CN102976494A

CN102976494A - 一种多生境生态塘系统

Info

Publication number: CN102976494A
Application number: CN2012105180340A
Authority: CN
Inventors: 吴磊; 吕锡武; 李先宁; 赵家星
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开了一种多生境生态塘系统，所述生态塘系统将水塘划分为挺水与浮叶植物生境区、人工强化生境区和沉水植物生境区三个生境区域，挺水与浮叶植物生境区、人工强化生境区和沉水植物生境区从水塘进水口一侧向出水口一侧依次排列，挺水与浮叶植物生境区，用于拦截进水中的颗粒态污染物；人工强化生境区，用于去除水塘中的氮、磷污染物；沉水植物生境区，用于进一步吸收转化水塘中的氮、磷污染物。本发明将农田附近的水塘、沟渠和低洼地改造为多生境生态塘，用于拦截和净化随农田径流流失的氮、磷，其不仅利用了农田周围本身所具备的地理条件，在不浪费田地资源的情况下，达到了因地制宜拦截农田径流氮、磷污染物的目的。

Description

一种多生境生态塘系统

技术领域

本发明属于环境污染治理领域，尤其是指一种用于拦截、净化农田径流中氮、磷污染物的多生境生态塘系统。

背景技术

如今，主要的面源污染为大面积的农业用地，包括蔬菜地、稻田、麦田等农田。近年来，农业面源污染源已成为周围水体污染的重要来源，其流失的氮、磷是造成水体富营养化的主要原因。农田的施用化肥，并不能完全被农作物吸收，大量残留在田地里的氮、磷污染物就会在降雨后以径流的形式流失出来，排入周围的水体，造成水体富营养化。如何在氮、磷污染物径流流失的途径上进行拦截，净化农田的排水水质，这就需要在农田周围占用一定面积的田地，来进行水质净化系统的构建。然而，在农业用地如此紧张的情况下，如何因地制宜，在不占用农业用地的前提下，又能实现对农田径流中氮、磷污染物的拦截、净化，这就需要进行研究和开发，找到适合的污染物拦截、净化方法来解决这个矛盾。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于拦截、净化农田径流中氮、磷污染物的多生境生态塘系统。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种多生境生态塘系统，所述生态塘系统将水塘划分为挺水与浮叶植物生境区、人工强化生境区和沉水植物生境区三个生境区域，所述挺水与浮叶植物生境区、人工强化生境区和沉水植物生境区从水塘进水口一侧向出水口一侧依次排列，其中：

所述挺水与浮叶植物生境区，位于水塘进水口一侧的浅水区域，用于拦截进水中颗粒态污染物；

所述人工强化生境区，位于水塘的深水区域，用于去除水塘中的氮、磷污染物；

所述沉水植物生境区，位于水塘出水口一侧的浅水区域，用于进一步吸收转化水塘中的氮、磷污染物。

其中，所述挺水与浮叶植物生境区由挺水植物和浮叶植物组成，所述挺水植物靠近水塘进水口一侧的岸边，所述浮叶植物紧邻挺水植物种植。

其中，所述挺水植物为芦苇、菖蒲、香蒲、美人蕉、菰、水葱、香根草或水竹等可以在水深50cm以下的浅水环境中生长的挺水植物，所述浮叶植物为睡莲、荷花、凤眼莲、水鳖、荇菜、萍蓬草或芡实等可以在水深150cm以下的水域中生长的浮叶植物。

其中，所述人工强化生境区包括悬浮在水塘深水区的多个生态浮床，每个生态浮床竖直分成植物种植层、水生动物养殖层和人工介质毛毡悬挂层，所述植物种植层悬浮于水塘的水面之上；所述水生动物养殖层位于植物种植层的下方，并处于水塘的水面之下；所述人工介质毛毡悬挂层位于水生动物养殖层的下方，并悬挂至水塘底部。

