一种农田沉水植物生态沟渠制造技术

本实用新型专利技术公开了一种农田沉水植物生态沟渠，利用农田现有沟渠改造而成，包括沟渠主体、设置在沟渠主体的进水口处的栅格、设置在沟渠主体内的沉水植物带及设置在沟渠主体的出水口处的半透水坝。本实用新型专利技术生态沟渠利用沉水植物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。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于面源水污染控制
，具体涉及一种农田沉水植物生态沟渠。
技术介绍
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。生态沟渠做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。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种农田沉水植物生态沟渠，利用沉水植物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。为解决以上技术问题，本技术采取如下技术方案：一种农田沉水植物生态沟渠，利用农田现有沟渠改造而成，包括沟渠主体、设置在沟渠主体的进水口处的栅格、设置在沟渠主体内的沉水植物带及设置在沟渠主体的出水口处的半透水坝。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，本技术与现有技术相比具有如下优点：本技术农田沉水植物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；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为本技术结构的纵向剖视图；图2为本技术结构的俯视图；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。具体实施方式下面结合附图和具体的实施方式对本技术做进一步详细的说明。如附图1至附图2所示，本技术一种农田沉水植物生态沟渠，由设置于农田5下游出水的现有沟渠改造而成，包括沟渠主体1、设置在沟渠主体1的进水口处的栅格2、设置在沟渠主体1内的沉水植物带3及设置在沟渠主体1的出水口处的半透水坝4，沟渠主体1与农田5相连通。在本实施例中，沟渠主体1的深度为1.2m，沟渠主体1的断面形状为倒梯形，顶宽度为3.0m，底宽度为2.0m，坡度在2°-4°。本技术沟渠主体1的长度以沟渠主体1的底部坡降计算，一般渠底坡降20cm设置一座半透水坝。在本实施例中，格栅2为水泥浇筑而成，格栅2间隔为10-15cm，格栅2用以拦截农田秸秆等大型农业废弃物，为减少成本，格栅2尺寸与原农田排水口相同。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。半透水坝4的高度为沟渠主体1深度的80%-90%，在本实施例中，半透水坝4高度为1.0m。半透水坝4分为上下两层，下层为由夯实粘土构成的不透水层4a，上层为透水层4b。不透水层4a的高度为0.6m，断面为梯形，底宽为1.5m，顶宽为1.0m，用以保留沟渠主体1内水位，保证沉水植物生长。透水层4b用土工布袋紧密堆积构筑，土工布袋内填充物稻壳、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。当稻田降水较少或者稻田排水较少时，污水集中在沟渠主体1内，延长了污水的停留时间，强化了处理效果。同时，水位在0.6m以上的部分，通过透水层过滤，吸附、去除大部分氮磷和悬浮物之后，被缓慢排放到下游；而0.6m以下的排水，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，由于大量雨水汇入生态沟渠，沟渠主体1内多余的水量将通过半透水坝4顶部溢流排入下游河道。由于降雨量较大时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。对本实施例运行效果进行跟踪监测显示，当降水量较小，水量未漫过半透水坝4顶端的情况下，出水水质得到有效净化，出水TN、TP、氨氮浓度分别为2.1mg/L、0.14mg/L、0.8mg/L；当降水量较大，水量通过半透水坝4坝顶溢流出水时，监测的出水水质TN、TP、氨氮为2.3mg/L、0.21mg/L、0.5mg/L，与中等降雨强度条件下的出水浓度没有显著差别，污染物浓度有明显的下降。以上对本技术做了详尽的描述，但本技术不限于上述的实施例。凡根据本技术的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农田沉水植物生态沟渠，利用农田现有沟渠改造而成，其特征在于：包括沟渠主体、设置在所述沟渠主体的进水口处的格栅、设置在所述沟渠主体内的沉水植物带及设置在所述沟渠主体的出水口处的半透水坝，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。

【技术特征摘要】
1.一种农田沉水植物生态沟渠，利用农田现有沟渠改造而成，其特征在于：包括沟渠主体、设置在所述沟渠主体的进水口处的格栅、设置在所述沟渠主体内的沉水植物带及设置在所述沟渠主体的出水口处的半透水坝，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。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%。3.根据权利要求2所述的农田沉水植物生态沟渠，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁建颖，杭小帅，庄巍，张毅敏，孔明，彭福全，江月，张松，
申请(专利权)人：环境保护部南京环境科学研究所，江苏青檀生态修复有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32