一種控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法，即在熱帶、亞熱帶地區(qū)構(gòu)建多塘系統(tǒng)，該多塘系統(tǒng)包括多個農(nóng)田水凈化塘單元；每個農(nóng)田水凈化塘單元包括農(nóng)田、水質(zhì)凈化塘和泵站，其具體步驟包括：S1確定總庫容，S2確定分區(qū)庫容，S3構(gòu)建分區(qū)內(nèi)的多塘體系，S4連通各分區(qū)形成多塘系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)具有雨季蓄水、凈化，旱季減少提灌量并凈化農(nóng)田回水的優(yōu)點(diǎn)。

Construction method of multi pond system for controlling agricultural non-point source pollution

The construction method of multi pond system, the invention discloses a control of agricultural non-point source pollution, namely the construction of multi pond system in tropical and subtropical regions, the multi pond system comprises a plurality of farmland water purifying pond unit; each unit of farmland water purification ponds including farmland, water purification pond and pump station, includes the following steps: S1 to determine the total capacity of S2, determine the partition of storage capacity, S3 construction zone multi ponds system, S4 connected partitions form multi pond system. The invention has the rainy season water, purification, purification and reduce the amount of dry season irrigation farmland backwater advantages.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于環(huán)境治理
，具體涉及一種控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法。
技術(shù)介紹
全球在亞熱帶、熱帶有大量的農(nóng)田，由于這些地區(qū)的氣候很適用農(nóng)作物的生長，人類的活動日益頻繁，隨著流域人口與經(jīng)濟(jì)壓力的增加，這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染日趨嚴(yán)重，這使得水體的污染也日益增加。農(nóng)田回歸水、雨水徑流是將農(nóng)業(yè)面源污染帶入水體的主要途徑，因此，研究制定有效的面源污水截流措施，削減農(nóng)業(yè)面源污染物進(jìn)入水體，成為控制農(nóng)業(yè)面源污染、遏制水體富營養(yǎng)化的重要研究內(nèi)容。農(nóng)業(yè)面源污染攔截技術(shù)主要包括生態(tài)溝渠技術(shù)、攔截壩技術(shù)、人工濕地技術(shù)等，生態(tài)塘是人工濕地技術(shù)的一種，又稱為穩(wěn)定塘，污水通過在生態(tài)塘內(nèi)較長時間停留，利用水生植物、微生物、水生動物等生物綜合作用，使污染物降解，污水得以凈化。生態(tài)塘庫具有運(yùn)行費(fèi)用低、管理簡單等的優(yōu)點(diǎn)，同時該技術(shù)可以通過養(yǎng)殖、種植以及處理水農(nóng)灌回用創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。但生態(tài)塘技術(shù)也存在一定缺陷：處理效率不穩(wěn)定，水力停留時間較長，占地面積大，基建費(fèi)用高等。