CN206070498U - 一种处理初期雨水的农田沉水植物生态沟渠 - Google Patents
一种处理初期雨水的农田沉水植物生态沟渠 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种处理初期雨水的农田沉水植物生态沟渠，沿农田水流方向包括雨水分流渠和沟渠主体，农田、雨水分流渠和沟渠主体按照高度由高到低排布，且三者分别由田埂分隔开，农田与雨水分流渠的连通口处设置格栅，雨水分流渠上设置有连通沟渠主体的沟渠入水口，雨水分流渠的末端设置溢流堰，沟渠主体内设有沉水植物带，沟渠主体的出水口处设置半透水坝。本实用新型生态沟渠将农田排水分为初期雨水和中后期雨水分别处理，初期雨水污染物浓度高，利用沉水植物生态沟渠处理，中后期雨水污染物浓度低，直接排放，污染去处针对性更高。
Description
技术领域
本实用新型属于面源水污染控制技术领域，具体涉及一种处理初期雨水的农田沉水植物生态沟渠。
背景技术
农业面源污染主要是指农业生产活动中，农田中的土壤颗粒、氮、磷、农药及其他有机或无机污染物质，在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、农田排水或地下渗漏，使大量污染物质进入水体，造成的地表水和地下水的污染。有关研究表明，在我国水体污染严重，由农田、农村畜禽养殖地区和城乡结合部分的生活排污造成的流域水体氮、磷营养化已超过来自城市地区的生活点源污染和工业点源污染。引起农业面源污染的直接原因主要是：农田径流、暴雨坡面漫流、山地水土流失、农业固废和生活污水中的氮磷营养物质在土壤与水体中的迁移与转化，由此可见，施肥和降雨是影响农田养分流失的关键因素。
农业面源污染因其排放的随机性、广泛性、扩散性，以及对面源污染的发生时间、污染物浓度、发生源的不确定性等特征，所以，农田面源污染的治理可分别采取源头减量和过程阻断技术。源头减量治理技术指通过施肥、灌溉、排水等控制技术，控制农田污染物的产生和排放强度，有效减少污染物的产生量，主要技术有优化施肥技术、合理灌溉技术、控制农田排水技术和施用缓释肥技术等。过程阻断技术是指在污染物向水体迁移过程中通过一些物理、生物以及工程方法对污染物进行拦截阻断和加强净化，延长其在路域的停留时间，最大化减少其进入水体的污染物量。目前常用的技术有两大类，一是农田内部拦截；另一类是污染物离开农田后的拦截阻断技术。其中，生态拦截技术是农田面源污染阻断控制的主要技术手段，现有拦截技术主要包括：生态拦截沟渠技术、人工湿地技术、稻田消纳技术、前置库技术、缓冲带技术。
生态沟渠作为常见的雨水径流污染处理方式，其设计的优劣对于雨水处理效果影响很大。例如生态沟渠水力停留时间一般较短，不能对污水进行有效处理；目前生态沟渠多以挺水植物为主要的生物吸收途径，挺水植物与污水接触面积小，净化效果较沉水植物差，另外现有生态沟渠施工难度大，成本高，也是影响生态沟渠推广的重要因素。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种处理初期雨水的农田沉水植物生态沟渠，将农田排水分为初期雨水和中后期雨水分别处理，初期雨水污染物浓度高，利用沉水植物生态沟渠处理，中后期雨水污染物浓度低，直接排放，污染去处针对性更高。
为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案：
一种处理初期雨水的农田沉水植物生态沟渠，沿农田水流方向包括雨水分流渠和沟渠主体，农田、雨水分流渠和沟渠主体按照高度由高到低排布，且三者分别由田埂分隔开，农田与雨水分流渠的连通口处设置格栅，雨水分流渠上设置有连通沟渠主体的沟渠入水口，雨水分流渠的末端设置溢流堰，沟渠主体内设有沉水植物带，沟渠主体的出水口处设置半透水坝。
优选地，农田高于雨水分流渠10-30cm，沟渠主体低于农田1.0-1.2m，田埂高于农田20-30cm，溢流堰高度与农田高度相等。
优选地，雨水分流渠与农田相垂直设置，沟渠主体与雨水分流渠相平行设置。
优选地，沟渠主体深度为1.0-1.2m，沟渠主体的断面形状为倒梯形，顶宽度为2.0-4.0m，底宽度为1.5-3.0m，坡度在1°-5°，半透水坝的高度为沟渠主体深度的80%-90%。
