灌区旱地漫流式排水调蓄净化湿地构建系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种灌区旱地漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，属于农田面源污染控制技术领域。
【背景技术】
[0002]灌区农田排水面源污染已成为影响我国水环境的重大问题，它是河湖等水域富营养化的主要污染源。针对农田排水造成的面源污染，人们采用了人工湿地、植物浮床、缓冲带等技术，如专利CN200910232224.4提高农田区四周田埂的高度，通过设置大量的隔离装置和缓冲区来减少农田对周围水环境的污染；专利CN201420627068.8通过建造一种可再生沸石-生态沟渠组合处理系统，实现天然沸石的再生和污水中养分的充分利用。上述工程技术对农田面源污染起到一定的净化和控制作用，但是它们需要建造大量的沟渠、缓冲区等小型工程区，没有对原有灌区进行因地制宜的改造。这不仅需要大量的资金投入，还对灌区和农田的完整性造成了严重影响。另一方面，现有的农田面源污染控制工程技术往往功能单一，在减小农田排水污染的同时，不能对灌区内的雨水地表径流进行调蓄，这无疑造成了严重的水资源浪费。
[0003]我国人多地少，农田面源污染控制技术应当充分考虑当地情况，减少土地利用和后续维护，同时应当耦合污水控制、雨水调蓄、循环利用等多种功能，但是目前相关工程技术的报道并不多见。本发明方法提出了一种灌区旱地的漫流式排水调蓄净化湿地系统构建技术，它使灌区农田直临湿地系统，减少沟渠等小型工程区的建设，便于施工和推广；它同时具有水质净化和洪水调蓄功能，能较好地管理灌区旱田的漫流式排水过程，在减少田间排水造成的面源污染的同时，能对雨水径流和洪水资源进行科学的调控与利用。本发明能够显著提高农业生产并保护生态环境，兼具一定景观效应，有助于实现生
态灌区农业的可持续发展。
【发明内容】
[0004]本发明提出的是灌区旱地漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其目的在于减轻旱田漫流式排水造成的面源污染及调节灌区内的地表雨水径流或洪峰流量，克服传统工程技术的不足。
[0005]本发明的技术解决方案:灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其结构包括旱田、石笼式田埂、植物隔离带、调蓄净化池塘湿地；排水期，田间排水以漫流式依次流经石笼式田埂、植物隔离带和调蓄净化池塘湿地，水体中的氮磷营养物、农药残留物有害物质可得到有效截留和净化；降雨期，调蓄净化池塘湿地可对灌区内的雨水地表径流进行有效调控，减少受纳河道的洪水压力；灌溉期，调蓄净化池塘湿地中的水体可以进行回用，提高水资源利用效率。
[0006]与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果:
I)灌区农田直临湿地系统，这能减少大量沟渠或缓冲区等小型工程区的建设，便于施工和推广；
2)调蓄净化池塘湿地可由灌区内的众多水塘或洼地改造而成，它们可以较好地调蓄四周农田雨水地表径流、减少河道洪水压力；
3)本发明能延长水体流行时间，对田间排水进行多层次净化，减轻排水造成的严重面源污染，减小对受纳河湖的污染；
4)本发明能对雨水资源进行调蓄利用，在灌溉期或缺水期可进行回用，提高水资源的利用效率；
5)能显著提高农业生产并保护生态环境，实现生态灌区农业的可持续发展。
【附图说明】
[0007]图1是灌区旱地漫流式排水调蓄净化湿地系统构建技术布置示意图。
[0008]图2是调蓄净化池塘湿地剖面结构示意图。
[0009]图中的I是旱田、2是调蓄净化池塘湿地、3是生态护坡、4是排水沟、5是节制闸、6是受纳河流、7是道路、8是石笼式田埂、9是灌木植被、10是芦苇带、11是木质粧板、12是浮水植物带、13是挺水植物带、14是沉水植物带、15是块石护脚。
