本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生態(tài)工程技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全路徑生態(tài)控制體系及其構(gòu)建方法。
背景技術(shù):
隨著工業(yè)污染和城鎮(zhèn)生活污染治理逐步得到有效控制,農(nóng)業(yè)面源污染,特別是農(nóng)田面源污染,逐漸成為制約我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,我國目前各種農(nóng)田作物對氮肥、鉀肥和磷肥的平均利用率分別僅有40~50%、30~40%和10~20%,噴施的農(nóng)藥有40~60%降落到地面。這些未被利用且殘存在土壤中的農(nóng)業(yè)投入品在降雨或灌溉作用下,通過農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水、地下滲漏等途徑進(jìn)入河流湖庫,造成了嚴(yán)重的水體污染。因此,如何有效地控制農(nóng)田面源污染已成為當(dāng)前水環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)。
根據(jù)農(nóng)田面源污染的“源—流—匯”三個發(fā)生與發(fā)展階段,農(nóng)田面源污染治理的總體思路應(yīng)從源頭、過程和終端三個階段進(jìn)行逐級控制。其中,因面源污染物的遷移擴(kuò)散過程復(fù)雜及影響因素多樣,過程控制是農(nóng)田業(yè)面源污染治理中最復(fù)雜、最困難的控制階段。農(nóng)田面源污染過程控制主要有兩個環(huán)節(jié):一是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部分或全部“有用”污染物質(zhì)的資源化再利用,主要技術(shù)包括生態(tài)田埂、生物籬、生態(tài)攔截緩沖帶等;二是針對一些難以有效進(jìn)行物理攔截的農(nóng)田面源污染物,建設(shè)生態(tài)溝渠、生態(tài)水塘系統(tǒng)、人工濕地等生態(tài)工程,通過物理、化學(xué)和生物的聯(lián)合作用,最大化的去除難減量化的農(nóng)田面源污染物。因此,為了最大化削減流失過程中的農(nóng)田面源污染物,應(yīng)最大程度地在以上兩個環(huán)節(jié)中布設(shè)相關(guān)的生態(tài)技術(shù)措施。但現(xiàn)有的針對農(nóng)田面源污染過程控制的生態(tài)技術(shù)布設(shè),大多只是針對農(nóng)田面源污染從產(chǎn)生到進(jìn)入河流、湖庫的某一個或數(shù)個過程進(jìn)行控制治理,缺乏一套完整的過程控制技術(shù)體系。其中,在污染物的資源化再利用環(huán)節(jié),已采用技術(shù)措施中的大部分植物材料一直存在污染物吸收存貯量小和利用周期短的問題;并且,這些技術(shù)措施的布設(shè)局限于“點(diǎn)”或“線”,缺乏從農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部“面”上的統(tǒng)籌布局,不能在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部形成面源污染過程控制的網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化,降低了該環(huán)節(jié)的面源污染控制效果。在污染物的物理、化學(xué)和生物聯(lián)合處理環(huán)節(jié),對于生態(tài)池塘和人工濕地的植物材料選擇方面,缺乏濕生喬木樹種的配置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在本發(fā)明中,術(shù)語“農(nóng)田”是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的用地、耕種的田地,包括但不限于種植糧食作物﹑經(jīng)濟(jì)作物(油料作物、蔬菜作物、花卉、牧草、果樹)、工業(yè)原料作物、飼料作物,中藥材的土地或田地;優(yōu)選地,是指能大批長成或大面積收獲,供盈利或口糧用的植物種植地(例如谷物、蔬菜、棉花、亞麻等);更優(yōu)選地,是指種植水稻、玉米、豆類、薯類、青稞、蠶豆、小麥、油籽、蔓青、大芥、花生、胡麻、大麻、向日葵、蘿卜、白菜、芹菜、韭菜、蒜、蔥、胡蘿卜、菜瓜、蓮花菜、菊芋、刀豆、芫荽、萵筍、黃花、辣椒、黃瓜、西紅柿、香菜等的田地或土地。
在本發(fā)明中,術(shù)語“田地”等同于“農(nóng)田”,對田地或農(nóng)田的面積或大小、形狀沒有特別的要求,優(yōu)選地,本發(fā)明田地或農(nóng)田包括:
梯田:在丘陵山地上,將坡地沿等高線辟成階梯狀田面的農(nóng)田。。
壩地:在溝道里,采用筑壩修堰等方法攔截泥沙淤出的農(nóng)田。
平壩田:位于山間盆地中部、開闊河谷的河漫灘與階地,或湖濱沖積平原上的農(nóng)田。
沖田:位于丘陵或山間較狹窄的谷地上的農(nóng)田,由溝谷頭順天然地勢向開闊平壩河谷呈扇形展開的農(nóng)田。
圩田:在江湖沖積平原的低洼易澇地區(qū),筑堤圍墾成的農(nóng)田。
條田:在農(nóng)田內(nèi)部劃分成的若干長方形田塊的農(nóng)田。
水田:筑有田埂,可以經(jīng)常蓄水,用以種植水生作物的農(nóng)田。
水澆地:有水源及灌溉設(shè)施,能進(jìn)行灌溉的農(nóng)田。
旱地:無灌溉設(shè)施,靠天然降水栽培作物的農(nóng)田。
臺田:高出地面、四周有溝、形如臺狀的田塊。
或以上田地的組合或變形。
優(yōu)選地,本發(fā)明田地或農(nóng)田選擇平原地區(qū)或地勢平整的平原丘陵地區(qū)的田地。
在本發(fā)明中術(shù)語“田埂”是指用以分界并維護(hù)田間蓄水的埂子;
在本發(fā)明中,術(shù)語“溝渠”是指為灌溉或排水而挖的水道。術(shù)語“農(nóng)溝、斗溝、支渠、干渠”是指根據(jù)灌溉渠系的劃分,由各級灌溉渠道和退(泄)水渠道組成的水道,按控制面積大小和水量分配層次又可把灌溉渠道分為農(nóng)溝、斗溝、干渠、支渠四級。
