CN109879437A - 用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***和方法，结合高架水利灌溉设施，适用于有山坡灌溉需要的任何区域，具有现成高架水利灌溉设施的区域尤为适用。划分成多个汇水区，在各汇水区内设置生态塘库，在生态塘库内人工打造稳定的生态***，利用塘库收集并净化汇水区内的部分雨水地表径流。在山坡灌溉期，塘库蓄水通过提升泵补入原高架水利灌溉设施的管网内，再流经原布水管网，实现山坡灌溉。有效削减并控制了山坡面源污染直接入受纳水体，实现了雨水径流的能源转化和水资源再利用，降低区域面源污染，提高区域雨水资源利用率，减少原高架水利灌溉设施的远程输水量，降低远程输水的经济指标，最终实现节约水资源，高效利用水资源。

Description

用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***和方法

技术领域

本发明涉及山坡面源污染控制及山坡灌溉技术领域，具体地，涉及用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***和方法，尤其是涉及一种结合高架水利灌溉设施用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化方法。

背景技术

在山地城市，平缓耕地有限，山坡农田种植在农业中占重要比重；另外，部分地区山坡植被的覆盖度对地区气候调节具有重要作用。山体坡度较大，降雨期雨水的下渗速率有限，绝大部分雨水形成径流，汇入了周边自然水体，雨水利用率偏低，山坡灌溉成为山坡植被及农田生长的限制因素。

目前，大部分地区采用人工提升低位水体进行山体灌溉，具体地，设置由水泵、总水管和布水管等附件组成的高架水利灌溉设施，从就近水源人工提升水体至高位山坡，后通过多级布水管分散至整个山坡。从经济层面考虑，该方法几乎全部灌溉用水均由提升设备远程抽提，远距离输水量大，耗能高，费用贵，具有一定经济缺陷；从水资源保护层面来考虑，该方法对山坡冲刷雨水没有进行适当处理，大量高污染负荷的初期雨水径流直接汇入受纳水体，导致受纳水体纳污量增大，水体恶化风险增高；从水资源节约层面考虑，该方法对区域降水利用率极低，大量雨水形成径流直接汇入水体，造成水资源浪费。

与本发明相关的现有技术是专利文献CN208113326U，公开了一种适用于天桥及高架桥的水肥一体化灌溉***，其技术方案要点包括逐一对应设于绿化带上方的管道、用于储存灌溉水的储水箱以及用于盛放液肥的配肥池，所述储水箱连通设有抽水泵和若干输水管，所述配肥池连通设有抽液泵和若干输肥管，所述输水管和所述输肥管上分别设有第一电磁阀和第二电磁阀，所述输水管和所述输肥管逐一对应并连通至同一所述管道，所述抽水泵、抽液泵、第一电磁阀和第二电磁阀均电连接有用于控制水肥灌溉的控制***。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***和方法。

根据本发明提供的一种用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，包括：

分区模块：将山坡灌溉区域划分成多个汇水区域，在各个汇水区域内设置生态塘库，在所述生态塘库中构建生态***；

收集模块：对各个汇水区域的雨水进行收集，雨水经雨水径流汇入生态塘库内，对雨水进行调蓄净化，得到灌溉补水；

灌溉模块：当处于山坡灌溉期时，结合原有的高架水利灌溉设施，将生态塘库中的灌溉补水用于山坡灌溉。

优选地，所述生态塘库需要利用地势高低差异，设置包括高位塘库和低位塘库。

优选地，所述汇水区域结合地形与地表径流的水流方向进行划分，以提高对地表径流的收集。

优选地，所述生态塘库的库容按照所属汇水区域内的降雨量进行计算，生态塘库的水深设置为不超过设定深度，生态塘库内投放水生植物、水生动物、微生物中的任一种或任多种，以强化水体净化。

