一种用于净化农业退水的农田生态沟渠的制作方法

本实用新型涉及生态沟渠，尤其涉及一种用于净化农业退水的农田生态沟渠。

背景技术：

目前，在农田水利的建设过程中，传统的农田沟渠护砌形式以刚性护坡为主，主要有灌砌块石、砖衬渠道、素混凝土现浇护坡，以及预制u形渠、预制板护坡等。这些形式的护坡砌体往往片面强调沟渠的防渗、排涝和调蓄灌溉等功能，过于关注边坡的稳定性，忽略了对生态环境和居住环境的影响，不足之处主要体现在以下几个方面：（1）块石砌体材料用量大，块石护砌的厚度一般不小于30cm，占用较多的沟渠断面，易破损沉降影响防渗效果，维修成本高，且由于环境保护力度的加大，各地逐步限制、禁止开采山石，工程所需的大量块石原材料也越来越难以组织；（2）砖衬渠道固结强度差，易受侧向土压力破坏，往往在建成后的3-5年甚至更短时间内即出现局部倒塌，表面砂浆层易与砖体剥离，砖砌体长期经水浸泡，表面也会不同程度分化，使强度降低，缩短工程使用寿命；（3）混凝土护砌施工质量难以控制，受坡下土方平整程度和密实度影响，混凝土坡面护砌施工在坡面成形、振捣等方面均有一定难度，在运行过程中也易出现沉降裂缝而导致明显渗漏，特别是对于一些季节性过水的沟渠，会由于混凝土裂缝下方土体被大量淘蚀形成贯通的漏洞；（4）大规模的封闭式护砌，隔绝了土壤与水体之间的物质交换，抑制了沟渠两岸植物的生长，破坏了沟渠内的生态系统和动植物赖以生存的环境，打破了原有的生物链与生态平衡，降低了沟渠内水体的自净能力；（5）农田沟渠内的水体通常流动性较差，由于混凝土本身具有一定的碱性，大量的混凝土长期浸泡在水体内，使得水体中的碱性增强，尤其是在夏季高温天气，不利于农业灌溉和水生动植物生存，同时，混凝土施工中使用的各种添加剂，也会影响水质和水环境。

技术实现要素：

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种用于净化农业退水的农田生态沟渠，可在输送农田退水的同时，大幅度削减农业退水中的氮磷污染物。

本实用新型实现上述目的的技术方案是：一种用于净化农业退水的农田生态沟渠，所述沟渠的侧壁由砖块规则紧密排列砌成，所述沟渠的底部沿横向包括位于中部的底质原状土层（原土)和分别位于所述底质原状土层的左右两侧的基质层，所述底质原状土层用于种植水生植物，形成水生植物种植带。

优选的，所述基质层为无机基质层。

优选的，所述基质层包括上下依次分布的砾石层、沸石层和火山岩层，或者采用含砾石、沸石或火山岩的基质层。

优选的，所述砾石的粒径为50-100mm，所述沸石的粒径为10-30mm，所述火山岩的粒径为30-60mm。

优选的，所述底质原状土层与所述基质层的高度相同，均为400-600mm。

优选的，所述沟渠的横断面呈倒梯形。

优选的，所述水生植物为水芹、茭白、慈姑、芡实、水葱或芦苇中的一种或多种。

优选的，所述砖块为空心砖，所述空心砖设有上下贯穿砖体的孔洞，所述孔洞用于种植有挺水植物，形成挺水植物种植带。

优选的，所述空心砖为横截面呈正六边形的空心砖。

优选的，所述挺水植物为千屈菜和/或香蒲。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型主要采用自然生态材料构建，可在输送农田退水的同时，利用自然植被的吸附降解功能大幅度削减农业退水及地表径流中的氮磷污染物和悬浮物，其中氮污染物的削减率可达50%以上，磷污染物的削减率可达60%以上，悬浮物的削减率可达90%以上，使农业退水在汇入下游河湖等受纳水体之前完成污染物净化，兼顾了农田沟渠的环境效应与生物效应，具有较高的水体净化能力和自然景观价值，有利于增强人在自然环境中的体验及感官效果。本实用新型采用的构建材料生态、环保，对环境没有危害性，且具有普遍性，工程造价及维护成本低，价格低廉、易于推广。本实用新型可为水生动物提供生长、繁殖和栖息的场所，提升区域生态功能。

2、本实用新型的所述底质原状土层和所述基质层的设置，使所述沟渠的渠底糙率较大，可有效减缓农业退水的流速，减缓水流对渠底的冲刷，结合所述水生植物种植带的固土固沙功能，可有效防止水土流失。农业退水流速减缓的同时，延长了退水在沟渠内的停留时间，可有效提高所述基质层和所述水生植物种植带对退水中的氮磷污染物和悬浮物的净化效果，从而对流经沟渠的农业退水实现深度净化。

3、本实用新型的所述挺水植物种植带的设置，在对沟渠边坡起到水土保持作用的基础上，可对从沟渠的侧壁顶部汇入沟渠内的雨水径流进行缓冲拦截净化，同时也可对流经沟渠的农业退水起到深度净化作用,其横向两侧的基质层有助于底质原状土层、挺水植物种植带和沟渠床体的整体稳定，减小水流底质原状土层的冲蚀，并为砌砖侧壁提供所需的支撑。