目前，生態(tài)塘工藝正朝著系統(tǒng)化、資源化、生態(tài)化、美學(xué)化的方向發(fā)展，營造一體化的動植物復(fù)合生態(tài)體系，將成為生態(tài)塘庫處理工藝的發(fā)展方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種凈化效果好、水資源利用率高、建設(shè)工程量小的控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法，在熱帶或亞熱帶地區(qū)構(gòu)建多塘系統(tǒng)，該多塘系統(tǒng)包括多個農(nóng)田水凈化塘單元；每個農(nóng)田水凈化塘單元包括農(nóng)田、水質(zhì)凈化塘和泵站；所述農(nóng)田的最低點(diǎn)與所述水質(zhì)凈化塘的進(jìn)水口連通，用以將雨季降雨徑流和旱季農(nóng)田回水排入水質(zhì)凈化塘進(jìn)行水質(zhì)凈化；所述泵站的進(jìn)水端與所述水質(zhì)凈化塘連通，該泵站的出水端與所述農(nóng)田的最高點(diǎn)連通，以實現(xiàn)農(nóng)田水凈化塘單元的循環(huán)提灌和水質(zhì)凈化；上述農(nóng)田水凈化塘單元按海拔高度從下到上依次劃分為第一級農(nóng)田水凈化塘單元、第二級農(nóng)田水凈化塘單元、第三級農(nóng)田水凈化塘單元……第N級農(nóng)田水凈化塘單元；每級農(nóng)田水凈 化塘單元均有若干個；其中，上一級農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘通過灌溉溝渠與下一級農(nóng)田水凈化塘單元的農(nóng)田連通；位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間通過相應(yīng)的橫向連通渠連通；具體包括以下步驟：S1：確定總庫容：計算目標(biāo)地區(qū)的庫容對應(yīng)的截流率和減少提水量，繪制總庫容與截流率和減少提水量的關(guān)系圖，并依據(jù)該關(guān)系圖確定總庫容；所述的總庫容是所有農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘的庫容之和；所述的農(nóng)田面積是所有農(nóng)田水凈化塘單元農(nóng)田的面積之和；S2：確定分區(qū)庫容：將目標(biāo)地區(qū)劃分為m個分區(qū)，標(biāo)記為分區(qū)m，m為≥1的整數(shù)；根據(jù)分區(qū)m內(nèi)的不同污染物負(fù)荷，計算分區(qū)m的庫容占總庫容的比例，得到分區(qū)m的庫容；S3：構(gòu)建分區(qū)m內(nèi)的多塘體系：S31：在分區(qū)m內(nèi)在相應(yīng)的農(nóng)田的最低點(diǎn)附近挖設(shè)水質(zhì)凈化塘，并建設(shè)相應(yīng)的泵站，使所述泵站的進(jìn)水端與所述水質(zhì)凈化塘連通，出水端與所述農(nóng)田的最高點(diǎn)連通，以形成M個獨(dú)立的農(nóng)田水凈化塘單元，M取≥1的整數(shù)；其中，分區(qū)m中所有的水質(zhì)凈化塘的庫容之和等于步驟S2確定的分區(qū)m的庫容；S32：將上述M個農(nóng)田水凈化塘單元按海拔高度從下到上依次劃分為第一級農(nóng)田水凈化塘單元、第二級農(nóng)田水凈化塘單元、第三級農(nóng)田水凈化塘單元……第N級農(nóng)田水凈化塘單元；每級農(nóng)田水凈化塘單元均有若干個；其中，上一級農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘通過灌溉溝渠與下一級農(nóng)田水凈化塘單元的農(nóng)田連通；S33：在位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間挖設(shè)橫向連通渠，形成第一級橫向連通渠、第二級橫向連通渠……第N級橫向連通渠；S4：在m個分區(qū)之間位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間挖設(shè)橫向連通渠，使目標(biāo)地區(qū)的農(nóng)田水凈化塘單元連為一體，形成多塘系統(tǒng)。進(jìn)一步，所述的水質(zhì)凈化塘為生態(tài)塘庫，該生態(tài)塘庫中配有水生植物和水生動物；其中，總庫容的40％為水生植物和水生動物生存保有水量，60％的總庫容用于灌溉調(diào)蓄。