自循环生态节水型灌溉排水体系及排水方法
自循环生态节水型灌溉排水体系及排水方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种自循环生态节水型灌溉排水体系及排水方法，属于农田水利灌溉排水技术及农业面源控制技术和生态修复领域。
【背景技术】
[0002]我国是个水资源严重短缺的国家，同时水资源利用率也十分低下，其一大部分原因是由我国农业灌溉用水的浪费造成的。农业用水是可再生利用的水资源，如何通过灌排系统的优化设计和科学布局，实现农田用水的自循环利用是解决水资源短缺的重要途径。
[0003]在灌区农田排水方面，由于农田施肥、喷撒农药等产生农业面源污染。农业面源污染通过农田排水“毛渠-农渠-斗渠-支渠-干渠”系统排入地表水。目前农业面源污染已成为最重要且分布最广的面源污染，是引起我国众多水体富营养化和粮食安全的主要原因。如何有效地控制农田面源污染物，特别是有毒类农药净化去除是当前农田灌排系统迫切需要解决的关键技术难题。
[0004]然而，分析国内外农田灌溉系统表明，达到农田用水自循环和有效净化污染物的灌排技术还不多见。特别是从系统角度，通过较大尺度灌区灌排体系的合理构建，形成区域水资源自循环体系和排水系统湿地净污相结合，达到节水、净污和生态相统一的技术尚未见到。
【发明内容】
[0005]本发明提出的是一种自循环生态节水型灌溉排水体系及排水方法，其目的:构建一种多功能的自循环的生态灌溉排水系统，为不同地形条件、不同种植模式的农田系统提供一种排洪抗涝的灌溉排水系统，同时达到控制农业面源污染的目的，从而降低农业面源污染物质对下游水体的污染。
[0006]本发明的技术方案:自循环生态节水型灌溉排水体系，其结构是外河I与积水湿地区3间是内外水控制闸2，积水湿地区3内设是抽水泵站4，排水湿地农沟9与积水湿地区3相通，抽水泵站4接地下灌水管5，地下灌水管5接配水池6，配水池6接进水口 8，进水口 8上设分水头7，积水湿地区3接排水湿地农沟9，排水湿地农沟9接排水毛沟10，排水湿地农沟9与田间12间是田埂11。
[0007]其排水方法，包括如下步骤:
1)在农田系统中修建积水湿地区(3)，在积水湿地区(3)和外河(I)之间修建内外水控制闸(2)，用于干旱和汛期调节积水湿地区(3)中的水量；
2)在积水湿地区(3)中的灌溉水体通过抽水泵站(4)提升水头至地下灌水管网(5)输送入每块田对应的配水池(6 )中；
3)再由“T”型分水头(7)分水由进水口(8)进入田间(12)；
4)在田间(12)排水先排至排水毛沟(10)，再汇流到排水湿地农沟(9);
5)水体通过湿地植物(15)净化，最后汇入湿地积水池(3)，形成方框型排水和积水系统，当洪水量大或枯水期量小时，由内外水控制闸(2)调节水量。
[0008]本发明的优点:
1)本发明为独立的自循环灌溉排水体系，即使是干旱和汛涝期都可正常运转，保证了农作物的生长所需的水环境；
2)提高农田灌水利用率，有效节约了水资源，提高农作物产量；
3)本体系采用的自循环灌溉排水有效的对农田中排出的富营养化水分例如氮磷化合物进行生态吸收和循环利用；
4)农田排水在湿地排水农沟中水流绕行增加停留时间，增加沉淀效果，石笼表面的生物可拦截悬浮物，吸收同化有机物，透过石笼的水体和绕流水体形成错流，使水体充分交换；
5)本发明有效强化农田水体自净能力，有效控制农业面源污染，改善河流水环境质量;
6)本发明施工简单，便于推广实施，不要大量基建工程，在农田可广泛应用。
[0009]【附图说明】:
附图1是自循环生态节水型灌溉排水体系构建示意图。
[0010]附图l-ι是图1中的2-2的局部放大图。
