[发明专利]一种采用护坡技术的农田生态拦截沟渠及其构建方法

说明书

技术领域

本发明属于农业面源污染控制技术领域，具体涉及一种集农田防涝排滞功能和农田径流污染物拦截功能于一体，采用护坡技术的农田生态拦截沟渠及其构建方法。

背景技术

近年来，随着我国种植业生产现代化和集约化的高速发展，为片面追求高产，农田化肥施用过量和不合理使用情况日渐凸显，氮磷养分流失造成的太湖、滇池等重要水体富营养化现象日趋严重。2010年发布的第一次全国污染源普查公报显示，农业面源污染已成为我国水环境氮磷等污染物的主要来源。其中，太湖流域随着工业点源污染整治力度加强之后，农业面源污染影响流域水环境质量所占的比重日益增大，总氮的贡献在34～52%，总磷的贡献在17～54%，成为太湖流域水体富营养化的重要成因。

国内外就农业面源污染控制技术方面的研究，出现了人工湿地、植被缓冲带、多水塘系统等多种技术形式，具有生态效益好、运行成本低等优点。但以上技术均需占用大面积耕地，在我国许多人多地少地区推广应用受到了限制。而我国专家学者在21世纪初就开始了生态沟渠的研究及应用工作，在农田径流污染物拦截技术研究上取得了显著成果，但由于过去对沟体结构设计重视不足，特别是由于沟壁往往坡度较大（＞60°），后期运行过程中普遍存在水力冲刷引起的沟壁崩塌、水生植物死亡等问题，进而导致生态沟渠净化效率大大降低。

发明内容

本发明的目的在于：根据种植业产生的面源污染特征，针对过去构建生态沟渠过程中出现的结构稳定性差等问题，提供一种符合结构强度要求，集农田防涝排滞功能和农田径流污染物拦截功能于一体，采用护坡技术的农田生态拦截沟渠及其构建方法。

本发明的构思：结合我国目前农田排水沟渠建设现状，在前人研究的基础上，将三维植物网护坡技术应用于生态拦截沟渠建设中，并根据沟渠排水系统水力学和工程力学特征，合理布设植物种植孔，利用根系与三维植物网之间的锚固作用达到沟渠结构稳定，进而充分发挥其生态净化功能。

本发明的技术方案如下：

一种采用护坡技术的农田生态拦截沟渠，沟渠的进水端设有粗格栅，出水端设有可控排水闸门，沟体横断面为倒梯形，沟底和沟壁都铺设了预制多孔板，沟底、沟壁的多孔板孔洞内种植了水生植物；其特征在于：沟壁在预制多孔板下面，还紧贴夯实土体铺设了一层三维植物网；沟底预制多孔板上的孔洞呈“S”型交错排列。

优选方案：

沟体横断面尺寸优选：上宽1.5m，下宽0.5m，沟深1.0m；超高（即沟渠顶部的廊道压顶超出农田田面的高度）优选0.2m。

预制板开孔方式为：沟底板采用“S”型交错开孔方式开孔；沟壁板在底部预留一段高度（距底部约0.45m的高度）不开孔，距底部0.45m以上部分采用平行均布孔洞方式开孔。

沟底预制板为长方形，尺寸为500mm×1200mm，板厚40mm，其内铺设钢筋网；单块沟底板上设置5个呈“S”型布设的圆形孔洞（D150mm）。

沟壁预制板为长方形，尺寸为600mm×1200mm，板厚40mm，其内铺设钢筋网；单块沟壁板上设置12个平行均布的圆形孔洞（D100mm）。

沟壁预制板的顶端有一段钢筋超出混凝土的部分，施工时顶端钢筋超出部分伸入沟壁顶部的廊道压顶内部。

三维植物网型号优选EM2，宽1.0m，三维植物网3上端有一部分（100mm左右）伸入沟壁顶部的廊道压顶下面。

孔内水生植物为本地多年生水生植物品种，植物量大，氮磷养分需求高。

沟渠的进水端设置插板式粗格栅，出水端设置可控排水闸门；格栅置于农田排水口，以过滤大的悬浮物、杂草根茎等；可控排水闸门设置多种高度闸板，根据农田季节排水特征手工控制。另外，根据服务农田实际需求，可设置过道板、沟底溢流堰、粗格栅等辅助设施。

本发明中，沟体断面尺寸根据农田排水特征和工程结构力学设计，优选尺寸为：上宽1.5m，下宽0.5m和沟深1.0m，即确保在充分发挥沟渠防涝排滞功能的同时，显著增加其结构稳固性和使用寿命，设计思路如下：

（1）沟深

依据我国有关排水沟渠的设计要求，参考以往农田水利设施工程建设经验，治滞排水工程应以满足农作物全生育期要求的最大排滞深度为工程控制标准，而稻作区在晒田期3～5d内应确保地下水埋深降至0.4～0.6m。因此，结合上海地区田块沟渠间距（100～250m），沟渠采用平底，根据水流坡降，选取排滞深度0.6m，日常水深0.1~0.2m，超高0.2m，从而确定沟深为1.0m。

（2）横截面尺寸