更進(jìn)一步，S1中的截流率和減少提水量按以下步驟計算：S11：設(shè)總庫容以40％總庫容起始運(yùn)行，選擇農(nóng)灌用水量為0的一天為起始點(diǎn)，即有降水入庫，定義該天的i＝1；塘庫運(yùn)行過程設(shè)計為：降雨徑流進(jìn)塘——農(nóng)灌用水出塘——農(nóng)田回歸水進(jìn)塘；S12：計算目標(biāo)地區(qū)的來水量：降雨徑流日來水量Ri——Ri＝PiAr；灌溉回水日來水量Lgi——Lgi＝(Gi-Pi)Ab，Gi＞Pi；日來水總量Li——Li＝Ri+Lgi；S13：計算目標(biāo)地區(qū)的日農(nóng)灌用水量：S14：建塘庫前日提水量T0i和建塘庫后日可用水量△Vi：T0i＝Ui；Vmax＝0.6V總；S15：計算建庫后日提水量Tei≥0；S16：計算降雨徑流來水后日剩余可用水量△Vpi：0≤ΔVpi≤Vm；當(dāng)1≤i≤t時，ΔVpi＝Vm；當(dāng)i>1時，ΔVpi＝max(ΔVgi-1-Li-1,0)；S17：計算回水來水后剩余日可用水量△Vgi0≤ΔVgi≤Vm；當(dāng)△Vpi＜Ri時，ΔVgi＝min(Vm,Ui)；當(dāng)△Vpi>Ri時，ΔVgi＝min(Vm,ΔVpi-Ri+Ui)；S18：日溢流量Yi日降雨溢流：日回水溢流：Ygi＝max(0,Lgi-Vgi)；日總溢流量：Yi＝Y(jié)pi+Ygi；S19：計算截流率和減少提水量：減少提水量V減＝∑Tei-∑T0i；截流率：S20：調(diào)節(jié)總庫容以計算對應(yīng)截流率與減少提水量，并繪制三者關(guān)系曲線確定總庫容；上述公式中，Ri——第i日降雨徑流量；Pi——第i日降雨量；Gi——第i日灌溉定額；Lgi——第i日灌溉回水量；Li——第i日塘庫總來水量；Ui——第i日塘庫提供的農(nóng)灌用水量；T0i——建塘前農(nóng)灌提水量；△Vi——建塘后第i日塘內(nèi)可使用水量；V總——總庫容；Vmax——可用最大庫容(為總庫容的60％)；Tei——建塘后第i日用于農(nóng)灌的提水量；△Vpi——第i日降雨徑流入塘后塘內(nèi)可用水量；△Vgi——第i日農(nóng)灌回水入塘后塘內(nèi)可用水量；Yi——第i日溢流水量；Ypi——第i日降雨徑流溢流水量；Ygi——第i日農(nóng)灌回水溢流水量；A——服務(wù)農(nóng)田面積；r——徑流系數(shù)；b——農(nóng)灌回水系數(shù)；V減——建塘后可減少的農(nóng)灌提水量；n——建塘后農(nóng)業(yè)面源污水截流率；i取≥1的整數(shù)；上述塘、塘庫均指連通后的水質(zhì)凈化塘，總庫容指所有水質(zhì)凈化塘的庫容之和。更進(jìn)一步，S2中分區(qū)m的庫容占總庫容的比例按下式計算：分區(qū)庫容占比：式中n——主要控制污染物為n種；j——第j個分區(qū)，分區(qū)總數(shù)為m；Qaj——表示第j個分區(qū)中污染物a的負(fù)荷；所述的n、j均取≥1的整數(shù)；庫容平均分配參數(shù)：分區(qū)庫容分配參數(shù)：式中V總——總庫容規(guī)模；Aj——第j個分區(qū)的塘庫對應(yīng)的農(nóng)田的面積。進(jìn)一步，還包括步驟S5：在相鄰兩級的農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間挖設(shè)縱向調(diào)蓄渠，用以在重力作用下實現(xiàn)對N級農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘中的儲水量進(jìn)行自然調(diào)度和多級凈化。進(jìn)一步，還包括步驟S6：在相鄰兩級的農(nóng)田水凈化塘單元的泵站之間架設(shè)管道使之連通，以實現(xiàn)對N級農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘中的水進(jìn)行高度方向上的調(diào)配來實現(xiàn)再次多級凈化和循環(huán)利用。