本發(fā)明屬于生態(tài)治理技術(shù)領(lǐng)域，涉及山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染凈化。

背景技術(shù)：

農(nóng)業(yè)面源污染治理技術(shù)的研發(fā)是目前國內(nèi)外水污染治理的重點和難點。國際上普遍采用生態(tài)技術(shù)修復(fù)富營養(yǎng)化水體，包括季節(jié)性濕地處理系統(tǒng)、河道直接凈化技術(shù)、氧化塘處理系統(tǒng)、植物-土壤處理系統(tǒng)、水生植物處理系統(tǒng)等，恢復(fù)水體自凈能力，具有工程造價少，能耗和運行成本低、凈化效果顯著等特點。如美國的北卡羅來納州的摩羅赫德市的“氧化塘污水處理”與“自然河道設(shè)計技術(shù)”、日本霞浦湖邊上的生物公園、波蘭Wariak湖中放養(yǎng)魚類控藻等工程。美國1992年出版了“水域生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)”。1998年出版了“河流廊道修復(fù)”，指導(dǎo)河流修復(fù)工作。國內(nèi)主要利用植草控制、人工濕地、介質(zhì)過濾系統(tǒng)、自然塘溝濕地、前置庫、生態(tài)溝渠、穩(wěn)定塘等技術(shù)來治理農(nóng)業(yè)面源污染。這些技術(shù)都已經(jīng)廣泛用于農(nóng)業(yè)面源污染治理，且成效顯著。但是，這些技術(shù)仍存在一些問題。如，生態(tài)處理系統(tǒng)普遍存在占地面積較大，脫氮除磷效率不高，受降雨、氣候條件的影響，凈化效率不穩(wěn)定，凈化容量與使用期限不明確，可能產(chǎn)生二次污染，且大多數(shù)生態(tài)處理技術(shù)在山區(qū)的運行經(jīng)驗不足。我國廣大山區(qū)人多地少，人地矛盾突出，難以找到大面積的土地來修建人工濕地。同時，山區(qū)經(jīng)濟普遍不發(fā)達，如何在美化環(huán)境的同時兼顧經(jīng)濟效益是目前山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染治理的瓶頸。

水稻田作為一種獨特的濕地類型，不僅承擔了重要的糧食生產(chǎn)任務(wù)，而且具有一定的生態(tài)功能，對氮磷污染物具有一定的攔截作用。國內(nèi)關(guān)于稻田氮磷凈化效果的研究已有一些報道，這些研究主要集中在太湖河網(wǎng)地區(qū)。三峽庫區(qū)稻田氮磷凈化效果的研究也報道。這些研究表明，水稻田對農(nóng)業(yè)面源污染物具有較好的攔截效應(yīng)。但是，已有的這些研究僅僅停留在科學(xué)研究的層面上，尚未形成相應(yīng)的凈化技術(shù)。

溝渠是一種常見的連接各個農(nóng)業(yè)區(qū)或居民區(qū)的地貌類型，水和污染物通過地表徑流、壤中流和地下徑流在溝渠傳輸。溝渠具備洼坑、高差跌落和小型積水的特點，加之濕潤氣候使植被生長迅速，自然溝渠內(nèi)植物生長旺盛，植被茂密，低洼處大量水陸兩棲植被形成基本穩(wěn)定的小型濕地。國內(nèi)外已有研究表明，作為污染物質(zhì)傳輸?shù)闹匾ǖ?，溝渠不僅起到了輸移功能，而且良好的溝渠系統(tǒng)能起到消減污染負荷、凈化水質(zhì)的功能。但是，目前已有的生態(tài)溝渠技術(shù)都是把溝渠作為一個孤立的系統(tǒng)來用于農(nóng)業(yè)面源污染治理。實際上，農(nóng)業(yè)區(qū)溝渠系統(tǒng)(特別是水稻主產(chǎn)區(qū))與農(nóng)田系統(tǒng)是一個統(tǒng)一的整體。稻田和生態(tài)溝渠的有機結(jié)合可能是未來農(nóng)業(yè)面源污染物去除的重要突破。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種梯級稻田與生態(tài)溝渠有機結(jié)合的農(nóng)業(yè)面源污染凈化系統(tǒng)，旨在解決山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染消減技術(shù)問題，同時也可為山區(qū)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)的灌溉問題提供新思路。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，