本發(fā)明中術(shù)語“生態(tài)水塘”或“人工水塘”是指將原有生態(tài)干渠末端挖大、挖深而成,塘底基質(zhì)為土壤、砂、煤灰渣、礫石等,水塘周邊種植沉水植物和水生植物,塘坡采用漿砌混凝土;優(yōu)選地,本發(fā)明生態(tài)水塘為深約2m,設(shè)進(jìn)水口、出水口、灌溉口和溢水口各1個,進(jìn)、出水口分別與進(jìn)、出水溝相連,溢水口設(shè)于岸頂適當(dāng)位置,下方設(shè)溢水溝渠,連接受納水體;溢水溝渠采用人工濕地形式,以提高凈水能力;洼地可兼作水生作物種植區(qū),深約0.5m;利用現(xiàn)有溝渠系統(tǒng),連接上下相鄰人工水塘,構(gòu)成人工(水)塘渠-濕地系統(tǒng),溝渠寬約0.8m,渠岸內(nèi)側(cè)沿河高約0.6m,近農(nóng)田側(cè)約0.5m,深約0.5m,營造拋物型斷面,并用泥土夯實(shí)。
本發(fā)明中術(shù)語“森林濕地”或“近自然森林濕地”是指由生態(tài)水塘擴(kuò)展、挖大而成,基質(zhì)材料為原有土壤,種植耐水濕喬木、灌木和草本植物,護(hù)坡采用不填縫漿砌石。
術(shù)語“低矮灌草植物”指那些沒有明顯的主干、呈叢生狀態(tài)比較矮小的樹木及草本植物,包括矮小而叢生的、多年生的木本植物、針葉植物、蒿類植物等;優(yōu)選地,本發(fā)明的“低矮灌草植物”包括玫瑰、杜鵑、牡丹、小檗、黃楊、沙地柏、鋪地柏、連翹、迎春、月季、荊條、茉莉、沙柳;
術(shù)語“經(jīng)濟(jì)作物”指有經(jīng)濟(jì)價(jià)值、特定經(jīng)濟(jì)用途的農(nóng)作物,包括蔬菜、瓜果、花卉、果品,優(yōu)選地,本發(fā)明中經(jīng)濟(jì)作物包括纖維作物(棉花、麻類、蠶桑)、油料作物(花生、油菜、芝麻、大豆、向日葵、橄欖)、糖料作物(甜菜、甘蔗)、飲料作物(茶葉、咖啡、可可)、嗜好作物(煙葉)、藥用作物(人參、靈芝、貝母)等。
本發(fā)明中吸污能力強(qiáng)或耐水濕植物,包括喬木類:濕地松(Pinus elliottii)、薄殼山核桃(Carya illinoensis)、烏桕(Sapium sebiferum)、香椿(Toona sinensis)、楓香(Liquidambarformosana Hance)、銀杏(Ginkgo biloba)、復(fù)葉槭(Acer negundo Linn.)、水紫樹(Nyssa aquatica)、鰻竹(Eelbamboo)等;灌木類:海濱木槿(Hibiscus hamabo)、石楠(Photinia serrulata)、八角(Illicium verum)、枸杞(Lycium spp.)、迎春(Jasminum nudiflorum)、水竹(Cyperus alternifolius)等;草本花卉:美人蕉(Canna indica)、鳶尾(Iris tectorum)、朱頂紅(Hippeastrum rutilum)、石蒜(Lycoris radiata)等;地被:當(dāng)?shù)匾吧乇恢参餅橹鳌?/p>
水生植物是指能在水中生長的植物,包括挺水植物、浮葉植物,沉水植物和漂浮植物以及濕生植物;優(yōu)選地,挺水植物包括但不限于荷花、碗蓮、蘆葦、香蒲、菰、水蔥、蘆竹、水竹、菖蒲、蒲葦、黑三菱等等;浮葉植物包括但不限于泉生眼子菜、竹葉眼子菜、睡蓮、萍蓬草、荇菜、菱角、芡實(shí)、王蓮等;濕生植物包括但不限于美人蕉、梭魚草、千屈菜、再力花、水生鳶尾、紅蓼、狼尾草、蒲草、澤瀉等適于水邊生長的植物;漂浮植物包括但不限于浮萍、紫背浮萍、鳳眼藍(lán)、大薸等植物。
沉水植物(Submergedplants)是指植物體全部位于水層下面營固著生存的大型水生植物。包括但不限于狐尾藻、絲葉眼子菜、穿葉眼子菜、水菜花、海菜花、海菖蒲、苦草、金魚藻、水車前、穗花狐尾藻、黑藻。
為解決以上問題,本發(fā)明提出一種平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)網(wǎng)絡(luò)控制體系及其構(gòu)建方法,以最大化地削減農(nóng)田面源污染過程中的污染物,保障平原水網(wǎng)區(qū)的水安全。
即本發(fā)明的第一目的在于提供一種平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系,包括田塊、生態(tài)田埂、生態(tài)溝渠、生態(tài)水塘、森林濕地、河流、濱岸植被緩沖帶、前置庫、湖泊或水庫,其中所述的田塊之間布設(shè)生態(tài)田埂,所述田塊的排水通過田塊排水口進(jìn)入所述生態(tài)溝渠,最后經(jīng)過所述生態(tài)溝渠的末端后,經(jīng)過所述生態(tài)水塘和所述森林濕地進(jìn)入所述河流,所述河流兩岸營造所述濱岸植被緩沖帶,匯入湖泊、水庫或河流末端設(shè)置的所述前置庫,或直接匯入湖泊或水庫,或者返回所述生態(tài)水塘。
優(yōu)選地,本發(fā)明所述的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述生態(tài)溝渠優(yōu)選包括生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)干渠、生態(tài)支渠的至少一種或幾種;優(yōu)選地,本發(fā)明的生態(tài)溝渠為生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)干渠、生態(tài)支渠,且所述田塊的排水通過田塊排水口進(jìn)入生態(tài)溝渠的次序?yàn)橐来芜M(jìn)入生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠;更優(yōu)選地,本發(fā)明的的生態(tài)溝渠為生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠,將原有所述生態(tài)干渠的末端挖大、挖深而形成生態(tài)水塘;更優(yōu)選地,本發(fā)明的生態(tài)溝渠為生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠,將原有所述生態(tài)干渠的末端挖大、挖深而成形、擴(kuò)展為生態(tài)水塘,再由生態(tài)水塘擴(kuò)展、挖大而成森林濕地。
其中,本發(fā)明所述生態(tài)農(nóng)溝和所述生態(tài)斗溝采用土質(zhì)溝底的倒梯形溝槽,溝底種植根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)、耐水濕的植物;生態(tài)支渠和生態(tài)干渠的橫斷面均為倒梯形。
優(yōu)選地,本發(fā)明所述的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,還設(shè)置有混凝土制六角形空心塊;所述混凝土制六角形空心塊的下部填充耕作土、上部攤鋪碎石,混凝土制六角形空心塊的內(nèi)種植耐水濕植物。