進(jìn)一步，還包括步驟S7：在分區(qū)m內(nèi)挖設(shè)若干條垂直于等高線的縱向生態(tài)渠，使縱本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，在熱帶或亞熱帶地區(qū)構(gòu)建多塘系統(tǒng)，該多塘系統(tǒng)包括多個農(nóng)田水凈化塘單元；每個農(nóng)田水凈化塘單元包括農(nóng)田、水質(zhì)凈化塘和泵站；所述農(nóng)田的最低點(diǎn)與所述水質(zhì)凈化塘的進(jìn)水口連通，用以將雨季降雨徑流和旱季農(nóng)田回水排入水質(zhì)凈化塘進(jìn)行水質(zhì)凈化；所述泵站的進(jìn)水端與所述水質(zhì)凈化塘連通，該泵站的出水端與所述農(nóng)田的最高點(diǎn)連通，以實現(xiàn)農(nóng)田水凈化塘單元的循環(huán)提灌和水質(zhì)凈化；上述農(nóng)田水凈化塘單元按海拔高度從下到上依次劃分為第一級農(nóng)田水凈化塘單元、第二級農(nóng)田水凈化塘單元、第三級農(nóng)田水凈化塘單元……第N級農(nóng)田水凈化塘單元；每級農(nóng)田水凈化塘單元均有若干個；其中，上一級農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘通過灌溉溝渠與下一級農(nóng)田水凈化塘單元的農(nóng)田連通；位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間通過相應(yīng)的橫向連通渠連通；具體包括以下步驟：S1：確定總庫容：計算目標(biāo)地區(qū)的庫容對應(yīng)的截流率和減少提水量，繪制總庫容與截流率和減少提水量的關(guān)系圖，并依據(jù)該關(guān)系圖確定總庫容；所述的總庫容是所有農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘的庫容之和；所述的農(nóng)田面積是所有農(nóng)田水凈化塘單元農(nóng)田的面積之和；S2：確定分區(qū)庫容：將目標(biāo)地區(qū)劃分為m個分區(qū)，標(biāo)記為分區(qū)m，m為≥1的整數(shù)；根據(jù)分區(qū)m內(nèi)的不同污染物負(fù)荷，計算分區(qū)m的庫容占總庫容的比例，得到分區(qū)m的庫容；S3：構(gòu)建分區(qū)m內(nèi)的多塘體系：S31：在分區(qū)m內(nèi)在相應(yīng)的農(nóng)田的最低點(diǎn)附近挖設(shè)水質(zhì)凈化塘，并建設(shè)相應(yīng)的泵站，使所述泵站的進(jìn)水端與所述水質(zhì)凈化塘連通，出水端與所述農(nóng)田的最高點(diǎn)連通，以形成M個獨(dú)立的農(nóng)田水凈化塘單元，M取≥1的整數(shù)；其中，分區(qū)m中所有的水質(zhì)凈化塘的庫容之和等于步驟S2確定的分區(qū)m的庫容；S32：將上述M個農(nóng)田水凈化塘單元按海拔高度從下到上依次劃分為第一級農(nóng)田水凈化塘單元、第二級農(nóng)田水凈化塘單元、第三級農(nóng)田水凈化塘單元……第N級農(nóng)田水凈化塘單元；每級農(nóng)田水凈化塘單元均有若干個；其中，上一級農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘通過灌溉溝渠與下一級農(nóng)田水凈化塘單元的農(nóng)田連通；S33：在位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間挖設(shè)橫向連通渠，形成第一級橫向連通渠、第二級橫向連通渠……第N級橫向連通渠；S4：在m個分區(qū)之間位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間挖設(shè)橫向連通渠，使目標(biāo)地區(qū)的農(nóng)田水凈化塘單元連為一體，形成多塘系統(tǒng)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，在熱帶或亞熱帶地區(qū)構(gòu)建多塘系統(tǒng)，該多塘系統(tǒng)包括多個農(nóng)田水凈化塘單元；每個農(nóng)田水凈化塘單元包括農(nóng)田、水質(zhì)凈化塘和泵站；所述農(nóng)田的最低點(diǎn)與所述水質(zhì)凈化塘的進(jìn)水口連通，用以將雨季降雨徑流和旱季農(nóng)田回水排入水質(zhì)凈化塘進(jìn)行水質(zhì)凈化；所述泵站的進(jìn)水端與所述水質(zhì)凈化塘連通，該泵站的出水端與所述農(nóng)田的最高點(diǎn)連通，以實現(xiàn)農(nóng)田水凈化塘單元的循環(huán)提灌和水質(zhì)凈化；上述農(nóng)田水凈化塘單元按海拔高度從下到上依次劃分為第一級農(nóng)田水凈化塘單元、第二級農(nóng)田水凈化塘單元、第三級農(nóng)田水凈化塘單元……第N級農(nóng)田水凈化塘單元；每級農(nóng)田水凈化塘單元均有若干個；其中，上一