一種梯級稻田與生態(tài)溝渠有機結(jié)合的農(nóng)業(yè)面源污染凈化系統(tǒng)，該梯級稻田與生態(tài)溝渠有機結(jié)合的農(nóng)業(yè)面源污染凈化系統(tǒng)包括排水溝系統(tǒng)、土質(zhì)田埂系統(tǒng)、集水池系統(tǒng)、引水槽系統(tǒng)、水田濕地系統(tǒng)；所述排水溝系統(tǒng)設(shè)置有排水溝、分流壩，所述排水溝設(shè)置有進水口和排水口，所述進水口與排水口通過分流壩隔離且彼此不相通，所述排水溝系統(tǒng)的進水口用于引入需凈化的污水，排水口用于排放凈化后的凈水；所述分流壩用于引入需凈化的污水或灌溉；所述土質(zhì)田埂系統(tǒng)設(shè)置有土質(zhì)田埂，所述集水池系統(tǒng)設(shè)置有第一集水池、第二集水池、第三集水池，所述集水池系統(tǒng)用于儲存需凈化的污水及緩沖水流動能；所述引水槽系統(tǒng)設(shè)置有第一引水槽、第二引水槽、第三引水槽；所述引水槽系統(tǒng)用于引導(dǎo)需凈化的污水流向，第一、三引水槽與排水溝相通，且第三引水槽底部應(yīng)高于排水溝水面；所述水田濕地系統(tǒng)設(shè)置有一級水田濕地、二級水田濕地、三級水田濕地；所述水田濕地系統(tǒng)用于對需凈化的污水進行凈化；所述一級水田濕地、二級水田濕地、三級水田濕地按梯級從上往下依次排列，所述第一集水池連接第一引水槽，所述第一集水池、第一引水槽均位于一級水田濕地上；所述第二集水池、第二引水槽均位于二級水田濕地上，所述第一引水槽、第二集水池、第二引水槽依次連接；所述第三集水池、第三引水槽均位于三級水田濕地上，所述第二引水槽、第三集水池、第三引水槽依次連接；

引水槽系統(tǒng)通過砌土埂制成，所述引水槽系統(tǒng)的高度高于水田濕地系統(tǒng)同時低于土質(zhì)田埂系統(tǒng)，所述第一引水槽、第二引水槽、第三引水槽上不同部位均開設(shè)引水槽出水口，所述第一引水槽上的出水口連接一級水田濕地，所述第二引水槽上的出水口連接二級水田濕地，所述第三引水槽上的出水口連接三級水田濕地。

進一步，排水溝系統(tǒng)設(shè)置排水溝、進水口、排水口和分水壩，進水口與排水口存在高低落差，分水壩主要作用是形成雍水，進而將排水溝內(nèi)的污水引入凈化系統(tǒng)。

集水池系統(tǒng)設(shè)置帶有水閘的導(dǎo)流管和集水池。其中，排水溝與第一集水池之間設(shè)置導(dǎo)流管，導(dǎo)流管直徑不超過10厘米，并設(shè)有水閘。水閘的作用在于控制進入凈化系統(tǒng)的污水流量以及規(guī)避洪水。導(dǎo)流管使用PVC材料制成，集水池采用磚砌混凝土結(jié)構(gòu)。

引水槽系統(tǒng)的引水槽連接集水池，位于水田濕地與土質(zhì)田埂之間。引水槽不同部位設(shè)置出水口，出水口連接水田濕地，每個出水口跌水高度不宜過高，如高度超過0.3米，出水口下方鋪設(shè)直徑大于10厘米的卵石若干。引水槽不宜過寬，最高不得超過0.5米。如采用土質(zhì)引水槽，建議寬度0.5米，槽內(nèi)種植茭白或藤藤菜。引水槽內(nèi)植物盡量不要施肥(化肥或者農(nóng)家肥)。

