生態(tài)節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)及工程實(shí)踐

生態(tài)節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵

技術(shù)及工程實(shí)踐

2015.05.28主要內(nèi)容1.生態(tài)節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)的背景2.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)總體思路3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)4.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)工程實(shí)踐5.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)存在問題1.1國家水安全的戰(zhàn)略需求生態(tài)節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)是我國水安全戰(zhàn)略和生態(tài)文明建設(shè)的重大需求全國共456處大型灌區(qū)、7316處中型灌區(qū)全國有效灌溉面積達(dá)到9.52億畝(2013年)灌區(qū)水環(huán)境和水生態(tài)安全直接決定著我國的水安全灌區(qū)建設(shè)始終是我國長期重點(diǎn)工作，

新世紀(jì)連續(xù)11年中央

1

號文件將其列為

國家水利建設(shè)的重大戰(zhàn)略舉措“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”行業(yè)類別COD（萬噸）百分比(%)TP（萬噸）百分比(%)TN（萬噸）百分比(%)種植業(yè)--

--159.7859%10.8738%畜禽養(yǎng)殖業(yè)1268.2696%102.4838%16.0456%水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)55.834%8.213%1.565%合計(jì)1324.09100%

270.47100%

28.47100%

據(jù)第一次污染源普查公報(bào)，農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為我國流域性水體污染的重要來源。種植業(yè)TN、TP排放量占農(nóng)業(yè)源污染物排放總量38%、59%。1.1國家水安全的戰(zhàn)略需求灌區(qū)農(nóng)業(yè)面源控制是我國流域性水體污染控制與治理的關(guān)鍵途徑1.1國家水安全的戰(zhàn)略需求東北節(jié)水增糧西北節(jié)水增效華北節(jié)水壓采南方節(jié)水減排山丘五小水利灌區(qū)生態(tài)灌排系統(tǒng)構(gòu)建是控制灌區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染、保障灌區(qū)水環(huán)境與水生態(tài)安全，全面落實(shí)我國“水污染防治行動(dòng)計(jì)劃”、水利部水生態(tài)文明建設(shè)和灌區(qū)節(jié)水減排工作，解決灌區(qū)“最后一公里”的重要途徑。(三)控制農(nóng)業(yè)面源污染敏感區(qū)域和大中型灌區(qū)要建設(shè)生態(tài)溝渠(1)土質(zhì)渠道存在問題1.2傳統(tǒng)灌區(qū)建設(shè)的特點(diǎn)

我國灌溉渠道總長約450萬km，其中約5/6為土質(zhì)渠道，土質(zhì)渠道生態(tài)性與凈污性較好，但難以滿足高效灌溉輸水需求：(1)渠系水利用系數(shù)約0.52

(三條紅線之一：農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)0.6)

，滲漏損失嚴(yán)重，48％寶貴的灌溉在輸水過程中損失掉了；(2)渠道沖刷、淤積及坍塌嚴(yán)重，輸水安全難以保證；(3)渠道內(nèi)容易雜草叢生影響輸水，增加管理費(fèi)用。土渠坍塌土渠沖刷淤積土渠雜草從生渠道襯砌防滲是保障農(nóng)田灌溉水高效利用和輸水安全的必要措施

為了減小渠道滲漏、強(qiáng)化邊坡穩(wěn)定、控制地下水位，實(shí)施了渠道全襯的“三面光”及邊坡防護(hù)的“硬質(zhì)化”工程

邊坡砌石硬質(zhì)化

農(nóng)田溝渠全襯化(2)渠道襯砌與防滲工程1.2傳統(tǒng)灌區(qū)建設(shè)的特點(diǎn)

三面光和硬質(zhì)化襯砌渠道高效性和穩(wěn)定性突出，但生態(tài)性和凈污性不足：硬質(zhì)襯砌使水生植物無法生長，生物棲息環(huán)境喪失，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遭到破壞；渠道水體自凈能力下降，面源污染物通過襯砌護(hù)坡很容易進(jìn)入水體，進(jìn)一步加重了水體的污染負(fù)荷；此外，襯砌渠道對地表水和地下水的交換、周圍的氣候環(huán)境等也具有顯著的負(fù)面影響。如何保證高效灌溉和邊坡穩(wěn)定同時(shí)滿足生態(tài)功能成為渠道構(gòu)建難點(diǎn)(3)農(nóng)田排水面源污染問題1.2傳統(tǒng)灌區(qū)建設(shè)的特點(diǎn)排除農(nóng)田里多余的地表水和地下水，控制地表徑流以消除內(nèi)澇，控制地下水位以防治漬害和土壤沼澤化、鹽堿化，為改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和保證高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造良好條件，是農(nóng)田排水的根本任務(wù)。然而，目前排水溝多為三面光和硬質(zhì)化襯砌，很少考慮排水對環(huán)境的影響和雨水資源的有效利用，通過地表徑流和地下排水（淋溶）流失進(jìn)入環(huán)境水體是稻田氮磷污染的主要途徑。入河口化肥農(nóng)藥排水入河水質(zhì)惡化如何在保證農(nóng)業(yè)排水要求下減少氮磷流失成為排水溝建設(shè)的關(guān)鍵減源截留修復(fù)岸坡濕地面源截留系統(tǒng)面源污染源頭控制系統(tǒng)洼陷濕地生態(tài)凈化系統(tǒng)管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路：在流域的層面上，以綜合治理為指導(dǎo)方針，以削減污染物為根本，以節(jié)水為關(guān)鍵，以生態(tài)改善為目的，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)“減源、截留、修復(fù)”的總體目標(biāo)。