更優(yōu)選地,本發(fā)明所述的生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠中設(shè)置了混凝土制六角形空心塊;所述混凝土制六角形空心塊鋪設(shè)于所述生態(tài)農(nóng)溝和所述生態(tài)斗溝的溝壁;以及鋪設(shè)于所述生態(tài)支渠和生態(tài)干渠的渠壁和渠底,所述生態(tài)農(nóng)溝和所述生態(tài)斗溝的渠底和渠壁常水位以下的混凝土制六角形空心塊內(nèi)種植水生植物,渠壁常水位以上的混凝土制六角形空心塊內(nèi)種植耐水濕灌草植物,并間隔一段距離設(shè)置攔水壩。
更優(yōu)選地,本發(fā)明所述的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述混凝土制六角形空心塊還設(shè)置于田塊排水口匯入生態(tài)農(nóng)溝口、生態(tài)農(nóng)溝匯入生態(tài)斗溝口、生態(tài)斗溝匯入生態(tài)支渠口、生態(tài)支渠口匯入生態(tài)干渠口、生態(tài)干渠口匯入生態(tài)水塘、森林濕地、森林濕地匯入河流口、河流匯入前置庫口、前置庫匯入湖庫口。
優(yōu)選地,本發(fā)明所述的生態(tài)田埂,包括利用田埂兩側(cè)田塊的土對原有田埂進(jìn)行加固、加高、加寬建設(shè),并栽植根系發(fā)達(dá)、固土效果好、吸污能力強(qiáng)的低矮灌草植物或經(jīng)濟(jì)作物。
本發(fā)明中吸污能力強(qiáng)、耐水濕的植物的選擇沒有特別地限制,可基于樹種適地適樹、耐水濕特性,同時(shí)也結(jié)合樹種吸附污染物的能力;
優(yōu)選地,所述的田塊排水口布設(shè)在生態(tài)田埂上,位于所述田塊內(nèi)側(cè)布設(shè)插板式水閘,所述閘門后鋪設(shè)混凝土制六角形空心塊并種植吸污能力強(qiáng)、耐水濕的植物。
優(yōu)選地,本發(fā)明所述的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述生態(tài)水塘在原有生態(tài)干渠末端挖大、挖深而成,塘底基質(zhì)為土壤、砂、煤灰渣、礫石等,塘周邊種植沉水植物和水生植物,塘坡采用漿砌混凝土;
優(yōu)選地,本發(fā)明所述的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述的森林濕地在生態(tài)水塘之后由生態(tài)水塘挖大、擴(kuò)展而成,基質(zhì)材料為原有土壤,種植耐水濕喬木、灌木和草本植物,護(hù)坡采用不填縫漿砌石;
優(yōu)選地,本發(fā)明所述的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述的濱岸植被緩沖帶包括坡腳至常水位的土工網(wǎng)植物護(hù)坡、常水位至坡頂?shù)膯坦嗖輳?fù)合配置植物帶,所述的土工網(wǎng)植物護(hù)坡的植物材料選用根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)的沉水植物、浮葉植物、挺水植物,所述的喬灌草復(fù)合配置植物帶的植物材料采用根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)、景觀效果好的耐水濕喬木、灌木和草本植物;
優(yōu)選地,本發(fā)明所述的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述的前置庫是設(shè)置于所述湖泊、所述水庫或所述河流入口經(jīng)生態(tài)攔截帶攔截后的一小片原水區(qū)域,生態(tài)攔截帶主要配置對來水中污染負(fù)荷物理吸附沉淀較好、化學(xué)吸收轉(zhuǎn)化較優(yōu)的挺水植物。
更優(yōu)選地,本發(fā)明所述的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系還包括縱深防護(hù)林,所述縱深防護(hù)林營造在垂直于農(nóng)田面源污染物的流失路徑中,建設(shè)以吸污能力強(qiáng)的生態(tài)林為主、喬灌草及花卉相結(jié)合的垂直于農(nóng)田面源污染物流失路徑的防護(hù)林帶。
本發(fā)明的另一方面,在于提供一種平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法,包括以下步驟:
步驟1):確定農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域;
步驟2):構(gòu)建生態(tài)田埂和營造農(nóng)田防護(hù)林;
步驟3):建設(shè)生態(tài)溝渠;
步驟4):建設(shè)生態(tài)水塘-森林濕地耦合系統(tǒng);
步驟5):營造濱岸植被緩沖帶;
步驟6):建設(shè)生態(tài)水塘或水庫的前置庫。
優(yōu)選地,本發(fā)明的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟1)中所述的農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域包括在平原河網(wǎng)區(qū)中種植農(nóng)作物或蔬菜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域;
優(yōu)選地,本發(fā)明的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟2)中所述構(gòu)建生態(tài)田埂包括在所述農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域中,對原有田埂進(jìn)行加固、加高、加寬建設(shè),并栽植根系發(fā)達(dá)、固土效果好和吸污能力強(qiáng)的低矮灌草植物或經(jīng)濟(jì)作物;所述營造農(nóng)田防護(hù)林包括建設(shè)以吸污能力強(qiáng)的生態(tài)林為主、喬灌草及花卉相結(jié)合的垂直于農(nóng)田面源污染物流失路徑的防護(hù)林帶。
優(yōu)選地,本發(fā)明的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟3)中所述建設(shè)生態(tài)溝渠包括在原水網(wǎng)區(qū)溝渠的基礎(chǔ)上,采用具有物理吸附功能的生態(tài)材料對溝渠進(jìn)行加固,兩旁配置濕生植物,其中所述物理吸附功能的生態(tài)材料包括沸石、煤渣等;
優(yōu)選地,本發(fā)明的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟4)中所述建設(shè)生態(tài)水塘-森林濕地耦合系統(tǒng)包括利用水網(wǎng)區(qū)自身的地形優(yōu)勢,結(jié)合徑流水體的流向,在生態(tài)溝渠適當(dāng)?shù)奈恢?,設(shè)置生態(tài)水塘,生態(tài)水塘邊坡設(shè)立近自然森林系統(tǒng);