【具体实施方式】
[0010]灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其结构是包括旱田、石笼式田埂、植物隔离带、调蓄净化池塘湿地；排水期，田间排水以漫流式依次流经石笼式田埂、植物隔离带和调蓄净化池塘湿地，水体中的氮磷营养物、农药残留物有害物质可得到有效截留和净化；降雨期，调蓄净化池塘湿地可积蓄灌区内的雨水地表径流，对洪峰流量进行调控，减少受纳河道的洪水压力；灌溉期，调蓄净化池塘湿地中的水体可以通过水泵抽水再进入农田进行回用，提高水资源利用效率。
[0011]所述旱田是通过石笼式田埂直临调蓄净化池塘湿地，田间排水以漫流的方式流过石笼式田埂。
[0012]所述石笼式田埂由天然材料如卵石、砾石、木枝构成，天然材料中添加果壳活性炭、陶粒等净水填料；排水经过石笼田埂时，水中的污染物与石笼上附着的生物膜接触、沉淀，进而被生物膜吸附、分解，从而使水质得到改善。
[0013]所述植物隔离带由多种植物混合种植而成，种类根据水淹频率的高低进行选择，交互种植，从高到低依次种植灌木和芦苇；植物隔离带前段设有石料或木粧粧板，在粧板与岸坡之间填充土壤、填料物质便于植物生长，同时保持护坡的稳定性和抗侵蚀性。
[0014]所述调蓄净化池塘湿地由大量存在的水塘或洼地改造而成，减少沟渠、缓冲区等小型工程区的建设，保持灌区的完整性，便于推广。
[0015]所述调蓄净化池塘湿地为浮水植物带、挺水植物带和沉水植物带结合的生态系统，浮水植物选择浮萍、睡莲等植物，挺水植物选择菖蒲、荷花等植物，沉水植物选择菹草、苦草等植物，植物的种类和数目根据池塘湿地的大小和农田污染负荷进行确定。
[0016]下面结合附图对本发明技术方案作进一步详细描述本发明的技术方案:
如图1所示，旱田I通过石笼田埂2直临池塘湿地，田间排水以漫流的方式流过石笼；调蓄净化池塘湿地由灌区内大量存在的水塘而成，减少施工、便于推广；石笼式田埂由天然材料(如卵石、砾石、木枝等)制成，其中添加活性炭、陶粒等净水填料，排水经过石笼坝时，其中的污染物可被石笼上附着的生物膜吸附、分解，使水质得到改善。
[0017]如图2所示，生态护坡3上设置植物隔离带，植物隔离带由多种植物混合种植而成，种类根据水淹频率的高低进行选择，交互种植，从高到低依次为灌木植被9和芦苇带10。植物隔离带前段设有木质粧板11，通过在粧板11与生态护坡3之间填充土壤、填料等物质有助于岸坡植物的生长，并能保持护坡的稳定性和抗侵蚀性。
[0018]调蓄净化池塘湿地2为浮水植物带12、挺水植物带13和沉水植物带14结合的生态系统，浮水植物选择浮萍和睡莲，挺水植物选择菖蒲，沉水植物选择菹草，所选植物的数目根据池塘湿地的大小和农田污染负荷进行确定。池塘湿地2与受纳河流6相连，在排水口处设有节制闸5，这能增加水体停留时间和净化处理效果，减轻对受纳河流的污染。
[0019]实施时:在正常排水期，旱田I的田间排水以漫流方式依次流经石笼式田埂8、植物隔离带和调蓄净化池塘湿地2，水体中的氮磷营养物、农药残留物等有害物质可得到有效截留和净化；在降雨期，调蓄净化池塘湿地2可对灌区内的雨水地表径流进行有效调控，减少受纳河流的洪水压力；在灌溉期，调蓄净化池塘湿地2中的水体可以进行回用，提高水资源利用效率。
[0020]本发明不仅能减轻灌区旱田漫流式排水造成的面源污染，还能有效调控农田雨水地表径流和洪水资源，减少施工、便于推广，这能显著提高农业生产并实现生态环境保护，有助于生态灌区农业的可持续发展。
【主权项】
1.灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其特征是包括旱田、石笼式田埂、植物隔离带、调蓄净化池塘湿地；排水期，田间排水以漫流式依次流经石笼式田埂、植物隔离带和调蓄净化池塘湿地，水体中的氮磷营养物、农药残留物有害物质可得到有效截留和净化；降雨期，调蓄净化池塘湿地可对灌区内的雨水地表径流进行有效调控，减少受纳河道的洪水压力；灌溉期，调蓄净化池塘湿地中的水体可以进行回用，提高水资源利用效率。