2.生態(tài)節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)總體思路(1)總體思路

2.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)總體思路(2)工程技術(shù)系統(tǒng)

農(nóng)村生活污水農(nóng)村生活垃圾農(nóng)田面源污染

村鎮(zhèn)地表徑流面源截留生態(tài)岸坡/河床構(gòu)建技術(shù)生態(tài)節(jié)水型灌區(qū)的最佳管理措施收集系統(tǒng)污水處理技術(shù)垃圾、秸稈資源化節(jié)氮控磷技術(shù)生態(tài)攔截技術(shù)WRSIS系統(tǒng)生態(tài)隔離帶技術(shù)前置庫技術(shù)生物接觸氧化技術(shù)

畜禽養(yǎng)殖水產(chǎn)養(yǎng)殖清潔養(yǎng)殖技術(shù)全過程綜合處理濕地系統(tǒng)生態(tài)凈化技術(shù)面源截留洼陷濕地系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)水生生物凈化技術(shù)(1)畜禽養(yǎng)殖生態(tài)控源技術(shù)(2)農(nóng)田氮磷綜合減排技術(shù)(3)農(nóng)藥面源污染防治技術(shù)(4)農(nóng)村污水生態(tài)處理技術(shù)(5)村鎮(zhèn)地表徑流調(diào)控技術(shù)(6)岸坡濕地面源截留技術(shù)(7)洼陷濕地生態(tài)凈化技術(shù)(8)生態(tài)節(jié)水灌區(qū)管理模式

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)源頭控制

推行清潔養(yǎng)殖技術(shù)（生態(tài)養(yǎng)殖方式），根據(jù)種養(yǎng)面積合理確定養(yǎng)殖數(shù)量，達(dá)到產(chǎn)用平衡。

典型技術(shù)例1：清潔養(yǎng)殖技術(shù)（含生態(tài)養(yǎng)殖方式）

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(1)畜禽養(yǎng)殖生態(tài)控源技術(shù)

采取全過程綜合治理技術(shù)處理污染物，包括建設(shè)雨污分離污水收集系統(tǒng)，采用干清糞方法收集糞便，污水厭氧處理，沼液經(jīng)生化處理或多級生態(tài)處理后達(dá)標(biāo)排放，糞渣和沼渣通過堆肥發(fā)酵制取顆粒有機(jī)肥或有機(jī)復(fù)混肥。

典型技術(shù)例2：規(guī)?；B(yǎng)殖場全過程綜合處理污染物

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(1)畜禽養(yǎng)殖生態(tài)控源技術(shù)雨污分離污水收集系統(tǒng)污水厭氧處理系統(tǒng)糞渣和沼渣堆肥稻田湖泊公路菜地隔離帶稻田生態(tài)溝小河流N

P

典型技術(shù)例1：優(yōu)化施肥+生態(tài)隔離帶+生態(tài)攔截溝渠技術(shù)

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(2)農(nóng)田氮磷綜合減排技術(shù)生態(tài)溝—潛流透水壩+丁字生態(tài)攔截壩主要技術(shù)步驟：1.溝底和溝壁均由防滲砌塊排列形成，孔中填充基質(zhì)和粘土種植植物。2.溝體深約1m，壩前設(shè)混凝土攔截板，其高度與溝體深相同，下部設(shè)若干小孔。3.溝體內(nèi)隔一定距離構(gòu)建呈階梯設(shè)置的潛水壩。壩體迎水面設(shè)細(xì)格網(wǎng)，下部填充顆粒逐漸變細(xì)的礫石、陶粒等填料，上部鋪粘土種植相關(guān)植物。4.設(shè)置潛水壩處應(yīng)加大溝渠深度，潛水壩基完全坐落于溝渠加深部分中。防滲砌塊潛流透水壩

