一种基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统及方法，该系统包括农田，引水干流，排水支流，排水河沟和灌排渠系。在枯水期和平水期，从临近的引水干流对灌区进行补水引流，注入一定的生态流量，灌溉排涝期，利用灌溉渠系进入农田，多余的沥水通过排水渠系经逐级拦截净化设施降低初期污染负荷后汇入排水河沟中，在排水河沟中采用深度处理技术削减污染物后进入排水支流，利用支流调蓄多余的沥水涝水后重新回到引水干流。本发明专利技术结合农田现有的灌排体系和规则，充分利用周边水系，建设生态资源化综合利用系统，制定精准的运行调度方案，有效推进农业面源污染控制体系和治理能力，加强农业水资源高效利用。加强农业水资源高效利用。加强农业水资源高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种农业面源污染控制和水资源利用系统及方法，尤其涉及一种基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统及方法。

技术介绍

[0002]挖掘并利用农田排水作为灌溉已成为部分水资源短缺地区的用水方式，然而农田排水中除含有对作物生长有益的氮磷养分外，还含有危害农作物和土壤的重金属和盐分，盲目用于灌溉会导致作物产量和品质下降，造成土壤盐渍化，污染地下水等。
[0003]目前研究农田排水资源化利用的制约条件较多，鲜有实用技术。例如，专利CN104711959A公开了一种圩区灌排功能相结合的生态净污系统，利用双向抽水泵站，调节池，灌排干渠，灌排节制闸，灌排支渠，普通水闸和圩区农田系统，提高圩区农田灌溉效率,节约水资源,降低农田生产成本的同时，减少农田面源污染。专利CN112127334A公开了一种农村面源污染资源化利用的灌溉排水体系及调度运行方法，通过村庄和农田的灌溉渠系、排水沟系和河道水系的运行调度，在改善农村水环境的同时，大大降低外围区域水环境的污染负荷。这些技术多聚焦于农田排水污染的末端治理或者土地消纳，起到了一定的净化和利用功能，但是缺乏对整个灌排体系的理解和运用，进而导致水资源未尽其用，污染治理效果多存在于微观层面，并不显著。
[0004]
技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够使得农业水资源高效利用的基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统；
[0006]本专利技术的第二个目的是提供利用上述系统进行生态资源化循环利用的方法。
[0007]技术方案：本专利技术所述的基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统，包括农田，引水干流，排水支流，排水河沟和灌排渠系；所述农田与灌排渠系之间形成灌排回路；所述引水干流、灌排渠系、排水河沟、排水支流之间形成灌排回路；所述排水支流的一路出口与引水干流连通，另一路出口与灌排渠系连通；
[0008]所述引水干流对灌排渠系进行补水引流，并通过灌排渠系进入农田；所述灌排渠系经拦截净化装置降低初期污染负荷后汇入排水河沟中，所述排水河沟经深度处理装置削减污染物后进入排水支流，一路利用排水支流调蓄多余的沥水涝水后重新回到引水干流，另一路利用排水支流对灌排渠系进行灌溉补给。
[0009]其中，还包括水工构筑物，所述水工构筑物包括设置于引水干流与排水支流口的一体化闸泵站，设置于灌溉渠系中的支渠间的渠上闸，以及设置于排水沟渠末端的分水闸和设置于聚集型排水农沟末端的输水沟渠。
[0010]其中，所述拦截净化装置包括设置于聚集型排水农沟末端的生物滞留池、设置于零散土质排水沟的生态滤水坝。
[0011]其中，所述深度处理装置包括设置于河沟护坡的生态缓冲带、生态河床、沉水植被。
[0012]利用上述系统进行生态资源化利用的方法，所述方法在三种工况下运行，所述三种工况为补水循环期、农田灌溉期、农田排水期。
[0013]其中，所述补水循环期的工况下，引水干流、灌溉干渠、灌溉支渠、排水河沟、排水支流之间形成灌排回路。
[0014]其中，所述农田灌溉期的工况下，引水干流、灌溉渠系、农田之间形成灌排回路。
[0015]其中，所述农田排水期的工况下，所述农田、灌溉渠系、排水河沟、排水支流依次连通。
[0016]其中，具体包括以下步骤：
[0017](1)补水循环期：通过闸泵站抽取引水干流的水泵送至灌溉干渠内，利用灌溉干渠分流至灌溉支渠内，开启灌溉支渠间的渠上闸门将水排入排水河沟，自流进入排水支流后回到引水干流，形成灌区补水循环；
[0018](2)农田灌溉期：利用灌溉泵站将水从引水干流泵送至灌溉渠系内，输送至农田中；
[0019](3)农田排水期：农田内残留的余水经灌排渠系排入排水河沟，进入排水渠系的沥水涝水经拦截净化后汇入排水河沟，经过深度处理后进入排水支流，经河口闸泵调控后汇入引水干流，排出灌区涝水。
[0020]其中，步骤(2)中，对于地势低洼处的农田，新建小型泵站抽排，对于地势较高处的农田，依靠重力和渠道坡降自排。
