典型农田面源污染物“点-线-面”综合截控系统技术方案

本发明专利技术公开一种典型农田面源污染物“点-线-面”综合截控系统，在农田之间、鱼塘之间或者农田与鱼塘之间设置有支沟渠，降雨径流通过支沟渠汇集到主沟渠，再通过主沟渠进入河道，在主沟渠与河道之间设置有蓄洪生态塘；在各个沟渠口及蓄洪生态塘入口、沟渠及河面区域内分别、间隔或者交错设置有立体植物格栅；所述沟渠皆为生态沟渠，在蓄洪生态塘与入河涵洞之间并联设置有泄洪渠；在蓄洪生态塘及整个河面区域设置有太阳能曝气生态浮床，还设置有光催化氧化板以去除难降解有机污染物。本发明专利技术广泛适用于各种农田面源污染的治理，并从“点-线-面”各个部分入手，从源头截控，既缓解了防洪抗涝的压力，又处理了污染负荷较大的初期雨水。

【技术实现步骤摘要】
典型农田面源污染物“点-线-面”综合截控系统
本专利技术是关于农田径流污染物治理的，特别涉及一种针对典型农田面源污染物的综合截控系统。
技术介绍
农业面源污染即农业非点源污染，主要包括农用化学品污染(化肥、农药等)、集约化养殖场污染、农村生活污水污染等方面。据第一次全国污染源普查资料显示，在我国主要污染物排放量中，农业生产(含禽畜养殖业、水产养殖业与种植业)排放的COD、N、P等主要污染物量，已远超过工业与生活源，成为污染源之首。在农业面源污染中，以农田为主的农田面源由于农药、化肥、地膜等农用物资的不合理和过量使用，在降水或灌溉过程中，污染物通过农田地表径流、农田排水和地下渗透进入附近水体，引起水体污染，导致的农业面源污染问题日益突出，成为水体污染、湖泊富营养化的主要原因，已严重影响到我国的水环境质量、生态环境健康，制约了我国经济社会的可持续发展。对农业面源污染的控制不仅成为水污染治理的重中之重，也逐步成为现代农业和社会可持续发展的重大课题。目前应对农田面源污染的传统生态措施有湿地工程技术、滨岸缓冲带控制技术、人工多水塘技术等，这些措施均有明显的效果，但都还存在一些缺陷和适用性上的限制。主要包括以下问题：(1)不同农田面源污染区域的情况不同，使用的生态控制技术也较繁杂，没有形成统一有效的截控思路，导致很多地区在选择生态拦截措施的时候存在技术不适合、处理不达标、占地不合理等问题；(2)没有形成“点-线-面”的全局截控观，设置拦截措施时只体现了其中一部分。比如对于农田面源而言，最早的源头应该是田块的入沟渠点，很多生态拦截措施没有从根本源头上开始截控；(3)没有认真考虑农田面源降雨径流污染的空间输出特点，拦截措施的设置没有针对性。小汇水区域的径流SS和TN(总氮)、TP(总磷)具有很好的线性相关性，因此，小汇水区域，应就近设置以截污为主的生态护岸等设施；大汇水区域，应设置以生态降污为主的滞留池、生态沟渠等设施；(4)对农田面源降雨径流污染的时间输出特点把握不够，没有处理好初期雨水与防洪抗涝的关系。SS、N、P等污染物均具有一定的初期冲刷效应，因此需要重点处理，而往往暴雨情况下，因为安全问题，需要以排洪泄洪为主，因此出现了初期雨水未经充分处理直接排放的情况。为解决以上问题，现提出一种典型农田面源污染“点-线-面”综合截控系统。农田面源污染区域通常包括农田、鱼塘、林地等不同类型块状区域，区域之间有沟渠，降雨或者灌溉时，这些区域未能容纳的水大部分先进入支沟渠，再汇入主沟渠，最后进入附近的河道或者湖泊。因此，农田面源污染区域都有一定的典型性，使得设计一种通用的污染控制系统成为可能。降雨也是影响农田面源污染的重要因素。水量特点上，大到暴雨由于短时间内径流水量过大，首要考虑防洪抗涝，需要建立蓄洪设施或者进行泄洪；水质特点上，降雨对土壤的冲击将SS、氮、磷等污染物带入径流，并随径流直接进入河道水体，并且降雨对污染物具有明显的初期冲刷效应，SS、氮、磷等污染物的输出集中在降雨初期。因此，有必要综合考虑暴雨径流水量、水质输出特点，来设计相应的截控措施。
技术实现思路