优选地，所述原有的高架水利灌溉设施中，至少包含有提升泵、远程输水管、布水管，其中提升泵将受纳水体引入远程输水管，后经布水管进行山坡灌溉。

优选地，在山坡灌溉期，所述灌溉补水通过塘库出水泵进入原有的高架水利灌溉设施的远程输水管中，再沿原有的高架水利灌溉设施的布水管进行山坡灌溉。

优选地，所述降雨量以20mm计算，所述设定深度为4m。所述水生植物包括沉水植物和挺水植物；所述水生动物的投放优先选择当地的土著种群，以避免生态污染；所述微生物包括生物菌剂、无机氮。

优选地，所述塘库出水泵采用干式潜污泵，塘库出水通过塘库出水管道受压力流入远程输水管。

根据本发明提供的一种用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化方法，包括：

分区步骤：将山坡灌溉区域划分成多个汇水区域，在各个汇水区域内设置生态塘库，在所述生态塘库中构建生态***；

收集步骤：对各个汇水区域的雨水进行收集，雨水经雨水径流汇入生态塘库内，对雨水进行调蓄净化，得到灌溉补水；

灌溉步骤：当处于山坡灌溉期时，结合原有的高架水利灌溉设施，将生态塘库中的灌溉补水用于山坡灌溉。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明通过设置生态塘库，控制了区域面源污染，提高了区域雨水径流的利用率，降低了原高架水利灌溉设施的远程输水量，和灌溉经济指标，最终实现了区域的水资源保护和水资源节约。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明所述方法的平面示意图；

图2为本发明所述方法的剖面示意图。

其中：1为每个汇水区域；2为生态塘库；3为雨水径流；4为塘库出水泵；5为塘库出水管道；6为原高架水利灌溉设施提升泵；7为原高架水利灌溉设施远程输水管；8为原高架水利灌溉设施布水管；9为受纳水体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，包括：

分区模块：将山坡灌溉区域划分成多个汇水区域，在各个汇水区域内设置生态塘库，在所述生态塘库中构建生态***；

收集模块：对各个汇水区域的雨水进行收集，雨水经雨水径流汇入生态塘库内，对雨水进行调蓄净化，得到灌溉补水；

灌溉模块：当处于山坡灌溉期时，结合原有的高架水利灌溉设施，将生态塘库中的灌溉补水用于山坡灌溉。

具体地，所述生态塘库需要利用地势高低差异，设置包括高位塘库和低位塘库。

具体地，所述汇水区域结合地形与地表径流的水流方向进行划分，以提高对地表径流的收集。

具体地，所述生态塘库的库容按照所属汇水区域内的降雨量进行计算，生态塘库的水深设置为不超过设定深度，生态塘库内投放水生植物、水生动物、微生物中的任一种或任多种，以强化水体净化。

具体地，所述原有的高架水利灌溉设施中，至少包含有提升泵、远程输水管、布水管，其中提升泵将受纳水体引入远程输水管，后经布水管进行山坡灌溉。

具体地，在山坡灌溉期，所述灌溉补水通过塘库出水泵进入原有的高架水利灌溉设施的远程输水管中，再沿原有的高架水利灌溉设施的布水管进行山坡灌溉。

具体地，所述降雨量以20mm计算，所述设定深度为4m。所述水生植物包括沉水植物和挺水植物；所述水生动物的投放优先选择当地的土著种群，以避免生态污染；所述微生物包括生物菌剂、无机氮。其中生物菌剂优先选择由土著菌种制成的生物菌剂。

具体地，所述塘库出水泵采用干式潜污泵，塘库出水通过塘库出水管道受压力流入远程输水管。

根据本发明提供的一种用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化方法，包括：

分区步骤：将山坡灌溉区域划分成多个汇水区域，在各个汇水区域内设置生态塘库，在所述生态塘库中构建生态***；

收集步骤：对各个汇水区域的雨水进行收集，雨水经雨水径流汇入生态塘库内，对雨水进行调蓄净化，得到灌溉补水；

灌溉步骤：当处于山坡灌溉期时，结合原有的高架水利灌溉设施，将生态塘库中的灌溉补水用于山坡灌溉。

本发明提供的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，可以通过用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化方法理解为所述用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***的优选例。