附图说明

图1是本实用新型的横断面结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型公开了一种用于净化农业退水的农田生态沟渠，其横断面优选呈倒梯形，所述沟渠的侧壁1由砖块规则紧密排列砌成，所述沟渠的底部（渠底）沿横向（横断面方向）包括位于中部的底质原状土层2和分别位于所述底质原状土层的左右两侧的基质层3，所述底质原状土层种植有水生植物4，构成水生植物种植带。

所述基质层优选为无机基质层，所述无机基质层优选包括砾石层、沸石层和火山岩层，依次上下分布，通常沸石层的厚度约为三层总厚度的1/2，砾石层约为火山岩层厚度的1/2，或者采用含砾石、沸石或火山岩的无机基质层。其中，砾石的粒径优选为50-100mm，沸石的粒径优选为10-30mm，火山岩的粒径优选为30-60mm。

所述底质原状土层的底质原状土优选采用有机质含量高于土壤背景值的土壤，有利于所述水生植物的生长。所述底质原状土层与所述基质层的高度通常相同，均为400-600mm，如400mm、500mm或600mm，优选为500mm。当所述底质原状土层由于水流的冲刷使其高度低于300mm时，应及时补填底质原状土或种植土。但实践中，由于两侧基质层以及所种植植物的保护以及水中土壤杂质的沉积，所述底质原状土层能够长期稳定在略低于基质层的高度。

所述底质原状土层和所述基质层的设置，使所述沟渠的渠底糙率较大，可有效减缓农业退水的流速，减缓水流对渠底的冲刷，结合所述水生植物种植带的固土固沙功能，可有效防止水土流失。农业退水流速减缓的同时，延长了退水在沟渠内的停留时间，可有效提高所述基质层和所述水生植物种植带对退水中的氮磷污染物和悬浮物的净化效果，从而对流经沟渠的农业退水实现深度净化。

所述基质层可以设有若干下部夯入基质层下方土层中的竹桩或木桩，所述竹桩或木桩纵向上大致等间距分布，以利于基质层的稳定。

所述水生植物优选采用可提供粮食、蔬菜、药材、纸张原料、包装填料、手工业编织原料、饲料和肥料等具有经济价值的品种，如水芹、茭白、慈姑、芡实、水葱或芦苇中的一种或多种。

所述砖块优选为空心砖，所述空心砖设有上下贯穿砖体的孔洞（孔洞的数量通常为一个），所述侧壁可以由一层所述空心砖砌成，也可以根据实地情况采用上下多层空心砖砌成，以提高所述侧壁的稳定性，当所述侧壁采用上下多层空心砖砌成时，各层所述空心砖的孔洞优选上下位置相对应。所述孔洞内种植有挺水植物5，构成挺水植物种植带。所述挺水植物可以种植在从所述孔洞露出的沟渠边坡上，也可以在所述孔洞内填充边坡原状土或种植土，再将所述挺水植物种植在其中。所述挺水植物种植带的设置，在对沟渠边坡起到水土保持作用的基础上，可对从沟渠的侧壁顶部汇入沟渠内的雨水径流进行缓冲拦截净化，同时也可对流经沟渠的农业退水起到深度净化作用。

所述空心砖优选为横截面呈正六边形的空心砖，方便码砌且美观，相应的，所述孔洞的横截面也呈正六边形，以提高所述挺水植物的种植面积。所述空心砖优选采用原料中添加粉煤灰的空心砖，以提高其强度和抗渗性。

由所述空心砖砌成的侧壁的下面为夯实的原土层或素土层，部分空心砖上设有用于将其固定在其下方原土层或素土层上的竹钎，所述竹钎（或者说设有所述竹钎的空心砖）在纵向上大致等间距分布。

根据需要，由所述空心砖砌成的侧壁的上面还可以设有钢丝网，所述钢丝网通过若干钢钎或竹钎与空心砖下方的原土层或素土层固定连接，以避免空心砖脱落。

根据需要，由所述空心砖砌成的侧壁的下面（原土层或素土层与空心砖之间）还可以设有底层钢丝网，所述底层钢丝网通过若干钢钎或竹钎与空心砖下方的原土层或素土层固定连接，以避免因原土层或素土层坍陷导致空心砖砌成的侧壁塌陷。

所述钢丝网的分布区域依据具体需要设置，通常可以只分布在沟渠侧壁的部分区域。例如，位于空心砖上面的钢丝网可以分布在水流较急的区域（例如，沟渠弯曲部位），位于空心砖下面的钢丝网可以分布在原土层较松软的区域或有地下水流冲蚀的区域。

所述挺水植物优选采用对水体净化能力强的品种，如千屈菜和/或香蒲等。

本实用新型主要适用于在满足不同级别排水标准的前提下的泄（退）水渠道，可根据场地的实际情况和需求，调整各组成部分（渠底、侧壁等）的尺寸。