2.根据权利要求1所述的灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其特征在于:所述的旱田是通过石笼式田埂直临调蓄净化池塘湿地，田间排水以漫流的方式流过石笼式田埂；所述石式笼田埂由天然材料如卵石、砾石、木枝构成，天然材料中添加果壳活性炭、陶粒等净水填料；排水经过石笼田埂时，水中的污染物与石笼上附着的生物膜接触、沉淀，进而被生物膜吸附、分解，从而使水质得到改善。
3.根据权利要求1所述的灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其特征在于:所述植物隔离带由多种植物混合种植而成，种类根据水淹频率的高低进行选择，交互种植，从高到低依次种植灌木和芦苇；植物隔离带前段设有石料或木粧粧板，在粧板与岸坡之间填充土壤、填料物质便于植物生长，同时保持护坡的稳定性和抗侵蚀性。
4.根据权利要求1所述的灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其特征在于:所述调蓄净化池塘湿地由大量存在的水塘或洼地改造而成，减少沟渠、缓冲区等小型工程区的建设，保持灌区的完整性，便于推广。
5.根据权利要求4所述的灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其特征在于:所述的调蓄净化池塘湿地为浮水植物带、挺水植物带和沉水植物带结合的生态系统，浮水植物选择浮萍、睡莲植物，挺水植物选择菖蒲、荷花植物，沉水植物选择菹草、苦草植物，植物的种类和数目根据池塘湿地的大小和农田污染负荷进行确定。
6.根据权利要求3所述的灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其特征在于:所述的植物隔离带设置在生态护坡上，植物隔离带由多种植物混合种植而成，种类根据水淹频率的高低进行选择，交互种植，从高到低依次为灌木植被和芦苇带。
7.根据权利要求6所述的灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其特征在于:所述的植物隔离带前段设有木质粧板，通过在粧板与生态护坡之间填充土壤、填料物质，有助于岸坡植物的生长，并能保持护坡的稳定性和抗侵蚀性。
8.根据权利要求5所述的灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其特征在于:所述的调蓄净化池塘湿地与受纳河流相连，在排水口处设有节制闸，增加水体停留时间和净化处理效果，减轻对受纳河流的污染。
【专利摘要】本发明是灌区旱田漫流式排水调蓄净化湿地构建系统，其结构包括旱田、石笼田埂、植物隔离带、调蓄净化池塘湿地；排水期，田间排水以漫流式依次流经石笼田埂、植物隔离带和调蓄净化池塘湿地，水体中的氮磷营养物、农药残留物有害物质可得到有效截留和净化；降雨期，调蓄净化池塘湿地可对灌区内的雨水地表流经进行有效调控，减少受纳河道的洪水压力；灌溉期，调蓄净化池塘湿地中的水体可以进行回用。优点：不仅能减轻灌区旱田漫流式排水造成的面源污染，还能有效调控农田雨水地表径流和洪水资源，减少施工、便于推广，这能显著提高农业生产并保护生态环境，实现生态灌区农业的可持续发展。
【IPC分类】E04H5-08, E02B11-00, C02F3-32
【公开号】CN104790698
【申请号】CN201510202339
【发明人】王沛芳, 王超, 钱进, 侯俊, 饶磊, 任凌霄
【申请人】河海大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月27日