一种茶园坡地面源污染控制系统的制作方法

本实用新型属于环境工程技术领域，具体涉及一种茶园坡地面源污染控制系统。

背景技术：

江浙地区茶园地形以丘陵山区为主，自然植被的覆盖度高，在地区生态安全方面发挥着重要的功能。近年来随着社会经济的发展，人地矛盾日益严重。地方政府为了促进农业持续发展，纷纷出台鼓励丘陵山区开发的政策，导致全国茶叶种植面积显著增加。丘陵地区地形坡度大，大面积的开发造成植被覆盖度减少、水土流失加剧。《世界茶业蓝皮书：世界茶业发展报告（2017）》指出本世纪以来，世界茶产业快速发展，茶园种植面积和茶叶产量大幅增加。根据国际茶叶委员会统计，中国是世界上最大的茶叶种植国，也是茶园面积增速最快的国家，2014年茶园面积为265万公顷，比2000年增加156万公顷，增幅达143%。山区土壤相对贫瘠，为了获得较高的茶叶产量，茶农常施用大量化肥。由于缺乏科学施肥，茶园化肥利用效率较为低下，目前我国的农业氮肥利用率仅为30%左右，磷肥利用率为10%～25%，而茶园都位于山区，氮磷利用率更低。这要远低于世界发达国家60%～70%的水平，肥料利用率较低则意味着化肥流失率较高，大量的化肥随地表径流汇入下游，造成严重的面源污染。面源污染是导致水体富营养化的重要原因之一。

针对平原地区的农业面源污染，环保工作者研发了多种生态措施控制氮磷流失；然而茶园面源削减具有一定的特殊性：茶树适宜种植在坡地，既满足茶树生长的环境要求，又能增强茶园的排水能力。茶园整个生长周期需要不断施加肥料，而在要求排水性良好的茶园，降雨会迅速形成地表径流，将施加的肥料冲走，肥料流失既增加了茶园的投入，又带来了严重的水污染。初期雨水的产生的径流中污染负荷最高，因为初期雨水融入了空气中的氮磷等元素，茶园坡地土壤中弱吸附的营养元素在降雨初期随地表径流大量溶出。从资源循环利用的角度，初期雨水产生的地表径流富含营养元素，是一种重要的肥料，若能为作物利用，可节省成本。建立经济茶园面源污染控制体系，减少径流产生量，能实现小雨不出园、中雨能蓄、大雨能排，对提高肥料利用率、减少养分流失，具有重要的实践意义。

技术实现要素：

为解决现有工艺中缺乏对茶园地表径流进行处理的问题，本实用新型的目的在于提供一种茶园坡地面源污染控制系统，有效拦截茶园初期雨水产生的地表径流，并对初期雨水中的营养元素进行循环利用，削减坡地茶园面源污染。

本实用新型的上述目的是这样实现的：

一种茶园坡地面源污染控制系统，包括雨水收集导流系统和滴灌系统；

所述的雨水收集导流系统包括表面开槽的塑料管、三通管、储水容器、排水主管道和调蓄沉淀池；所述塑料管通过管道支架固定在坡地上，塑料管横切面部分埋入土中；塑料管末端通过三通管连接排水主管道，三通管支管连接储水容器；排水主管道末端连接调蓄沉淀池；

所述滴灌系统包括过滤器、阀门和滴灌管道，所述过滤器设置于储水容器中，过滤器出水口处通过阀门连接滴灌管道；所述滴灌管道设置于塑料管下方。

作为本实用新型的进一步改进，所述三通管为支管内径上小下大的异形三通管；支管底部设有支撑网，支撑网上放置浮球；所述浮球外径略大于支管最小内径。利用异形三通管、浮球和支撑网能够形成一个阀门结构，储水容器水位上升后，浮球随水位上升，封堵进水口。浮球外径略大于支管最小内径，可恰好封堵进水口，一般为1cm即可，浮球外径过大则会减少储水容器的满水容量。

作为本实用新型的进一步改进，所述塑料管沿等高线横向布置，塑料管安装坡度小于5度。茶常沿等高线横向种植，塑料管安装也平行于等高线，为快速汇集雨水，管道安装可布设一定坡度，坡度小于5度。

作为本实用新型的进一步改进，所述塑料管为单面开槽，开槽方向与塑料管横截面平行。

作为本实用新型的进一步改进，所述不锈钢丝网的宽度略长于塑料管周长的二分之一。进一步的，不锈钢丝网用尼龙扎带固定在塑料管上，避免不锈钢丝网因水流移位。

作为本实用新型的进一步改进，所述塑料管开槽中心的切线与坡面平行，塑料管横切面的1/4-1/3埋入土中。

作为本实用新型的进一步改进，所述管道支架中部设有长杆螺丝和螺母，通过螺丝螺母结构对塑料管的垂直定位进行微调。

作为本实用新型的进一步改进，所述滴灌管道的进水口高于储水容器底部150mm。滴灌主要是利用相邻两个储水容器的高位差为坡地植被滴灌提供动力；储水容器底部可能沉积泥沙，因此将滴灌管道的进水口抬高，避免泥沙侵入。进一步的，滴灌管道布置在开槽塑料管下方，用尼龙扎带加以固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述储水容器选用牛津塑料桶。牛津塑料桶经久耐用，便于野外安装。