級農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘通過灌溉溝渠與下一級農(nóng)田水凈化塘單元的農(nóng)田連通；位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間通過相應(yīng)的橫向連通渠連通；具體包括以下步驟：S1：確定總庫容：計算目標(biāo)地區(qū)的庫容對應(yīng)的截流率和減少提水量，繪制總庫容與截流率和減少提水量的關(guān)系圖，并依據(jù)該關(guān)系圖確定總庫容；所述的總庫容是所有農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘的庫容之和；所述的農(nóng)田面積是所有農(nóng)田水凈化塘單元農(nóng)田的面積之和；S2：確定分區(qū)庫容：將目標(biāo)地區(qū)劃分為m個分區(qū)，標(biāo)記為分區(qū)m，m為≥1的整數(shù)；根據(jù)分區(qū)m內(nèi)的不同污染物負(fù)荷，計算分區(qū)m的庫容占總庫容的比例，得到分區(qū)m的庫容；S3：構(gòu)建分區(qū)m內(nèi)的多塘體系：S31：在分區(qū)m內(nèi)在相應(yīng)的農(nóng)田的最低點(diǎn)附近挖設(shè)水質(zhì)凈化塘，并建設(shè)相應(yīng)的泵站，使所述泵站的進(jìn)水端與所述水質(zhì)凈化塘連通，出水端與所述農(nóng)田的最高點(diǎn)連通，以形成M個獨(dú)立的農(nóng)田水凈化塘單元，M取≥1的整數(shù)；其中，分區(qū)m中所有的水質(zhì)凈化塘的庫容之和等于步驟S2確定的分區(qū)m的庫容；S32：將上述M個農(nóng)田水凈化塘單元按海拔高度從下到上依次劃分為第一級農(nóng)田水凈化塘單元、第二級農(nóng)田水凈化塘單元、第三級農(nóng)田水凈化塘單元……第N級農(nóng)田水凈化塘單元；每級農(nóng)田水凈化塘單元均有若干個；其中，上一級農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘通過灌溉溝渠與下一級農(nóng)田水凈化塘單元的農(nóng)田連通；S33：在位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間挖設(shè)橫向連通渠，形成第一級橫向連通渠、第二級橫向連通渠……第N級橫向連通渠；S4：在m個分區(qū)之間位于同一級的相鄰兩個農(nóng)田水凈化塘單元的水質(zhì)凈化塘之間挖設(shè)橫向連通渠，使目標(biāo)地區(qū)的農(nóng)田水凈化塘單元連為一體，形成多塘系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，所述的水質(zhì)凈化塘為生態(tài)塘庫，該生態(tài)塘庫中配有水生植物和水生動物；其中，總庫容的40％為水生植物和水生動物生存保有水量，60％的總庫容用于灌溉調(diào)蓄。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制農(nóng)業(yè)面源污染的多塘系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，S1中的截流率和減少提水量按以下步驟計算：S11：設(shè)總庫容以40％總庫容起始運(yùn)行，選擇農(nóng)灌用水量為0的一天為起始點(diǎn)，即有降水入庫，定義該天的i＝1；塘庫運(yùn)行過程設(shè)計為：降雨徑流進(jìn)塘——農(nóng)灌用水出塘——農(nóng)田回歸水進(jìn)塘；S12：計算目標(biāo)地區(qū)的來水量：降雨徑流日來水量Ri——Ri＝PiAr；灌溉回水日來水量Lgi——Lgi＝(Gi-Pi)Ab，Gi＞Pi；日來水總量Li——Li＝Ri+Lgi；S13：計算目標(biāo)地區(qū)的日農(nóng)灌用水量：Ui——S14：建塘庫前日提水量T0i和建塘庫后日可用水量△Vi：T0i＝Ui； ΔV i = L i - U i , i = 1 ΔV i ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：付國楷，鐘科，王宇飛，陳衍東，張紹博，
申請(專利權(quán))人：重慶大方生態(tài)環(huán)境治理股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;50