[發明專利]一種治理農業面污染源用生態溝渠的修建方法

在審

• 申請號: 202111326410.1
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN113830901A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 李海福;張雙梅;葉嘉輝;周士琦;劉亦晗;梁竣博;胡彬彬;周麗麗;賈燕鋒;孫迪
• 申請（專利權）人: 沈陽農業大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;E02B11/00;E02B5/02;E02B3/12;A01G22/00;A01G22/60
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

本發明公開了一種治理農業面污染源用生態溝渠的修建方法,五個步驟：第一步溝體尺寸設計、第二步種植孔設計、第三步溝體穩固性設計、第四步植物配置、第五步運行管理，按照生態溝渠首先應滿足農田排澇防滯要求、后兼顧生態攔截的原則，構建了一種抗侵蝕型生態溝渠。在結構設計方面，根據溝渠水力學和工程力學特征，合理布設植物種植孔，并采用護坡加固技術，利用根系與三維植物網之間的錨固作用達到溝體結構穩定；在凈化效果方面，通過大田徑流實驗，對玉米種植地徑流氮、磷污染物攔截效果方面進行監測評估，并提出后期管理對策，確保運行后期仍能充分發揮其生態凈化功能，延長其使用壽命。

技術領域

發明涉及生態溝渠領域,尤其涉及一種治理農業面污染源用生態溝渠的修建方法。

背景技術

我國農業面源污染防治問題已迫在眉睫，各地均開展了各類防控技術研究與示范工作，特別是用于農田徑流污染物攔截的生態溝渠系統開發與應用。歐美等發達國家在20世紀80年代已經開展該工程類型的研究與示范，并出臺了相關法令強制執行；我國則起步于本世紀初，經過多年的探索與實踐，在其凈化機理研究及成果應用方面均有了長足發展。2008年《太湖流域水環境綜合治理總體方案》中明確指出，以生態溝渠為主的農田徑流污染物生態攔截工程被作為面源污染治理項目的重要內容，并明確規定了江蘇省、浙江省和上海市的建設任務。

生態溝渠系統作為集截留沉淀、微生物降解和植物吸收等多項去除功能于一體的生態體系，其凈化功能應在各組成單元日漸完善的情況下趨于穩定。研究表明，我國太湖、滇池等流域建造的生態溝渠農田徑流總氮(TN)去除率達50％～60％，總磷(TP)去除率達40％～55％，在應用初期均取得了良好的污染物攔截效果，但因其設計參數重點在于污染物去除性能，結構強度和后期管理方面考慮不足，導致處理后期出現溝體損毀、使用壽命縮短、攔截效果逐年降低等問題。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足,本發明提供一種治理農業面污染源用生態溝渠的修建方法。

本發明所采用的技術方案是，該方法五個步驟：第一步溝體尺寸設計、第二步種植孔設計、第三步溝體穩固性設計、第四步植物配置、第五步運行管理，其中修建方法包括第一步、第二步、第三步，生態溝渠包括第四步、第五步。

本發明中，所述溝體尺寸設計，按照《灌溉與排水設計規范》對排水溝渠的功能要求，結合當地田塊溝渠間距特征，溝渠采用平底，根據水流坡降，選取排滯深度為0.6m，包含日常水深0.2m，日常水深0.1～0.2m，超高0.2m，從而確定溝深為1.0m，排澇需滿足10年一遇的1～3d暴雨3～5d排至耐淹水深的要求，排澇設計模數按2.0m³/(km²·s)計，在該流量下流速滿足不沖不淤的要求，渠底寬度取最小值0.5m，邊坡系數取0.25時，按流量校核，流速滿足規范要求，溝壁邊坡系數放大至0.4，則上寬為1.3m，比傳統混凝土渠橫截面積擴大25％。

本發明中，所述種植孔設計，種植孔選取有效面積大和無應力集中點的圓形孔，最大程度降低開孔對溝底和溝壁預制板造成的強度損傷尺寸設為500mm×1200mm，利用污水處理技術中的廊道原理，并根據常規水生植物最小生長面積，采用“S”型交錯方式布設3個D150mm孔洞，減緩流速，溝壁多孔板尺寸設為600mm×1200mm。根據常年降雨特征和農田排水徑流比，計算得出溝渠不同深度的側壁受水流沖刷概率，溝壁板種植孔開設于距板底45cm以上，設12個D100mm孔洞。

本發明中，所述溝體穩固性設計，溝壁板板厚設為40mm，采用鋼筋混凝土結構預制，混凝土標號取C20，鋼筋選用HPB300級熱軋鋼筋(Φ4mm)，鋼筋露出部分伸入溝渠頂面的現澆水泥板內；同時，強度設計部分采用廣泛應用于巖土工程領域的三維植被網護坡技術，施工過程中，在溝壁土體夯實的基礎上，貼緊鋪設一層三維植物網EM2，上端預留有100mm伸入溝壁頂部的廊道上，之后鋪蓋預制溝壁多孔板；利用溝壁植物根系與三維植物網的錨固作用達到溝渠結構穩定，待溝壁植物生長穩定后，其表面形成了一層“板-網-根-草”的復合護面層，大大增強了縱向雨水和橫向水流的沖蝕能力。