緩坡地稻田排水循環利用與氮磷梯級滲濾攔截去除系統的制作方法

本實用新型涉及一種緩坡地稻田排水循環利用與氮磷梯級滲濾攔截去除系統，屬于稻田水肥高效利用和氮磷滲濾攔截去除系統范疇。

背景技術：

南方緩坡地地區地勢起伏不大，分布在地形坡度在5°以下，但地面崎嶇不平，由連綿不斷的低矮山丘組成。目前我國南方地區緩坡地種植農業占主導地位，主要作物仍以水稻為主。灌溉系統配置模式一般可按地區高程分為三種：分布于相對平坦的河谷沖田，采用小型提水灌溉系統；崗坡地中部地帶，采用塘堰蓄水與提水灌溉結合的系統；崗坡地上部地帶，則主要采用塘堰蓄水灌溉系統。雨量充沛、經濟發達的南方緩坡地地區，由于特殊的地形特點，加之水稻生產過程中農藥、化肥不合理和過量使用，氮磷養分通過農田降雨、灌溉排水形成地表徑流進入稻田周邊水體，農田水土流失及面源污染較為嚴重，農田COD、氮、磷等主要污染物量排放量均已超過總量的 45%，導致河湖水體富營養化現象加劇，已嚴重影響到我國南方的水環境和生態的安全，阻礙經濟社會的持續發展。因此，如何切實解決南方緩坡地地區稻田水土保持和農業面源污染問題，實現水肥梯級高效利用，有效攔截去除農田徑流中的氮磷物質，成為南方緩坡地地區水稻生產過程中迫切需要解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種緩坡地稻田排水循環利用與氮磷梯級滲濾攔截去除系統，本實用新型施工方便，工程量小，具有良好的氮磷污染物攔截去除和水肥梯級高效利用效果，對改善我國農業用水水質，提高我國南方緩坡地地區水肥資源循環利用效率和水土保持能力，緩解水體富營養化狀況具有重大意義。

本實用新型的目的是提供一種緩坡地稻田排水循環利用和氮磷梯級滲濾攔截去除系統，包括稻田灌溉滲濾系統、溝道氮磷攔截去除系統、梯級農田排水回灌利用系統、塘堰蓄水生態濕地處理系統。

所述稻田灌溉滲濾系統包灌區內稻田的引水、輸水、配水、蓄水、退水等各級渠溝或管道，及相應建筑物和設施。稻田的格田長度150～200m，寬70～80m，田埂兼作田間管理道路，埂頂寬50cm，高度加至35cm，減少徑流損失。稻田地下滲濾系統：埋設管徑60~70mm波紋塑料管暗管，包裹材料為土工布加作物秸稈，塑料暗管埋設深度為地面以下0.9~1.1m，間距為15~30m，暗管的縱坡度應能滿足管內不沖不淤流速要求。

所述溝道氮磷攔截去除系統，是通過水稻格田地面出水口將稻田地面排水匯入沿等高線布置的排水農溝，農溝邊坡采用生態植生型陶粒透水混凝土板襯砌，板后設置透水土工布和厚度為1cm的稻草墊層，構成具有攔截去除農田地表徑流氮磷的溝道滲濾系統，排水農溝溝底低于暗管出口20-25cm，溝底寬度35~40cm，邊坡系數大于1.0。在稻田垂直于等高線的位置布置排水斗溝，各級田塊排水農溝排出的水匯入排水斗溝，考慮經濟因素，排水斗溝不需進行滲濾處理。

所述梯級農田排水回灌利用系統，是指灌溉時高處（上級）稻田排水通過田埂上的控制排水洞進入低處（下級）稻田再利用，降雨時每一級稻田無法積蓄的雨水直接通過稻田塑料暗管出水口匯入滲濾排水農溝，再經排水斗溝排出，從而充分利用南方緩坡地稻田高差的特殊地形條件，形成稻田徑流與氮磷梯級攔截利用系統。

所述塘堰蓄水生態濕地處理系統，是指利用位于灌區低洼處的河塘，承納由農田匯入的徑流，河塘深度一般2~3m，河塘邊坡采用杉木樁生態防護，岸坡種植草木植物構成水土保持生態防護帶，河塘岸邊水面種植水生植物，水生植物面積小于水面面積的1/3，通過植物群落構建河塘生態濕地系統，進一步攔截去除來之農田排水中氮磷物質，凈化水質。通過在河塘處設置提水灌溉泵站，通過提水灌溉系統回灌農田排水，做到忙時灌田，閑時向坡地高處的塘堰補水，實現農田排水的循環利用，同時保證生態濕地河塘向下級河湖排放水體的水質，控制和減輕農田面源污染。

進一步地，在每一級田塊的排水農溝出口、塘堰的入口和出口處設置排水控制閥，以便于在暴雨來臨前或徑流量較大時及時將農田多余水分排出，在作物生育階段，也可以通過調節和控制水在農田內部的停滯時間，實現減少排水量和充分利用氮磷的目的。