在具体的实施中，本发明可以适用于具有高架水利灌溉设施的山坡灌溉区域，也适用于一般的山坡灌溉区，实现分散灌溉。

本发明以降低山坡灌溉经济指标，降低区域面源污染，提高区域雨水资源利用率。首先，分割区域汇水面积，将山坡灌溉区划分成多个汇水区，新建生态塘库，在各汇水区内设置生态塘库，在生态塘库内人工打造稳定的生态***，利用塘库收集并净化汇水区内的部分雨水地表径流，结合原有的高架水利灌溉设施，在山坡灌溉期，塘库蓄水通过提升泵补入原高架水利灌溉设施的管网内，再流经原布水管网，将一定量的雨水径流用于山坡灌溉，实现山坡灌溉。所述的汇水区应结合地形与地表径流水流方向合理划分，为提高对地表径流的收集率提供最优的前提条件，减少直接进入受纳水体的面源污染。将山坡划分成多个汇水区，在各汇水区内设置生态塘库，因地势高低差异，塘库分高位塘库和低位塘库。所述的生态塘库设计同时具有调蓄和净化两大功能，用于收集并净化汇水区内的地表径流，原地表径流内污染物被去除转化成能供植物利用的营养物质。在山坡灌溉期，塘库蓄水通过提升泵补入原高架水利管网内，再沿原布水管网完成山坡灌溉。

所述的生态塘库库容设计按照汇水区内20mm降雨量计算。所述的生态塘库水深≤4m。所述的生态塘库内通过人工投放水生植物、水生动物及微生物，构建生态***，强化塘库水体净化率。所述的生态塘库种植的水生植物以沉水植物和挺水植物为主，包括红线草、黑藻、苦草、小茨藻、(沉水植物)和菖蒲、美人蕉、西伯利亚鸢尾(挺水植物)。所述的生态塘库投放的水生动物主要包括鱼、虾、螺、贝，具体的种类选择应优先考虑当地的土著种群，避免生态污染。所述的生态塘库投加的微生物，应根据不同的水质情况，人工投加生物菌剂，实现除碳、氮素的矿化及一定量的脱氮，提高塘库的污染去除率，避免植物烧苗，并保留一定量的能被植物吸收利用的无机氮。菌剂多以除碳、氨化、硝化、反硝化为主。所述的生态塘库投加的微生物菌剂，菌种筛选应首选塘库区域的土著菌种，土著菌种具生长竞争优势，***稳定性高，且能避免生态污染。

所述的原有高架水利灌溉设施在灌溉期通过泵站从区域受纳水体动力引水至高架管道，后流经布水管网进行山坡灌溉。所述的生态塘库出水在山坡灌溉期，通过水泵与原有高架水利灌溉设施连通，塘库出水补入高架水利管道内，供灌溉期使用，减少原有水利高架设施从区域受纳水体的取水量，减少原高架水利灌溉设施的远程输水量，降低远程输水的经济指标。

如图1、图2所示，结合高架水利灌溉设施用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化，原有高架水利灌溉设施从区域受纳水体9通过水泵6抽水，通过高架管道7远程运输至高位山坡，沿布水管道8实现山坡灌溉。将山坡灌溉区划分成多个汇水区1，在汇水区内设置生态塘库2，各汇水区内的部分雨水径流3汇入生态塘库内，实现部分雨水的调蓄；通过塘库内的生态***构建，实现对雨水径流3的除碳、氮素的矿化及一定量的脱氮，提高塘库的污染去除率，避免植物烧苗，并保留一定量的能被植物吸收利用的无机氮。在山坡灌溉期，塘库出水通过出水泵4沿出水管道5打入原高架管道7内，作为灌溉补水。

在本发明的一个实例中，所述的部分山坡灌溉区结合地形与地表径流水流方向划分为4个面积基本相等的汇水区1。

在本发明的一个实例中，所述的汇水区1内各新建一座生态塘库2，汇水区内的部分雨水径流3自流汇入塘库内。塘库库容设计按照汇水区内20mm降雨量计算，塘库深≤4m。

在本发明的一个实例中，所述的生态塘库2通过人工构建了生态***。在塘库周边驳岸处，种植以菖蒲、美人蕉为主的挺水植物；在水域线以内2m范围内，种植红线草和黑藻两种耐污型的沉水植物；在其余水域内种植苦草，沉水植物覆盖率≥60％；投加水生动物黑鱼、青虾、环棱螺；投加一定量氨化菌、硝化菌和反硝化菌。