水田濕地主要用于消納農(nóng)業(yè)面源污染物(如氮、磷)，水田濕地作物以水稻為主，也可種植茭白。利用第一集水池上的帶水閘導(dǎo)水管調(diào)節(jié)水田濕地入水量，利用每一級水田濕地的出水口調(diào)節(jié)系統(tǒng)出水量來控制污水在水田濕地里的水力停留時間，從而控制水田濕地作物對農(nóng)業(yè)面源污染的消納。水田濕地的管理采用最優(yōu)化管理，可根據(jù)入水氮磷濃度來調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)化肥的施用量。施肥方式采用分生長期施肥，施肥后需要調(diào)節(jié)出水量以延長肥水在水田濕地中的水力停留時間，以促進作物對氮磷等污染物的吸收與消納。

進一步，所述一級水田濕地與第二引水槽之間、二級水田濕地與第三引水槽之間均設(shè)置有土質(zhì)田埂。

進一步，所述第一集水池位于一級水田濕地左上部并與進水口連接。

進一步，所述第二集水池位于二級水田濕地右上部。

進一步，所述第三集水池位于三級水田濕地左上部。

進一步，所述第三引水槽連接出水口。

進一步，所述一級水田濕地左右兩側(cè)、二級水田濕地左右兩側(cè)、三級水田濕地左右兩側(cè)、第一引水槽上部、第三引水槽下部均設(shè)置有土質(zhì)田埂。

進一步，所述分流壩位于排水溝內(nèi)中上部。

本發(fā)明提供的梯級稻田與生態(tài)溝渠有機結(jié)合的農(nóng)業(yè)面源污染凈化系統(tǒng)，通過設(shè)置三級按梯級分布的水田濕地有效的對污水進行攔截，有效的起到了阻隔了面源污染物進入水體的作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明直接利用水田代替污水處理常用的濕地系統(tǒng)，減少了對大面積耕地的占用；

(2)生態(tài)溝渠種植經(jīng)濟作物，保證了農(nóng)民經(jīng)濟收益；

(3)本發(fā)明不僅可以有效降低農(nóng)業(yè)面源污染物，而且可以引水灌溉，緩解雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)水田的抗旱壓力，提高雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)雨水利用率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的梯級稻田與生態(tài)溝渠有機結(jié)合的農(nóng)業(yè)面源污染凈化系統(tǒng)示意圖；

圖中：1、進水口；2、排水口；3、土質(zhì)田?。?、第一集水池；5、第二集水池；6、第三集水池；7、第一引水槽；8、第二引水槽；9、第三引水槽；10、一級水田濕地；11、二級水田濕地；12、三級水田濕地；13、分水壩；14、排水溝。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。

如圖1所示：一種梯級稻田與生態(tài)溝渠有機結(jié)合的農(nóng)業(yè)面源污染凈化系統(tǒng)，該梯級稻田與生態(tài)溝渠有機結(jié)合的農(nóng)業(yè)面源污染凈化系統(tǒng)包括排水溝系統(tǒng)、土質(zhì)田埂系統(tǒng)、集水池系統(tǒng)、引水槽系統(tǒng)、水田濕地系統(tǒng)；所述排水溝系統(tǒng)設(shè)置有排水溝14和分流壩13，所述排水溝14設(shè)置有進水口1和排水口2，所述進水口與排水口通過分水壩隔離且彼此不相通，所述排水溝系統(tǒng)的進水口用于引入需凈化的污水，排水口用于排放凈化后的凈水；所述土質(zhì)田埂系統(tǒng)設(shè)置有土質(zhì)田埂3，所述集水池系統(tǒng)設(shè)置有第一集水池4、第二集水池5、第三集水池6，所述集水池系統(tǒng)用于儲存需凈化的污水；所述引水槽系統(tǒng)設(shè)置有第一引水槽7、第二引水槽8、第三引水槽9；所述引水槽系統(tǒng)用于引導(dǎo)需凈化的污水流向，所述水田濕地系統(tǒng)設(shè)置有一級水田濕地10、二級水田濕地11、三級水田濕地12；所述水田濕地系統(tǒng)用于對需凈化的污水進行凈化；所述一級水田濕地、二級水田濕地、三級水田濕地按梯級從上往下依次排列，所述第一集水池連接第一引水槽，所述第一集水池、第一引水槽均位于一級水田濕地上；所述第二集水池、第二引水槽均位于二級水田濕地上，所述第一引水槽、第二集水池、第二引水槽依次連接；所述第三集水池、第三引水槽均位于三級水田濕地上，所述第二引水槽、第三集水池、第三引水槽依次連接。