其中，所述生态浮床的长宽比为1：1~5：1，且生态浮床的长不超过5m，相邻生态浮床的间隔为1m~5m。

其中，所述生态浮床的覆盖面积占该生境区水塘表面积的20%~35%。

其中，所述植物种植层夏秋季种植空心菜、香蒲、美人蕉或菰等具有一定经济价值的植物，冬季种植水芹菜、芦竹、富贵竹或吊兰等具有一定耐寒能力的植物，所述水生动物养殖层养殖的水生动物包括螺蛳和贝类，所述人工介质毛毡悬挂层悬挂的人工介质毛毡的材质为天然纤维或化学纤维。

其中，所述沉水植物生境区种植的沉水植物为黑藻、伊乐藻、苦草、金鱼藻、狐尾藻、茨藻、眼子菜或轮藻等可以在水深150cm以下的水域中生长的沉水植物，沉水植物的种植覆盖率不少于该生境区的75%。

有益效果：本发明将农田附近的水塘、沟渠和低洼地改造为多生境生态塘，用于拦截和净化随农田径流流失的氮、磷，其不仅利用了农田周围本身所具备的地理条件，在不浪费田地资源的情况下，达到了因地制宜拦截农田径流氮、磷污染物的目的，同时种植的空心菜、水芹菜等经济作物以及放养的螺蛳、贝类等水生动物，都可以获得可观的经济效益，睡莲、芦苇等水生植物还具有美化环境的景观效应，本发明特别适用于湖泊、水库、饮用水水源保护地等环境风险较高地区周边的农田径流的污染控制。

附图说明

图1为本发明提供的一种多生境生态塘系统拦截、净化农田径流中氮、磷污染物的流程示意图；

图2为本发明提供的一种多生境生态塘系统的俯视图；

图3为本发明提供的一种多生境生态塘系统的剖面图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1

如图1~3所示，多生境生态塘系统是将水塘划分为挺水与浮叶植物生境区1、人工强化生境区2和沉水植物生境区3三个生境区域，挺水与浮叶植物生境区1、人工强化生境区2和沉水植物生境区3由生态塘进水口一侧向出水口一侧依次排列；

挺水与浮叶植物生境区1，位于水塘进水口一侧的浅水区域，由挺水植物芦苇和浮叶植物睡莲组成，挺水植物芦苇的种植区域位于进水口一侧的水面边缘至水深15cm的区域，该区域植株种植间隔25cm，前后排相间种植，每排间距25cm，浮叶植物睡莲的种植区域位于水深15cm至50cm区域，睡莲莲叶的覆盖率为睡莲种植区域的75%，植物生境区将农田径流中的植物枯枝败叶和较大土壤颗粒拦截；

人工强化生境区2，位于水塘的深水区域，该生境区悬浮多个生态浮床，每个生态浮床竖直分成植物种植层、水生动物养殖层和人工介质毛毡悬挂层，植物种植层悬浮于水塘的表面，水生动物养殖层和人工介质毛毡悬挂层均位于水塘表面的下方，水生动物养殖层位于植物种植层的下方，人工介质毛毡悬挂层位于水生动物养殖层的下方，人工介质毛毡悬挂至水塘底部；生态浮床的长为2m，宽为2m，相邻生态浮床的间隔为2m，生态浮床的覆盖面积占该生境区水塘表面积的20%；植物种植层夏秋季每平方米种植5kg空心菜幼苗，冬季每平方米种植5kg水芹菜幼苗，水生动物养殖层每平方米用尼龙网悬挂混养0.5kg螺蛳、贝类，人工介质毛毡悬挂层将毛毡裁成10cm宽条状，悬挂至塘底，长度可以根据水深的变化进行调节，每条毛毡间隔10cm，前后排相间悬挂，每排间距50cm，植物种植层可以吸收转化水中的氮、磷污染物，水生动物养殖层可以去除水中的颗粒态氮、磷污染物，人工介质毛毡层有利于碳化细菌、硝化细菌、反硝化细菌等微生物的附着，为有机物和氮素污染物的去除提供良好的场所；

