[发明专利]一种用于拦截磷流失的抗冲刷型生态沟渠

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，涉及一种生态沟渠，尤其是涉及一种用于对富磷地质背景下集水区高磷通量输出进行拦截固定的抗冲刷型生态沟渠。

背景技术

磷已经被公认为是湖泊富营养化的主要限制因子，因此如何降低和消减磷向湖泊等集水区域的输入一直是世界科学家所关注的科学问题。目前，对于点源的污染，如工业或生活废水中磷的控制，主要采用化学沉淀法或生物处理等方法，且目前这些技术经过几十年的发展，方法已经非常成熟。然而，对于农业面源以及富磷背景区磷的输出控制问题一直没有得到很好的解决。

近些年来，国内外已经发展起来一些应用生态工程的手段来控制和降低来自面源污染中的磷含量，其中包括河口湿地、河湖滨岸带、农田生态沟渠等。研究结果表明，这些生态工程均可以有效降低来自面源污染中污染物质的含量，降低接受水体中污染物负荷。然而，对于富磷背景区集水域高磷输出的问题一直未找到一种有效的控制手段。因此，亟需相应的技术手段对该问题进行解决。

通常，沟渠被认为是农业生态系统中的主要景观，其在农业生产中主要起到灌溉、蓄水甚至防洪的作用。有关沟渠的定义至今国际上没有一个标准，但大部分学者认为沟渠是具有河流或湿地系统特征的生态工程系统，具有水生生态系统的生态功能。近些年来，国外的研究人员开始将沟渠作为一种控制农业面源污染（氮和磷）的主要手段之一，并且发现具有植物着生的沟渠可以起到较好的截磷以及截氮的效果，沟渠湿地可通过底泥截留吸附、植物吸收和微生物降解降低水体中的氮和磷。

已有相关专利披露了采用生态沟渠针对农业面源污染中的磷进行拦截的方法，如中国专利200910272338.1“一种阻控农业面源污染的生态沟渠”和201010524502.6“一种污水处理用生态沟渠及其构建方法和应用”。中国200610097845.2公开了一种生态沟渠污水净化方法，可将城镇生活污水与农田排水进行混合处理。但是，农田生态沟渠一般只是主要基于植物的生长来控制水体中的磷，纳污水体中磷的含量一般较低，且农田生态沟渠具有对水体净化效果缓慢的缺点。其次，农田生态沟渠通常是针对平原地区无强水动力的集水区域进行设计的，因而不具备较强的抗冲刷能力。 

目前，国内外学者就沟渠的研究主要集中在沟渠的水文效应、环境效应和生物效应，且主要集中在农田生态沟渠的研究上。而有关沟渠的截面形态设计、沟渠植物生长基质以及高纳磷浓度、强水动力条件下生态沟渠应用的研究则显得相对薄弱。

针对富磷背景区磷流失的问题，根据实际地形情况设计一种用于控制裸露山体富磷区高磷输出通量的生态沟渠，是解决富磷背景区磷输出控制、治理面源污染的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于拦截磷流失的抗冲刷型生态沟渠，能够克服传统的农业生态沟渠的纳磷浓度低以及无显著的抗水力冲刷的缺点，是一种具有较强抗水流冲刷能力、较高吸磷能力的新型生态沟渠，特别适用于具有一定水流落差的富磷地质背景区，本发明的生态沟渠能有效控制富磷背景区高磷输出通量，治理面源污染。

实现本发明目的所采用的技术方案如下：

一种用于拦截磷流失的抗冲刷型生态沟渠，依据自然地形地貌，开挖或改良自然沟渠形成干渠，干渠包括沟壁和沟底，其特征在于：所述的沟壁由中空、底部带孔的脱碱水泥预制块排列形成；所述的沟底用碎石铺设，用耕作土覆于碎石表层；将固磷基质与耕作土混合均匀后覆于沟壁的预制块中，在沟底和沟壁中播种着生植物；干渠上每隔一定的距离，设置水泥拦截坝。

所述的预制块由脱碱后的水泥制成，预制块截面可设计成正六边形，可在沟渠侧壁上紧密堆砌、排列，形成抗冲刷的沟壁。为使沟渠壁中能够着生植物，并确保其中营养物质能够被及时吸收，所述的预制块内部中空，且底部带有筛网状分布的孔结构。筛网孔可以为圆孔、方孔或条形孔。预制块中空部份填充固磷基质与耕作土，既可以为植物着生提供基质，又可以利用沟壁有效固定、拦截水体中高通量的磷污染物。

所述的固磷基质与耕作土按质量比5～15：1混合。

所述的固磷基质为凹凸棒和海泡石黏土矿物，或改性的凹凸棒和海泡石黏土矿物。如具体实施方式中采用的热改性海泡石，通过将海泡石原土经过100～1000℃加热2h改性，所得到的改性海泡石具有较强的吸附磷的能力。

为抵御在丰水期水流对沟渠底部泥土的冲刷，沟底用碎石铺设。所述的碎石直径优选5～10cm。