[0021]有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：
[0022](1)结合农田现有的灌排体系和规则，充分利用周边水系，建设了生态资源化综合利用系统，有效推进农业面源污染控制体系和治理能力，加强了农业水资源高效利用。
[0023](2)利用本专利技术的系统进行生态资源化利用的方法，提出了精准的运行调度方案，从具体案例中河口水质监测站的数据结果可知，对灌区外输出污染物COD、NH3‑
N、TP的削减量分别为16.9t、4.26t和0.48t，在不影响整体防洪、排涝和灌溉功能的基础上，有效丰富了四级居民河及四级排水河的水量，适当增加对两侧护岸的荷载，减少沙土质岸坡的塌陷。
[0024](3)利用引水循环工程和环境治理措施不仅提高了水体质量，也减少了灌排水中的盐度和污染负荷，避免了粗放型回用对田间土壤理化性质的破坏，促进农作物对水中氮磷等营养物质资源的高效利用，适合在各大中小型灌区水资源利用和农田面源污染控制工程推广应用。
附图说明
[0025]图1为本专利技术基于农田灌排体系的生态资源化循环系统的技术路线图；
[0026]图2为本专利技术实施例在补水循环期的工况下的系统运行路线图；
[0027]图3为本专利技术实施例在农田灌溉期的工况下的系统运行路线图；
[0028]图4为本专利技术实施例在农田排水期的工况下的系统运行路线图；
[0029]图5为本专利技术实施例的典型区域系统平面图。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术作进一步详细描述。
[0031]参见附图1，本专利技术提供了一种基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统，包括农田，引水干流，排水支流，排水河沟和灌排渠系。农田与灌排渠系之间形成灌排回路；引水干流、灌排渠系、排水河沟、排水支流之间形成灌排回路；排水支流的一路出口与引水干流连通，另一路出口与灌排渠系连通；引水干流对灌排渠系进行补水引流，并通过灌排渠系进入农田；灌排渠系经拦截净化降低初期污染负荷后汇入排水河沟中，排水河沟经深度处理装置削减污染物后进入排水支流，一路利用排水支流调蓄多余的沥水涝水后重新回到引水干流，另一路利用排水支流对灌排渠系进行灌溉补给。
[0032]其中，灌溉渠系包括干渠、支渠、斗渠、农渠。
[0033]利用系统进行生态资源化循环利用的方法，包括以下步骤：
[0034](1)对于枯水期和平水期，从临近的引水干流对灌排渠系进行补水引流，注入一定的生态流量，对于灌溉排涝期，利用现有的灌溉渠系进入农田保供农业生产，多余的沥水通过现有的灌排渠系经逐级拦截净化设施降低初期污染负荷后汇入排水河沟中，在排水河沟中采用深度处理技术削减污染物后进入排水支流，利用排水支流调蓄多余的沥水涝水后重新回到引水干流，灌溉后期用水量大幅减少时也可适当抽取排水支流中的水源进行灌溉补给，形成一套完整的水资源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统，其特征在于，包括农田，引水干流，排水支流，排水河沟和灌排渠系；所述农田与灌排渠系之间形成灌排回路；所述引水干流、灌排渠系、排水河沟、排水支流之间形成灌排回路；所述排水支流的一路出口与引水干流连通，另一路出口与灌排渠系连通；所述引水干流对灌排渠系进行补水引流，并通过灌排渠系进入农田；所述灌排渠系经拦截净化装置降低初期污染负荷后汇入排水河沟中，所述排水河沟经深度处理装置削减污染物后进入排水支流，一路利用排水支流调蓄多余的沥水涝水后重新回到引水干流，另一路利用排水支流对灌排渠系进行灌溉补给。2.根据权利要求1所述基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统，其特征在于，还包括水工构筑物，所述水工构筑物包括设置于引水干流与排水支流口的一体化闸泵站，设置于灌溉渠系中的支渠间的渠上闸，以及设置于排水沟渠末端的分水闸和设置于聚集型排水农沟末端的输水沟渠。3.根据权利要求1所述基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统，其特征在于，所述拦截净化装置包括设置于聚集型排水农沟末端的生物滞留池、设置于零散土质排水农沟末端的生态滤水坝。4.根据权利要求1所述基于农田灌排体系的生态资源化循环利用系统，其特征在于，所述深度处理装置包括设置于排水河沟护坡的生态缓冲带、生态河床、沉水植被。5.一种利用权利要求1所述系统进行生态资源化利用的方法，其特征在于，所述方法在三种工况下运行，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱成立，葛秋易，翟亚明，冯根祥，冯宝平，赵士文，吴月龙，张红，胡继洲，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院南京水科院勘测设计有限公司，
类型：发明
国别省市：