一種典型農(nóng)田面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是關(guān)于農(nóng)田徑流污染物治理的，特別涉及一種針對典型農(nóng)田面源污染物的綜合截控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)面源污染即農(nóng)業(yè)非點源污染，主要包括農(nóng)用化學(xué)品污染(化肥、農(nóng)藥等)、集約化養(yǎng)殖場污染、農(nóng)村生活污水污染等方面。據(jù)第一次全國污染源普查資料顯示，在我國主要污染物排放量中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(含禽畜養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè))排放的C0D、N、P等主要污染物量，已遠超過工業(yè)與生活源，成為污染源之首。
[0003]在農(nóng)業(yè)面源污染中，以農(nóng)田為主的農(nóng)田面源由于農(nóng)藥、化肥、地膜等農(nóng)用物資的不合理和過量使用，在降水或灌溉過程中，污染物通過農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲透進入附近水體，引起水體污染，導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)面源污染問題日益突出，成為水體污染、湖泊富營養(yǎng)化的主要原因，已嚴重影響到我國的水環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境健康，制約了我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。對農(nóng)業(yè)面源污染的控制不僅成為水污染治理的重中之重，也逐步成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大課題。
[0004]目前應(yīng)對農(nóng)田面源污染的傳統(tǒng)生態(tài)措施有濕地工程技術(shù)、濱岸緩沖帶控制技術(shù)、人工多水塘技術(shù)等，這些措施均有明顯的效果，但都還存在一些缺陷和適用性上的限制。主要包括以下問題:(I)不同農(nóng)田面源污染區(qū)域的情況不同，使用的生態(tài)控制技術(shù)也較繁雜，沒有形成統(tǒng)一有效的截控思路，導(dǎo)致很多地區(qū)在選擇生態(tài)攔截措施的時候存在技術(shù)不適合、處理不達標、占地不合理等問題；(2)沒有形成“點-線-面”的全局截控觀，設(shè)置攔截措施時只體現(xiàn)了其中一部分。比如對于農(nóng)田面源而言，最早的源頭應(yīng)該是田塊的入溝渠點，很多生態(tài)攔截措施沒有從根本源頭上開始截控；(3)沒有認真考慮農(nóng)田面源降雨徑流污染的空間輸出特點，攔截措施的設(shè)置沒有針對性。小匯水區(qū)域的徑流SS和TN(總氮)、TP (總磷)具有很好的線性相關(guān)性，因此，小匯水區(qū)域，應(yīng)就近設(shè)置以截污為主的生態(tài)護岸等設(shè)施；大匯水區(qū)域，應(yīng)設(shè)置以生態(tài)降污為主的滯留池、生態(tài)溝渠等設(shè)施；(4)對農(nóng)田面源降雨徑流污染的時間輸出特點把握不夠，沒有處理好初期雨水與防洪抗?jié)车年P(guān)系。SS、N、P等污染物均具有一定的初期沖刷效應(yīng)，因此需要重點處理，而往往暴雨情況下，因為安全問題，需要以排洪泄洪為主，因此出現(xiàn)了初期雨水未經(jīng)充分處理直接排放的情況。
[0005]為解決以上問題，現(xiàn)提出一種典型農(nóng)田面源污染“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)。
[0006]農(nóng)田面源污染區(qū)域通常包括農(nóng)田、魚塘、林地等不同類型塊狀區(qū)域，區(qū)域之間有溝渠，降雨或者灌溉時，這些區(qū)域未能容納的水大部分先進入支溝渠，再匯入主溝渠，最后進入附近的河道或者湖泊。因此，農(nóng)田面源污染區(qū)域都有一定的典型性，使得設(shè)計一種通用的污染控制系統(tǒng)成為可能。
