一种减少农业面源污染的农田生态潭的制作方法

本发明属于农业设施技术领域，具体涉及一种减少农业面源污染的农田生态潭。

背景技术：

农业面源污染一直是驱动水体富营养化发展的重要力量，它以污染源头多、范围广、污染的产生和输移过程复杂、时空变动的不确定等特点，成为包括滇池在内的湖泊污染削减和环境治理的难题，而农田废水是重中之重。目前对于农田废水的收集与循环利用主要包括生态沟渠、植被阻隔带等，但由于农田废水具有不确定性强、冲击负荷高等特点，存在处理效果不稳定，因此，通过优化规范田间沟渠网，将周边大棚、露地多余的田间径流以及暴雨所携带的大量污染物引入蓄水潭，选择适合的水生植物和填料及其组合，针对当地蓄水潭特点，利用生态浮床和渗滤，进行蓄水潭的提升和改造，建立适合当地的农田面源污染控制人工生态潭，使其实现生物净化功能，提高灌溉水资源的利用率，同时达到美化环境的功能。实现面源污染物的就地消纳，为农业面源污染的防治和控制提供新的思路和参考。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种减少农业面源污染的农田生态潭，利用设施农田产流系数高的特点，以农户为基本单元，利用空心砖构建生态潭(单体容积100-150立方米，控制面积5-10亩)及相应排水渠道，收集小雨径流及灌溉尾水，同时对暴雨径流起到拦沙沉淀、清水排出的作用。

本发明采取的技术方案是：

一种减少农业面源污染的农田生态潭，包括容积为20～50m³的潭体，在潭体内垂向设有渗滤墙(3)，该渗滤墙(3)将潭体分为径流收集池(1)(用于水质净化)和径流灌溉池(4)(用于灌溉取水)两部分；所述径流收集池(1)与径流沟渠(5)相连，在相连处设有闸门或可调节活动板，在径流收集池(1)的淹水线上种植有水生植物(2)，在径流灌溉池(4)内设有抽水管线。

进一步的，所述渗滤墙(3)的厚度为50cm～80cm，渗透率为100-500达西，淹水时间(即储水停留时间)选择2d和5d。

进一步的，所述渗滤墙(3)外侧设有竹片壳体(8)，在壳体内装有填料(7)，所述填料(7)由碎石、石英砂和陶粒按照1：4～5：3～4的体积比构成，或由火山岩、石英砂和煤渣按照4：1～2：3～4的体积比构成。

进一步的，所述碎石粒径为10-15mm、陶粒粒径为10-15mm、火山岩粒径为5-10mm、石英砂、煤渣粒径为1-5mm。

进一步的，在所述潭体的边坡(6)采取人工铺草皮与栽种灌木相结合的人工植被防护措施，其中，草皮选择黑麦草，灌木选择冬樱花或坡柳。

进一步的，所述水生植物(2)为浮水及挺水植物，选自风车草、纸莎草、芦苇、香蒲、粉绿狐尾草、美人蕉、茭草、菖蒲，植物覆盖度为10-15％。

本发明的有益效果：

本发明采用生态潭的建设模式，具有施工简便、工程造价低、可提供微生物生长场所、管理维护简便的优点，再通过在生态潭边坡采取了人工铺草皮(主要是选择黑麦草)与栽种灌木(冬樱花、坡柳)相结合的人工植被防护措施，该防护措施适合于小面积、坡度缓的土质类边坡，施工简单、造价低。

在设施农田区域，选择适宜位置建设人工集水生态潭，通过引流将沟渠径流汇集入生态潭，在潭水面采用渗滤墙进行水质净化。同时，利用生态潭蓄水进行循环灌溉。最大程度地拦蓄径流，增加径流滞留时间，增强水分循环利用，减少径流冲刷和土壤流失。

