污染控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]灌區(qū)農(nóng)田排水面源污染已成為影響我國(guó)水環(huán)境的重大問題，它是河湖等水域富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染源。針對(duì)農(nóng)田排水造成的面源污染，人們采用了人工濕地、植物浮床、緩沖帶等技術(shù)，如專利CN200910232224.4提高農(nóng)田區(qū)四周田埂的高度，通過設(shè)置大量的隔離裝置和緩沖區(qū)來減少農(nóng)田對(duì)周圍水環(huán)境的污染；專利CN201420627068.8通過建造一種可再生沸石-生態(tài)溝渠組合處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)天然沸石的再生和污水中養(yǎng)分的充分利用。上述工程技術(shù)對(duì)農(nóng)田面源污染起到一定的凈化和控制作用，但是它們需要建造大量的溝渠、緩沖區(qū)等小型工程區(qū)，沒有對(duì)原有灌區(qū)進(jìn)行因地制宜的改造。這不僅需要大量的資金投入，還對(duì)灌區(qū)和農(nóng)田的完整性造成了嚴(yán)重影響。另一方面，現(xiàn)有的農(nóng)田面源污染控制工程技術(shù)往往功能單一，在減小農(nóng)田排水污染的同時(shí)，不能對(duì)灌區(qū)內(nèi)的雨水地表徑流進(jìn)行調(diào)蓄，這無疑造成了嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。
[0003]我國(guó)人多地少，農(nóng)田面源污染控制技術(shù)應(yīng)當(dāng)充分考慮當(dāng)?shù)厍闆r，減少土地利用和后續(xù)維護(hù)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)耦合污水控制、雨水調(diào)蓄、循環(huán)利用等多種功能，但是目前相關(guān)工程技術(shù)的報(bào)道并不多見。本發(fā)明方法提出了一種灌區(qū)旱地的漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)，它使灌區(qū)農(nóng)田直臨濕地系統(tǒng)，減少溝渠等小型工程區(qū)的建設(shè)，便于施工和推廣；它同時(shí)具有水質(zhì)凈化和洪水調(diào)蓄功能，能較好地管理灌區(qū)旱田的漫流式排水過程，在減少田間排水造成的面源污染的同時(shí)，能對(duì)雨水徑流和洪水資源進(jìn)行科學(xué)的調(diào)控與利用。本發(fā)明能夠顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并保護(hù)生態(tài)環(huán)境，兼具一定景觀效應(yīng)，有助于實(shí)現(xiàn)生
態(tài)灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出的是灌區(qū)旱地漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其目的在于減輕旱田漫流式排水造成的面源污染及調(diào)節(jié)灌區(qū)內(nèi)的地表雨水徑流或洪峰流量，克服傳統(tǒng)工程技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括旱田、石籠式田埂、植物隔離帶、調(diào)蓄凈化池塘濕地；排水期，田間排水以漫流式依次流經(jīng)石籠式田埂、植物隔離帶和調(diào)蓄凈化池塘濕地，水體中的氮磷營(yíng)養(yǎng)物、農(nóng)藥殘留物有害物質(zhì)可得到有效截留和凈化；降雨期，調(diào)蓄凈化池塘濕地可對(duì)灌區(qū)內(nèi)的雨水地表徑流進(jìn)行有效調(diào)控，減少受納河道的洪水壓力；灌溉期，調(diào)蓄凈化池塘濕地中的水體可以進(jìn)行回用，提高水資源利用效率。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
I)灌區(qū)農(nóng)田直臨濕地系統(tǒng)，這能減少大量溝渠或緩沖區(qū)等小型工程區(qū)的建設(shè)，便于施工和推廣；
2)調(diào)蓄凈化池塘濕地可由灌區(qū)內(nèi)的眾多水塘或洼地改造而成，它們可以較好地調(diào)蓄四周農(nóng)田雨水地表徑流、減少河道洪水壓力；
3)本發(fā)明能延長(zhǎng)水體流行時(shí)間，對(duì)田間排水進(jìn)行多層次凈化，減輕排水造成的嚴(yán)重面源污染，減小對(duì)受納河湖的污染；
4)本發(fā)明能對(duì)雨水資源進(jìn)行調(diào)蓄利用，在灌溉期或缺水期可進(jìn)行回用，提高水資源的利用效率；
5)能顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
【附圖說明】
