[发明专利]三峡库区山坡地沟壑农业面源污染生态谷坊阻控系统

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程和生态工程领域，尤其涉及一种兼具雨水收集储存和拦截净化流域山坡地农业面源N、P及水土流失的多级湿地和谷坊生态阻控技术系统。

背景技术

三峡水库蓄水运行后，其干流水质稳定，次级河流在回水区水质有所下降，部分支流已出现“水华”现象。随着点源污染全防全控的加强，面源污染尤其是农业面源污染的影响日益凸显。近年来，三峡库区农业面源污染呈恶化趋势。一方面三峡库区历年来就是长江上游水土流失强侵蚀区域，生态环境十分脆弱。库区人均耕地面积0.81亩，不到世界平均水平的30%，而库区现有耕地资源以坡耕地和陡坡地为主，15°以上的坡耕地面积占耕地总面积47.6%，是库区粮食与经济作物的重要载体。随着经济人口组成的改变和发展，化肥农药施用量的增加和土壤湿度肥力的下降，以及畜禽散养放养未经处理的粪便增加。而且三峡库区是我国暴雨中心之一，N、P等污染物会在降雨和灌溉的作用下，通过水土流失以表面径流、壤中流、农业排水、渗漏等形式进入库区水体。另一方面，三峡库区平均坡度大于25??，其中山地约占库区面积的64.1%，丘陵约占27.4%，在移民安置、城镇迁建、工矿企业搬迁、道路改线等工程实施过程中，不可避免地造成生态环境的破坏。

陡坡地和坡耕地被认为是三峡库区水土和N、P流失入库面源污染的主要来源。三峡库区坡耕地平均侵蚀模数为7500 t/km²·yr，年入库泥沙量达1890万t，占库区年入库泥沙总量的46.16%。根据现场小区径流泥沙监测值（TN含量为10.44 g/kg，TP含量为1.87 g/kg）换算由泥沙带入水库的TN为19.73万t，TP为3.53万t。而流域山坡地沟壑是农业面源污染流失的主要途径。

流域山坡地水土和N、P等面源流失治理是近几十年来水土保持和环境保护工作的重点。农业面源污染主要采用前置库、谷坊、植物篱、人工湿地等技术来控制，这些技术的特点就是利用工程拦截或植物吸收来阻挡水土或降解N、P等污染物质提高进入水体的径流水质。传统的山坡地沟壑水土流失治理多采用沟头防护、谷坊以及淤地坝等工程措施（《水土保持综合治理 技术规范 沟整治理技术 GB/T 16453.3—2008》）。根据建筑材料不同，谷坊可分为土谷坊、石谷坊和植物谷坊，多适用于我国北方。但当处理南方多雨水气候山坡地的农业面源污染问题时，往往由于流域山坡地坡度大、径流流量大流速快、土壤组成松软高等原因，使得流域沟壑泥沙及N、P含量高，无法形成可对流入水体中N、P等营养物质进行吸收降解的微生物和水生植物系统。另外，中国专利号为ZL 200720188672.5，发明名称为“复合波式流人工山地湿地污水处理系统”公开了一种污水去除效果好，基建投资省，运行费用低的无动力山地污水处理系统，其构造物修建在山地上，不仅可以节约耕地面积，所建的钢筋混凝上构筑物和湿地植物还可以起到固坡和美化环境的作用。据调查，复合型人工湿地系统能有效的处理低污染负荷的农业面源污染水体，TN、TP去除率可达44.1%和49.5%，出水水质比进水可提高1～2个地表水水质等级。

因此，开发既经济又具有稳定处理效果的适宜于小流域山坡地沟壑农业面源污染阻控的生态谷坊系统，对敏感地区雨水收集、旱季灌溉、保土保肥、截流控污及水体水质提高的应用范畴具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种三峡库区山坡地沟壑农业面源污染生态谷坊阻控系统，可对流域山坡地沟壑农业面源污染进行有效拦截和控制，减少水土流失，集雨灌溉，降低坡地降雨前后沟道养分衰减，农业面源污染物生态拦截。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：三峡库区山坡地沟壑农业面源污染生态谷坊阻控系统，其特征在于：它由多级生态谷坊依山坡地呈从高至低的自然落差的梯形状分布；

每一级生态谷坊（即单级生态谷坊）由蓄水调节池1、人工湿地2和谷坊坝主体3组成，蓄水调节池1、人工湿地2和谷坊坝主体3按水流方向依次布置（即人工湿地2位于蓄水调节池1与谷坊坝主体3之间，蓄水调节池1位于同一级的人工湿地2之上）；蓄水调节池1与上一级的谷坊坝主体3上的溢流口31相通。

所述的生态谷坊级数由n＝lcosθ/L确定，式中l为沟壑坡长，θ为山体坡度。