一种稻田面源污水灌蓄排调控净化系统的制作方法

本发明属于农业环境保护技术领域，具体是涉及一种稻田面源污水灌蓄排调控净化系统。

背景技术：

农田面源污染主要是指农业生产活动中农田氮磷营养物质在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏，使大量氮磷进入水体，造成的水环境污染(张维理，徐爱国，冀宏杰等.中国农业面源污染形势估计及控制对策III：中国农业面源污染控制中存在问题分析[J].中国农业科学，2004，37(7)：1026-1033)。

水稻作为我国的第一大粮食作物，其种植面积约占全国耕地总面积的27％，产量约占中国粮食总产的38％(朱德峰，陈惠哲，徐一成，等.我国双季稻生产机械化制约因子与发展对策[J].中国稻米，2013，19(4)：1-4.)。水稻种植具有集约化程度高、高投入和高产出的基本特点。国内稻作区通常具有发达的排水沟渠系统，如长江下游的江苏省，农沟占地可达农田的5％-11％，深度一般在1.0-1.8m，具有较强的蓄水能力。为了灌排方便，水稻种植区域一般以灌排单元的形式存在。灌排单元由农田及周围的沟渠组成，通过路基与周围的河道隔开，每个灌排单元都有独立的灌排水口。据统计，水稻耗水量约占农业用水总量的60％-70％，化肥用量超过20％，目前由于水稻生育期内水分管理粗放，面源污水在稻田或沟渠中停留时间较短，田系统和沟系统的协同净化能力弱，导致氮磷等营养物质向地表水体的排放频繁(李学平，石孝均.紫色水稻土磷素动态特征及其环境影响研究[J].环境科学，2008，29(2)：434-439.)。

因此，在已有灌排单元基础上，研究一种稻田面源污水灌蓄排调控净化系统，应比单一的稻田或沟渠控制排水具有更好的面源污染减排效果。对于解决目前农田面源污染的水环境问题具有十分重要的意义。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种稻田面源污水灌蓄排调控净化系统，该系统利用稻区原有自然灌排沟渠，在稻田分布现状的基础上，由路基将稻田与周边的河道水体隔离开，形成相对封闭的灌蓄排调控净化系统。

该灌蓄排调控净化系统主要由稻田及其临近的自然灌排沟渠组成，进水和汇水沟渠宽约1.5m～2.0m，深约1.0m～1.5m，进水和汇水沟渠及自然灌排沟渠与稻田面积的比例为5％～10％，沟渠中种植喜氮磷植物。

该灌蓄排调控净化系统有唯一的进水口和出水口，进水由泵站将周边河道的水泵入系统的沟渠内，沟渠内的水灌溉进入稻田后，以外排水或径流水的方式重新进入沟渠，整个系统利用闸门控制水的外排，调节进入沟渠的雨水、灌溉水、外排水和径流水的滞留时间。

污染物由稻田进行初次拦截，由沟渠对稻田外排污染物进行再次拦截，在减少排水量的同时，延长污染物在稻田、沟渠中的滞留时间，充分发挥沟、稻田的湿地净化效应以消减氮磷浓度。

为了完成上述目标，本发明采用如下技术方案，具体步骤如下：

确定自然灌排沟渠和稻田的分布特征；

根据自然灌排沟渠和稻田的分布特征，构建灌蓄排调控净化系统，使每一个灌蓄排调控净化系统都有一个进水口和一个唯一的出水口；

灌蓄排调控净化系统进水由邻近的泵站将河道中的水引入沟渠。在灌蓄排调控净化系统出水口即沟渠和周边河道的连接处涵洞口设置控制闸门。

本发明的有益效果是通过因地制宜，充分利用现有的稻田和丰富的自然灌排沟渠，无需额外增加湿地面积和建设费用，仅需在灌蓄排调控净化系统出水口沟渠末端设置小型控制排水设施，硬件投入少，技术要求简单，适于在耕地紧张的稻作区推广使用。

附图说明

图1是本发明的一种稻田面源污水灌蓄排调控净化系统示意图。

图2是灌排单元氮磷净化效果图。

在图1中，1表示稻田进水沟渠，2表示稻田灌排沟渠，3表示稻田汇水沟渠，4表示灌溉泵站，5表示涵洞排水口，6表示周边河道，7表示路基，其中箭头表示系统中水流动方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种稻田面源污水灌蓄排调控净化系统，具体实施步骤如下：

稻田面源污水灌蓄排调控净化系统由路基7围成一个封闭系统，通过泵站4与涵洞排水口5与周边河道6进行水交换。

灌溉水首先通过泵站4进入灌蓄排调控净化系统中，经过稻田进水沟渠1进入稻田灌排沟渠2中，水没过田埂时进行灌溉；根据作物需水，稻田外排水和径流水进入稻田灌排沟渠2中滞留，等下一次灌溉时沟渠水随灌溉水再一次进入稻田循环使用；多余的水进入稻田汇水沟渠3中，通过涵洞排水口5外排。

涵洞排水口5处设有调控闸门，水稻生长季闸门关闭，水在沟渠中滞留，沟渠内水深维持在30cm～70cm，水稻需水灌溉，沟渠中水不足时，由泵站4从周边河道6提水后往沟渠中灌水。

遇特殊降雨事件，灌排沟渠2中的水深没过田埂时，涵洞排水口5的控制闸门打开；其他时期，闸门关闭，水分滞留在沟渠中，整个灌蓄排调控净化系统利用闸门控制水的外排，延长滞留时间，进而充分削减水中氮磷。

水稻收获期和旱作作物种植季涵洞排水口5处的调控闸门为打开状态。

实施例1：湖北省潜江市浩口镇柳州村稻田面源污水灌蓄排调控净化系统示范区。

为测试稻田面源污水灌蓄排调控净化系统对稻田面源污水的调控净化效果，在湖北省潜江市浩口镇柳州村进行了试验，试验面积约8.7公顷。根据水在该系统内的运移路径，监测到灌溉来水中TN、TP浓度平均在1.63mg/L和0.12mg/L，田面水中TN、TP浓度最高分别达5.39mg/L和1.04mg/L，田面水外排和径流水最终进入沟渠后，浓度分别降到0.89mg/L和0.07mg/L，与灌溉来水浓度相比，降低比例均达40％以上。

此试验结果表明，稻田面源污水灌蓄排调控净化系统能有效削减水中的氮磷，对稻田区域面源污水的调控净化效果较好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明提供的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。