[0011]附图2是排水湿地农沟剖面图。
[0012]附图3是田间排水毛沟剖面图。
[0013]图中I是外河，2是内外水控制闸，3是积水湿地区，4是抽水泵站，5是地下灌水管，6是配水池，7是分水头，8是进水口，9是排水湿地农沟，10是排水毛沟，11是田埂，12是田间，13是机耕道路，14是农桥，9_1是石笼，9_2是木粧，10-1是钢丝锻锌网护坡，15_1是水上植物，15-2是沉水植物。
【具体实施方式】
[0014]对照图1，自循环生态节水型灌溉排水体系，其结构是外河I与积水湿地区3间是内外水控制闸2，积水湿地区3内设是抽水泵站4，排水湿地农沟9与积水湿地区3相通，抽水泵站4接地下灌水管5，地下灌水管5接配水池6，配水池6接进水口 8，进水口 8上设分水头7，积水湿地区3接排水湿地农沟9，排水湿地农沟9接排水毛沟10，排水湿地农沟9与田间12间是田埂11。
[0015]对照图1-1，田埋11间是田间12，田间12内有木粧9_2，两木粧9_2间接石笼9_1，石笼9-1间是沉水植物15-2，木粧9-2两侧是水上植物15-1，田埂11上有钢丝镀锌网护坡10-1，
自循环生态节水型灌溉排水体系的排水方法:包括，
1)在农田系统中修建积水湿地区(3)，在积水湿地区(3)和外河(I)之间修建内外水控制闸(2)，用于干旱和汛期调节积水湿地区(3)中的水量；
2)在积水湿地区(3)中的灌溉水体通过抽水泵站(4)提升水头至地下灌水管网(5)输送入每块田对应的配水池(6 )中；
3)再由“T”型分水头(7)分水由进水口(8)进入田间(12)；
4)在田间(12)排水先排至排水毛沟(10)，再汇流到排水湿地农沟(9); 5)水体通过湿地植物(15)净水，最后汇入湿地积水池(3)，形成方框型排水和积水系统。如图1、图1-1所示。
[0016]所述排水湿地农沟(9 )分为两层，底层排水兼石笼(9-1)净化，上层为植物(15 )净水；排水湿地农沟(9)采用纵向蜿蜒形态构建，用木柱(9-2)围封河道岸坡两侧，形成新河床，在两排木粧(9-2)之间放置石笼(9-1 )，在岸坡上种植坡面植物，在常水位以上种植水上植物(15-1)，例如草类等，常水位以下种植沉水植物(15-2)，例如苦草、菹草、金鱼草、轮叶黑藻等，以达到更好的净水效果。如图2所示。
[0017]所述排水毛沟(10)为生态草沟，钢丝镀锌网护坡(10-1)上种植坡面植物，常水位以上种植水上植物(15-1),常水位以下种植沉水植物(15-2)。排水毛沟(10)沿程取一定程度的倾角，以便于排水。如图3所示。
【主权项】
1.自循环生态节水型灌溉排水体系，其特征是外河与积水湿地区间是内外水控制闸，积水湿地区内设是抽水泵站，排水湿地农沟与积水湿地区相通，抽水泵站接地下灌水管，地下灌水管接配水池，配水池接进水口，进水口上设分水头，积水湿地区接排水湿地农沟，排水湿地农沟接排水毛沟，排水湿 地农沟与田间间是田埂。2.根据权利要求1所述的自循环生态节水型灌溉排水体系，其特征是所述田埂间是田间，田间内有木粧，两木粧间接石笼，石笼间是沉水植物，木粧两侧是水上植物，田埂上有钢丝镀锌网护坡。3.根据权利要求1所述的自循环生态节水型灌溉排水体系，其特征是所述进水口设置水量和水质监控装置。4.如权利要求1的自循环生态节水型灌溉排水体系的排水方法，其特征是包括如下步骤: 1)在农田系统中修建积水湿地区，在积水湿地区和外河之间修建内外水控制闸，用于干旱和汛期调节积水湿地区中的水量； 2)在积水湿地区中的灌溉水体通过抽水泵站提升水头至地下灌水管网输送入每块田对应的配水池中； 3)再由“T”型分水头分水由进水口进入田间； 4)在田间排水先排至排水毛沟，再汇流到排水湿地农沟； 5)水体通过湿地植物净水，最后汇入湿地积水池，形成方框型排水和积水系统，当洪水量大或枯水期量小时，由内外水控制闸调节水量。