生态拦截沟系统及其施工方法和循环利用稻田退水的方法

技术领域

本发明属于农业面源污染控制技术领域，具体为一种循环利用稻田退水的生态拦截沟系统及其施工方法和循环利用稻田退水的方法。

背景技术

水稻是我国重要的粮食作物，而水稻种植中须进行多次灌溉和退水，大量化学肥料和有机肥料的残余会随着农田退水经由排水渠排入河沟并最终进入河湖生态系统，造成显著的富营养化风险，威胁水生态环境安全。因此，水稻种植区亟需科学研发适用的治理技术体系，实现稻田退水污染负荷的有效削减，从而保障河湖水质的提升。

农田排水沟渠生态化改造既能节省土地资源又能削减污染物，近年来又发展出生态拦截坝延长水力停留时间，提升污染物去除率的技术方案，逐渐在国内面源污染防治中推广。如CN113415894A公开了稻田退水水质净化多功能生态坝。CN111170465A公开了浮动进水折板回转式生态坝。

然而现有生态拦截沟结合拦水坝的技术在长期运行过程中遇到了污染物蓄积在沟渠中不易清理的问题，尤其是近年来广泛推进秸秆还田的大背景下，大量腐熟的秸秆残体与微生物残体和颗粒物一起在拦截沟中沉积，导致沟渠水质恶化无法满足循环利用要求，甚至产生二次污染。而传统清淤手段则会完全破坏沟渠中的水生植物、底栖生物群落和微生物群落，影响了生态拦截沟的生态功能，建立一种保持生态系统完整的可持续生态拦截沟系统是突破稻田面源治理的重要途径。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种生态拦截沟系统及其施工方法和循环利用稻田退水的方法。该系统占地面积小，成本低，维护方便，清淤便捷，无需传统开挖河道的清淤措施，节省成本的同时避免破坏生态沟渠中完整的水生生态系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

循环利用稻田退水的生态拦截沟系统，包括排水沟渠和位于排水沟渠排水口的拦截坝，所述排水沟渠的边坡和沟底采用植草砖铺设；所述拦截坝的坝顶作为溢流通道，坝体中下部设排水闸口作为清水通道，坝体底部设排泥口。

优选地，所述植草砖设置有预制孔洞。

进一步优选地，所述预制孔洞的间距为400-800mm、尺寸为200-400mm。

进一步优选地，所述预制孔洞中固定养殖兜网。

进一步优选地，所述养殖兜网用于养殖蚌类和/或螺类。

优选地，所述溢流通道设置砾石层和水生植物，用于过滤溢流水体。

优选地，所述拦截坝的坝体设取水口，用于循环利用拦截沟中的稻田退水。

优选地，所述排泥口通过管道与沉淀池连接，排水沟渠中蓄积的富营养淤泥由沉淀池收集并资源化。

进一步优选地，所述管道设控制阀门，在汛期前将排水沟渠内淤积的高有机质含量底泥排空。

本发明还提供了上述循环利用稻田退水的生态拦截沟系统的施工方法，包括以下步骤：

(1)修建或改造排水沟渠，平整边坡和沟底；

(2)在排水沟渠的沟底和边坡铺设植草砖，顶部植草砖与道路交界处浇注混凝土固定；

(3)在植草砖的孔洞中固定养殖兜网，沟底和边坡的植被由本土水生植物自然恢复；

(4)在排水沟渠的排水口设置拦截坝，拦截坝的坝顶为溢流通道，覆盖砾石并培育水生植物用于过滤溢流水体，坝体中下部设置排水闸口作为清水通道和取水口，坝体底部设排泥口，所述排泥口通过管道与沉淀池连接；所述管道上设置控制阀门。

本发明还提供了一种循环利用稻田退水的方法，采用前述的生态拦截沟系统进行循环利用稻田退水。

本发明具有以下有益效果：

(1)便捷清排淤积，维护水生生态：通过拦截坝底部管道阀门控制，可以在汛期前将沟渠淤积的高有机质含量底泥排空，无需传统开挖河道的清淤措施，节省成本的同时避免破坏生态沟渠中完整的水生生态系统。

(2)维护方便，且产生经济效益：蚌/螺等底栖净水动物使用网袋固定在预制植草砖孔洞中，受到植草砖保护，使得本系统可以采用高压水枪冲刷拦截沟淤泥进行高效系统维护，同时，蚌/螺生长到成熟后还可以产生直接经济效益。