本专利技术的目的，是针对目前大部分农田面源污染区域未形成统一有效的综合截控措施，以及没有处理好初期雨水和防洪抗涝关系、对污染物输出的时间空间特征把握不够的现状，提出一种典型农田面源污染“点-线-面”综合截控系统，既能普遍应用于不同的农田面源污染区域，又可解决上述现存问题。该综合截控技术中，“点”对应的是①农田、鱼塘等的入沟渠点；②支沟渠的入主沟渠点；③主沟渠的入暴雨蓄洪生态塘点；④入河口。“线”对应的是①支沟渠；②主沟渠。“面”对应的是①主沟渠末端连接的暴雨蓄洪生态塘；②入河口河面区域以及整个河干道河面区域。对应“点”、“线”、“面”三个不同的部分，分别有若干个不同的处理单元，这些单元可根据现场情况和需要布置在不同的位置。这些处理单元在不同的位置有针对性发挥了不同的截控作用，来形成统一有效的综合截控。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种典型农田面源污染物“点-线-面”综合截控系统，包括农田、鱼塘、沟渠和河道，其特征在于，所述的农田与农田之间、鱼塘与鱼塘之间或者农田与鱼塘之间设置有支沟渠2，降雨径流通过农田和鱼塘的沟渠口进入支沟渠2，再分别通过支沟渠2汇集到主沟渠1；在主沟渠1的末端与河道4之间设置有蓄洪生态塘3，蓄洪生态塘3的进入河道4处设置有入河涵洞5，入河涵洞5的入口处设置有涵洞闸门；在农田入支沟渠口、支沟渠入主沟渠口、主沟渠入蓄洪生态塘口分别设置有立体植物格栅6；并在支沟渠与主沟渠内间隔布置立体植物格栅6，在入河涵洞5之外的河面区域内交错布置立体植物格栅6；所述立体植物格栅6为一中空梯形的船型立体结构，其上部设置有矩形上边框，其下部设置有矩形底边框，上边框和底边框之间通过竖枨相连接，上边框的长边大于底边框的对应长边；立体植物格栅的内部设置有足量的细软柳条；所述的主沟渠1和支沟渠2皆为生态沟渠，该生态沟渠的横截面为倒梯形，渠壁为中部带孔的正六边形混凝土砖浇筑而成，渠底由碎石或者卵石铺设，渠壁和渠底下部填充耕作土，耕作土上种植挺水植物；所述的蓄洪生态塘3为一好氧-兼氧生态塘系统，该好氧-兼氧生态塘系统的四周岸坡及底部设置有防渗砌块，防渗砌块的中央设置有凹槽并种植植物；该系统通过两折流墙将生态塘分割为好氧区7、浮床区8和沉床区9，浮床区8和沉床区9组成兼氧区，三个区域为阶梯式，具有不同水深；浮床区的水面设置有曝气生态浮床11，其上面种植挺水植物；沉床区的水中设置生态沉床12，其上面种植沉水植物；在蓄洪生态塘3的入口处设置有节制闸及立体植物格栅6，蓄洪生态塘3的出口处也设置有节制闸；在蓄洪生态塘3的入口处的节制闸前面与入河涵洞5之间并联设置有泄洪渠10，以便在超过蓄洪生态塘蓄洪能力时及时引走洪峰；该泄洪渠10的入口处也设置有节制闸和立体植物格栅6；在蓄洪生态塘、入河涵洞的河面区域以及整个河面区域设置有太阳能曝气生态浮床11；在太阳能曝气生态浮床上设置有太阳能板，为浮床的曝气装置提供动力；还设置有光催化氧化板以去除难降解有机污染物。所述生态沟渠的挺水植物为空心菜、水芹、茭白类的挺水植物。所述生态沟渠可放置部分螺蛳、鲫鱼、泥鳅类的浅水水产品。所述蓄洪生态塘3的好氧-兼氧生态塘系统，其好氧区7平均水深为0.8m，浮床区8平均水深为1.2m，沉床区9平均水深为1.5m。本专利技术与传统的农田面源污染截控措施相比较，提供了一种广泛适用于各种农田面源污染的综合截控系统，并从“点-线-面”各个部分入手，有针对性地设计了不同的截控设施，做到了从源头截控；另外，针对农田面源污染的空间输出特点，对于小汇水区域，就近设置以截污为主的立体植物格栅等设施，对于大汇水区域，设置以生态降污为主的生态沟渠、生态塘等设施；最后，还针对农田面源的时间输出特点，设置了蓄洪生态塘，既缓解了防洪抗涝的压力，又处理了污染负荷较大的初期雨水。附图说明图1是本专利技术一种典型农田面源污染物“点-线-面”综合截控系统的结构示意图；图2立体植物格栅的的结构示意图；图3是生态沟渠的的结构示意图；图4是蓄洪生态塘的结构示意图；图5是生态浮床的结构示意图。本专利技术的附图标记如下。1———主沟渠2———支沟渠3———蓄洪生态塘4—本文档来自技高网...

