一种适于涝渍兼治、可有效控制稻田氮磷流失的排水装置的制作方法

本发明属于农田设备技术领域，具体是一种适于涝渍兼治、可有效控制稻田氮磷流失的排水装置。

背景技术：

水稻是我国重要的粮食作物，在南方湿润地区有着广泛栽培，有效防治稻田氮磷流失是农业面源污染防控的重要方面。在田间水平上，减少氮磷排放、减轻面源污染的主要做法是采取测土平衡施肥、看天气错开强降水科学追肥、多蓄少排。但是，从水稻栽培和涝害防控角度，在生产过程存在主动排水和被动排水的现象。泡田期大灌水，栽秧前田埂扒口直接排放水，产生较严重的农田养分流失，降低了肥料的利用效率；正常情况下临近晒田期停灌，使田面水自然落干，适逢较强降水时则主动扒口直接排水，也会有一定氮磷养分流失。水稻生产跨主雨期，在强降水可能导致作物涝害时，不得不进行田间排水，此即水稻生产过程的被动排水现象，在直接扒开田埂应急排水防涝的同时亦伴随农田养分(包括氮磷)的流失。而控制稻田氮磷等养分流失的关键是控水，现有技术方案主要体现在控制排水上，相应的出现了一些控制排水技术和出水口排水控制装置。其共性是，通过调节农田地下排水出口的高低控制地下排水量，通过调节农田地表排水出口开度大小控制地表排水速率，亦即，通过增加滞留时间减轻农田中氮磷等养分的流失。明显的不足是：没有把控制排水和作物涝渍防治结合起来，未能很好体现农田环境友好型排水与作物涝渍防治的有机统一。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种适于涝渍兼治、可有效控制稻田氮磷流失的排水装置，集稻田氮磷流失控制与水稻涝渍防治于一体，适于多雨湿润地区对稻田实施环境友好型排水管理和水稻(包括稻田旱作期其他作物)涝渍灾害防治。

为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种适于涝渍兼治、可有效控制稻田氮磷流失的排水装置，连通稻田沥水沟和田间末级排水沟，包括位于田埂的稻田侧的表水潜流生物炭池，以及连通田间末级排水沟与表水潜流生物炭池的排水流出控制件，稻田沥水沟汇集于表水潜流生物炭池，表水潜流生物炭池内由上至下依次设有耕土层、生物炭层和反滤层的填充物。

而且，所述排水流出控制件包括通过弯头连为一体的水平短管和立管，弯头可以水平短管为轴旋转，水平短管连通表水潜流生物炭池，立管连通田间末级排水沟。

而且，所述水平短管的中轴与田间末级排水沟底部的垂直距离为30～50cm。

而且，所述表水潜流生物炭池的田埂侧设有砌砖墙，砌砖墙下部设有用于水平短管穿过的排水孔。

而且，所述砌砖墙为37砌砖墙。

而且，所述砌砖墙底部与田间末级排水沟底部之间铺设预制砼护坦，砌砖墙与预制砼护坦之间的两侧面是巩固田埂及农沟边坡的翼墙。

而且，所述耕土层为厚度20～40cm的耕土，所述生物炭层为厚度20～30cm的生物炭，所述反滤层为厚度20～30cm的级配良好的反滤料，即反滤料的粒径同时满足不均匀系数cu＞5和曲率系数cc＝1～3。

本发明的有益效果在于：表水潜流生物炭池，构建了土壤和生物炭吸附拦截和反滤体强化排水关键技术，处理后的排水中总氮、总氮磷和codmn的消减率分别达65％、71％和51％以上，可以显著减少稻田氮磷养分的流失，并且可快速排除稻田中的涝水和渍水；可调的排水出流控制件，能根据水稻生育期内田间水位需要，排除多余的涝水，保持适当的田间渗漏，实现涝渍兼治，可为作物生长发育营造良好的农田水土环境。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是砌砖墙、翼墙及预制砼护坦的结构示意图。