附图说明

图1为生态潭纵切面示意图；

图2为生态潭剖面图；

图中，1、径流收集池，2、水生植物，3、渗滤墙，4、径流灌溉池，5、径流沟渠(生态沟)，6、边坡，7、填料，8、竹片壳体。

图3为集水生态潭削减污染物示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种减少农业面源污染的农田生态潭，包括容积为20m³的潭体，在潭体内垂向设有渗滤墙3，可对水体进行过滤处理，降低取水区ss含量，该渗滤墙3将潭体分为径流收集池1(用于水质净化)和径流灌溉池4(用于灌溉取水)两部分；所述径流收集池1与径流沟渠5相连，用以引入外来水源，在相连处设有闸门或可调节活动板，以调节水位，在径流收集池1的淹水线上种植有水生植物2，在径流灌溉池4内设有抽水管线。

所述渗滤墙3的厚度为80cm，渗透率为100-500达西，渗透性中等，淹水时间(即储水停留时间)选择2d和5d；渗滤墙3外侧设有竹片壳体8，在壳体内装有填料7，所述填料7由碎石、石英砂和陶粒按照1：5：3的体积比构成，或由火山岩、石英砂和煤渣按照4：1：4的体积比构成，所述碎石粒径为10-15mm、陶粒粒径为10-15mm、火山岩粒径为5-10mm、石英砂、煤渣粒径为1-5mm。

在所述潭体的边坡6采取人工铺草皮与栽种灌木相结合的人工植被防护措施，其中，草皮选择黑麦草，灌木选择冬樱花或坡柳。

所述水生植物2为浮水及挺水植物，选自风车草、纸莎草、芦苇、香蒲、粉绿狐尾草、美人蕉、茭草、菖蒲，植物覆盖度为15％，具有耐污能力强、净化能力强、根系发达、富氧能力强、经济价值高等特点。

集水生态潭与生态沟相连，连接处通过可调节活动板调节生态沟与集水生态潭水位，集水生态潭共分两部分，与生态沟相连部分主要功能为水质净化，另一部分为大棚灌溉取水区，上述两部分由渗滤墙相隔。根据大棚区域闲置土地状况，生态潭单个容积为20m³。项目区位于农村区域，从安全角度考虑，生态集水井四周应设隔离，并安装安全提示牌。

研究结果

根据调查发现，农田灌溉后，一部分含有化肥的灌水会随土壤渗流回到潭中，占水潭容积的1/4—1/3，含量较高，大部分水来自向附近鱼塘抽水，ss含量较高。从以下结果看出，每个田间水潭所截留的污染物浓度存在一定的差异，其原因是由于每户农户所施的化肥量不同所导致。潭的容积与各潭污染物浓度的乘积，即为田间水潭对水体各污染物的截留量。

总体来看，不同田间水潭在不同月份对污染物的截留量情况为，tp的截留范围为4.75g/次-766.43g/次，tn的截留范围为228.45g/次-6193.02g/次，硝氮的截留范围为115.61g/次-2840.45g/次，氨氮的截留范围为0.68g/次-542.17g/次，cod的截留范围为637.20g/次-10573.06g/次，ss的截留范围为13.13kg/次-157.75kg/次。由此可见，田间水潭在农田中可截留大量的污染物，在潭内通过自净作用得到一定的削减缓冲，使进入河道的污染物负荷降低。

通过对总磷、总氮、氨氮、硝氮及cod的测定，并通过分析发现：进水浓度对总磷、总氮和氨氮的削减有显著的影响，进水浓度越高，其去除率越高；停留时间对总磷、总氮和硝氮的削减有极显著的影响，其去除率随着停留时间的延长而增高；而填料配比只对氨氮的削减有极显著的影响，即不同的填料配比对氨氮的去除有显著的差异；渗滤墙厚度对氨氮的去除也有显著的影响，其去除率随着厚度的增长而升高；进水浓度和停留时间的交互作用对cod的削减有极显著的影响。具体见表1，消减污染物的过程如图3所示。

表1影响模拟组合对污染物削减的多因素分析

*p<0.05；**p<0.01

对1个面积为5339m2的大棚区进行5次人为引水及暴雨条件下水质监测分析，生态潭对0-30cm的水质的削减效率分别是：tn10％，tp22.5％，cod13.5％，ss10％，no3-n13.3％。