(3)占地面积小，处理效率高：沉淀池只收集沟渠底部高浓度淤泥，比现有技术所用沉淀池所需占地面积更小，效率更好。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

循环利用稻田退水的生态拦截沟系统，包括排水沟渠和位于排水沟渠排水口的拦截坝，所述排水沟渠的边坡和沟底采用植草砖铺设；所述拦截坝的坝顶作为溢流通道，坝体中下部设排水闸口作为清水通道，坝体底部设排泥口。

优选地，所述植草砖设置有预制孔洞。

进一步优选地，所述预制孔洞的间距为400-800mm、尺寸为200-400mm。

进一步优选地，所述预制孔洞中固定养殖兜网。

进一步优选地，所述养殖兜网用于养殖蚌类和/或螺类。

优选地，所述溢流通道设置砾石层和水生植物，用于过滤溢流水体。

优选地，所述拦截坝的坝体设取水口，用于循环利用拦截沟中的稻田退水。

优选地，所述排泥口通过管道与沉淀池连接，排水沟渠中蓄积的富营养淤泥由沉淀池收集并资源化。

上述循环利用稻田退水的生态拦截沟系统的施工方法，包括以下步骤：

(1)修建或改造排水沟渠，平整边坡和沟底；

(2)在排水沟渠的沟底和边坡铺设植草砖，顶部植草砖与道路交界处浇注混凝土固定；

(3)在植草砖的孔洞中固定养殖兜网，沟底和边坡的植被由本土水生植物自然恢复；

(4)在排水沟渠的排水口设置拦截坝，拦截坝的坝顶为溢流通道，覆盖砾石并培育水生植物用于过滤溢流水体，坝体中下部设置排水闸口作为清水通道和取水口，坝体底部设排泥口，所述排泥口通过管道与沉淀池连接；所述管道上设置控制阀门。

为了进一步理解本发明的技术方案及技术效果，下面结合具体施工案列进行阐述。

循环利用稻田退水的生态拦截沟系统，其施工方法为：

1.将水稻田排水沟渠改造成深度3.5米，底部宽1.5米，横坡比1:1，并平整边坡和沟底；

2.在排水沟渠的边坡和沟底铺设400mm*400mm*70mm双八字型植草砖，顶部植草砖与道路交界处浇注混凝土固定。

3.在沟底及沟底1米范围内的边坡双八型植草砖孔洞中使用网袋和铁丝固定养殖三角帆蚌，沟底和边坡植被由本土水生植物自然恢复。

4.在排水沟渠出水口(进入生态系统，如河流、湖泊)设置高3米的拦截坝，拦截坝的坝顶(顶部)为溢流通道，覆盖砾石并培育水生植物用于过滤溢流水体。在拦截坝距沟底600mm处设置排水闸口作为清水通道，用于排泄清水，在拦截坝距沟底800mm处设置取水口，用于循环利用拦截沟中的稻田退水，在拦截坝与排水沟渠的沟底连接处设置内径300mm的排泥管道，并配有控制阀门。

5.排泥管道接入3000立方米沉淀池。沉淀池按照1公里排水沟渠底部600mm深泥水混合物容量设计，并考虑高速水流冲刷系统带来的额外水量。

6.水稻种植期间收集农田退水在排水沟渠中自然净化，并用于循环利用拦截沟中的稻田退水。

7.运行维护措施，每年汛期前，通过距沟底600mm的排水闸口排干清水，并由排泥管排净淤泥，利用高压水枪冲刷残留淤泥，有效削减汛期污染峰值。

本发明的生态拦截沟系统具有以下优点：

(1)便捷清排淤积，维护水生生态：通过拦截坝底部管道阀门控制，可以在汛期前将沟渠淤积的高有机质含量底泥排空，无需传统开挖河道的清淤措施，节省成本的同时避免破坏生态沟渠中完整的水生生态系统。

(2)维护方便，且产生经济效益：蚌/螺等底栖净水动物使用网袋固定在预制植草砖孔洞中，受到植草砖保护，使得本系统可以采用高压水枪冲刷拦截沟淤泥进行高效系统维护，同时，蚌/螺生长到成熟后还可以产生直接经济效益。

(3)占地面积小，处理效率高：沉淀池只收集沟渠底部高浓度淤泥，比现有技术所用沉淀池所需占地面积更小，效率更好。

上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。