在本发明的一个实例中，在灌溉期，开启原高架水利灌溉设施的水泵6，从受纳水体9取水，压力流过高架管道7和布水管网8，进行山坡灌溉。

在本发明的一个实例中，灌溉期，所述的生态塘库2出水通过干式安装潜污泵4，通过出水管道5压力流入原高架水利灌溉设施中的高架管道7内，作为补水进入各布水管网8内。

本技术中所述的生态塘库可以新建，也可以利用现有塘库进行改造。适用于有山坡灌溉需要的任何区域，具有现成高架水利灌溉设施的区域尤为适用。将山坡灌溉区划分成多个汇水区，在各汇水区内设置生态塘库，在生态塘库内人工打造稳定的生态***，利用塘库收集并净化汇水区内的部分雨水地表径流。在山坡灌溉期，塘库蓄水通过提升泵补入原高架水利灌溉设施的管网内，再流经原布水管网，实现山坡灌溉。本发明通过结合原有的高架水利灌溉设施，新建生态塘库，有效削减并控制了山坡面源污染直接入受纳水体，实现了雨水径流的能源转化和水资源再利用，降低区域面源污染，提高区域雨水资源利用率，减少了原高架水利灌溉设施的远程输水量，降低了远程输水的经济指标，最终实现节约水资源，高效利用水资源。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，包括：

分区模块：将山坡灌溉区域划分成多个汇水区域，在各个汇水区域内设置生态塘库，在所述生态塘库中构建生态***；

收集模块：对各个汇水区域的雨水进行收集，雨水经雨水径流汇入生态塘库内，对雨水进行调蓄净化，得到灌溉补水；

灌溉模块：当处于山坡灌溉期时，结合原有的高架水利灌溉设施，将生态塘库中的灌溉补水用于山坡灌溉。

2.根据权利要求1所述的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，所述生态塘库需要利用地势高低差异，设置包括高位塘库和低位塘库。

3.根据权利要求1所述的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，所述汇水区域结合地形与地表径流的水流方向进行划分，以提高对地表径流的收集。

4.根据权利要求1所述的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，所述生态塘库的库容按照所属汇水区域内的降雨量进行计算，生态塘库的水深设置为不超过设定深度，生态塘库内投放水生植物、水生动物、微生物中的任一种或任多种，以强化水体净化。

5.根据权利要求1所述的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，所述原有的高架水利灌溉设施中，至少包含有提升泵、远程输水管、布水管，其中提升泵将受纳水体引入远程输水管，后经布水管进行山坡灌溉。

6.根据权利要求1所述的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，在山坡灌溉期，所述灌溉补水通过塘库出水泵进入原有的高架水利灌溉设施的远程输水管中，再沿原有的高架水利灌溉设施的布水管进行山坡灌溉。

7.根据权利要求4所述的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，所述降雨量以20mm计算，所述设定深度为4m。

8.根据权利要求4所述的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，所述水生植物包括沉水植物和挺水植物；

所述水生动物的投放优先选择当地的土著种群，以避免生态污染；

所述微生物包括生物菌剂、无机氮中的任一种或任多种。

9.根据权利要求6所述的用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化***，其特征在于，所述塘库出水泵采用干式潜污泵，塘库出水通过塘库出水管道受压力流入远程输水管。

10.一种用于面源污染控制及径流利用的调蓄净化方法，其特征在于，包括：

分区步骤：将山坡灌溉区域划分成多个汇水区域，在各个汇水区域内设置生态塘库，在所述生态塘库中构建生态***；

收集步骤：对各个汇水区域的雨水进行收集，雨水经雨水径流汇入生态塘库内，对雨水进行调蓄净化，得到灌溉补水；

灌溉步骤：当处于山坡灌溉期时，结合原有的高架水利灌溉设施，将生态塘库中的灌溉补水用于山坡灌溉。