[0007]降雨也是影響農(nóng)田面源污染的重要因素。水量特點上，大到暴雨由于短時間內(nèi)徑流水量過大，首要考慮防洪抗?jié)?，需要建立蓄洪設(shè)施或者進行泄洪；水質(zhì)特點上，降雨對土壤的沖擊將SS、氮、磷等污染物帶入徑流，并隨徑流直接進入河道水體，并且降雨對污染物具有明顯的初期沖刷效應(yīng)，SS、氮、磷等污染物的輸出集中在降雨初期。因此，有必要綜合考慮暴雨徑流水量、水質(zhì)輸出特點，來設(shè)計相應(yīng)的截控措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的，是針對目前大部分農(nóng)田面源污染區(qū)域未形成統(tǒng)一有效的綜合截控措施，以及沒有處理好初期雨水和防洪抗?jié)酬P(guān)系、對污染物輸出的時間空間特征把握不夠的現(xiàn)狀，提出一種典型農(nóng)田面源污染“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)，既能普遍應(yīng)用于不同的農(nóng)田面源污染區(qū)域，又可解決上述現(xiàn)存問題。
[0009]該綜合截控技術(shù)中，“點”對應(yīng)的是①農(nóng)田、魚塘等的入溝渠點?、谥锨娜胫鳒锨c；③主溝渠的入暴雨蓄洪生態(tài)塘點；④入河口?！熬€”對應(yīng)的是①支溝渠；②主溝渠?！懊妗睂?yīng)的是①主溝渠末端連接的暴雨蓄洪生態(tài)塘入河口河面區(qū)域以及整個河干道河面區(qū)域。對應(yīng)“點”、“線”、“面”三個不同的部分，分別有若干個不同的處理單元，這些單元可根據(jù)現(xiàn)場情況和需要布置在不同的位置。這些處理單元在不同的位置有針對性發(fā)揮了不同的截控作用，來形成統(tǒng)一有效的綜合截控。
[0010]本實用新型通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0011]一種典型農(nóng)田面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)，包括農(nóng)田、魚塘、溝渠和河道，其特征在于，所述的農(nóng)田與農(nóng)田之間、魚塘與魚塘之間或者農(nóng)田與魚塘之間設(shè)置有支溝渠2，降雨徑流通過農(nóng)田和魚塘的溝渠口進入支溝渠2，再分別通過支溝渠2匯集到主溝渠I ;在主溝渠I的末端與河道4之間設(shè)置有蓄洪生態(tài)塘3，蓄洪生態(tài)塘3的進入河道4處設(shè)置有入河涵洞5，入河涵洞5的入口處設(shè)置有涵洞閘門；
[0012]在農(nóng)田入支溝渠口、支溝渠入主溝渠口、主溝渠入蓄洪生態(tài)塘口分別設(shè)置有立體植物格柵6 ;并在支溝渠與主溝渠內(nèi)間隔布置立體植物格柵6，在入河涵洞5之外的河面區(qū)域內(nèi)交錯布置立體植物格柵6 ;
[0013]所述立體植物格柵6為一中空梯形的船型立體結(jié)構(gòu)，其上部設(shè)置有矩形上邊框，其下部設(shè)置有矩形底邊框，上邊框和底邊框之間通過豎棖相連接，上邊框的長邊大于底邊框的對應(yīng)長邊；立體植物格柵的內(nèi)部設(shè)置有足量的細軟柳條；
[0014]所述的主溝渠I和支溝渠2皆為生態(tài)溝渠，該生態(tài)溝渠的橫截面為倒梯形，渠壁為中部帶孔的正六邊形混凝土磚澆筑而成，渠底由碎石或者卵石鋪設(shè)，渠壁和渠底下部填充耕作土，耕作土上種植挺水植物；
[0015]所述的蓄洪生態(tài)塘3為一好氧-兼氧生態(tài)塘系統(tǒng)，該好氧-兼氧生態(tài)塘系統(tǒng)的四周岸坡及底部設(shè)置有防滲砌塊，防滲砌塊的中央設(shè)置有凹槽并種植植物；該系統(tǒng)通過兩折流墻將生態(tài)塘分割為好氧區(qū)7、浮床區(qū)8和沉床區(qū)9，浮床區(qū)8和沉床區(qū)9組成兼氧區(qū)，三個區(qū)域為階梯式，具有不同水深；浮床區(qū)的水面設(shè)置有曝氣生態(tài)浮床11，其上面種植挺水植物；沉床區(qū)的水中設(shè)置生態(tài)沉床12，其上面種植沉水植物；在蓄洪生態(tài)塘3的入口處設(shè)置有節(jié)制閘及立體植物格柵6，蓄洪生態(tài)塘3的出口處也設(shè)置有節(jié)制閘；在蓄洪生態(tài)塘3的入口處的節(jié)制閘前面與入河涵洞5之間并聯(lián)設(shè)置有泄洪渠10，以便在超過蓄洪生態(tài)塘蓄洪能力時及時引走洪峰；該泄洪渠10的入口處也設(shè)置有節(jié)制閘和立體植物格柵6 ;
[0016]在蓄洪生態(tài)塘、入河涵洞的河面區(qū)域以及整個河面區(qū)域設(shè)置有太陽能曝氣生態(tài)浮床11 ;在太陽能曝氣生態(tài)浮床上設(shè)置有太陽能板，為浮床的曝氣裝置提供動力；還設(shè)置有光催化氧化板以去除難降解有機污染物。
