[发明专利]一种削减氮磷负荷的梯田式坡耕地多功能生态沟渠系统

说明书

技术领域

本发明属于坡耕地改良及水肥保持系统领域，具体涉及一种削减氮磷负荷排放的梯田式坡耕地多功能生态沟渠系统。

背景技术

坡耕地因其特殊的地形条件及人为耕作的影响，在降雨尤其是暴雨条件下，坡耕地中的氮磷等营养物及表层熟土易被径流带走，造成下游水体氮磷污染及泥沙淤积，同时导致土壤贫瘠、地力下降、农作物减产；而不降雨时，由于坡耕地保水性能差，又易造成干旱，作物减产，农民减收。因而，坡耕地在不实施有效保护的条件下，易使其陷入一种土壤侵蚀加重、土壤更加贫瘠与干旱、农作物减产、下游湖库淤积与污染的恶性循环，进而形成下游水体氮磷污染加剧，土壤贫瘠与干旱更加突出的局面。据统计，坡耕地是中国耕地资源的重要组成部分，其水土流失量占总流失量的50%~80%，是湖库淤积的主要来源以及水体氮磷负荷的重要贡献者。

在现有技术中，对于减少坡耕地氮磷流失、强化氮磷循环利用、实现保肥、保水与减轻下游水体氮磷污染、减少泥沙淤积等多项目标往往不能兼顾，中国专利文献CN 102986328 A通过施用化控制剂的技术手段来降低坡面的污染物流失与水土侵蚀，但所使用的土壤结构改良剂、保水剂及植物抗蒸腾剂等化学制剂对环境存在潜在影响;中国专利文献CN 102177776 A根据坡面细沟侵蚀发生临界坡长设计坡面间隔并据此沿等高线修筑梯坎来减轻水土流失，但不能实现保水及氮磷的循环利用；或者采用中国专利文献CN 102239760 A利用纵横交错的横沟、顺坡地沟及排水沟等拦蓄和排导径流，减少径流侵蚀，增加降水入渗，但降雨过后，除前期的雨水下渗外，其余径流皆外排，不能有效拦蓄氮磷，也不能实现保水来增加持续抗旱能力，并且工程量较大，土地利用率小。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种削减氮磷负荷的梯田式坡耕地多功能生态沟渠系统，该系统能够减少坡耕地氮磷流失、加强氮磷的循环利用，保水、保肥及减轻下游水体氮磷污染、水体淤积、且本发明工程量小。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：

一种削减氮磷负荷的坡耕地多功能生态沟渠系统，其目的是这样实现的：从耕地坡顶至坡角开挖生态排水纵干渠与沿等高线方向开挖生态排水横支沟，所述的生态排水纵干渠与生态排水横支沟之间通过溢流堰相连。

所述的生态排水纵干渠的横剖面大小与所对应坡面的设计排水流量（设计排水流量是根据一定设计降雨强度、降雨历时以及汇水面积确定）有关，横剖面面积为设计排水流量同流速的比值，为避免汇入生态排水纵干渠的径流倒流入农田内，保证生态排水纵干渠所对应坡面的设计排水流量从干渠顺利排走，生态排水纵干渠的有效排水断面是从生态排水纵干渠与生态排水横支沟之间的溢流堰顶部算起至渠底所对应的横断面面积，渠内种植抗旱耐瘠、根系发达、种子较少、植株较矮的水土保持效果良好地植被，渠内间隔10m设置高度为生态排水纵干渠渠深1/4的吸附氮磷、拦截泥沙的生态袋溢流堰，其生态袋袋体选择具有无毒、抗老化等特点的材质，袋内填装含有耐旱抗涝植被种子的土壤。在条件满足的情况下，袋内的种子可发芽生长。该设计可以增大坡面的抗侵蚀性能以及进一步拦蓄泥沙，减少泥沙与氮磷的排放。

所述的生态排水横支沟的横剖面大小与设计降雨强度及截留初期雨水体积有关，且为保证生态排水横支沟内有效截留初期径流量，其有效排水断面是从生态排水纵干渠与生态排水横支沟之间的溢流堰顶部算起至沟底所对应的横断面面积。其间隔按照坡面细沟侵蚀发生临界坡长设计，沟内间隔15~20m设置过滤悬浮杂质、吸附氮磷的生态袋渗透墙，生态袋渗透墙的高度为生态排水横支沟沟深的1/2，其生态袋袋体选择具有无毒、抗老化等特点的材质，袋内填装易吸附氮磷且透水的砂石，其沟内种植的易于吸收氮磷、抗旱耐涝耐瘠的植被。

所述的生态排水横支沟根据地形条件在生态排水纵干渠的一侧或其两侧分别设置，生态排水横支沟的间隔按照坡面细沟侵蚀发生临界坡长设计，并设置坡度i=0.003，坡向生态排水纵干渠。