作为本实用新型的进一步改进，所述储水容器底部设有排泥阀。排泥阀直径100mm左右，用于定期排放底部沉淀的泥沙。

本实用新型的茶园坡地面源污染控制系统，三通管的支管连接储水容器，收集初期地表径流；主管将塑料管接入排水主管道，将后期坡地地表径流通过排水主管道直接传输至坡脚沟调蓄沉淀池，减少暴雨径流对坡地的侵蚀。茶园需要浇灌时，打开阀门，阀门处设置过滤器过滤水体微小颗粒，避免堵塞滴灌孔道，利用滴灌管道向茶地补充富含氮磷等营养物质的初期雨水。

本实用新型的有益效果是：

（1）从污染物的源头减量入手，高效收集初期雨水形成的地表径流，减少面源污染负荷；

（2）资源循环利用，利用重力滴灌系统重新利用早期污染负荷较重的地表径流；

（3）提高肥料利用率，减少养分流失，降低茶园的灌溉成本；

（4）大雨期间，地表径流可通过排水管道直接流入下游沉淀池，减少暴雨对茶园坡地的冲刷强度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型。

图1为茶园坡地面源污染控制系统示意图；

图2为塑料管结构示意图；

图3为储水容器结构示意图；

图4为浮球三通结构示意图；

1、开槽塑料管；2、滴灌管道；3、阀门；4、浮球三通；5、排泥阀；6、储水容器；7、排水主管道；8、调蓄沉淀池；9、过滤器；10、支撑网；11、浮球；12、不锈钢丝网；13、管道支架；14、三通管。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型的技术方案做进一步阐述。本实用新型的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

实施例1

如图1所示的茶园坡地面源污染控制系统，包括雨水收集导流系统和滴灌系统；雨水收集导流系统包括表面开槽的塑料管1、三通管14、储水容器6、排水主管道7和调蓄沉淀池8；所述塑料管1通过管道支架13固定在坡地上，塑料管1横切面部分埋入土中；塑料管1末端通过三通管4连接排水主管道7，三通管14支管连接储水容器6；排水主管道7末端连接调蓄沉淀池8。所述滴灌系统包括过滤器9、阀门3和滴灌管道2，过滤器9设置于储水容器6中，过滤器9出水口处通过阀门3连接滴灌管道2；所述滴灌管道2设置于塑料管1下方，用尼龙扎带加以固定。

如图2所示，开槽塑料管1上方覆盖不锈钢丝网12。开槽塑料管1沿等高线横向布置，利用管道支架13固定在坡地上。所述塑料管1为单面开槽，开槽方向与塑料管1横截面平行。塑料管1开槽口上方覆盖不锈钢丝网12，不锈钢丝网12的宽度略长于塑料管1周长的二分之一，包裹在塑料管1的半面，避免大颗粒碎石随地表径流进入塑料管1。不锈钢丝网12用尼龙扎带固定在塑料管1上。茶常沿等高线横向种植，塑料管1安装也平行于等高线，为快速汇集雨水，管道安装可布设一定坡度，坡度小于5度。塑料管1开槽中心的切线与坡面平行，塑料管1横切面的1/4-1/3埋入土中，塑料管1用管道支架13固定在坡地上。管道支架13中部为长杆螺丝，可结合螺母对塑料管的垂直定位进行微调。塑料管1的末端接入浮球三通4。

浮球三通4由三通管14、浮球11和支撑网10组成。如图4所示，三通管14为支管内径上小下大的异形三通管；支管底部设有支撑网10，支撑网10上放置浮球11；所述浮球11外径略大于支管最小内径。三通管14支管连接储水容器6，收集初期地表径流；主管将塑料管1接入排水主管道7，将后期坡地地表径流通过排水管直接传输至坡脚沟调蓄沉淀池8，减少暴雨径流对坡地的侵蚀。

储水容器6选用牛津塑料桶，经久耐用，便于野外安装，储水容器6容积可根据地形进行调整，储水体积一般为2-5吨；储水容器6的底部有直径为100mm的排泥阀5，定期排放底部沉淀的泥沙。

茶园需要浇灌时，打开球阀，利用滴灌管道向茶地补充富含氮磷等营养物质的初期雨水，对地表径流进行循环利用。

实施例2

利用实施例1构建的系统在江苏省溧阳市某茶园坡地开展面源污染控制工程。

本实施例中两条塑料管1坡向距离间隔6-8m；开槽塑料管1的直径为100-150mm，塑料管1为单面开槽，开槽长度为50-75 mm，宽度8-10 mm，槽间隔5 mm，开槽方向与塑料管1横截面平行。塑料管1开槽口上方覆盖不锈钢丝网12，网孔径2mm*2mm。

根据茶园地势，开挖部分土方平稳放置储水桶，每个月至少排放一次底部沉淀的泥沙，沉淀的泥沙可就近铺在坡地，为茶树提供额外养分。

过滤器主要由100目的尼龙网组成，每个月至少清洗一次滤网。

通过一周年运行，坡地地表径流的中氮、磷等营养负荷降幅均超过35%，最高达到44%。灌溉用电损耗降幅也超过了20%。