其中，箭头方向为水流方向，1、稻田沥水沟，2、田面，3、田间末级排水沟，4、田埂，5、表水潜流生物炭池，6、耕土层，7、生物炭层，8、反滤层，9、水平短管，10、弯头，11、立管，12、砌砖墙，13、排水孔，14、预制砼护坦，15、翼墙。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本实施例提供一种适于涝渍兼治、可有效控制稻田氮磷流失的排水装置，如图1和图2所示，连通稻田沥水沟1和田间末级排水沟3，包括位于田埂4的稻田侧的表水潜流生物炭池5，以及连通田间末级排水沟3与表水潜流生物炭池5的排水流出控制件，稻田沥水沟1汇集于表水潜流生物炭池5，表水潜流生物炭池5内由上至下依次设有耕土层6、生物炭层7和反滤层8的填充物。

进一步的，所述排水流出控制件包括通过弯头10连为一体的水平短管9和立管11，弯头10可以水平短管9为轴旋转，水平短管9连通表水潜流生物炭池5，立管11连通田间末级排水沟3。利用连通器原理，旋转立管5即可调节立管5开口与水平短管9的垂直距离，即可影响田面或稻田沥水沟1的水位高度，从而实现控制田间水位。

进一步的，所述水平短管9的中轴与田间末级排水沟3底部的垂直距离h为30～50cm，即略高于渍水深，方便土壤中过多的重力水顺畅排除。

进一步的，所述表水潜流生物炭池5的田埂侧设有砌砖墙12，砌砖墙下部设有用于水平短管9穿过的排水孔13。

进一步的，从砖块规格和方便建造考虑，所述砌砖墙12为37砌砖墙。

进一步的，为避免沟床受集中水流冲刷，如图3所示，所述砌砖墙12底部与田间末级排水沟3底部之间铺设预制砼护坦14，砌砖墙12与预制砼护坦14之间的两侧面是巩固田埂及农沟边坡的翼墙15。

进一步的，所述耕土层为厚度20～40cm的耕土，所述生物炭层为厚度20～30cm的生物炭，所述反滤层为厚度20～30cm的级配良好的反滤料，即反滤料粒径同时满足不均匀系数cu＞5和曲率系数cc＝1～3。

本发明的工作原理为：田间的涝水通过稻田沥水沟1汇集于表水潜流生物炭池5，涝水经过表水潜流生物炭池5内由上至下依次填充的耕土层6、生物炭层7和反滤层8的填充物层层吸附、反滤，将涝水中的氮磷等养分锁住，处理后的排水中总氮、总氮磷和codmn的消减率分别达65％、71％和51％以上，显著减少了稻田氮磷养分的流失。处理后的排水经排水流出控制件排入田间末级排水沟3。

实施例：将来自畜、禽场所富含氮磷的废液或来自池塘高密度养殖的含有较多氮磷的肥水，按500～800m³/hm²的灌水定额灌入稻田用本装置处理8小时。当待处理水体中含有总氮为3.2～4.8mg/l、总磷为0.6～1.0mg/l、codmn为15.7～24.0mg/l时，经本发明技术处理后的农田排水中总氮、总氮磷和codmn可分别消减65％、71％和51％以上，氮磷等物质含量显著减少。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于农田设备技术领域，具体是一种适于涝渍兼治、可有效控制稻田氮磷流失的排水装置，连通稻田沥水沟和田间末级排水沟，包括位于田埂的稻田侧的表水潜流生物炭池，以及连通田间末级排水沟与表水潜流生物炭池的排水流出控制件，稻田沥水沟汇集于表水潜流生物炭池，表水潜流生物炭池内由上至下依次设有耕土层、生物炭层和反滤层的填充物。本发明集稻田氮磷流失控制与水稻涝渍防治于一体，适于多雨湿润地区对稻田实施环境友好型排水管理和水稻(包括稻田旱作期其他作物)涝渍灾害防治。

技术研发人员：朱建强;吴启侠;张怀胜
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：2017.11.21
技术公布日：2018.04.20