優(yōu)選地,本發(fā)明的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,其中所述生態(tài)水塘為深約2m,設(shè)進(jìn)水口、出水口、灌溉口和溢水口各1個,進(jìn)、出水口分別與進(jìn)、出水溝相連,溢水口設(shè)于岸頂適當(dāng)位置,下方設(shè)溢水溝渠,連接受納水體;溢水溝渠采用人工濕地形式,以提高凈水能力;洼地可兼作水生作物種植區(qū),深約0.5m;利用現(xiàn)有溝渠系統(tǒng),連接上下相鄰人工水塘,構(gòu)成人工水塘渠-濕地系統(tǒng),溝渠寬約0.8m,渠岸內(nèi)側(cè)沿河高約0.6m,近農(nóng)田側(cè)約0.5m,深約0.5m,營造拋物型斷面,并用泥土夯實(shí);
所述森林濕地系統(tǒng)為在所述人工水塘邊坡種植景觀型草本植物,并于其中適當(dāng)散植或叢植構(gòu)建近自然森林系統(tǒng)。
優(yōu)選地,本發(fā)明的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟5)中所述營造濱岸植被緩沖帶包括位于河流、水庫、湖泊濱岸的植被區(qū)域,所述植被選擇鄉(xiāng)土植物中能夠耐水濕、生長良好、能夠比較穩(wěn)定地?cái)U(kuò)大種群數(shù)量、表現(xiàn)出一定的觀賞價(jià)值、具有生態(tài)調(diào)節(jié)功能和水土保持功能的植物品種。
優(yōu)選地,本發(fā)明的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟6)中所述建設(shè)水塘或水庫前置庫包括在河流、湖泊、水庫入口處設(shè)置規(guī)模相對較小的水域;并在所述水域內(nèi)實(shí)施水凈化措施,這樣可以在沉淀來水夾帶的泥沙的同時(shí),吸收轉(zhuǎn)化掉一部分氮磷營養(yǎng)物,起到有效減少外源有機(jī)污染負(fù)荷的作用。
附圖說明
圖1本發(fā)明一個實(shí)施例中的平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染生態(tài)控制流程示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示,在本發(fā)明的一個實(shí)施例中提供了一種平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系,包括田塊、生態(tài)田埂、生態(tài)溝渠、生態(tài)水塘、森林濕地、河流、濱岸植被緩沖帶、前置庫、湖泊或水庫,其中所述的田塊之間布設(shè)生態(tài)田埂,所述田塊的排水通過田塊排水口進(jìn)入所述生態(tài)溝渠,最后經(jīng)過所述生態(tài)溝渠的末端后,經(jīng)過所述生態(tài)水塘和所述森林濕地進(jìn)入所述河流,所述河流兩岸營造所述濱岸植被緩沖帶,匯入湖泊、水庫或河流末端設(shè)置的所述前置庫,或直接匯入湖泊或水庫,或者返回所述生態(tài)水塘。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述生態(tài)溝渠包括生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠的至少一種。
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,所述生態(tài)溝渠包括生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠的至少二種。
在本發(fā)明的又一個實(shí)施例中,所述生態(tài)溝渠包括生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠的至少三種。
在本發(fā)明的又一個實(shí)施例中,所述生態(tài)溝渠包括生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠;且所述田塊的排水通過田塊排水口進(jìn)入生態(tài)溝渠的次序?yàn)橐来芜M(jìn)入生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠。
在本發(fā)明的又一個實(shí)施例中,所述生態(tài)農(nóng)溝和所述生態(tài)斗溝采用土質(zhì)溝底的倒梯形溝槽,溝底種植根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)、耐水濕的植物;所述生態(tài)支渠和生態(tài)干渠的橫斷面均為倒梯形;
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,所述生態(tài)溝渠為生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠,且將原有所述生態(tài)干渠的末端挖大、挖深而成形成生態(tài)水塘,其中所述生態(tài)水塘的塘底基質(zhì)為土壤、砂、煤灰渣、礫石等,塘周邊種植沉水植物和水生植物,塘坡采用漿砌混凝土;
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,所述生態(tài)溝渠為生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠,且生態(tài)水塘擴(kuò)展、挖大而成森林濕地,其中所述森林濕地的基質(zhì)材料為原有土壤,種植耐水濕喬木、灌木和草本植物,護(hù)坡采用不填縫漿砌石。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,還設(shè)置有混凝土制六角形空心塊;所述混凝土制六角形空心塊的下部填充耕作土、上部攤鋪碎石,混凝土制六角形空心塊的內(nèi)種植耐水濕植物;
其中,所述混凝土制六角形空心塊為設(shè)置于所述生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠中;
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,所述混凝土制六角形空心塊鋪設(shè)于所述生態(tài)農(nóng)溝和所述生態(tài)斗溝的溝壁;以及鋪設(shè)于所述生態(tài)支渠和生態(tài)干渠的渠壁和渠底,所述生態(tài)農(nóng)溝和所述生態(tài)斗溝的渠底和渠壁常水位以下的混凝土制六角形空心塊內(nèi)種植水生植物,渠壁常水位以上的混凝土制六角形空心塊內(nèi)種植耐水濕灌草植物,并間隔一段距離設(shè)置攔水壩;
