利用農(nóng)田溝塘系統(tǒng)防治區(qū)域性農(nóng)田面源污染的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用農(nóng)田溝塘系統(tǒng)防治區(qū)域性農(nóng)田面源污染的方法。該方法通過整理完善農(nóng)田排灌溝渠的基礎(chǔ)上，根據(jù)農(nóng)田地表徑流匯流足跡，在農(nóng)田灌排溝渠上添加生態(tài)塘，實現(xiàn)快速減緩農(nóng)田溝渠水流速度，強化農(nóng)田系統(tǒng)對水的緩沖能力，提高農(nóng)田內(nèi)部水資源/氮磷養(yǎng)分的循環(huán)效率，減少農(nóng)田面源污水排放量，有效削減農(nóng)田氮磷污染物的排放，為保護區(qū)域水環(huán)境發(fā)揮更大作用。
【專利說明】利用農(nóng)田溝塘系統(tǒng)防治區(qū)域性農(nóng)田面源污染的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及農(nóng)業(yè)環(huán)境保護【技術(shù)領(lǐng)域】，特別設(shè)及一種利用農(nóng)田溝塘系統(tǒng)防治區(qū)域性 農(nóng)田面源污染的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 農(nóng)田面源污染是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，氮磯營養(yǎng)鹽在降雨或灌概過程中，通過農(nóng) 田地表徑流、壤中流和淋溶進入水體而形成的面源污染。研究表明農(nóng)田中氮磯的流失主要 是通過地表徑流進入接納水體的（馬立珊，汪祖強等人蘇南太湖水系農(nóng)業(yè)面源污染及其控 制對策[J]環(huán)境科學(xué)學(xué)報，17(1) :39?47)。近年來，隨著農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中化肥用量的不 斷增加，農(nóng)田±壤中的氮磯含量和農(nóng)田氮磯的流失量也不在不斷增加，給環(huán)境管理帶來了 很大風(fēng)險（楊林章，孫波農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化與優(yōu)化管理的研究[J]，地球科學(xué)進 展，17(3)) :147?153)，農(nóng)田面源污染負荷隨地表徑流量增加呈增加，在一般河道、湖泊 水質(zhì)表現(xiàn)為訊期劣于非訊期（陳荷生，太湖生態(tài)修復(fù)治理工程[J]，長江流域資源與環(huán)境， 2001，10(2) ;173?178)。農(nóng)田中排灌水溝渠在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，其中排水和 輸水是重要最重功能。在農(nóng)田系統(tǒng)中由眾多寬度大小不一的排灌溝渠組成了排灌網(wǎng)絡(luò)，而 該些排灌網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田中發(fā)揮了水分"調(diào)節(jié)器"及其與河流湖泊之間水流的"聯(lián)通器"，在雨季 田間水分較多時候，農(nóng)田溝渠可W作為農(nóng)田排水的"匯"，在干旱少雨的季節(jié)，溝渠中存留的 水分可W用來補充農(nóng)田水分虧缺，成為田間灌概水的"源"（陸海明，孫金華等人農(nóng)田排水溝 渠的環(huán)境效應(yīng)與生態(tài)功能綜述[J]水科學(xué)進展，2010, 21巧）；719?725)。
[0003] 隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)集約化越來越高，農(nóng)田水利建設(shè)越來越完善，農(nóng)田排灌溝渠 一體化、標準化程度也越來越高，雖然提高了農(nóng)田溝渠的排灌能力，但溝渠貶存水能力嚴重 缺失，農(nóng)田徑流快速、順暢的直接流入?yún)^(qū)域水體。雖然農(nóng)田徑流的氮磯濃度較其它污水濃度 低，但對于區(qū)域保護水體來說也是污水，近年來受到專家、學(xué)者們的關(guān)注。近年來的研究主 要集中在農(nóng)田排灌溝渠進行生態(tài)改造，農(nóng)田尾水凈化方面，一方面在農(nóng)田溝渠內(nèi)部種植水 生植物，強化溝渠的生態(tài)多樣性和植物對氮磯攔截和吸收能力，降低徑流流速（鄧芙蓉，文。 東生等人工濕地與±壤凈化槽處理農(nóng)村生活污水的對比[J]，環(huán)境化學(xué)，2013, 32 (2) 232? 239);另一方面在此基礎(chǔ)上添設(shè)一些脫氮附磯的多孔介質(zhì)專用材料并通過多級回流方式增 加徑流的停留時間（施衛(wèi)明，薛利紅等農(nóng)村面源污染治理的"4R"理論與工程時間-生態(tài)攔 截技術(shù)[J]環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2013, 32 (9) 1697-1704)等。該些現(xiàn)有方法缺乏區(qū)域型、整體性考 慮農(nóng)田系統(tǒng)的整體水量平衡（貶存）等。