一种用于农田排灌区的生态截留系统的制作方法

本实用新型涉及农业面源污染控制工程领域。具体为一种用于农田排灌区的生态截留系统。

背景技术：

农田排灌区尾水是指农业灌溉生产活动中产生的过剩水分，其来源包含排灌生产过剩水、田间降雨积水及地下水补给等。这类尾水裹挟了农田中颗粒态、水溶态的养分，降低了土壤自身肥力和化肥的施用效率，并通过周边受纳水体的迁移作用直接或间接引起水体富营养化、水体黑臭等面源污染问题。农田排灌区尾水在面源扩散直至进入水体前需经历农业输入、农业生产管理以及污染物运移共三个阶段。农业输入阶段主要为饲料、牲畜粪便和肥料进入农业生产单元；农业生产管理阶段包括：上一阶段的部分物质富集至农作物内部经收割后带离；污染物运移阶段包括：大部分被土壤吸附、固定与矿化，少部分渗入地下水系统，其余伴随地表径流进入周边受纳水体中。

生态型沟渠主要用于控制灌区水分和溶解性营养物质的运移、渠内水分滞留和对n、p的吸附与释放作用，改善土壤侵蚀和流失状况，同时沟渠中与边缘的植被可作为潜在的牲畜饲料源和储备生物量。

生物滞留池最初用于低影响开发下城市雨洪管理和面源污染控制领域，建成后对城市雨水径流收集利用、地下水补给、河道防洪侵蚀等生态水文效应具有明显作用。

生态型沟渠在防治农田尾水的面源污染扩散方面已得到广泛应用，如cn102249418b公开了一种用于拦截磷流失的抗冲刷型生态沟渠，利用多个结构单元通过植物、底泥和固磷基质对水体中的磷进行快速有效的拦截。cn209276229u公开了一种田园景观型生态沟渠氮磷拦截系统，在不影响农田正常生产功能基础上，消纳水体中的氮磷，同时改善并提升景观效应。

然而，生物滞留池仍主要运用于城市内涝调蓄以及海绵城市建设中，如cn110395842a涉及一种优选填料层结构的生物滞留池，对城市雨水径流中氮磷的起到截留、吸附和降解作用。cn108409027a提供了一种强化道路初期径流脱氮除磷的生物滞留池，可以与城市道路、公园、生活区等区域的绿化和景观建设相结合，实现净化绿化双重功效。

目前，国内外对于农田面源污染防治多以单一技术为主，存在稳定性不足、综合效益不明显等问题，将生态沟渠和生物滞留池两种独立的技术集成应用于农田排灌区尾水截留鲜有运用。

技术实现要素：

本实用新型在不影响农田正常排水灌溉功能的基础上，克服单一生态截留措施的局限性，针对农田排灌区农业生产活动尾水提供一种生态沟渠与生物滞留池联合的生态截留系统，有效控制并削减尾水中残留的n、p，降低受纳水体的面源污染负荷。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型是一种用于农田排灌区的生态截留系统，包括设置在田埂边缘的生态沟渠和生物滞留池，在生态沟渠交叉口或水域交界处设置有闸门井，在生态沟渠末端与生物滞留池之间设置有为砖砌结构的堰式集水井，堰式集水井包括进水口a、出水口b、出水口和设置在堰式集水井内的堰墙，进水口a与上一级的生态沟渠的末端连通，出水口b与下一级的生物滞留池连通，出水口与邻近收纳水体连通；

生态沟渠包括渠身、设置在渠身顶部的渠顶和设置在渠身内的数个作为第二道过滤的透水坝，渠身为砖砌结构，截面为倒置等边梯形，在渠顶上表面设有作为第一道过滤的拦截带；

生物滞留池为砖砌结构，其内部自下而上依次为排水布管层、多级填料层和淹没种植层，每层之间铺垫密度为350g/m²的单层反滤透水土工布，在排水布管层设置有集水主管和支管，出水口b通过管道与生物滞留池进水口处的集水主管的进水端连接。

本实用新型的进一步改进在于：闸门井为预制一体化铸铁闸门。

本实用新型的进一步改进在于：渠顶低于田埂边缘10cm，缓坡坡比1:1.5。

本实用新型的进一步改进在于：拦截带12为条形锯齿状，凸口宽度为5cm，凹口内为格宾石笼网箱，格宾石笼网箱内衬有土工纱网，在土工纱网内充填砾石。

本实用新型的进一步改进在于：每两个透水坝之间间隔为8～10m，透水坝坝体由多孔填料与硅藻土胶结而成，坝顶低于渠顶10-20cm，迎水面坡比为1:1.5，背水面坡比为1:0.5，坝体表面覆盖透水土工织物。