引水槽系統(tǒng)通過砌土埂制成，所述引水槽系統(tǒng)的高度高于水田濕地系統(tǒng)同時低于土質(zhì)田埂，所述第一引水槽、第二引水槽、第三引水槽上不同部位均開設(shè)引水槽出水口，所述第一引水槽上的出水口連接一級水田濕地，所述第二引水槽上的出水口連接二級水田濕地，所述第三引水槽上的出水口連接三級水田濕地。

所述一級水田濕地10與第二引水槽之間、二級水田濕地與第三引水槽之間均設(shè)置有土質(zhì)田埂。

所述第一集水池4位于一級水田濕地左上部并與進水口連接。

所述第二集水池5位于二級水田濕地右上部。

所述第三集水池6位于三級水田濕地左上部。

所述第三引水槽9連接出水口。

所述一級水田濕地10左右兩側(cè)、二級水田濕地11左右兩側(cè)、三級水田濕地12左右兩側(cè)、第一引水槽上部、第三引水槽下部均設(shè)置有土質(zhì)田埂3。

所述分流壩13位于排水溝內(nèi)中上部。

排水溝系統(tǒng)設(shè)置有排水溝、進水口、排水口和分水壩，進水口與排水口存在高低落差，分水壩主要作用是形成雍水，進而將排水溝內(nèi)的污水引入凈化系統(tǒng)。

集水池系統(tǒng)設(shè)置帶有水閘的導(dǎo)流管和集水池。其中，排水溝與第一集水池之間設(shè)置導(dǎo)流管，導(dǎo)流管直徑不超過10厘米，并設(shè)有水閘。水閘的作用在于控制進入凈化系統(tǒng)的污水流量以及規(guī)避洪水。導(dǎo)流管使用PVC材料制成，集水池采用磚砌混凝土結(jié)構(gòu)。

引水槽系統(tǒng)通過砌土埂制成，引水槽連接集水池，位于水田濕地與土質(zhì)田埂之間。引水槽高度高于水田濕地，低于土質(zhì)田埂，不同部位設(shè)置出水口，出水口連接水田濕地，每個出水口跌水高度不宜過高，如高度超過0.3米，出水口下方鋪設(shè)直徑大于10厘米的卵石若干。引水槽不宜過寬，最高不得超過0.5米。如采用土質(zhì)引水槽，建議寬度0.5米，槽內(nèi)種植茭白或藤藤菜。引水槽內(nèi)植物盡量不要施肥(化肥或者農(nóng)家肥)。

水田濕地主要用于消納農(nóng)業(yè)面源污染物(如氮、磷)，水田濕地作物以水稻為主，也可種植茭白。通過調(diào)節(jié)水田濕地入水量和出水量來控制污水在水田濕地里的水力停留時間，從而控制水田濕地作物對農(nóng)業(yè)面源污染的消納。水田濕地的管理采用最優(yōu)化管理，可根據(jù)入水氮磷濃度來調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)化肥的施用量。施肥方式采用分生長期施肥，施肥后需要調(diào)節(jié)出水量以延長肥水在水田濕地中的水力停留時間，以促進作物對氮磷等污染物的吸收與消納。

本發(fā)明提供的梯級稻田與生態(tài)溝渠有機結(jié)合的農(nóng)業(yè)面源污染凈化系統(tǒng)，使用中，一級水田濕地初級過濾后的水進入第二引水槽，二級水田濕地過濾的水進入第三引水槽，在三級水田濕地中繼續(xù)過濾，通過設(shè)置三級按梯級分布的水田濕地有效的對污水進行過濾，有效的起到了阻隔了面源污染物進入水體的最后一道防線的作用。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。