典型技術(shù)例2：“生態(tài)溝渠+生態(tài)塘+岸坡緩沖帶”組合系統(tǒng)主要特點(diǎn)：1.攔截箱四壁布滿小孔，內(nèi)充基質(zhì)及對氮磷具有較強(qiáng)吸附能力的吸附材料，箱表面種植經(jīng)濟(jì)植物。2.箱體嵌入溝壁，交叉排列在溝渠的底部。與溝壁呈丁字狀，形成折流，使水體充分交換不存在死角，并增加了水力停留時(shí)間。丁字生態(tài)攔截壩丁字生態(tài)攔截壩

典型技術(shù)例2：“生態(tài)溝渠+生態(tài)塘+岸坡緩沖帶”組合系統(tǒng)生態(tài)塘——生態(tài)塘植物篩選挺水植物：蘆葦，香蒲，茭白，美人蕉，再力花，空心菜，水芹浮水植物：睡蓮，荷花沉水植物：狐尾藻，伊樂藻試驗(yàn)設(shè)計(jì)：

在室外修砌小型水池，底部鋪15cm厚度土種植選定植物，添加農(nóng)田水，用保鮮膜覆蓋表面以減少蒸發(fā)。取樣之前用不含氮磷和有機(jī)物的自來水稀釋至10L，取樣點(diǎn)位于液面以下10cm處。另用同樣土和農(nóng)田水，不栽植物作為對照。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，測定不同植物在1d，4d，10d，20d，30d，45d時(shí)對氮磷的去除率，對比去除效果。黃花鳶尾狐尾藻睡蓮再力花

典型技術(shù)例2：“生態(tài)溝渠+生態(tài)塘+岸坡緩沖帶”組合系統(tǒng)生態(tài)塘——生態(tài)浮床設(shè)計(jì)

選擇包裝聚苯板做浮床模板，根據(jù)植物生長特點(diǎn)確定每塊浮床模板尺寸及植物栽種孔穴的大小、間距。浮床基質(zhì)采用海綿，浮床整體用U型鐵釘、竹片和軟繩，把設(shè)有植物栽種孔穴的浮床模板一塊塊連接而成。浮床整體組裝完成后,在水中放置浮床的兩端用鍍鋅管打樁,把浮床兩端的繩子拴于樁上即可。

為美化生態(tài)塘，生物浮床植物盡量選擇各種顏色的植物：黃花鳶尾、香根草、香蒲、水芹、空心菜。浮床

典型技術(shù)例2：“生態(tài)溝渠+生態(tài)塘+岸坡緩沖帶”組合系統(tǒng)

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(3)農(nóng)藥面源污染防治技術(shù)生態(tài)溝攔截技術(shù)竹炭攔截吸附技術(shù)生態(tài)滯留塘氧化技術(shù)水泥溝生態(tài)溝生態(tài)滯留氧化塘竹炭攔截?cái)嗝婕刑幚砑夹g(shù)分散處理技術(shù)厭氧＋跌水充氧接觸氧化老居住區(qū)厭氧+生態(tài)土壤處理塔式蚯蚓生態(tài)濾池新居住區(qū)新型生物轉(zhuǎn)盤（占地省、自動(dòng)化）地埋一體化凈化槽（集約型、工業(yè)化生產(chǎn)）尾水、地表徑流處理系統(tǒng)（生態(tài)凈化塘人工濕地）

高效藻類塘（大型村落、集鎮(zhèn)）毛細(xì)滲濾溝（分散農(nóng)戶）脈沖多層復(fù)合濾料生物濾池

（低濃度污水）脈沖多層復(fù)合濾料生物濾池（新居住區(qū)污水）核心技術(shù)輔助技術(shù)

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(4)農(nóng)村污水生態(tài)處理技術(shù)土壤植物+穩(wěn)定塘微動(dòng)力凈化裝置+人工濕地典型技術(shù)例1：“土壤植物+穩(wěn)定塘”組合技術(shù)全村合流污水集水井沉淀池土壤處理系統(tǒng)景觀植物吸收魚塘回用及農(nóng)田灌溉典型技術(shù)例2：“微動(dòng)力凈化裝置+人工濕地”組合技術(shù)處理流程生活污水格柵生物濾池表流型人工濕地達(dá)標(biāo)排放N、P技術(shù)原理：生物生態(tài)優(yōu)勢互補(bǔ)，通過土壤－微生物－植物系統(tǒng)的綜合生態(tài)作用來達(dá)到深度處理生活污水。污水中的有機(jī)污染物經(jīng)分解后作為作物的肥料從而實(shí)現(xiàn)廢水的資源化和無害化典型技術(shù)例3：“厭氧發(fā)酵＋生態(tài)土壤深度處理＋護(hù)坡濕地”組合技術(shù)

典型技術(shù)例：徑流面源前置庫控制技術(shù)地表徑流生活污水收集系統(tǒng)污水管網(wǎng)生態(tài)河道植物柵生態(tài)透水壩礫石床出水?dāng)r截與沉降子系統(tǒng)強(qiáng)化凈化子系統(tǒng)收集與調(diào)節(jié)子系統(tǒng)生態(tài)浮床固定化菌生物操縱水生植物帶生態(tài)庫塘回用系統(tǒng)