沉水植物生境区3，位于水塘出水口一侧的浅水区域，种植沉水植物黑藻，黑藻均匀种植布满该区域水底，黑藻种植的覆盖率为该生境区的75%，在黑藻的吸收转化作用下，径流中的氮、磷污染物得到充分拦截、净化。

另外，在多生境生态塘系统的进水口处设有拦截沟，拦截沟用于收集农田径流，在拦截沟与多生境生态塘系统相连接处设有可调节高度的溢流堰4，升高溢流堰可以让农田径流储存在拦截沟内，减少多生境生态塘系统的污染物处理负荷，同时也方便农田灌溉，降低溢流堰可以让农田径流直接进入多生境生态塘系统进行净化；在出水口处同样设有可调节高度的溢流堰5，农田需水灌溉时，可以升高溢流堰让多生境生态塘系统蓄水，降雨过大时，可以降低溢流堰，让经过多生境生态塘系统净化后的农田径流由排水渠排入外界水体，减少了氮、磷污染物的流失，也具有排涝作用。

实施例2

挺水与浮叶植物生境区1，位于水塘进水口一侧的浅水区域，由挺水植物美人蕉和浮叶植物荷花组成，挺水植物美人蕉在水深50cm以下的浅水环境中生长，该植物的种植区域位于进水口一侧的水面边缘至水深15cm的区域，该区域植株种植间隔25cm，前后排相间种植，每排间距25cm，浮叶植物荷花在水深150cm以下的水域中生长，该植物的种植区域为水深15cm至50cm区域，荷花的种植率为荷花种植区域的80%，植物生境区将农田径流中的植物枯枝败叶和较大土壤颗粒拦截；

人工强化生境区2，位于水塘的深水区域，该生境区悬浮多个生态浮床，每个生态浮床竖直分成植物种植层、水生动物养殖层和人工介质毛毡悬挂层，植物种植层悬浮于水塘的表面，水生动物养殖层和人工介质毛毡悬挂层均位于水塘表面的下方，水生动物养殖层位于植物种植层的下方，人工介质毛毡悬挂层位于水生动物养殖层的下方，人工介质毛毡悬挂至水塘底部；生态浮床的长为5m，宽为1m，相邻生态浮床的间隔为1m，生态浮床的覆盖面积占该生境区水塘表面积的35%；植物种植层夏秋季每平方米种植5kg香蒲幼苗，冬季每平方米种植5kg芦竹幼苗，水生动物养殖层每平方米用尼龙网悬挂混养0.5kg螺蛳、贝类，人工介质毛毡悬挂层将毛毡裁成10cm宽条状，悬挂至塘底，长度可以根据水深的变化进行调节，每条毛毡间隔10cm，前后排相间悬挂，每排间距50cm，植物种植层可以吸收转化水中的氮、磷污染物，水生动物养殖层可以去除水中的颗粒态氮、磷污染物，人工介质毛毡层有利于碳化细菌、硝化细菌、反硝化细菌等微生物的附着，为有机物和氮素污染物的去除提供良好的场所；

沉水植物生境区3，位于水塘出水口一侧的浅水区域，种植沉水植物苦草，苦草均匀种植布满该区域水底，苦草种植的覆盖率为该生境区的85%，在苦草的吸收转化作用下，径流中的氮、磷污染物得到充分拦截、净化。

实施例3

挺水与浮叶植物生境区1，位于水塘进水口一侧的浅水区域，由挺水植物水竹和浮叶植物芡实组成，挺水植物水竹的种植区域位于进水口一侧的水面边缘至水深15cm的区域，该区域植株种植间隔25cm，前后排相间种植，每排间距25cm，浮叶植物芡实的种植区域位于水深15cm至50cm区域，芡实的种植率为85%，植物生境区将农田径流中的植物枯枝败叶和较大土壤颗粒拦截；