进一步优选地，半透水坝高度为0.8-1.0m。
优选地，半透水坝包括位于下方由夯实粘土构成的不透水层和位于上方由装有填充物的土工布袋构成的透水层。
进一步优选地，不透水层的高度为0.5-0.6m，不透水层的断面为梯形，底宽为1.2-1.5m，顶宽为0.6-1.0m。
进一步优选地，透水层的填充物为稻壳、褐煤、钢渣、陶粒的混合物，土工布袋为圆柱形，高度为0.3m，直径为0.2m。
优选地，格栅为水泥浇筑而成，格栅间隔为10-15cm。
优选地，沉水植物带种植的沉水植物为菹草、苦草、篦齿眼子菜。
由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
本实用新型生态沟渠将农田排水分为初期雨水和中后期雨水分别处理，初期雨水污染物浓度高，利用沉水植物生态沟渠处理，中后期雨水污染物浓度低，直接排放，污染去处针对性更高；生态沟渠具有对农田低浓度面源污水的生态净化功能，可有效削减悬浮物、氮、磷含量，且充分利用现有的农田沟渠空间，节约了土地资源；设施结构简单，便于建设和后期维护，建设成本低。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中的A1-A2剖面示意图；
图3为图1中的B1-B2剖面示意图；
其中：1、沟渠主体；2、格栅；3、沉水植物带；4、半透水坝；4a、不透水层；4b、透水层；5、农田；5a、田埂；6、雨水分流渠；6a、沟渠入水口；6b、溢流堰。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如附图1至附图3所示，本实用新型一种处理初期雨水的农田沉水植物生态沟渠，沿农田5水流方向包括雨水分流渠6和沟渠主体1，农田5、雨水分流渠6和沟渠主体1按照高度由高到低排布，且三者分别由田埂5a分隔开，农田5与雨水分流渠6的连通口处设置格栅2，雨水分流渠6上设置有连通沟渠主体1的沟渠入水口6a，雨水分流渠6的末端设置溢流堰6b，沟渠主体1内设有沉水植物带3，沟渠主体1的出水口处设置半透水坝4。
在本实施例中，农田5比雨水分流渠6高10-30cm，沟渠主体1比农田5低1.0-1.2m，田埂5a比农田5高20-30cm，溢流堰6b为土质结构或砖混结构，高度与农田5高度相等。在本实施例中，雨水分流渠6与农田5相垂直设置，沟渠主体1与雨水分流渠6相平行设置。
在本实施例中，格栅2为水泥浇筑而成，格栅间隔为10-15cm，用以拦截农田秸秆等大型农业废弃物，为节约成本，格栅2尺寸与原农田排水口相同。
在本实施例中，沟渠主体1由农田排水***中现有沟渠改造而成，深度为1.0-1.2m，沟渠主体的断面形状为倒梯形，顶宽度为2.0-4.0m，底宽度为1.5-3.0m，坡度在1°-5°，半透水坝4的高度为沟渠主体深度的80%-90%，在本实施例中，半透水坝4高度为0.8-1.0m。
在本实施例中，半透水坝4包括位于下方由夯实粘土构成的不透水层4a和位于上方由装有填充物的土工布袋构成的透水层4b，不透水层4a的高度为0.5-0.6m，纵剖面为梯形，底宽为1.2-1.5m，顶宽为0.6-1.0m，不透水层4a起到蓄水作用，可以在旱季保持生态沟渠水深，保证沟渠内沉水植物正常生长和进行水质净化；透水层4b的填充物为稻壳、褐煤、钢渣、陶粒的混合物，土工布袋为圆柱形，高度为0.3m，直径为0.2m，土工布袋间及内部基质空隙可供污水透过，水流经过的过程中，基质可实现对氮磷和悬浮颗粒物的吸附。
在本实施例中，沉水植物带3种植的沉水植物为菹草、苦草、篦齿眼子菜，以等密度混合栽种，3～5棵/m2，菹草冬季11～2月种植，苦草和篦齿眼子菜春季2～4月种植。
当农田降水较少时，或者农田排水较少时，初期雨水集中在沟渠主体1内，延长了污水的停留时间，强化了沉水植物对污水的处理效果。同时，水位在不透水层4a以上的部分，通过透水层4b过滤，吸附、去除大部分氮磷和悬浮物之后，被缓慢渗透排放到下游；而不透水层4a的污水，则被保留在沟渠主体1内，污水最终达到深度净化效果，一方面维持沉水植物生长，另一方面为下次降水产生的污水有缓冲的效果。
当降水量较多时，初期雨水将沟渠主体1注满后，中后期雨水则通过溢流堰6b排放到环境中。由于降雨量较大的情况下，农田出水的污染物会被大雨量稀释，所以这种情况下未经处理的农田排水对下游河流水质并不会造成显著的影响。