5.如权利要求4的自循环生态节水型灌溉排水体系的排水方法，其特征是所述排水湿地农沟分为两层，底层排水兼石笼净化，上层为植物净水；排水湿地农沟采用纵向蜿蜒形态构建，用木柱围封河道岸坡两侧，形成新河床，在两排木粧之间放置石笼，在岸坡上种植坡面植物，在常水位以上种植水上植物，例如草类，常水位以下种植沉水植物，例如苦草、菹草、金鱼草、轮叶黑藻，以达到更好的净水效果。6.如权利要求4的自循环生态节水型灌溉排水体系的排水方法，其特征是所述排水毛沟为生态草沟，钢丝镀锌网护坡上种植坡面植物，常水位以上种植水上植物，常水位以下种植沉水植物；排水毛沟沿程取一倾角，以便于排水。
【专利摘要】本发明涉及一种自循环生态节水型灌溉排水体系及排水方法。其结构是外河1与积水湿地区3间是内外水控制闸2，积水湿地区3内设是抽水泵站4，排水湿地农沟9与积水湿地区3相通，抽水泵站4接地下灌水管5，地下灌水管5接配水池6，配水池6接进水口8，进水口8上设分水头7，积水湿地区3接排水湿地农沟9，排水湿地农沟9接排水毛沟10，排水湿地农沟9与田间12间是田埂11。优点：保证了农作物的生长所需的水环境； 提高农田灌水利用率，有效节约了水资源，提高农作物产量；实现了使水体充分交换；改善河流水环境质量；施工简单，便于推广实施，不要大量基建工程，在农田可广泛应用。
【IPC分类】E02B11/00, E02B13/00, E02B13/02, A01G25/00
【公开号】CN104895027
【申请号】CN201510321022
【发明人】王沛芳, 王超, 钱进, 侯俊, 饶磊, 俞阳
【申请人】河海大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种自循环生态节水型灌溉排水体系及排水方法，属于农田水利灌溉排水技术及农业面源控制技术和生态修复领域。
【背景技术】
[0002]我国是个水资源严重短缺的国家，同时水资源利用率也十分低下，其一大部分原因是由我国农业灌溉用水的浪费造成的。农业用水是可再生利用的水资源，如何通过灌排系统的优化设计和科学布局，实现农田用水的自循环利用是解决水资源短缺的重要途径。
[0003]在灌区农田排水方面，由于农田施肥、喷撒农药等产生农业面源污染。农业面源污染通过农田排水“毛渠-农渠-斗渠-支渠-干渠”系统排入地表水。目前农业面源污染已成为最重要且分布最广的面源污染，是引起我国众多水体富营养化和粮食安全的主要原因。如何有效地控制农田面源污染物，特别是有毒类农药净化去除是当前农田灌排系统迫切需要解决的关键技术难题。
[0004]然而，分析国内外农田灌溉系统表明，达到农田用水自循环和有效净化污染物的灌排技术还不多见。特别是从系统角度，通过较大尺度灌区灌排体系的合理构建，形成区域水资源自循环体系和排水系统湿地净污相结合，达到节水、净污和生态相统一的技术尚未见到。
【发明内容】
[0005]本发明提出的是一种自循环生态节水型灌溉排水体系及排水方法，其目的:构建一种多功能的自循环的生态灌溉排水系统，为不同地形条件、不同种植模式的农田系统提供一种排洪抗涝的灌溉排水系统，同时达到控制农业面源污染的目的，从而降低农业面源污染物质对下游水体的污染。
[0006]本发明的技术方案:自循环生态节水型灌溉排水体系，其结构是外河I与积水湿地区3间是内外水控制闸2，积水湿地区3内设是抽水泵站4，排水湿地农沟9与积水湿地区3相通，抽水泵站4接地下灌水管5，地下灌水管5接配水池6，配水池6接进水口 8，进水口 8上设分水头7，积水湿地区3接排水湿地农沟9，排水湿地农沟9接排水毛沟10，排水湿地农沟9与田间12间是田埂11。