研究一種利用農(nóng)田生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治農(nóng)田面源污 染的方法，該方法不僅能利用農(nóng)田溝渠植物攔截吸附氮磯，還能增加農(nóng)田系統(tǒng)的水分貶存 能力，截留農(nóng)田高濃度尾水，強化農(nóng)田徑流的循環(huán)利用率，激活農(nóng)田生態(tài)溝塘在農(nóng)田系統(tǒng)中 的"調(diào)節(jié)器"作用，實現(xiàn)有效解決農(nóng)田面源污染的水環(huán)境問題有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用生態(tài)溝塘系統(tǒng) 防治農(nóng)田面源污染的方法，該方法在充分了解農(nóng)田徑流產(chǎn)生量、發(fā)生時段、徑流軌跡的基礎(chǔ) 上，一方面通過在農(nóng)田溝渠匯水節(jié)點處因地制宜的建設(shè)生態(tài)塘系統(tǒng)，實現(xiàn)對農(nóng)田面源污水 的貶存能力最大化，尤其是高濃度農(nóng)田面源污水截留貶存，從水量上控制農(nóng)田面源污染；另 一方面在連接塘之間的溝渠因地制宜的改造，優(yōu)化構(gòu)建溝渠內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)，強化溝渠內(nèi)部的 阻截能力和進化能力，從濃度方面削減氮磯流失量。從而在提高農(nóng)田徑流循環(huán)利用能力 (氮磯循環(huán)利用），從而實現(xiàn)農(nóng)田面源污染綜合防治。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006] 一種利用生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治農(nóng)田面源污染的方法，具體步驟如下：
[0007] 1)確定區(qū)域農(nóng)田面積，農(nóng)田種植制度，10年及W上的降雨數(shù)據(jù)，所述種植制度指 水旱輪作、旱旱輪作及水作，農(nóng)田所種植作物構(gòu)成；
[000引 2)確定農(nóng)田排灌溝渠網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)田徑流匯流足跡和過程，明確匯流節(jié)點的匯水面積； 其中匯流節(jié)點指農(nóng)田局部徑流匯流進入農(nóng)田主溝渠的點；匯流面積是指進入?yún)R流節(jié)點的產(chǎn) 流農(nóng)田面積；
[0009] 扣將農(nóng)田溝渠生態(tài)系統(tǒng)，在匯流節(jié)點建設(shè)塘系統(tǒng)，根據(jù)各級塘系統(tǒng)對匯入的水流 污染物進行沉積，塘容積大小根據(jù)匯流面積的匯流量，徑流系數(shù)及降雨量確定；農(nóng)田的徑 流是指單位面積農(nóng)田在灌概或降雨或泡田形成的徑流；塘容積怕）=匯流面積X徑流系 數(shù)X灌概量/降雨量（mm)，其中徑流系數(shù)指單位面積農(nóng)田的徑流量與降雨或灌概量的比 值。
[0010] 進一步的，所述步驟2)中匯流節(jié)點位于主干渠，二級干渠和S級干渠上。
[0011] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
[0012] 本發(fā)明方法在充分了解農(nóng)田徑流產(chǎn)生量、發(fā)生時段、徑流軌跡的基礎(chǔ)上，一方面通 過在農(nóng)田溝渠匯水節(jié)點處因地制宜的建設(shè)生態(tài)塘系統(tǒng)，實現(xiàn)對農(nóng)田面源污水的貶存能力最 大化，尤其是高濃度農(nóng)田面源污水截留貶存，從水量上控制農(nóng)田面源污染；另一方面在連 接塘之間的溝渠因地制宜的改造，優(yōu)化構(gòu)建溝渠內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)，強化溝渠內(nèi)部的阻截能力和 凈化能力，從濃度方面削減氮磯流失量。從而在提高農(nóng)田徑流循環(huán)利用能力（氮磯循環(huán)利 用），從而實現(xiàn)農(nóng)田面源污染綜合防治。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1本發(fā)明所述的溝塘系統(tǒng)示意圖。
[0014] 圖1中；1，2, 3, 4表示生態(tài)的塘系統(tǒng)；5, 6表示生態(tài)溝渠-生態(tài)塘之間的溝渠；A表 示農(nóng)田系統(tǒng)中主排水渠；B表示農(nóng)田系統(tǒng)中支排水渠；C表示農(nóng)田系統(tǒng)中側(cè)溝；D表示溝渠 中地表徑流水流動方向。

【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明技術(shù)方案做進一步詳細描述：
[0016] 如圖1所示，一種利用生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治農(nóng)田面源污染的方法，具體步驟如下：
[0017] 1)確定區(qū)域農(nóng)田面積，農(nóng)田種植制度，10年及W上的降雨數(shù)據(jù)，所述種植制度指 水旱輪作、旱旱輪作及水作，農(nóng)田所種植作物構(gòu)成；