以上对本实用新型做了详尽的描述，但本实用新型不限于上述的实施例。凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种处理初期雨水的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：沿农田水流方向包括雨水分流渠和沟渠主体，所述农田、所述雨水分流渠和所述沟渠主体按照高度由高到低排布，且三者分别由田埂分隔开，所述农田与所述雨水分流渠的连通口处设置格栅，所述雨水分流渠上设置有连通所述沟渠主体的沟渠入水口，所述雨水分流渠的末端设置溢流堰，所述沟渠主体内设有沉水植物带，所述沟渠主体的出水口处设置半透水坝。
2.根据权利要求1所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述农田高于所述雨水分流渠10-30cm，所述沟渠主体低于所述农田1.0-1.2m，所述田埂高于农田20-30cm，所述溢流堰高度与所述农田高度相等。
3.根据权利要求1所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述雨水分流渠与所述农田相垂直设置，所述沟渠主体与所述雨水分流渠相平行设置。
4.根据权利要求1所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述沟渠主体深度为1.0-1.2m，所述沟渠主体的断面形状为倒梯形，顶宽度为2.0-4.0m，底宽度为1.5-3.0m，坡度在1°-5°，所述半透水坝的高度为所述沟渠主体深度的80%-90%。
5.根据权利要求4所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述半透水坝高度为0.8-1.0m。
6.根据权利要求1所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述半透水坝包括位于下方由夯实粘土构成的不透水层和位于上方由装有填充物的土工布袋构成的透水层。
7.根据权利要求6所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述不透水层的高度为0.5-0.6m，所述不透水层的断面为梯形，底宽为1.2-1.5m，顶宽为0.6-1.0m。
8.根据权利要求6所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述土工布袋为圆柱形，高度为0.3m，直径为0.2m。
9.根据权利要求1所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述格栅为水泥浇筑而成，所述格栅间隔为10-15cm。
10.根据权利要求1所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：所述沉水植物带种植的沉水植物为菹草、苦草、篦齿眼子菜。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107055805A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-08-18 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种控制农业面源污染和净化河水的沟塘集成***及其使用方法 |
| CN108947120A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-07 | 河海大学 | 一种适用于多雨地区农田面源污水集蓄用***及改造方法 |
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2016
- 2016-06-29 CN CN201620671246.6U patent/CN206070498U/zh not_active Expired - Fee Related
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