据中国环境学会生态农业专业委员会2023年会(海南峰会)相关资料显示,我国农业面源污染排放强度仍在上升,不仅通过侵蚀土壤导致农村生态系统退化,还通过水污染和食品污染导致食源性疾病的发病率显著增加,带来了不可估量的经济损失和社会危害。究其原因,是在农业转型过程中,种植结构和经营过程发生了变化。为此,如何有效治理农业面源污染,已成为我国政界、学界和产业界必须共同关注的焦点。 由于农业面源污染的分散性、不确定性、
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一、有哪些现行标准
截止目前,已有天津市、四川省、浙江省、江苏省、大理白族自治州等五个省市州出台了生态沟渠建设技术规范,均为地方标准。暂无国家层面标准和行业规范等。在各地出台的标准中,四川省(DB51/T)和大理州(DB5329/T)内容较为全面,参考价值较高,也是本文主要参考的文件。
▽生态沟渠相关现行标准
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二、生态沟渠定义、基本结构
定义:生态沟渠(ecological ditch),是一种农田排水沟渠,经过生态结构改造与调整和生态服务功能优化,具有独特生态结构并发挥排水、泄洪、水土保持、生态净化等功能。
基本结构:简单来讲,生态沟渠主要由工程部分和生物部分组成,工程部分包括渠体、生态拦截坝、拦水节制闸等,生物部分主要包括渠底和渠内坡的植物。(大理州、江苏、天津地标基本如是)
四川标准中对生态沟渠的结构规定更为具体,由沟渠形态、沟渠基础、沉沙池、阶式凼(dàng)坑、生态护坡、抗冲槽、水陂(bēi )、植物配置、生态缓冲带、动物逃生通道、便桥等组成。
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三、生态沟渠怎么设计?
① 渠体设计
参照大理州、江苏、天津地标,一般要求生态沟渠的渠体断面为等腰梯形,参考设计尺寸:上宽1.5m(或2.5m),底宽1.0m,深0.6m;渠底为土质,渠壁为土质或生态多孔砖,最小边坡系数可按下表确定:
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此外,参照四川地标,生态沟渠边坡坡度不宜超过60°,底部宽度要求在1.0~3.0m之间,深度在0.5~1.5m之间,沟渠长度至少50m。
②沉沙池、阶式凼坑、抗冲槽、水陂设计
在四川地标中,设计在生态沟渠汇流处建设沉沙池;在沟渠中构筑凼坑小型湿地;在渠道转弯处、冲刷较强等地方,铺设抗冲槽;在雍水处建设水陂。具体设计要求如下:
沉砂池
在农田排水汇流处应建造沉沙池以减缓冲刷、沉降泥沙,其具体位置根据当地地形条件决定。
有效水深宜为 0.5m~1.0m,宽深比宜为 1.0:1.0~1.0:1.5。
沉沙池应采用溢流出水的方式。
沉沙池四侧挡水墙应以条石结构堆砌,底部以条石或卵石堆砌,厚度 0.15m~0.2m。
砌石挡水墙的结构构件强度安全系数应按SL 25 的规定采用。
沉沙池的水力设计应按照 SL/T 269 的规定采用。
对沟渠中凼坑进行改造,构筑阶梯式凼坑小型湿地。
阶式凼坑由卵石(直径>5cm)或条石堆砌而成。台阶3个~5个,视地形而定。
阶式凼坑蓄水 20cm~30cm,底部不硬化,用高矮植物搭配构建小型湿地。
条石结构构件强度安全系数应按 SL 25 的规定采用。
抗冲槽
在生态渠道转弯处、农田排水口、汇流冲刷较强等地方,铺设抗冲槽减缓冲刷。
抗冲槽面积根据承受冲刷的范围而定,厚度 25cm,卵石直径 5cm~15cm。
抗冲槽顺着水流方向依次紧密自然排列成型。
水陂设计
根据地形条件,宜建在稍有坡度的沟道,以形成雍水,拦蓄径流,延长滞留时间。
水陂宜以砌石坝为主,其高度视地形和生态沟渠流量而定。建设规范应按照 SL 25 中的规定采
用。
水陂蓄水深度 20cm~30cm,厚度 30cm~50cm,宽度与生态沟渠底部宽度一致。
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③潜流坝设计
参考江苏地标,在生态沟渠的水流转向处建造潜流坝,潜流坝高0.7m,与渠埂等高,坝两侧用透水砖垒砌,透水砖宽0.3m,高0.7m。坝中部填充砾石与黏土,坝顶种植常绿灌木或草坪,坝底0.5m处设置溢流管,管径0.15~0.2m。
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④拦水节制闸设计
参照大理州、江苏、天津地标,生态沟渠出水口处多设置混凝土拦截坝,坝高0.5m,低于排水沟渠埂0.1m,坝厚0.6m,总宽2.25m,并在拦截坝上建一个排水节制闸。
排水节制闸的闸顶高度为0.45m,闸底高度0.1m,闸孔净高0.35m,闸孔净宽为0.4m,闸门采用直升式平面钢闸门。根据需要可将生态沟渠的水位分为0.1m(或0.2m)(旱作)、0.5m(种植水稻或水生蔬菜)溢流2种状态。
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⑤透水坝设计
参照大理州、江苏、天津地标,在生态沟渠内设置透水坝,起始坝位于拦水节制闸前1m,以后每间隔50m设1座。
透水坝剖面为梯形复式结构,边坡系数为1:1~1:2.5,透水坝滤料采用炉渣、碎砖、改性生物碳等多孔材料。坝高0.4m,与渠埂持平,基座高0.2m。
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⑥植物设计
参照大理州、江苏地标,生态沟渠中的植物可由人工种植和自然演替形成。
沟壁植物以自然演替为主,人工辅助种植如狗牙根、三叶草、棱鱼草、黑麦草(冬季);
沟中夏季可种植茭白、茨菇、再力花、旱伞草、香蒲等,冬季种西伯利亚鸢尾、黄菖蒲等;
沟底可全年种植马来眼子菜、菹草、金鱼藻、狐尾藻等沉水植物。
参照四川地标,生态沟渠护坡面种植草本植物,植物覆盖度应在100%;沟床植物以草本挺水植物为主,搭配沉水植物,覆盖度在50%~100%。推荐配置如下:
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四、生态沟渠建设密度
参照江苏地标,生态沟渠工程建设密度应能满足农田排涝要求和生态拦截需求,一般为每hm2农田150m2生态沟渠。
五、管理与维护
生态沟渠应按照要求进行定期维护与监测,主要监测内容包括:进水、出水情况;是否堵塞;植物生长情况;沟渠结构是否存在破损、垮塌、裸露等。
防堵塞主要措施:①在雨季来临前及时收割植物;②定期清淤,沟底淤积物超过10cm或杂草丛生,及时清淤,淤泥建议就近还田。