孔尺寸为2cmX 1cm，且生态孔内填充有草籽及基质混合物，以便水生植物的生长。渠底18等间距地设置现浇支护混凝土块16，以固定两侧渠壁15的预制混凝土板、防止其变形，同时为防止冲刷，在渠底18铺设有一定厚度的压实粗砂和卵石层，并通过种植水草等水生植物来吸附污染物。竹笼石17是由竹笼框架和卵石组成的正四棱柱，竹笼石17宽度小于渠底18宽度，竹笼石17—侧紧靠渠壁15设置，所述竹笼石17顶部高程等于人工生态沟渠I的排渍设计水位，其左右相间、等距离(每隔70cm)在渠道中设置，以便形成绕流延长水流路径和增加污染物吸附。
[0033]如图2所示，人工湿地3主要分为配水区和三级集水区13，大小为3m XlOm,所述配水区包括一个进水渠6、二个配水渠8和一个退水渠9，其大小尺寸相同均为300cm X 60cm X100cm，主要起到蓄水与配水的作用，与集水区13之间通过C20的混凝土墙11相隔，混凝土墙11高低相间布置，高、低混凝土墙11顶部高程分别等于周围农田的排渍水位和排涝水位。在集水区13的混凝土墙底部，每隔65cm布置一根Φ 80的混凝土管道7，每级集水区13布置有3-7根，本实施例为5根，混凝土管道7管壁上分布有大量的渗水小孔，混凝土管道前端进水口处设置有第二控制阀门10，以便控制水流方向，实现垂直流与水平流的转换。集水区13底部由夯实黏土层12组成，内部的填料层14从下往上分为四层，分别为:卵石层15cm、碎石层20cm、粗砂层20cm和草木灰层15cm，上部铺设5cm厚的种植土后种植能吸附水体污染物的芦苇、美人蕉等水生植物。
[0034]本发明中，当农田处于排渍状态时，排水流量较小，农田中的水通过人工生态沟渠I汇集，同时一部分污染物被人工生态沟渠I内的水生吸收、降解，然后进入人工湿地3，这时由于水流量小，第二控制阀门10处于打开状态，配水区的水进入混凝土管道7，由混凝土管道7管壁上的渗水小孔流出，依次向上通过各个填料层，当集水区13水位达到一定高度后，水流越过低混凝土墙11进入下一级配水渠8，在此过程中，水流方向为垂直潜流，通过填料层的过滤作用和水生植物的吸收作用实现水质的净化。当农田处于排涝状态时，排水流量较大，人工生态沟渠I内的水水位上涨至竹笼石顶部以上，生态沟过流能力加大，这时由于水流量较大，第二控制阀门10处于关闭状态，配水区的水位达到一定高度后，水流直接越过高混凝土墙11进入集水区13，以此类推，在此过程中，水流为表面水平流，主要通过填料层的过滤作用水生植物的吸收作用实现污染物的吸收，在水流较小时，也可以根据试验需要开启或者关闭第二控制阀门10，实现人工湿地3的表面水平流或者垂直潜流的功能。当不需要实验室，开启第一控制阀门4，关闭进水渠6和退水渠9与排水渠2相连的阀门。
[0035]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:包括人工生态沟渠(I)、人工湿地(3)和用于排水的排水渠(2)，所述人工湿地(3)包括多级集水区(13)和配水渠(8)，所述每一级集水区(13)底部与其前的配水渠(8)之间设有用于进水且带第二控制阀门(10)的混凝土管道(7)，所述每一级集水区(13)与其相邻两侧的配水渠(8)之间通过混凝土墙(11)隔离，且所述每一级集水区(13)与其前的配水渠(8)之间混凝土墙(11)比与其后的配水渠(8)之间混凝土墙(11)高;所述第一级集水区(13)前的配水渠(8)为进水渠(6)，所述最后一级集水区(13)后的配水渠(8)为退水渠(9)，所述进水渠(6)与所述人工生态沟渠(I)尾端相连，所述退水渠(9)与具有排水作用的排水渠(2)相连。2.如权利要求1所述一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:所述每一级集水区(13)底部为夯实黏土层(12)，其内部的填料层(14)从下往上分为四层，分别为:卵石层、碎石层、粗砂层和草木灰层，在所述草木灰层上铺设种植土，在带有种植土的草木灰层上种植能吸附水体污染物的水生植物。3.如权利要求2所述一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:所述每一级集水区(13)内的混凝土管道(7)数量为3-7根且等距分布，所述混凝土管道(7)上设有多个用于出水的渗水小孔。4.如权利要求3所述一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:所述集水区(13)上种植的水生植物为芦苇、茭白或美人蕉。5.如权利要求1所述一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:所述人工生态沟渠(I)包括渠顶(5)、渠壁(15)、渠底(18)和竹笼石(17)，其横断面形状为梯形，所述渠壁(15)为带生态孔的预制混凝土板，所述生态孔内填充有便于水生植物生长的草籽和基质混合物，所述渠底(18)为铺设有一定厚度的压实粗砂和卵石层，所述竹笼石(17)是由竹笼框架包裹卵石组成的正四棱柱，所述竹笼石(17)宽度小于渠底(18)宽度，竹笼石(17)—侧紧靠渠壁(15)设置。6.如权利要求5所述一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:所述竹笼石(17)顶部高程等于人工生态沟渠(I)的排渍设计水位，多个竹笼石(17)沿着人工生态沟渠(I)流向左右相间、等距离设置。7.如权利要求5所述一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:所述渠顶(5)为混凝土水平衬砌，后与一定坡度的原有田埂连接，以在保证稳定性的基础上便于通行，渠顶高程等于排涝设计水位加上安全超高。8.如权利要求5所述一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:沿着人工生态沟渠(I)流向，在渠底(18)等间距的设置用于支护渠壁(15)的现浇支护混凝土块(16)。9.如权利要求1至8任意一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:所述人工生态沟渠(I)和进水渠(6)及排水渠(2)之间均通过第一控制阀门(4)相连。10.如权利要求9所述一种处理农田排水水质的生态试验系统，其特征在于:所述集水区(13)有3到8级。
【专利摘要】本发明公开了一种处理农田排水水质的生态试验系统，包括人工生态沟渠、人工湿地和用于排水的排水渠，人工湿地包括多级集水区和配水渠，每一级集水区底部与其前的配水渠之间设有带第二控制阀门的混凝土管道，每一级集水区与其相邻两侧的配水渠之间通过混凝土墙隔离，每一级集水区与其前的配水渠之间混凝土墙比其后的混凝土墙高；第一级集水区前的配水渠为进水渠，最后一级集水区后的配水渠为退水渠，进水渠与所述人工生态沟渠尾端相连，退水渠与排水渠相连，人工生态沟渠包括渠顶、渠壁、渠底和竹笼石，其横断面形状为梯形，本发明经济可靠、节约用地，通过生态沟渠与人工湿地系统配合协调减少N、P排放量、提高农田排水水质处理效率。
【IPC分类】C02F3/32
【公开号】CN105565502
【申请号】CN201610132535
【发明人】王修贵, 汪繁荣, 冯晓波, 邓依依, 吴士龙
【申请人】武汉大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月9日