人工强化生境区2，位于水塘的深水区域，该生境区悬浮多个生态浮床，每个生态浮床竖直分成植物种植层、水生动物养殖层和人工介质毛毡悬挂层，植物种植层悬浮于水塘的表面，水生动物养殖层和人工介质毛毡悬挂层均位于水塘表面的下方，水生动物养殖层位于植物种植层的下方，人工介质毛毡悬挂层位于水生动物养殖层的下方，人工介质毛毡悬挂至水塘底部；生态浮床的长为3m，宽为3m，相邻生态浮床的间隔为5m，生态浮床的覆盖面积占该生境区水塘表面积的30%；植物种植层夏秋季每平方米种植5kg美人蕉幼苗，冬季每平方米种植5kg吊兰幼苗，水生动物养殖层每平方米用尼龙网悬挂混养0.5kg螺蛳、贝类，人工介质毛毡悬挂层将毛毡裁成10cm宽条状，悬挂至塘底，长度可以根据水深的变化进行调节，每条毛毡间隔10cm，前后排相间悬挂，每排间距50cm，植物种植层可以吸收转化水中的氮、磷污染物，水生动物养殖层可以去除水中的颗粒态氮、磷污染物，人工介质毛毡层有利于碳化细菌、硝化细菌、反硝化细菌等微生物的附着，为有机物和氮素污染物的去除提供良好的场所；

沉水植物生境区3，位于水塘出水口一侧的浅水区域，种植沉水植物轮藻，轮藻均匀种植布满该区域水底，轮藻种植的覆盖率为该生境区的90%，在轮藻的吸收转化作用下，径流中的氮、磷污染物得到充分拦截、净化。

Claims

1.一种多生境生态塘系统，其特征在于：所述生态塘系统将水塘划分为挺水与浮叶植物生境区、人工强化生境区和沉水植物生境区三个生境区域，所述挺水与浮叶植物生境区、人工强化生境区和沉水植物生境区从水塘进水口一侧向出水口一侧依次排列，其中：

2.根据权利要求1所述的多生境生态塘系统，其特征在于：所述挺水与浮叶植物生境区由挺水植物和浮叶植物组成，所述挺水植物靠近水塘进水口一侧的岸边，所述浮叶植物紧邻挺水植物种植。

3.根据权利要求2所述的多生境生态塘系统，其特征在于：所述挺水植物为芦苇、菖蒲、香蒲、美人蕉、菰、水葱、香根草或水竹中的任意一种，所述浮叶植物为睡莲、荷花、凤眼莲、水鳖、荇菜、萍蓬草或芡实中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的多生境生态塘系统，其特征在于：所述人工强化生境区包括悬浮在水塘深水区的多个生态浮床，每个生态浮床竖直分成植物种植层、水生动物养殖层和人工介质毛毡悬挂层，所述植物种植层悬浮于水塘的水面之上；所述水生动物养殖层位于植物种植层的下方，并处于水塘的水面之下；所述人工介质毛毡悬挂层位于水生动物养殖层的下方，并悬挂至水塘底部。

5.根据权利要求4所述的多生境生态塘系统，其特征在于：所述生态浮床的长宽比为1：1~5：1，且生态浮床的长不超过5m，相邻生态浮床的间隔为1m~5m。

6.根据权利要求4所述的多生境生态塘系统，其特征在于：所述生态浮床的覆盖面积占该生境区水塘表面积的20%~35%。

7.根据权利要求4所述的多生境生态塘系统，其特征在于：所述植物种植层夏秋季种植空心菜、香蒲、美人蕉或菰中的任意一种，冬季种植水芹菜、芦竹、富贵竹或吊兰中的任意一种，所述水生动物养殖层养殖的水生动物包括螺蛳和贝类，所述人工介质毛毡悬挂层悬挂的人工介质毛毡的材质为天然纤维或化学纤维。

8.根据权利要求1所述的多生境生态塘系统，其特征在于：所述沉水植物生境区种植的沉水植物为黑藻、伊乐藻、苦草、金鱼藻、狐尾藻、茨藻、眼子菜或轮藻中的任意一种，沉水植物的种植覆盖率不少于该生境区的75%。