[發明專利]一種用于攔截磷流失的抗沖刷型生態溝渠

有效

• 申請號: 201110142588.0
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102249418A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 尹洪斌;范成新
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/34
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明屬于環境污染治理技術領域，涉及一種生態溝渠，尤其是涉及一種用于對富磷地質背景下集水區高磷通量輸出進行攔截固定的抗沖刷型生態溝渠。

背景技術

磷已經被公認為是湖泊富營養化的主要限制因子，因此如何降低和消減磷向湖泊等集水區域的輸入一直是世界科學家所關注的科學問題。目前，對于點源的污染，如工業或生活廢水中磷的控制，主要采用化學沉淀法或生物處理等方法，且目前這些技術經過幾十年的發展，方法已經非常成熟。然而，對于農業面源以及富磷背景區磷的輸出控制問題一直沒有得到很好的解決。

近些年來，國內外已經發展起來一些應用生態工程的手段來控制和降低來自面源污染中的磷含量，其中包括河口濕地、河湖濱岸帶、農田生態溝渠等。研究結果表明，這些生態工程均可以有效降低來自面源污染中污染物質的含量，降低接受水體中污染物負荷。然而，對于富磷背景區集水域高磷輸出的問題一直未找到一種有效的控制手段。因此，亟需相應的技術手段對該問題進行解決。

通常，溝渠被認為是農業生態系統中的主要景觀，其在農業生產中主要起到灌溉、蓄水甚至防洪的作用。有關溝渠的定義至今國際上沒有一個標準，但大部分學者認為溝渠是具有河流或濕地系統特征的生態工程系統，具有水生生態系統的生態功能。近些年來，國外的研究人員開始將溝渠作為一種控制農業面源污染（氮和磷）的主要手段之一，并且發現具有植物著生的溝渠可以起到較好的截磷以及截氮的效果，溝渠濕地可通過底泥截留吸附、植物吸收和微生物降解降低水體中的氮和磷。

已有相關專利披露了采用生態溝渠針對農業面源污染中的磷進行攔截的方法，如中國專利200910272338.1“一種阻控農業面源污染的生態溝渠”和201010524502.6“一種污水處理用生態溝渠及其構建方法和應用”。中國200610097845.2公開了一種生態溝渠污水凈化方法，可將城鎮生活污水與農田排水進行混合處理。但是，農田生態溝渠一般只是主要基于植物的生長來控制水體中的磷，納污水體中磷的含量一般較低，且農田生態溝渠具有對水體凈化效果緩慢的缺點。其次，農田生態溝渠通常是針對平原地區無強水動力的集水區域進行設計的，因而不具備較強的抗沖刷能力。?

目前，國內外學者就溝渠的研究主要集中在溝渠的水文效應、環境效應和生物效應，且主要集中在農田生態溝渠的研究上。而有關溝渠的截面形態設計、溝渠植物生長基質以及高納磷濃度、強水動力條件下生態溝渠應用的研究則顯得相對薄弱。

針對富磷背景區磷流失的問題，根據實際地形情況設計一種用于控制裸露山體富磷區高磷輸出通量的生態溝渠，是解決富磷背景區磷輸出控制、治理面源污染的有效方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于攔截磷流失的抗沖刷型生態溝渠，能夠克服傳統的農業生態溝渠的納磷濃度低以及無顯著的抗水力沖刷的缺點，是一種具有較強抗水流沖刷能力、較高吸磷能力的新型生態溝渠，特別適用于具有一定水流落差的富磷地質背景區，本發明的生態溝渠能有效控制富磷背景區高磷輸出通量，治理面源污染。

實現本發明目的所采用的技術方案如下：

一種用于攔截磷流失的抗沖刷型生態溝渠，依據自然地形地貌，開挖或改良自然溝渠形成干渠，干渠包括溝壁和溝底，其特征在于：所述的溝壁由中空、底部帶孔的脫堿水泥預制塊排列形成；所述的溝底用碎石鋪設，用耕作土覆于碎石表層；將固磷基質與耕作土混合均勻后覆于溝壁的預制塊中，在溝底和溝壁中播種著生植物；干渠上每隔一定的距離，設置水泥攔截壩。

所述的預制塊由脫堿后的水泥制成，預制塊截面可設計成正六邊形，可在溝渠側壁上緊密堆砌、排列，形成抗沖刷的溝壁。為使溝渠壁中能夠著生植物，并確保其中營養物質能夠被及時吸收，所述的預制塊內部中空，且底部帶有篩網狀分布的孔結構。篩網孔可以為圓孔、方孔或條形孔。預制塊中空部份填充固磷基質與耕作土，既可以為植物著生提供基質，又可以利用溝壁有效固定、攔截水體中高通量的磷污染物。

所述的固磷基質與耕作土按質量比5～15：1混合。

所述的固磷基質為凹凸棒和海泡石黏土礦物，或改性的凹凸棒和海泡石黏土礦物。如具體實施方式中采用的熱改性海泡石，通過將海泡石原土經過100～1000℃加熱2h改性，所得到的改性海泡石具有較強的吸附磷的能力。

為抵御在豐水期水流對溝渠底部泥土的沖刷，溝底用碎石鋪設。所述的碎石直徑優選5～10cm。