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,所述混凝土制六角形空心塊還設(shè)置于田塊排水口匯入生態(tài)農(nóng)溝口、生態(tài)農(nóng)溝匯入生態(tài)斗溝口、生態(tài)斗溝匯入生態(tài)支渠口、生態(tài)支渠口匯入生態(tài)干渠口、生態(tài)干渠口匯入生態(tài)水塘、森林濕地、森林濕地匯入河流口、河流匯入前置庫口、前置庫匯入湖庫口。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述的生態(tài)田埂,包括利用田埂兩側(cè)田塊的土對原有田埂進(jìn)行加固、加高、加寬建設(shè),并栽植根系發(fā)達(dá)、固土效果好、吸污能力強(qiáng)的低矮灌草植物或經(jīng)濟(jì)作物;其中,所述的田塊排水口布設(shè)在生態(tài)田埂上,位于所述田塊內(nèi)側(cè)布設(shè)插板式水閘,所述閘門后鋪設(shè)混凝土制六角形空心塊并種植吸污能力強(qiáng)、耐水濕的植物;
所述的濱岸植被緩沖帶包括坡腳至常水位的土工網(wǎng)植物護(hù)坡、常水位至坡頂?shù)膯坦嗖輳?fù)合配置植物帶,所述的土工網(wǎng)植物護(hù)坡的植物材料選用根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)的沉水植物、浮葉植物、挺水植物,所述的喬灌草復(fù)合配置植物帶的植物材料采用根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)、景觀效果好的耐水濕喬木、灌木和草本植物。
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,所述的前置庫是設(shè)置于所述湖泊、所述水庫或所述河流入口經(jīng)生態(tài)攔截帶攔截后的一小片原水區(qū)域,生態(tài)攔截帶主要配置對來水中污染負(fù)荷物理吸附沉淀較好、化學(xué)吸收轉(zhuǎn)化較優(yōu)的挺水植物。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系還包括縱深防護(hù)林,所述縱深防護(hù)林營造在垂直于農(nóng)田面源污染物的流失路徑中,建設(shè)以吸污能力強(qiáng)的生態(tài)林為主、喬灌草及花卉相結(jié)合的垂直于農(nóng)田面源污染物流失路徑的防護(hù)林帶。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,還提供了平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法,包括以下步驟:
步驟1):確定農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域;
步驟2):構(gòu)建生態(tài)田埂和營造農(nóng)田防護(hù)林;
步驟3):建設(shè)生態(tài)溝渠;
步驟4):建設(shè)生態(tài)水塘-森林濕地耦合系統(tǒng);
步驟5):營造濱岸植被緩沖帶;
步驟6):建設(shè)生態(tài)水塘或水庫的前置庫。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述步驟1)中所述的農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域包括在平原河網(wǎng)區(qū)中種植農(nóng)作物或蔬菜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域;
所述步驟2)中所述構(gòu)建生態(tài)田埂包括在所述農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域中,對原有田埂進(jìn)行加固、加高、加寬建設(shè),并栽植根系發(fā)達(dá)、固土效果好和吸污能力強(qiáng)的低矮灌草植物或經(jīng)濟(jì)作物;所述營造農(nóng)田防護(hù)林包括建設(shè)以吸污能力強(qiáng)的生態(tài)林為主、喬灌草及花卉相結(jié)合的垂直于農(nóng)田面源污染物流失路徑的防護(hù)林帶。
所述步驟3)中所述建設(shè)生態(tài)溝渠包括在原水網(wǎng)區(qū)溝渠的基礎(chǔ)上,采用具有物理吸附功能的生態(tài)材料對溝渠進(jìn)行加固,兩旁配置濕生植物,其中所述物理吸附功能的生態(tài)材料包括沸石、煤渣等;
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述步驟4)中所述建設(shè)生態(tài)水塘-森林濕地耦合系統(tǒng)包括利用水網(wǎng)區(qū)自身的地形優(yōu)勢,結(jié)合徑流水體的流向,在生態(tài)溝渠適當(dāng)?shù)奈恢?,設(shè)置人工水塘,水塘邊坡設(shè)立近自然森林系統(tǒng);
其中所述生態(tài)水塘為深約2m,設(shè)進(jìn)水口、出水口、灌溉口和溢水口各1個,進(jìn)、出水口分別與進(jìn)、出水溝相連,溢水口設(shè)于岸頂適當(dāng)位置,下方設(shè)溢水溝渠,連接受納水體;溢水溝渠采用人工濕地形式,以提高凈水能力;洼地可兼作水生作物種植區(qū),深約0.5m;利用現(xiàn)有溝渠系統(tǒng),連接上下相鄰人工水塘,構(gòu)成人工水塘渠-濕地系統(tǒng),溝渠寬約0.8m,渠岸內(nèi)側(cè)沿河高約0.6m,近農(nóng)田側(cè)約0.5m,深約0.5m,營造拋物型斷面,并用泥土夯實(shí);
