基于液位控制的稻田污染物联控消纳装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保技术领域，具体涉及一种基于液位控制的稻田污染物联控消纳装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着太湖、滇池等重大蓝藻爆发事件的发生，农业面源污染问题日益受到重视。近期国家及地方相关部门实施的一系列关乎国计民生的科技行动之中农业面源污染物综合排放控制是焦点内容。
[0003]目前，浙江省种植业生产与经营正以“高投入、高产出、高效益”迅猛发展，同时受亚热带季风性气候的影响，大多作物生长期多与雨季重合，台风天气造成的过度降雨使得集约化、规模化的现代效益农业生产活动不可避免地产生大量地表径流排水，导致种植基地中的大量氮、磷营养物质由排水沟渠直接进入环境水体，大大降低化肥利用效率，对受纳水体也产生很大的负面影响。一般在一场降雨过程中，占总径流量20%或25%的初期径流，冲刷排放了径流污染量的50%。因此，对初期雨水径流的处理与处置是减少种植业氮、磷营养物质排放的关键，对于整体改善周边水体水质至关重要。
[0004]因此，开发一套能充分利用降雨初期径流、并且减少种植业中肥料施入的系统，势在必行。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种基于液位控制的稻田污染物联控消纳装置及方法。具体技术方案如下:
[0006]—种基于液位控制的稻田污染物联控消纳装置，包括纳水管道、第一蓄水池、控制装置、进水栗、稻田、控制闸门、第二蓄水池、回流栗、出水闸门、第一水位探测装置、第二水位探测装置和第三水位探测装置，若干条用于收集初期径流的纳水管道汇集后连入第一蓄水池，进水栗通过管道一端与第一蓄水池相连，另一端与稻田进水口相连;稻田分割为若干块长条形的子田块，相连的子田块之间的田埂上均设置控制闸门，控制闸门交错设置使进水口流入的初期径流需流经最长距离才能从出水口排出；稻田的出水口与第二蓄水池相连，第二蓄水池通过回流栗与稻田的进水口相连;第一蓄水池中设置有第一水位探测装置，稻田中设置有第二水位探测装置，第二蓄水池中设置有第三水位探测装置，控制装置与控制闸门、进水栗、回流栗、出水闸门第一水位探测装置、第二水位探测装置和第三水位探测装置相连并控制其运行状态。
[0007]作为优选，所述的第一水位探测装置上设有第一感应器、第二感应器和第三感应器，第一感应器、第二感应器和第三感应器所处的高度分别为第一蓄水池的上限水位、启动水位和下限水位。
[0008]作为优选，所述的第二水位探测装置采用U型管，第二水位探测装置一侧部分管壁上开孔并埋入稻田土壤中，另一侧悬空于田埂之外，第二水位探测装置悬空一侧管体内设有第四感应器、第五感应器;第四感应器设在地表以上5-8cm处，第五感应器设在地表以上2_4cm 处。
[0009]作为优选，所述的第三水位探测装置上设有第六感应器和第七感应器，分别设置于第二蓄水池的上限水位和下限水位处。
[0010]作为优选，还设有与控制装置相连的雨量感应器，所述的纳水管道与第一蓄水池之间还设有控制进水的第一闸阀，第一闸阀由控制装置装置。
[0011]作为进一步的优选，所述的第一闸阀前端的纳水管道与超越管道相连，超越管道上设有由控制装置控制的第二闸阀和第三闸阀，第二闸阀前端的超越管道与稻田进水口相连;第二闸阀和第三闸阀之间的超越管道与第二蓄水池相连。
[0012]作为优选，其特征在于，若干个控制闸门联动开闭或单独开闭。
[0013]作为优选，所述的第一蓄水池和/或第二蓄水池采用天然池塘或河道。
[0014]—种利用所述装置的初期径流稻田污染物联控消纳方法，步骤如下:
[0015]I)将纳水管道布设于初期径流集水区域，使集水区域内的径流能汇流进入第一蓄水池内；
[0016]2)设定第一闸阀在初始状态关闭，控制闸门均开启，出水闸门关闭；