進一步地，所述排水農溝邊坡上端應種植狗牙根或高羊茅等保持水土的草本植物，以防暴雨或徑流較大時，水土流失到溝道中。

進一步地，所述排水斗溝與塘堰通過過水涵洞相連接，如果溝道與道路高程接近，可借用倒虹吸原理過水。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

第一，本實用新型充分利用坡地的自然高差，構成稻田排水梯級攔截利用；

第二，本實用新型利用上下級排水溝道水位落差，構成滲濾排水溝道農田徑流氮磷梯級攔截去除；

第三，本實用新型由稻田格田—稻田滲濾系統—溝道滲濾系統—河塘生態緩沖帶—河塘生態濕地系統—提水灌溉系統進一步構成 緩坡地稻田排水循環利用與氮磷梯級攔截去除系統。

第四，本實用新型基于緩坡地地區現有高標準農田水利工程，適當加以改造和優化，施工方便，工程量小，極大程度降低該地區農田徑流氮磷攔截去除的成本。

附圖說明

圖1 是本實用新型緩坡地稻田排水循環利用與氮磷梯級滲濾攔截去除技術的平面示意圖；

圖2是本實用新型緩坡地稻田排水循環利用與氮磷梯級滲濾攔截去除技術的立體結構示意圖；

圖3是本實用新型緩坡地稻田排水循環利用與氮磷梯級滲濾攔截去除技術中溝道氮磷攔截去除系統的橫斷面示意圖；

圖中：1地下滲濾系統、2排水農溝、3排水回灌利用系統、4塘堰、5控制排水洞、6排水控制閥、7農用機耕橋、8田埂、9道路、10提水灌溉泵站、11陶粒透水混凝土板、12排水組合墊層、13排水斗溝。

具體實施方式

如圖1-3所示，一種緩坡地稻田排水循環利用與氮磷梯級滲濾攔截去除系統，包括稻田灌溉滲濾系統、溝道氮磷攔截去除系統、梯級農田排水回灌利用系統3、塘堰蓄水生態濕地處理系統4。

首先利用南方緩坡地地面有高差的特殊地形條件，將各級田塊分隔形成自然落差的梯級狀分布，在稻田內設置基礎水利設施，包括引水、輸水、配水、蓄水、退水等各級渠溝或管道，及相應建筑物和設施。其中，稻田的格田長度150～200m，寬70～80m，田埂8兼作田間管理道路，埂頂寬50cm，高度35cm。田埂8上設有控制排水洞5。地下埋設作為地下滲濾系統1的管徑為60-70cm的波紋塑料地下暗管，外部包裹透水土工布加植物秸稈，埋設深度為地面為0.9-1.1m，間距15-30m。

然后在稻田沿等高線布置排水農溝2，在該排水溝道內進行氮磷攔截去除處理，設置坡底寬度35-40cm，邊坡系數大于1.0，溝道邊坡采用生態植生型陶粒透水混凝土板11襯砌，板后設置透水土工布和厚度為1cm的稻草墊層（即排水組合墊層12），并在排水農溝邊坡上端種植狗牙根或高羊茅等保持水土的草本植物，構成具有攔截去除農田地表徑流氮磷的溝道滲濾系統，排水農溝溝底低于暗管出口20-25cm。

再在稻田垂直等高線布置排水斗溝，灌溉時高處（上級）稻田排水通過田埂上的控制排水洞進入低處（下級）稻田再利用，降雨時每一級稻田無法積蓄的雨水直接通過稻田塑料暗管出水口匯入滲濾排水農溝，再經排水斗溝13排出；在每一級田塊的排水農溝出口處設置排水控制閥6。考慮經濟因素，排水斗溝13不需進行滲濾處理，在排水斗溝13中部設置小型農用機耕橋7，寬度2.5m。利用最后一級田塊滲濾溝道的排水斗溝尾端附近塘堰4，塘堰的規模根據農田排水量大小加以整理，塘堰出口處設置排水控制建筑物，塘堰中心深度為2-3m，形狀根據原有地形而定。排水斗溝與塘堰通過過水涵洞相連接，如果排水斗溝與道路9高程接近，可借用倒虹吸原理過水。河塘邊坡采用杉木樁生態防護，岸坡種植草木植物構成水土保持生態防護帶，河塘岸邊水面種植水生植物，水生植物面積小于水面面積的1/3，通過植物群落構建河塘生態濕地系統，進一步攔截去除來之農田排水中氮磷物質，凈化水質。并在塘堰處建立提水灌溉泵站10，通過提水灌溉系統回灌農田排水，做到忙時灌田，閑時向坡地高處的塘堰補水，實現農田排水的循環利用。最后將稻田中經稻田灌溉滲濾系統、溝道氮磷攔截去除系統、梯級農田排水回灌利用系統、塘堰蓄水生態濕地處理系統等多級梯級處理的多余水量灌入自然河道中。

該實用新型可在原有河網和灌溉系統的基礎上進行施工，施工方便，工程量小，具有良好的氮磷污染物攔截去除和水肥梯級高效利用效果，有助于提高我國南方緩坡地區水肥資源利用效率和水土保持能力，同時提高了農業用水水質，增強了稻田的水文調蓄與生態保育功能，對緩解水體富營養化狀況具有重大意義。