所述森林濕地系統(tǒng)為在所述人工水塘邊坡種植景觀型草本植物,并于其中適當(dāng)散植或叢植構(gòu)建近自然森林系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述步驟5)中所述營造濱岸植被緩沖帶包括位于河流、水庫、湖泊濱岸的植被區(qū)域,所述植被選擇鄉(xiāng)土植物中能夠耐水濕、生長良好、能夠比較穩(wěn)定地?cái)U(kuò)大種群數(shù)量、表現(xiàn)出一定的觀賞價(jià)值、具有生態(tài)調(diào)節(jié)功能和水土保持功能的植物品種。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述步驟6)中所述建設(shè)水塘或水庫的前置庫,包括在河湖、水庫入口處設(shè)置規(guī)模相對較小的水域,并在所述水域內(nèi)實(shí)施水凈化措施。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,還提供了另一種平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系,包括農(nóng)田、田埂、防護(hù)林、溝渠、水塘、濕地、河道和水庫,所述的農(nóng)田內(nèi)部布設(shè)生態(tài)田埂和防護(hù)林帶,農(nóng)田和農(nóng)田之間布設(shè)支溝渠,農(nóng)田與農(nóng)田之間、魚塘與魚塘之間或者農(nóng)田與魚塘之間設(shè)置有支溝渠,降雨徑流通過農(nóng)田和魚塘的溝渠口進(jìn)入支溝渠,再分別通過支溝渠匯集到主溝渠;在主溝渠的末端與河道之間設(shè)置有蓄洪生態(tài)塘,蓄洪生態(tài)塘的進(jìn)入河道處設(shè)置有入河涵洞,入河涵洞的入口處設(shè)置有涵洞閘門。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,還提供了又一種平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系,包括田塊、生態(tài)田埂、生態(tài)溝渠、生態(tài)水塘、森林濕地、河流、濱岸植被緩沖帶、前置庫、湖泊或水庫,所述的田塊之間布設(shè)生態(tài)田埂,所述田塊的排水通過田塊排水口進(jìn)入所述生態(tài)溝渠,最后經(jīng)過所述生態(tài)溝渠的末端后,經(jīng)過所述生態(tài)水塘和所述森林濕地進(jìn)入所述河流,所述河流兩岸營造所述濱岸植被緩沖帶,匯入所述湖泊或所述水庫的河流末端設(shè)置所述前置庫。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述的生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的生態(tài)溝渠包括生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠,所述田塊的排水通過田塊排水口進(jìn)入生態(tài)溝渠為生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠依次進(jìn)入。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述的生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的生態(tài)農(nóng)溝和生態(tài)斗溝采用土質(zhì)溝底的倒梯形溝槽,溝底種植根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)、耐水濕的植物;溝壁鋪設(shè)混凝土制六角形空心塊,所述混凝土制六角形空心塊空心處的下部填充耕作土、上部攤鋪碎石,空心塊內(nèi)種植耐水濕植物;間隔一段距離設(shè)置漿砌卵石固持坡面。
在本發(fā)明的又一個實(shí)施例中,所述生態(tài)支渠和生態(tài)干渠的橫斷面均為倒梯形,渠壁和渠底鋪設(shè)混凝土制六角形空心塊,六角塊空心處的下部填充耕作土、上部攤鋪碎石,渠底和渠壁常水位以下的空心塊內(nèi)種植水生植物,渠壁常水位以上的空心塊內(nèi)種植耐水濕灌草植物,并間隔一段距離設(shè)置攔水壩。
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,本發(fā)明的所述的生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)置有混凝土制六角形空心塊,所述混凝土制六角形空心塊設(shè)置于田塊排水口匯入生態(tài)農(nóng)溝口、生態(tài)農(nóng)溝匯入生態(tài)斗溝口、生態(tài)斗溝匯入生態(tài)支渠口、生態(tài)支渠口匯入生態(tài)水塘、森林濕地、森林濕地匯入河流口、河流匯入前置庫口、前置庫匯入湖庫口;所述混凝土制六角形空心塊的下部填充耕作土、上部攤鋪碎石,混凝土制六角形空心塊的內(nèi)種植耐水濕植物。
在本發(fā)明的又一個實(shí)施例中,本發(fā)明的所述的生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述的生態(tài)田埂為,利用田埂兩側(cè)田塊的土對原有田埂進(jìn)行加固、加高、加寬建設(shè),并栽植根系發(fā)達(dá)、固土效果好、吸污能力強(qiáng)的低矮灌草植物或經(jīng)濟(jì)作物;
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述的田塊排水口布設(shè)在生態(tài)田埂上,位于所述田塊內(nèi)側(cè)布設(shè)插板式水閘,所述閘門后鋪設(shè)混凝土制六角形空心塊并種植吸污能力強(qiáng)、耐水濕的植物;
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明所述的生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述的生態(tài)水塘在原有干渠末端挖大、挖深而成,塘底基質(zhì)為土壤、砂、煤灰渣、礫石等,塘周邊種植沉水植物和水生植物,塘坡采用漿砌混凝土;
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明所述的生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述的森林濕地在生態(tài)水塘之后由生態(tài)水塘挖大、擴(kuò)展而成,基質(zhì)材料為原有土壤,種植耐水濕喬木、灌木和草本植物,護(hù)坡采用不填縫漿砌石;
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明所述的濱岸植被緩沖帶包括坡腳至常水位的土工網(wǎng)植物護(hù)坡、常水位至坡頂?shù)膯坦嗖輳?fù)合配置植物帶,所述的土工網(wǎng)植物護(hù)坡的植物材料選用根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)的沉水植物浮葉植物、挺水植物,所述的喬灌草復(fù)合配置緩沖帶的植物材料采用根系發(fā)達(dá)、吸污能力強(qiáng)、景觀效果好的耐水濕喬木、灌木和草本植物;