[0007]其排水方法，包括如下步骤:
1)在农田系统中修建积水湿地区(3)，在积水湿地区(3)和外河(I)之间修建内外水控制闸(2)，用于干旱和汛期调节积水湿地区(3)中的水量；
2)在积水湿地区(3)中的灌溉水体通过抽水泵站(4)提升水头至地下灌水管网(5)输送入每块田对应的配水池(6 )中；
3)再由“T”型分水头(7)分水由进水口(8)进入田间(12)；
4)在田间(12)排水先排至排水毛沟(10)，再汇流到排水湿地农沟(9);
5)水体通过湿地植物(15)净化，最后汇入湿地积水池(3)，形成方框型排水和积水系统，当洪水量大或枯水期量小时，由内外水控制闸(2)调节水量。
[0008]本发明的优点:
1)本发明为独立的自循环灌溉排水体系，即使是干旱和汛涝期都可正常运转，保证了农作物的生长所需的水环境；
2)提高农田灌水利用率，有效节约了水资源，提高农作物产量；
3)本体系采用的自循环灌溉排水有效的对农田中排出的富营养化水分例如氮磷化合物进行生态吸收和循环利用；
4)农田排水在湿地排水农沟中水流绕行增加停留时间，增加沉淀效果，石笼表面的生物可拦截悬浮物，吸收同化有机物，透过石笼的水体和绕流水体形成错流，使水体充分交换；
5)本发明有效强化农田水体自净能力，有效控制农业面源污染，改善河流水环境质量;
6)本发明施工简单，便于推广实施，不要大量基建工程，在农田可广泛应用。
[0009]【附图说明】:
附图1是自循环生态节水型灌溉排水体系构建示意图。
[0010]附图l-ι是图1中的2-2的局部放大图。
[0011]附图2是排水湿地农沟剖面图。
[0012]附图3是田间排水毛沟剖面图。
[0013]图中I是外河，2是内外水控制闸，3是积水湿地区，4是抽水泵站，5是地下灌水管，6是配水池，7是分水头，8是进水口，9是排水湿地农沟，10是排水毛沟，11是田埂，12是田间，13是机耕道路，14是农桥，9_1是石笼，9_2是木粧，10-1是钢丝锻锌网护坡，15_1是水上植物，15-2是沉水植物。
【具体实施方式】
[0014]对照图1，自循环生态节水型灌溉排水体系，其结构是外河I与积水湿地区3间是内外水控制闸2，积水湿地区3内设是抽水泵站4，排水湿地农沟9与积水湿地区3相通，抽水泵站4接地下灌水管5，地下灌水管5接配水池6，配水池6接进水口 8，进水口 8上设分水头7，积水湿地区3接排水湿地农沟9，排水湿地农沟9接排水毛沟10，排水湿地农沟9与田间12间是田埂11。
[0015]对照图1-1，田埋11间是田间12，田间12内有木粧9_2，两木粧9_2间接石笼9_1，石笼9-1间是沉水植物15-2，木粧9-2两侧是水上植物15-1，田埂11上有钢丝镀锌网护坡10-1，
自循环生态节水型灌溉排水体系的排水方法:包括，
1)在农田系统中修建积水湿地区(3)，在积水湿地区(3)和外河(I)之间修建内外水控制闸(2)，用于干旱和汛期调节积水湿地区(3)中的水量；
2)在积水湿地区(3)中的灌溉水体通过抽水泵站(4)提升水头至地下灌水管网(5)输送入每块田对应的配水池(6 )中；
3)再由“T”型分水头(7)分水由进水口(8)进入田间(12)；
4)在田间(12)排水先排至排水毛沟(10)，再汇流到排水湿地农沟(9); 5)水体通过湿地植物(15)净水，最后汇入湿地积水池(3)，形成方框型排水和积水系统。如图1、图1-1所示。