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(5)村鎮(zhèn)地表徑流調(diào)控技術(shù)典型技術(shù)例1：變滲徑面源截留生態(tài)護(hù)岸

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(6)岸坡濕地面源攔截技術(shù)

借助于河流邊坡變滲徑護(hù)坡系統(tǒng)，形成對不同降雨強(qiáng)度的地表徑流中面源污染物的截留凈化，護(hù)坡的無砂砼、卵石、植物等凈化體，對入河面源進(jìn)行截留凈化。其去除率達(dá)到：

CODMn去除率:12%--31%；總氮去除率:9%--24%；總磷去除率:7%--15%。典型技術(shù)例

2：變滲徑面源截留生態(tài)護(hù)岸

3.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(7)洼陷濕地生態(tài)技術(shù)典型技術(shù)例：水塘型濕地凈化系統(tǒng)

因地制宜地利用河道旁水塘/斷頭浜，將其改造成旁置式面源污染生物凈化系統(tǒng)。凈化系統(tǒng)包括：攔水閘與引水系統(tǒng)、平流式沉砂池系統(tǒng)、配水與水力優(yōu)化、植物強(qiáng)化凈化系統(tǒng)、深水凈化系統(tǒng)、放水閘系統(tǒng)、優(yōu)化運(yùn)行與管理。工業(yè)廢水生活污水農(nóng)業(yè)面源水產(chǎn)養(yǎng)殖總氮排放負(fù)荷15.7％25.1％37.5％16.5％總磷排放負(fù)荷10.4％60.0％15.1％9.4％

農(nóng)業(yè)農(nóng)村面污染源已成為太湖的主要污染方式。面源污染與點(diǎn)源污染相比，所占比重很大。4.生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)工程實(shí)踐—以太湖流域宜興大浦河網(wǎng)區(qū)生態(tài)節(jié)水灌區(qū)建設(shè)為例太湖流域不同污染源氮磷負(fù)荷貢獻(xiàn)比例示范區(qū)位置

面積：24km2，水田2235公頃，旱地305公頃，養(yǎng)殖512公頃行政村：14，自然村：52，人口：25284河道46條，入湖河道：2示范河網(wǎng)區(qū)生態(tài)環(huán)境特征優(yōu)化施肥示范工程效果（kg/畝）稻田種植制度減量與優(yōu)化施肥工程Ⅰ-1“優(yōu)化施肥+生態(tài)隔離帶+生態(tài)攔截溝渠技術(shù)”工程農(nóng)田生態(tài)攔截溝渠系統(tǒng)氮磷攔截效果稻田生態(tài)攔截溝渠系統(tǒng)工程Ⅰ-1“優(yōu)化施肥+生態(tài)隔離帶+生態(tài)攔截溝渠技術(shù)”工程總N總P顆粒態(tài)N顆粒態(tài)PNO3-NH4+H2PO4-最大值91.295.195.097.198.280.089.4最小值42.030.446.516.710.430.423.1平均值69.165.771.363.871.457.758.9生態(tài)攔截草帶對菜地氮磷徑流輸出的攔截效率(%)Ⅰ-1“優(yōu)化施肥+生態(tài)隔離帶+生態(tài)攔截溝渠技術(shù)”工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)總氮去除率＞70%；總磷去除率＞82%，進(jìn)水濃度大于1.5mg/L＞72%，進(jìn)水濃度低于1.5mg/L

出水平均濃度低于0.3mg/L氨氮去除率＞95%設(shè)施建設(shè)費(fèi)＜900元/t，大規(guī)模推廣時(shí)可降至850元/t運(yùn)行費(fèi)＜0.1元/t

本技術(shù)是一項(xiàng)低費(fèi)用的集中型污水處理技術(shù)，特別適合于經(jīng)濟(jì)水平逐步提高的社會主義新農(nóng)村應(yīng)用推廣。Ⅰ-2“厭氧+跌水充氧接觸氧化+人工濕地”工程Ⅰ-3“厭氧發(fā)酵＋生態(tài)土壤深度處理＋護(hù)坡濕地”工程總氮去除率＞75%總磷去除率＞90%，進(jìn)水濃度均值6mg/L

出水平均濃度0.47mg/L生態(tài)土壤裝置噸水設(shè)備費(fèi)﹕900元/t運(yùn)行費(fèi)

＜0.1元/t適合于土地緊張的東部和南方發(fā)達(dá)地區(qū)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)示范工程位置圖庫區(qū)處理量3萬m3

生態(tài)庫塘1.6萬m2生態(tài)河道3500m植物柵3個(gè)