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明所述的生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系中,所述的前置庫是設(shè)置于河湖、水庫入口經(jīng)生態(tài)攔截后的一小片原水區(qū)域,生態(tài)攔截帶主要配置對來水中污染負(fù)荷物理吸附沉淀較好、化學(xué)吸收轉(zhuǎn)化較優(yōu)的挺水植物;更優(yōu)選地,所述挺水植物包括杞柳(Salix integra)、再力花(Thalia dealbata)等。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明所述的生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系還包括農(nóng)田防護(hù)林,所述農(nóng)田防護(hù)林營造在垂直于農(nóng)田面源污染物的流失路徑中,建設(shè)以吸污能力強(qiáng)的生態(tài)林為主、喬灌草及花卉相結(jié)合的垂直于農(nóng)田面源污染物流失路徑的防護(hù)林帶。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,提供了平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法,包括以下步驟:
步驟1):確定農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域;
步驟2):構(gòu)建生態(tài)田埂和營造農(nóng)田防護(hù)林;
步驟3):建設(shè)生態(tài)溝渠;
步驟4):建設(shè)生態(tài)水塘-森林濕地耦合系統(tǒng);
步驟5):營造濱岸植被緩沖帶;
步驟6):建設(shè)湖泊或水庫前置庫。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟1)中所述的農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域包括在平原河網(wǎng)區(qū)中種植農(nóng)作物或蔬菜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域;
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟2)中所述構(gòu)建生態(tài)田埂包括在所述農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域中,對原有田埂進(jìn)行加固、加高、加寬建設(shè),并栽植根系發(fā)達(dá)、固土效果好和吸污能力強(qiáng)的低矮灌草植物或經(jīng)濟(jì)作物;所述營造農(nóng)田防護(hù)林包括建設(shè)以吸污能力強(qiáng)的生態(tài)林為主、喬灌草及花卉相結(jié)合的垂直于農(nóng)田面源污染物流失路徑的防護(hù)林帶。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟3)中所述建設(shè)生態(tài)溝渠包括在原水網(wǎng)區(qū)溝渠的基礎(chǔ)上,采用具有物理吸附功能的生態(tài)材料對溝渠進(jìn)行加固,兩旁配置濕生植物,更優(yōu)選地,所述物理吸附功能的生態(tài)材料包括沸石、煤渣等;
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,本發(fā)明平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟4)中所述建設(shè)生態(tài)水塘-森林濕地耦合系統(tǒng)包括利用水網(wǎng)區(qū)自身的地形優(yōu)勢,結(jié)合徑流水體的流向,在生態(tài)溝渠適當(dāng)?shù)奈恢?,設(shè)置人工水塘,水塘邊坡設(shè)立近自然森林系統(tǒng);
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述生態(tài)水塘為深約2m,設(shè)進(jìn)水口、出水口、灌溉口和溢水口各1個,進(jìn)、出水口分別與進(jìn)、出水溝相連,溢水口設(shè)于岸頂適當(dāng)位置,下方設(shè)溢水溝渠,連接受納水體;溢水溝渠采用人工濕地形式,以提高凈水能力;洼地可兼作水生作物種植區(qū),深約0.5m;利用現(xiàn)有溝渠系統(tǒng),連接上下相鄰人工水塘,構(gòu)成人工水塘渠-濕地系統(tǒng),溝渠寬約0.8m,渠岸內(nèi)側(cè)沿河高約0.6m,近農(nóng)田側(cè)約0.5m,深約0.5m,營造拋物型斷面,并用泥土夯實(shí);
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述森林濕地系統(tǒng)為在所述人工水塘邊坡種植景觀型草本植物,并于其中適當(dāng)散植或叢植構(gòu)建近自然森林系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,所述人工森林構(gòu)建方法為在所述人工水塘邊坡種植景觀型草本植物,并于其中適當(dāng)散植或叢植喬木和亞喬木,水塘的內(nèi)側(cè)邊坡則種植景觀或經(jīng)濟(jì)型的挺水植物,所述挺水植物包括洼地種植茭白(Ustilago esculenta)、水芹(Cress spp.)等;所述溢水溝種植水生、濕生草本植物;所述集水溝種植水生、濕生草本植物。
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,本發(fā)明平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟5)中所述營造濱岸植被緩沖帶包括位于河流、水庫、湖泊濱岸的植被區(qū)域,所述植被選擇鄉(xiāng)土植物中能夠耐水濕生長、能夠比較穩(wěn)定地?cái)U(kuò)大種群數(shù)量,表現(xiàn)出一定的觀賞價(jià)值、生態(tài)調(diào)節(jié)功能和水土保持功能的植物品種。
在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,本發(fā)明平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建方法中,所述步驟6)中所述建設(shè)湖泊或水庫前置庫包括在河湖、水庫入口處設(shè)置規(guī)模相對較小的水域其中,在所述水域內(nèi)實(shí)施水凈化措施,這樣可以在沉淀來水夾帶的泥沙的同時(shí),吸收轉(zhuǎn)化掉一部分氮磷營養(yǎng)物,起到有效減少外源有機(jī)污染負(fù)荷的作用。