[001引 2)確定農(nóng)田排灌溝渠網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)田徑流匯流足跡和過程，明確匯流節(jié)點的匯水面積； 其中匯流節(jié)點指農(nóng)田局部徑流匯流進入農(nóng)田主溝渠的點；匯流面積是指進入?yún)R流節(jié)點的產(chǎn) 流農(nóng)田面積；
[0019] 3)將農(nóng)田溝渠生態(tài)系統(tǒng)，在匯流節(jié)點建設(shè)塘系統(tǒng)，根據(jù)各級塘系統(tǒng)對匯入的水流 污染物進行沉積，塘容積大小根據(jù)匯流面積的匯流量，徑流系數(shù)及降雨量確定；農(nóng)田的徑 流是指單位面積農(nóng)田在灌概或降雨或泡田形成的徑流；塘容積怕）=匯流面積X徑流系 數(shù)X灌概量/降雨量（mm)，其中徑流系數(shù)指單位面積農(nóng)田的徑流量與降雨或灌概量的比 值。
[0020] 進一步的，所述步驟2)中匯流節(jié)點位于主干渠，二級干渠和S級干渠上。
[0021] 實施例1 ;云南省巧源縣鳳羽鎮(zhèn)上寺利用農(nóng)田溝塘系統(tǒng)仿制區(qū)域性農(nóng)田面源污染 工程
[0022] 云南省巧源縣鳳羽鎮(zhèn)上寺自然村位于鳳羽河流域西部，距離鳳羽鎮(zhèn)5. 50公里，海 拔2210m，年平均氣溫13. 70°C，年降水量745. 00mm，種植作物有水稻、油菜、大蒜、玉米和烤 煙等。農(nóng)民人均純收入2933. 00元。農(nóng)田面積約4000畝，有林地27669畝，農(nóng)田排水量約 為120萬立方米，氮磯負荷排年放量約為4?4. 8t和0. 2?0. 24t，其中水旱交過度期（包 括旱地向水田過度期和水田向旱地過度期）外排尾水濃度最高，是其他時期的10?20倍， 排放負荷是全年排放量的70% W上。該些污染物的發(fā)生具有突發(fā)性、短時性和隨機性，治理 難度極大。云南省巧源縣鳳羽鎮(zhèn)上寺村農(nóng)田內(nèi)構(gòu)建生態(tài)溝塘系統(tǒng)示范工程，即在上寺村通 過構(gòu)建完善利用農(nóng)田生態(tài)溝塘系統(tǒng)區(qū)域性農(nóng)田面源污染的系統(tǒng)工程，一方面通過在農(nóng)田溝 渠匯水節(jié)點處因地制宜的建設(shè)生態(tài)塘系統(tǒng)，實現(xiàn)對農(nóng)田面源污水的貶存能力的最大化，尤 其是高濃度農(nóng)田面源污水截留貶存，從水量上控制農(nóng)田面源污染；另一方面在連接塘之間 的溝渠因地制宜的改造，優(yōu)化構(gòu)建溝渠內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)，強化溝渠內(nèi)部的阻截能力和進化能力， 從濃度方面削減氮磯流失量。從而實現(xiàn)最小經(jīng)濟投入，最大處理效率和氮磯元素的最大利 用，達到水環(huán)境保護的目的。
[0023] 表1農(nóng)田斷面排水水質(zhì)狀況
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用農(nóng)田溝塘系統(tǒng)防治區(qū)域性農(nóng)田面源污染的方法，其特征在于，具體步驟如 下： 1) 確定區(qū)域農(nóng)田面積，農(nóng)田種植制度，10年及以上的降雨數(shù)據(jù)，所述種植制度指水旱 輪作、旱旱輪作及水作，農(nóng)田所種植作物構(gòu)成； 2) 確定農(nóng)田排灌溝渠網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)田徑流匯流足跡和過程，明確匯流節(jié)點的匯水面積；其 中匯流節(jié)點指農(nóng)田局部徑流匯流進入農(nóng)田主溝渠的點；匯流面積是指進入?yún)R流節(jié)點的產(chǎn)流 農(nóng)田面積； 3) 將農(nóng)田溝渠生態(tài)系統(tǒng)，在匯流節(jié)點建設(shè)塘系統(tǒng)，根據(jù)各級塘系統(tǒng)對匯入的水流污染 物進行沉積，塘容積大小根據(jù)匯流面積的匯流量，徑流系數(shù)及降雨量確定；農(nóng)田的徑流是指 單位面積農(nóng)田在灌溉或降雨或泡田形成的徑流；塘容積（Q)=匯流面積X徑流系數(shù)X灌 溉量/降雨量（mm)，其中徑流系數(shù)指單位面積農(nóng)田的徑流量與降雨或灌溉量的比值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中匯流節(jié)點位于主干渠，二級 干渠和二級干渠上。
【文檔編號】E02B11/00GK104480920SQ201410794856
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】胡萬里, 劉宏斌, 劉申, 付斌, 段宗顏, 翟麗梅, 陳安強, 金桂梅, 李文超, 陳拾華, 雷秋良, 魯耀, 杜彩艷, 劉保軍 申請人:云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所, 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所, 大理澳芙蘭生物科技有限公司