[0007]圖1是灌區(qū)旱地漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)布置示意圖。
[0008]圖2是調(diào)蓄凈化池塘濕地剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中的I是旱田、2是調(diào)蓄凈化池塘濕地、3是生態(tài)護(hù)坡、4是排水溝、5是節(jié)制閘、6是受納河流、7是道路、8是石籠式田埂、9是灌木植被、10是蘆葦帶、11是木質(zhì)粧板、12是浮水植物帶、13是挺水植物帶、14是沉水植物帶、15是塊石護(hù)腳。
【具體實(shí)施方式】
[0010]灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)是包括旱田、石籠式田埂、植物隔離帶、調(diào)蓄凈化池塘濕地；排水期，田間排水以漫流式依次流經(jīng)石籠式田埂、植物隔離帶和調(diào)蓄凈化池塘濕地，水體中的氮磷營(yíng)養(yǎng)物、農(nóng)藥殘留物有害物質(zhì)可得到有效截留和凈化；降雨期，調(diào)蓄凈化池塘濕地可積蓄灌區(qū)內(nèi)的雨水地表徑流，對(duì)洪峰流量進(jìn)行調(diào)控，減少受納河道的洪水壓力；灌溉期，調(diào)蓄凈化池塘濕地中的水體可以通過水泵抽水再進(jìn)入農(nóng)田進(jìn)行回用，提高水資源利用效率。
[0011]所述旱田是通過石籠式田埂直臨調(diào)蓄凈化池塘濕地，田間排水以漫流的方式流過石籠式田埂。
[0012]所述石籠式田埂由天然材料如卵石、礫石、木枝構(gòu)成，天然材料中添加果殼活性炭、陶粒等凈水填料；排水經(jīng)過石籠田埂時(shí)，水中的污染物與石籠上附著的生物膜接觸、沉淀，進(jìn)而被生物膜吸附、分解，從而使水質(zhì)得到改善。
[0013]所述植物隔離帶由多種植物混合種植而成，種類根據(jù)水淹頻率的高低進(jìn)行選擇，交互種植，從高到低依次種植灌木和蘆葦；植物隔離帶前段設(shè)有石料或木粧粧板，在粧板與岸坡之間填充土壤、填料物質(zhì)便于植物生長(zhǎng)，同時(shí)保持護(hù)坡的穩(wěn)定性和抗侵蝕性。
[0014]所述調(diào)蓄凈化池塘濕地由大量存在的水塘或洼地改造而成，減少溝渠、緩沖區(qū)等小型工程區(qū)的建設(shè)，保持灌區(qū)的完整性，便于推廣。
[0015]所述調(diào)蓄凈化池塘濕地為浮水植物帶、挺水植物帶和沉水植物帶結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)，浮水植物選擇浮萍、睡蓮等植物，挺水植物選擇菖蒲、荷花等植物，沉水植物選擇菹草、苦草等植物，植物的種類和數(shù)目根據(jù)池塘濕地的大小和農(nóng)田污染負(fù)荷進(jìn)行確定。
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
如圖1所示，旱田I通過石籠田埂2直臨池塘濕地，田間排水以漫流的方式流過石籠；調(diào)蓄凈化池塘濕地由灌區(qū)內(nèi)大量存在的水塘而成，減少施工、便于推廣；石籠式田埂由天然材料(如卵石、礫石、木枝等)制成，其中添加活性炭、陶粒等凈水填料，排水經(jīng)過石籠壩時(shí)，其中的污染物可被石籠上附著的生物膜吸附、分解，使水質(zhì)得到改善。
[0017]如圖2所示，生態(tài)護(hù)坡3上設(shè)置植物隔離帶，植物隔離帶由多種植物混合種植而成，種類根據(jù)水淹頻率的高低進(jìn)行選擇，交互種植，從高到低依次為灌木植被9和蘆葦帶10。植物隔離帶前段設(shè)有木質(zhì)粧板11，通過在粧板11與生態(tài)護(hù)坡3之間填充土壤、填料等物質(zhì)有助于岸坡植物的生長(zhǎng)，并能保持護(hù)坡的穩(wěn)定性和抗侵蝕性。
[0018]調(diào)蓄凈化池塘濕地2為浮水植物帶12、挺水植物帶13和沉水植物帶14結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)，浮水植物選擇浮萍和睡蓮，挺水植物選擇菖蒲，沉水植物選擇菹草，所選植物的數(shù)目根據(jù)池塘濕地的大小和農(nóng)田污染負(fù)荷進(jìn)行確定。池塘濕地2與受納河流6相連，在排水口處設(shè)有節(jié)制閘5，這能增加水體停留時(shí)間和凈化處理效果，減輕對(duì)受納河流的污染。
[0019]實(shí)施時(shí):在正常排水期，旱田I的田間排水以漫流方式依次流經(jīng)石籠式田埂8、植物隔離帶和調(diào)蓄凈化池塘濕地2，水體中的氮磷營(yíng)養(yǎng)物、農(nóng)藥殘留物等有害物質(zhì)可得到有效截留和凈化；在降雨期，調(diào)蓄凈化池塘濕地2可對(duì)灌區(qū)內(nèi)的雨水地表徑流進(jìn)行有效調(diào)控，減少受納河流的洪水壓力；在灌溉期，調(diào)蓄凈化池塘濕地2中的水體可以進(jìn)行回用，提高水資源利用效率。