以下通過具體實(shí)施例進(jìn)一步對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明,應(yīng)理解以下僅為本發(fā)明的示例性說明,并不用于限制本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系對污染物---COD、TN、TP的吸收實(shí)驗(yàn)
選擇安徽省西北部地,選擇面積18.6km2農(nóng)田,其中山地(11.5%)、平原(50%)、崗地(13.1%)和丘陵(25.4%)。按照以下步驟構(gòu)建平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系,包括以下步驟:
1、步驟1):確定農(nóng)田面源污染過程控制區(qū)域?yàn)樵谄皆泳W(wǎng)區(qū)中種植農(nóng)作物或蔬菜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域,面積約9.3km2;
2、步驟2):構(gòu)建生態(tài)田埂和營造農(nóng)田防護(hù)林;
對原有田埂進(jìn)行加固、加高、加寬建設(shè),并栽植根系發(fā)達(dá)、固土效果好和吸污能力強(qiáng)的低矮灌草植物鋪地柏、連翹、迎春植株;
營造農(nóng)田防護(hù)林:建設(shè)以吸污能力強(qiáng)的生態(tài)林為主、喬木灌草及花卉相結(jié)合的垂直于農(nóng)田面源污染物流失路徑的防護(hù)林帶,其中喬木類選擇濕地松(Pinus elliottii)、香椿(Toona sinensis);灌草植物選擇連翹、迎春;花卉選擇朱頂紅(Hippeastrum rutilum)、石蒜(Lycoris radiata);并輔以地被:當(dāng)?shù)匾吧乇恢参飿?gòu)成農(nóng)田防護(hù)林。
3、步驟3):建設(shè)生態(tài)溝渠
在原水網(wǎng)區(qū)溝渠的基礎(chǔ)上,采用具有物理吸附功能的生態(tài)材料對溝渠進(jìn)行加固,依照原有溝渠大小與面積,形成生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠,溝渠兩旁配置濕生植物梭魚草、千屈菜,物理吸附功能的生態(tài)材料選擇沸石、煤渣。
上述生態(tài)農(nóng)溝、生態(tài)斗溝、生態(tài)支渠、生態(tài)干渠中設(shè)置了混凝土制六角形空心塊,所述混凝土制六角形空心塊的下部填充耕作土、上部攤鋪碎石,混凝土制六角形空心塊的內(nèi)種植耐水濕植物水竹(Cyperus alternifolius)。
其中,所述混凝土制六角形空心塊鋪設(shè)于所述生態(tài)農(nóng)溝和所述生態(tài)斗溝的溝壁;以及鋪設(shè)于所述生態(tài)支渠和生態(tài)干渠的渠壁和渠底,所述生態(tài)農(nóng)溝和所述生態(tài)斗溝的渠底和渠壁常水位以下的混凝土制六角形空心塊內(nèi)種植水生植物萍蓬草、荇菜,渠壁常水位以上的混凝土制六角形空心塊內(nèi)種植耐水濕灌草植物水竹,并間隔50米設(shè)置攔水壩。
4、步驟4):建設(shè)生態(tài)水塘-森林濕地耦合系統(tǒng):
即利用當(dāng)?shù)厮W(wǎng)區(qū)自身的地形優(yōu)勢,結(jié)合徑流水體的流向,在生態(tài)溝渠生態(tài)干渠的末端,設(shè)置生態(tài)水塘,水塘邊坡設(shè)立近自然森林系統(tǒng)。
本步驟中生態(tài)水塘為通過將原有生態(tài)干渠末端挖大、挖深而成,塘底基質(zhì)為土壤、砂、煤灰渣、礫石等,水塘周邊種植穿葉眼子菜、水菜花和荇菜、菱角,塘坡采用漿砌混凝土。水塘為深約2m,設(shè)進(jìn)水口、出水口、灌溉口和溢水口各1個,進(jìn)、出水口分別與進(jìn)、出水溝相連,溢水口設(shè)于岸頂適當(dāng)位置,下方設(shè)溢水溝渠,連接受納水體;溢水溝渠采用人工濕地形式,以提高凈水能力;洼地可兼作水生作物種植區(qū),深約0.5m;利用現(xiàn)有溝渠系統(tǒng),連接上下相鄰人工水塘,構(gòu)成人工水塘渠-森林濕地耦合系統(tǒng),溝渠寬約0.8m,渠岸內(nèi)側(cè)沿河高約0.6m,近農(nóng)田側(cè)約0.5m,深約0.5m,營造拋物型斷面,并用泥土夯實(shí)。
本步驟中“森林濕地”為由生態(tài)水塘挖大、擴(kuò)寬而成,基質(zhì)材料為原有土壤,種植耐水濕喬木濕地松、灌木石楠和草本植物鳶尾,護(hù)坡采用不填縫漿砌石?!吧譂竦亍币部梢栽谌斯に吝吰路N植景觀型草本植物山茶、金絲桃、杜鵑,并于其中適當(dāng)散植或叢植柳樹,水塘的內(nèi)側(cè)邊坡則種植茭白(Ustilago esculenta)、水芹(Cress);溢水溝種植荷花、碗蓮;所述集水溝種植水竹、菖蒲。
5、步驟5):營造濱岸植被緩沖帶;
包括建立位于河流、水庫、湖泊濱岸的植被區(qū)域,選擇當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物中能夠耐水濕生長、能夠比較穩(wěn)定地?cái)U(kuò)大種群數(shù)量,并表現(xiàn)出一定的觀賞價(jià)值、生態(tài)調(diào)節(jié)功能和水土保持功能的植物品種菖蒲。
步驟6):建設(shè)湖泊或水庫前置庫。
包括在河湖、水庫入口處設(shè)置規(guī)模相對較小的水域,面積為1~10畝地,在該水域內(nèi)建設(shè)濾石床、泥沙過濾層等水凈化措施,這樣可以在沉淀來水夾帶的泥沙的同時(shí),吸收轉(zhuǎn)化掉一部分氮磷營養(yǎng)物,起到有效減少外源有機(jī)污染負(fù)荷的作用。
采用重鉻酸鹽法測定COD,采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定TN含量(水體總氮含量),采用鉬酸銨分光光度法測定TP含量(水體總磷含量),結(jié)果如下:
初始濃度(入水口):平均COD濃度為52.336mg/L,平均TN濃度為25.317mg/L,平均TP濃度2.986mg/L。經(jīng)過平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染全過程生態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)體系處理后,總體上達(dá)到了較好的治理效果。該系統(tǒng)對農(nóng)田污水中高濃度N、P的去除效果明顯,TN平均去除率為95.4%,TP平均去除率為98.2%,COD降低至3.823mg/L,達(dá)到II類地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。