[0016]所述排水湿地农沟(9 )分为两层，底层排水兼石笼(9-1)净化，上层为植物(15 )净水；排水湿地农沟(9)采用纵向蜿蜒形态构建，用木柱(9-2)围封河道岸坡两侧，形成新河床，在两排木粧(9-2)之间放置石笼(9-1 )，在岸坡上种植坡面植物，在常水位以上种植水上植物(15-1)，例如草类等，常水位以下种植沉水植物(15-2)，例如苦草、菹草、金鱼草、轮叶黑藻等，以达到更好的净水效果。如图2所示。
[0017]所述排水毛沟(10)为生态草沟，钢丝镀锌网护坡(10-1)上种植坡面植物，常水位以上种植水上植物(15-1),常水位以下种植沉水植物(15-2)。排水毛沟(10)沿程取一定程度的倾角，以便于排水。如图3所示。
【主权项】
1.自循环生态节水型灌溉排水体系，其特征是外河与积水湿地区间是内外水控制闸，积水湿地区内设是抽水泵站，排水湿地农沟与积水湿地区相通，抽水泵站接地下灌水管，地下灌水管接配水池，配水池接进水口，进水口上设分水头，积水湿地区接排水湿地农沟，排水湿地农沟接排水毛沟，排水湿 地农沟与田间间是田埂。2.根据权利要求1所述的自循环生态节水型灌溉排水体系，其特征是所述田埂间是田间，田间内有木粧，两木粧间接石笼，石笼间是沉水植物，木粧两侧是水上植物，田埂上有钢丝镀锌网护坡。3.根据权利要求1所述的自循环生态节水型灌溉排水体系，其特征是所述进水口设置水量和水质监控装置。4.如权利要求1的自循环生态节水型灌溉排水体系的排水方法，其特征是包括如下步骤: 1)在农田系统中修建积水湿地区，在积水湿地区和外河之间修建内外水控制闸，用于干旱和汛期调节积水湿地区中的水量； 2)在积水湿地区中的灌溉水体通过抽水泵站提升水头至地下灌水管网输送入每块田对应的配水池中； 3)再由“T”型分水头分水由进水口进入田间； 4)在田间排水先排至排水毛沟，再汇流到排水湿地农沟； 5)水体通过湿地植物净水，最后汇入湿地积水池，形成方框型排水和积水系统，当洪水量大或枯水期量小时，由内外水控制闸调节水量。5.如权利要求4的自循环生态节水型灌溉排水体系的排水方法，其特征是所述排水湿地农沟分为两层，底层排水兼石笼净化，上层为植物净水；排水湿地农沟采用纵向蜿蜒形态构建，用木柱围封河道岸坡两侧，形成新河床，在两排木粧之间放置石笼，在岸坡上种植坡面植物，在常水位以上种植水上植物，例如草类，常水位以下种植沉水植物，例如苦草、菹草、金鱼草、轮叶黑藻，以达到更好的净水效果。6.如权利要求4的自循环生态节水型灌溉排水体系的排水方法，其特征是所述排水毛沟为生态草沟，钢丝镀锌网护坡上种植坡面植物，常水位以上种植水上植物，常水位以下种植沉水植物；排水毛沟沿程取一倾角，以便于排水。
【专利摘要】本发明涉及一种自循环生态节水型灌溉排水体系及排水方法。其结构是外河1与积水湿地区3间是内外水控制闸2，积水湿地区3内设是抽水泵站4，排水湿地农沟9与积水湿地区3相通，抽水泵站4接地下灌水管5，地下灌水管5接配水池6，配水池6接进水口8，进水口8上设分水头7，积水湿地区3接排水湿地农沟9，排水湿地农沟9接排水毛沟10，排水湿地农沟9与田间12间是田埂11。优点：保证了农作物的生长所需的水环境； 提高农田灌水利用率，有效节约了水资源，提高农作物产量；实现了使水体充分交换；改善河流水环境质量；施工简单，便于推广实施，不要大量基建工程，在农田可广泛应用。
【IPC分类】E02B11/00, E02B13/00, E02B13/02, A01G25/00
【公开号】CN104895027
【申请号】CN201510321022
【发明人】王沛芳, 王超, 钱进, 侯俊, 饶磊, 俞阳
【申请人】河海大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
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