[0020]本發(fā)明不僅能減輕灌區(qū)旱田漫流式排水造成的面源污染，還能有效調(diào)控農(nóng)田雨水地表徑流和洪水資源，減少施工、便于推廣，這能顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，有助于生態(tài)灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是包括旱田、石籠式田埂、植物隔離帶、調(diào)蓄凈化池塘濕地；排水期，田間排水以漫流式依次流經(jīng)石籠式田埂、植物隔離帶和調(diào)蓄凈化池塘濕地，水體中的氮磷營(yíng)養(yǎng)物、農(nóng)藥殘留物有害物質(zhì)可得到有效截留和凈化；降雨期，調(diào)蓄凈化池塘濕地可對(duì)灌區(qū)內(nèi)的雨水地表徑流進(jìn)行有效調(diào)控，減少受納河道的洪水壓力；灌溉期，調(diào)蓄凈化池塘濕地中的水體可以進(jìn)行回用，提高水資源利用效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于:所述的旱田是通過石籠式田埂直臨調(diào)蓄凈化池塘濕地，田間排水以漫流的方式流過石籠式田?。凰鍪交\田埂由天然材料如卵石、礫石、木枝構(gòu)成，天然材料中添加果殼活性炭、陶粒等凈水填料；排水經(jīng)過石籠田埂時(shí)，水中的污染物與石籠上附著的生物膜接觸、沉淀，進(jìn)而被生物膜吸附、分解，從而使水質(zhì)得到改善。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于:所述植物隔離帶由多種植物混合種植而成，種類根據(jù)水淹頻率的高低進(jìn)行選擇，交互種植，從高到低依次種植灌木和蘆葦；植物隔離帶前段設(shè)有石料或木粧粧板，在粧板與岸坡之間填充土壤、填料物質(zhì)便于植物生長(zhǎng)，同時(shí)保持護(hù)坡的穩(wěn)定性和抗侵蝕性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于:所述調(diào)蓄凈化池塘濕地由大量存在的水塘或洼地改造而成，減少溝渠、緩沖區(qū)等小型工程區(qū)的建設(shè)，保持灌區(qū)的完整性，便于推廣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于:所述的調(diào)蓄凈化池塘濕地為浮水植物帶、挺水植物帶和沉水植物帶結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)，浮水植物選擇浮萍、睡蓮植物，挺水植物選擇菖蒲、荷花植物，沉水植物選擇菹草、苦草植物，植物的種類和數(shù)目根據(jù)池塘濕地的大小和農(nóng)田污染負(fù)荷進(jìn)行確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于:所述的植物隔離帶設(shè)置在生態(tài)護(hù)坡上，植物隔離帶由多種植物混合種植而成，種類根據(jù)水淹頻率的高低進(jìn)行選擇，交互種植，從高到低依次為灌木植被和蘆葦帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于:所述的植物隔離帶前段設(shè)有木質(zhì)粧板，通過在粧板與生態(tài)護(hù)坡之間填充土壤、填料物質(zhì)，有助于岸坡植物的生長(zhǎng)，并能保持護(hù)坡的穩(wěn)定性和抗侵蝕性。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于:所述的調(diào)蓄凈化池塘濕地與受納河流相連，在排水口處設(shè)有節(jié)制閘，增加水體停留時(shí)間和凈化處理效果，減輕對(duì)受納河流的污染。
【專利摘要】本發(fā)明是灌區(qū)旱田漫流式排水調(diào)蓄凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括旱田、石籠田埂、植物隔離帶、調(diào)蓄凈化池塘濕地；排水期，田間排水以漫流式依次流經(jīng)石籠田埂、植物隔離帶和調(diào)蓄凈化池塘濕地，水體中的氮磷營(yíng)養(yǎng)物、農(nóng)藥殘留物有害物質(zhì)可得到有效截留和凈化；降雨期，調(diào)蓄凈化池塘濕地可對(duì)灌區(qū)內(nèi)的雨水地表流經(jīng)進(jìn)行有效調(diào)控，減少受納河道的洪水壓力；灌溉期，調(diào)蓄凈化池塘濕地中的水體可以進(jìn)行回用。優(yōu)點(diǎn)：不僅能減輕灌區(qū)旱田漫流式排水造成的面源污染，還能有效調(diào)控農(nóng)田雨水地表徑流和洪水資源，減少施工、便于推廣，這能顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
【IPC分類】E04H5-08, E02B11-00, C02F3-32
【公開號(hào)】CN104790698
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510202339
【發(fā)明人】王沛芳, 王超, 錢進(jìn), 侯俊, 饒磊, 任凌霄
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日