[0017]3)当雨量感应器感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池水位未达到第一水位探测装置上的第二感应器时，控制装置开启第一闸阀，将纳水管道中的初期径流排入第一蓄水池内进行存储；当雨量感应器感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池中水位已达到第一水位探测装置上的第一感应器、稻田水位未达到第二水位探测装置上的第四感应器，则控制装置关闭第一闸阀并关闭第二闸阀，将纳水管道中的初期径流排入稻田；当雨量感应器感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池中水位已达到第一水位探测装置上的第一感应器、稻田水位达到第二水位探测装置上的第四感应器、第二蓄水池中水位未达到第三水位探测装置上的第六感应器时，则控制装置关闭第一闸阀、开启第二闸阀并关闭第三闸阀，将纳水管道中的初期径流排入第二蓄水池；当雨量感应器感应到本场降雨量达到预设启动值且第一蓄水池中水位已达到第一水位探测装置上的第一感应器、稻田水位达到第二水位探测装置上的第四感应器、第二蓄水池中水位达到第三水位探测装置上的第六感应器时，则控制装置关闭第一闸阀、开启第二闸阀与第三闸阀，将纳水管道中的初期径流直接通过超越管道排出；当雨量感应器感应到本场降雨量达到预设关闭值时，控制装置关闭第一闸阀并开启第二闸阀与第三闸阀，将纳水管道中的初期径流直接通过超越管道排出；
[0018]4)当第一蓄水池水位达到第一水位探测装置上的第二感应器、稻田水位未达到第二水位探测装置上的第四感应器时，控制装置启动进水栗将第一蓄水池中的径流排入稻田中；当第一蓄水池水位低于第一水位探测装置上的第三感应器时，控制装置关闭进水栗；
[0019]5)降雨过程中，出水闸门由控制装置视稻田田面水高度进行间歇性开闭，当稻田水位超过第二水位探测装置上的第四感应器是，开启出水阀门，排出的径流蓄积于第二蓄水池供回流使用；当稻田水位未达到第二水位探测装置上的第四感应器时，关闭出水阀门；
[0020]6)当第二蓄水池水位达到第三水位探测装置上的第六感应器、稻田水位未达到第二水位探测装置上的第四感应器时，控制装置开启回流栗；当第二蓄水池水位达到第三水位探测装置上的第六感应器、稻田水位达到第二水位探测装置上的第四感应器时，控制装置关闭回流栗；当第二蓄水池水位低于第三水位探测装置上的第七感应器时，控制装置关闭回流栗；
[0021]7)当雨量感应器感应到本场降雨结束时，控制装置关闭第一闸阀和出水闸门，根据稻田田面水高度开启进水栗及回流栗，将初期径流用于灌溉，达到污染物消纳功能。
[0022]作为上述方法的优选，所述的预设启动值为能使初期径流集水区域产生初期径流的降雨量;所述的预设关闭值为使初期径流集水区域产生的初期径流污染物浓度为雨水中污染物浓度的2?5倍时的降雨量。
[0023]本发明的有益效果是能将污染物浓度较高、对水体危害较大的初期径流合理地蓄积于蓄水池中，并在非降雨时段进行灌溉利用，将稻田作为一个生态湿地进行污染物消纳。而通过特殊设计的稻田，能最大程度延长径流水的停留时间，达到最大量消纳污染物的目的。
【附图说明】
[0024]图1为一种基于液位控制的稻田污染物联控消纳装置的示意图；
[0025]图2为设有超越管道的基于液位控制的稻田污染物联控消纳装置的示意图；
[0026]图3为本发明的第一水位探测装置结构示意图；
[0027]图4为本发明的第二水位探测装置结构示意图；
[0028]图5为本发明的第二水位探测装置安装方式示意图；
[0029]图6为本发明的第三水位探测装置结构示意图。
[0030]图中:纳水管道1、第一蓄水池3、控制装置4、雨量感应器5、进水栗6、稻田7、控制闸门8、第二蓄水池9、回流栗10、超越管道11、出水闸门12、第二闸阀13、第一水位探测装置14、