[發(fā)明專利]田溝塘一體化聯(lián)合調(diào)控稻田面源污染的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710605359.5
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107368108B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張亮;劉宏斌;翟麗梅;范先鵬;李旭東;胡萬里;莊艷華;王洪媛;張富林;王智
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院測量與地球物理研究所
• 主分類號: G05D9/12
• 分類號: G05D9/12
• 代理公司: 武漢市首臻知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42229
• 代理人: 劉牧

本發(fā)明公開了一種田溝塘一體化聯(lián)合調(diào)控稻田面源污染的方法，涉及農(nóng)業(yè)環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。該方法針對稻田徑流水量水質(zhì)耦合特征，結(jié)合現(xiàn)代測量技術(shù)、信息搜集傳輸技術(shù)和智能控制技術(shù)，實現(xiàn)稻田氮磷徑流流失調(diào)控與循環(huán)利用，達到削減氮磷排放、凈化水體、資源回用的目標(biāo)。本發(fā)明的優(yōu)點是：充分發(fā)揮稻田的自凈功能，當(dāng)?shù)诐舛雀哂陂撝禃r，不排或者減少田面水和塘堰水向外排放，延長氮磷在稻田中的停留時間；利用田面和塘堰消納污染物含量較高的初期降雨徑流，將后期多余的、不能消納的、污染物含量較低的徑流，通過外排通道，直接排放，最大限度的減少降雨徑流對地表水體的污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及田溝塘一體化聯(lián)合調(diào)控稻田面源污染的方法。

背景技術(shù)

氮磷的過量輸入是造成地表水體富營養(yǎng)化發(fā)生的重要原因。農(nóng)業(yè)面源污染，作為地表水環(huán)境的重要威脅，已成為國內(nèi)外相關(guān)研究人員關(guān)注的焦點(王靜,郭熙盛,呂國安,等.農(nóng)業(yè)面源污染研究進展及其發(fā)展態(tài)勢分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,44(9):21-24)。與能納入污水處理廠的城市生活點源污染和工業(yè)點源污染不同，農(nóng)業(yè)面源污染并非單一污染源所造成的，它往往是由多種易擴散的污染源所引起的，在農(nóng)村地區(qū)，降雨、積雪融化、灌溉等形成的地表徑流使污染物從污染源頭傳播開來，染污物最終匯入河流、湖泊、天然濕地、海水、地下水等水體中，從而引起水體富營養(yǎng)化或其他形式的污染，對水資源造成了很大的危害。農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源有：種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、生活源以及大氣中的污染物的降塵等(張維理,武淑霞,冀宏杰,等.中國農(nóng)業(yè)面源污染形勢估計及控制對策I.21世紀初期中國農(nóng)業(yè)面源污染的形勢估計[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,37(7):1008-1017)。

農(nóng)田氮磷徑流流失是指農(nóng)業(yè)種植活動中投入的氮磷營養(yǎng)物質(zhì)隨降水或灌溉形成的地表徑流流入地表水體。針對農(nóng)田氮磷徑流流失對地表水環(huán)境的嚴重威脅，國內(nèi)外研究者提出了多種污染防治技術(shù)，例如：生態(tài)溝渠、生態(tài)塘、人工濕地等，利用水、土壤、填料、大氣、動植物和微生物之間相互作用，這些系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)及生物反應(yīng)來達到削減氮磷、凈化水體的目標(biāo)(楊林章,施衛(wèi)明,薛利紅,等.農(nóng)村面源污染治理的“4R”理論與工程實踐——總體思路與“4R”治理技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013,32(1):1-8)。但是，這些物理、化學(xué)及生物反應(yīng)需要一定的停留時間，往往會因為來水水量過大，而無法有效凈化水體。因此，利用農(nóng)田溝塘系統(tǒng)來容納地表徑流、延長水力停留時間，達到農(nóng)田面源污染防治的目的，成為了一種有效的方法(胡萬里,劉宏斌,劉申,等.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,CN104480920A[P].2015；劉宏斌,翟麗梅,李旭東,等.利用溝塘系統(tǒng)防治平原水網(wǎng)區(qū)農(nóng)田面源污染的方法,CN105236501A[P].2016)，但是，如何考慮稻田水量和水質(zhì)特征，針對降雨和灌溉，充分發(fā)揮稻田的自凈能力，尤其是當(dāng)降雨量較大、無法容納所有徑流時，實現(xiàn)對稻田面源污染的精準(zhǔn)、智能調(diào)控，還需進一步明確。

依據(jù)以往研究，從全年稻田氮磷流失時段分布來看，稻田施肥期和雨季是稻田氮磷徑流流失的主要時期；從單場大、暴雨過程的氮磷流失規(guī)律來看，稻田排水氮磷濃度分布也存在時間差異性，初期降雨徑流氮磷濃度大，后期氮磷濃度較小。由于這種稻田氮磷徑流流失發(fā)生特征，會導(dǎo)致水體在生態(tài)溝渠、生態(tài)塘、人工濕地等處理系統(tǒng)中水力負荷過大、停留時間短等問題，使處理效率受較大影響。因此，基于稻田氮磷徑流流失發(fā)生特征，結(jié)合現(xiàn)代測量技術(shù)、信息搜集傳輸技術(shù)和智能控制技術(shù)，開發(fā)稻田氮磷徑流流失調(diào)控與循環(huán)利用技術(shù)，對于農(nóng)業(yè)面源污染的有效防治，具有重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種田溝塘一體化聯(lián)合調(diào)控稻田面源污染的方法。該方法針對稻田徑流水量水質(zhì)耦合特征，結(jié)合現(xiàn)代測量技術(shù)、信息搜集傳輸技術(shù)和智能控制技術(shù)，實現(xiàn)稻田氮磷徑流流失調(diào)控與循環(huán)利用，達到削減氮磷、凈化水體、資源回用的目標(biāo)。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

田溝塘一體化聯(lián)合調(diào)控稻田面源污染的方法，該方法包含下列步驟：