本实用新型的进一步改进在于：在每个透水坝前后两侧的渠身的底部均设置有锚固沟。

本实用新型的进一步改进在于：堰墙迎进水口a方向砌筑，宽度与井宽保持一致，墙顶低于进水口a的管顶10-15cm，堰墙将堰式集水井分为集水区与排水区，进水口a和出水口b分布在集水区所在的井壁上，出水口分布在排水区所在的井壁上。

本实用新型的进一步改进在于：堰式集水井下端铺设10cm厚碎石垫层，碎石垫层的表面浇筑10cm厚c25素砼底板，底板长宽均超出堰式集水井的井壁外侧10cm，在井壁顶端设置支座和井盖。

本实用新型的进一步改进在于：在生物滞留池的进水处和出水处的管道上均设置有流量计和调节阀。

本实用新型的进一步改进在于：排水布管层的支管采用dn60-100mm的pe管材，上半部穿孔，每处间隔200mm，开孔位置倾角为60°，孔径10mm。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的生态截流系统既满足传统农田水利标准构筑物排水灌溉的功能，同时发挥内部结构的多重拦截滞留作用，适当引导水体流态，增加水力停留时间，优化布水方式、植物品种选栽和填料配置，利用系统联动作用，实现对尾水中n、p以及悬浮颗粒物的阻滞、吸收和降解，减少农业生产活动面源污染的外界输出总量，降低农村小流域水体污染负荷。

本实用新型的结构简单、设计合理，实现对尾水中n、p以及悬浮颗粒物的阻滞、吸收和降解，降低农村小流域水体污染负荷。

附图说明

图1为本实用新型的一种用于农田排灌区的生态截留系统的俯视图；

图2为本实用新型的生态沟渠结构示意图；

图3为拦截带剖面图；

图4为透水坝结构示意图；

图5为堰式集水井结构示意图图；

图6为生物滞留池结构图。

其中：1-生态沟渠，11-渠身，12-拦截带，13-透水坝，14-锚固沟，2-生物滞留池，21-排水布管层，211-集水主管，212-支管，22-淹没种植层，23-多级填料层，3-闸门井，4-堰式集水井，41-进水口a，42-出水口b，43-出水口，44-堰墙，45-支座，46-井盖。

具体实施方式

为了加强对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型进行详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

如图1所示，本实用新型是一种用于农田排灌区的生态截留系统，包括设置在田埂边缘的生态沟渠1和生物滞留池2，在生态沟渠1交叉口或水域交界处设置有闸门井3，闸门井3为预制一体化铸铁闸门，便于控制渠内外水量平衡，在生态沟渠1末端与生物滞留池2之间设置有为砖砌结构的堰式集水井4，堰式集水井4包括进水口a41、出水口b42、出水口43和设置在堰式集水井4内的堰墙44，进水口a41与上一级的生态沟渠1的末端连通，出水口b42与下一级的生物滞留池2连通，出水口43与邻近收纳水体连通；

生态沟渠1包括渠身11、设置在渠身11顶部的渠顶和设置在渠身11内的数个作为第二道过滤的透水坝13，每两个透水坝13之间间隔为8～10m，透水坝13的具体数量根据生态沟渠的长度进行调整，渠身11为砖砌结构，截面为倒置等边梯形，在渠顶上表面设有作为第一道过滤的拦截带12；

生物滞留池2为砖砌结构，自下而上依次为排水布管层21、多级填料层23和淹没种植层22，每层之间铺垫密度为350g/m²的单层反滤透水土工布，在排水布管层21设置有集水主管211和支管212，出水口b42通过管道与生物滞留池2进水口处的集水主管211的进水端连接。

如图2所示，生态沟渠1开挖深度1.2m，下底宽0.4m，上口宽0.78m，两侧坡比1:0.12，截面呈现导致等腰梯形状，对开挖后基底和边坡压实平整，压实度大于80％。渠底铺设10cm厚碎石垫层，垫层表面浇筑10cm厚c25素砼底板，宽度同上口一致。渠身为240型实心标准砖砌筑而成，表面涂抹m10水泥砂浆。渠顶低于田埂边缘10cm，缓坡坡比1:1.5。