【技术保护点】
典型农田面源污染物“点‑线‑面”综合截控系统，包括农田、鱼塘、沟渠和河道，其特征在于，所述的农田与农田之间、鱼塘与鱼塘之间或者农田与鱼塘之间设置有支沟渠(2)，降雨径流通过农田和鱼塘的沟渠口进入支沟渠(2)，再分别通过支沟渠(2)汇集到主沟渠(1)；在主沟渠(1)的末端与河道(4)之间设置有蓄洪生态塘(3)，蓄洪生态塘(3)的进入河道(4)处设置有入河涵洞(5)，入河涵洞(5)的入口处设置有涵洞闸门；在农田入支沟渠口、支沟渠入主沟渠口、主沟渠入蓄洪生态塘口分别设置有立体植物格栅(6)；并在支沟渠与主沟渠内间隔布置立体植物格栅(6)，在入河涵洞(5)之外的河面区域内交错布置立体植物格栅(6)；所述立体植物格栅(6)为一中空梯形的船型立体结构，其上部设置有矩形上边框，其下部设置有矩形底边框，上边框和底边框之间通过竖枨相连接，上边框的长边大于底边框的对应长边；立体植物格栅的内部设置有足量的细软柳条；所述的主沟渠(1)和支沟渠(2)皆为生态沟渠，该生态沟渠的横截面为倒梯形，渠壁为中部带孔的正六边形混凝土砖浇筑而成，渠底由碎石或者卵石铺设，渠壁和渠底下部填充耕作土，耕作土上种植挺水植物；所述的蓄洪生态塘(3)为一好氧‑兼氧生态塘系统，该好氧‑兼氧生态塘系统的四周岸坡及底部设置有防渗砌块，防渗砌块的中央设置有凹槽并种植植物；该系统通过两折流墙将生态塘分割为好氧区(7)、浮床区(8)和沉床区(9)，浮床区(8)和沉床区(9)组成兼氧区，三个区域为阶梯式，具有不同水深；浮床区的水面设置有曝气生态浮床(11)，其上面种植挺水植物；沉床区的水中设置生态沉床(12)，其上面种植沉水植物；在蓄洪生态塘(3)的入口处设置有节制闸及立体植物格栅(6)，蓄洪生态塘(3)的出口处也设置有节制闸；在蓄洪生态塘(3)的入口处的节制闸前面与入河涵洞(5)之间并联设置有泄洪渠(10)，以便在超过蓄洪生态塘蓄洪能力时及时引走洪峰；该泄洪渠(10)的入口处也设置有节制闸和立体植物格栅(6)；在蓄洪生态塘、入河涵洞的河面区域以及整个河面区域设置有太阳能曝气生态浮床(11)；在太阳能曝气生态浮床上设置有太阳能板，为浮床的曝气装置提供动力；还设置有光催化氧化板以去除难降解有机污染物。...

【技术特征摘要】
1.典型农田面源污染物“点-线-面”综合截控系统，包括农田、鱼塘、沟渠和河道，其特征在于，所述的农田与农田之间、鱼塘与鱼塘之间或者农田与鱼塘之间设置有支沟渠(2)，降雨径流通过农田和鱼塘的沟渠口进入支沟渠(2)，再分别通过支沟渠(2)汇集到主沟渠(1)；在主沟渠(1)的末端与河道(4)之间设置有蓄洪生态塘(3)，蓄洪生态塘(3)的进入河道(4)处设置有入河涵洞(5)，入河涵洞(5)的入口处设置有涵洞闸门；在农田入支沟渠口、支沟渠入主沟渠口、主沟渠入蓄洪生态塘口分别设置有立体植物格栅(6)；并在支沟渠与主沟渠内间隔布置立体植物格栅(6)，在入河涵洞(5)之外的河面区域内交错布置立体植物格栅(6)；所述立体植物格栅(6)为一中空梯形的船型立体结构，其上部设置有矩形上边框，其下部设置有矩形底边框，上边框和底边框之间通过竖枨相连接，上边框的长边大于底边框的对应长边；立体植物格栅的内部设置有足量的细软柳条；所述的主沟渠(1)和支沟渠(2)皆为生态沟渠，该生态沟渠的横截面为倒梯形，渠壁为中部带孔的正六边形混凝土砖浇筑而成，渠底由碎石或者卵石铺设，渠壁和渠底下部填充耕作土，耕作土上种植挺水植物；所述的蓄洪生态塘(3)为一好氧-兼氧生态塘系统，该好氧-兼氧生态塘系统的四周岸坡及底部设置有防渗砌块，防渗砌块的中央设置有凹槽并种植植物；该系统通过两折流墙将生态塘分割为好氧区(7)、浮床...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙井梅，陈育超，张志钢，许丹宁，汤茵琪，
申请(专利权)人：天津大学，天津市津南区水务技术推广中心，
类型：发明
国别省市：天津;12