[0017]所述生態(tài)溝渠的挺水植物為空心菜、水芹、茭白類的挺水植物。
[0018]所述生態(tài)溝渠可放置部分螺螄、鯽魚、泥鰍類的淺水水產(chǎn)品。
[0019]所述蓄洪生態(tài)塘3的好氧-兼氧生態(tài)塘系統(tǒng)，其好氧區(qū)7平均水深為0.Sm，浮床區(qū)8平均水深為1.2m，沉床區(qū)9平均水深為1.5m。
[0020]本實用新型與傳統(tǒng)的農(nóng)田面源污染截控措施相比較，提供了一種廣泛適用于各種農(nóng)田面源污染的綜合截控系統(tǒng)，并從“點-線-面”各個部分入手，有針對性地設(shè)計了不同的截控設(shè)施，做到了從源頭截控；另外，針對農(nóng)田面源污染的空間輸出特點，對于小匯水區(qū)域，就近設(shè)置以截污為主的立體植物格柵等設(shè)施，對于大匯水區(qū)域，設(shè)置以生態(tài)降污為主的生態(tài)溝渠、生態(tài)塘等設(shè)施；最后，還針對農(nóng)田面源的時間輸出特點，設(shè)置了蓄洪生態(tài)塘，既緩解了防洪抗?jié)车膲毫?，又處理了污染負荷較大的初期雨水。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型一種典型農(nóng)田面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2立體植物格柵的的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是生態(tài)溝渠的的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是蓄洪生態(tài)塘的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是生態(tài)浮床的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]本實用新型的附圖標記如下。
[0027]1---主溝渠2---支溝渠
[0028]3---蓄洪生態(tài)塘4---河道
[0029]5---入河涵洞6---立體植物格柵
[0030]7---好氧區(qū)8---浮床區(qū)
[0031]9---沉床區(qū)10---泄洪渠
[0032]11曝氣生態(tài)浮床 12 生態(tài)沉床
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實施案例，對本實用新型作進一步闡述，此實施例僅用于說明本實用新型，而不限制本實用新型的使用范圍。
[0034]具體實施例為一片農(nóng)田區(qū)域，由若干塊水稻田、溝渠組成，支渠匯入主溝渠，主溝渠與入河涵洞相連。該地區(qū)主要的面源污染來自于降雨后，降雨徑流攜帶水稻田中的SS、N、P等污染物匯入支溝渠和主溝渠，并最終通過入河涵洞匯入河道(參見圖1)。
[0035]采用面源污染物“點-線-面”綜合截控系統(tǒng)該面源污染，首先在水稻田入溝渠口、支渠入主溝渠口以及入河涵洞等位置分別設(shè)置了立體植物格柵，并在主溝渠內(nèi)間隔50m設(shè)置立體植物格柵。降雨進行時，水稻田中的水經(jīng)過立體植物格柵的攔截，顆粒態(tài)污染物如SS被充分截留，同時截留下了附著在SS上的N、Po由于立體植物格柵的阻留作用，水流流速減慢，匯水匯入河道的時間被延長，在溝渠內(nèi)的水力停留時間增長，立體植物格柵中的柳樹莖葉對溶解態(tài)N、P進行降解。立體植物格柵對水流起到了跌水作用，增加了水中溶解氧濃度，也提高了處理效果。設(shè)置立體植物格柵，改善了降雨情況下的水土流失和面源污染，同時取材容易，造價較低，制作簡單，移動、拆卸、回收比較方便，在農(nóng)村地區(qū)尤為適用。設(shè)置立體植物格柵后，SS的去除率可達60?75%，TN去除率為15?25%，TP去除率可達15?25%。
[0036]上述立體植物格柵由直徑約1cm的粗柳樹枝干用細鐵絲卯成中空的船型結(jié)構(gòu)(見圖2)，在內(nèi)部塞入足量的細軟柳條。格柵的實際尺寸根據(jù)放置的位置和溝渠的尺寸來確定，在溝渠內(nèi)放置時，格柵高度略高于豐水期溝渠水位高度。農(nóng)田入溝渠口格柵的參考尺寸為:長50cm，寬40cm，高40cm ;溝渠內(nèi)格柵的參考尺寸為:長100cm，寬60cm，高60cm ;入河涵洞處格柵的參考尺寸為:長200cm，寬120cm，高120cm。
[0037]立體植物格柵可布置在各個“點”所對應(yīng)的位置，即農(nóng)田入溝渠口、溝渠入主溝渠口、主溝渠入蓄洪生態(tài)塘