如图3所示，拦截带12为条形锯齿状，凸口宽度为5cm，凹口内为格宾石笼网箱，格宾石笼网箱内衬有土工纱网，在土工纱网内充填砾石，砾石粒径8-10cm。拦截带12是由格宾石笼网箱内嵌入渠顶表面的条形锯齿状内形成的，格宾石笼网箱嵌入现浇c15素砼压顶内凹段内，凸口砼浇筑宽度为5cm。拦截带顺沟渠顶沿线布置，两个格宾石笼网箱之间的间隔为0.5m，尺寸为0.5×0.2×0.2m，孔径60×80mm，网箱内充填粒径为8-10cm的鹅卵石，大粒径在外层，中小粒径包裹在里层，能够拦截农田尾水中大型土块、碎石和农作物残枝。拦截带12的格宾石笼网箱需定期检查，预防堵塞影响农田正常排灌，更换频率1-2次/年。

如图4所示，透水坝13坝体由多孔填料与硅藻土胶结而成，坝顶低于渠顶10-20cm，迎水面坡比为1:1.5，背水面坡比为1:0.5，坝体表面覆盖透水土工织物，密度为350g/m²。在渠身浇筑过程中，在每个透水坝13前后两侧的渠身11的底部均设置有锚固沟14，透水土工织物为土工布，锚固沟14便于加强土工布的固定，铺设土工布能够增加坝体胶结材料的附着能力，同时保证良好的表面排水能力，防止急流冲刷损毁坝体。

如图5所示，堰式集水井为240型实心标准砖砌结构，表面涂抹m10水泥砂浆，尺寸为1.48×1.24×1.2m，堰墙44迎进水口a41方向砌筑，宽度与井宽保持一致，墙顶低于进水口a41的管顶10-15cm，堰墙44将堰式集水井4分为集水区与排水区，进水口a41和出水口b42分布在集水区所在的井壁上，出水口43分布在排水区所在的井壁上。堰式集水井4底部铺设10cm厚碎石垫层，碎石垫层的表面浇筑10cm厚c25素砼底板，底板长宽均超出堰式集水井4的井壁外侧10cm，在井壁顶端设置支座45和井盖46，便于后期检查维护。进水口a41的孔径为50cm，管顶低于井壁顶30cm，出水口b42孔径为40cm，管顶低于井壁顶30cm。出水口43孔径为60mm，管顶低于井壁顶60cm，其后方设置排水渠道直通临近受纳水体。在进水口a41、出水口b42和出水口43周围二次浇筑并埋入对应管径的pe管，管身周围包裹防水材料。当堰式集水井4内进水量低于堰墙44顶时，水流被堰墙44拦截在集水区内，通过b口进入滞留池内，当堰式集水井4内进水量高于内置堰墙44顶时，过量的水漫溢过堰墙44由c口流出进入排水区。

如图6所示，生物滞留池2为240型实心标准砖砌结构，表面涂抹m15水泥砂浆，尺寸为8×4×1.2m，长宽比为2:1，池底铺设10cm厚碎石垫层，垫层表面浇筑10cm厚c25素砼底板，底板长宽超出池壁20cm，池内沿池壁至池底铺设0.5mm厚hdpe防渗膜，各层之间铺设2.5mm厚反滤土工布，密度为350g/m²，用于水土分离，保证良好的透水透气性。排水布管层21厚度为10cm，内置集水排水管，多级填料层23厚度为70cm，填料由不同粒径碎石、砂石组成，自下而上粒径由大变小，淹没种植层22厚度为30cm，包含15cm厚种植土和15cm的有效水深，栽种的植物为常绿鸢尾、千屈菜等具备n、p净化能力的品种。

生物滞留池2布水方式为上进上出，生物滞留池2的的进水处和出水处的管道上均设置有流量计和调节阀，方便时刻监测控制池内水量和流速，保证滞留池功能的稳定性。排水布管层21布管方式包括2根dn60集水主管，总长度为7.5m，10根dn35排水支管，总长度为15m，管口之间通过异径三通连接，管道末端安装堵头封死，支管212采用dn60-100mm的pe管材，上半部穿孔，每处间隔200mm，开孔位置倾角为60°，孔径10mm。

以上的实施例和施工方法只是本实用新型的一种方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。