生态沟渠文献整理.doc

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1、1、抗侵蚀型生态沟渠构建及其稻田应用效果王振旗沈根祥环境工程学报1.1功能结构设计本研究设计的生态沟渠为排渍排涝两用，经原有简易土沟改造而成，横截面仍采用经典倒梯形，结构为预制混凝土多孔板型。沟深依据《灌溉与排水设计规范》(GB50288-99)对排水沟排滞要求确定，即稻作区在晒田期3～5d内应确保地下水埋深降至0.4～0.6m;沟渠上、下宽尺寸则根据排涝设计流量校核。另外，原有简易土质沟渠边坡已严重平缓化，尤其沟体中下部损毁严重。因此，需根据沟渠受排水水力冲刷特征，对沟渠边坡采取经济合理的加固措施，并按照水生植物生长特征和拦截去除机理，合理设置

2、植物种植孔，以延长生态沟渠的使用寿命，减少维护成本。1.2沟体尺寸按照《灌溉与排水设计规范》对排水沟渠的功能要求，结合当地田块沟渠间距(100～250m不等)特征，沟渠采用平底，根据水流坡降，选取排滞深度为0.6m，日常水深0.1～0.2m，超高0.2m，从而确定沟深为1.0m。排涝需满足10年一遇的1～3d暴雨3～5d排至耐淹水深的要求，而上海地区10年一遇的1日降雨量为176mm，排涝设计模数按2.0m3/(km2·s)计，在该流量下流速应满足不冲不淤的要求。渠底宽度取最小值0.5m，边坡系数取0.25时，按流量校核，流速可满足规范要求，但考

3、虑到生态沟渠水生植物占用的渠道体积和当地的习惯做法，沟壁边坡系数放大至0.4，则上宽为1.3m，较传统混凝土渠横截面积扩大了25%。1.3种植孔设计为最大程度降低开孔对沟底和沟壁预制板造成的强度损伤，种植孔选取有效面积大和无应力集中点的圆形孔。沟底板尺寸设为500mm×1200mm，利用污水处理技术中的廊道原理，并根据常规水生植物最小生长面积，采用“S”型交错方式布设3个D150mm孔洞，可减缓流速，并能有效拦截SS。沟壁多孔板尺寸设为600mm×1200mm，根据常年降雨特征和农田排水径流比(取35%)，计算得出沟渠不同深度的侧壁受水流冲刷概率

4、见图2所示,沟壁在距沟底40cm以上受排水冲刷造成的破坏风险显著降低。因此，沟壁板种植孔开设于距板底45cm以上，设12个D100mm孔洞。1.4稳固性设计强度设计部分采用广泛应用于岩土工程域(该研究针对上海)的三维植被网护坡技术。施工过程中，在沟壁土体夯实的基础上,贴紧铺设一层三维植物网EM2（EM2、EM3、EM4就是几层的意思），上端预留有100mm伸入沟壁顶部的廊道上，之后铺盖预制沟壁多孔板。由此，可利用沟壁植物根系与三维植物网的锚固作用达到沟渠结构稳定，待沟壁植物生长稳定后，其表面形成了一层“板-网-根-草”的复合护面层，大大增强了纵向

5、雨水和横向水流的冲蚀能力。结合钟春欣等的研究结果可知，该沟渠抗坡面侵蚀强度较裸露土质沟渠可提高2倍以上;实际应用表明，其强度基本可达到全混凝土型排水沟渠。综上，抗侵蚀型生态沟渠断面见图4所示。1.5植物配置按照植物量大、净化效果好、易于回收利用的筛选原则，并借鉴前人对各类水生植物湿地净化效果的研究成果（李建娜胡曰利等人工湿地污水处理系统中的植物氮磷吸收富集能力研究），沟底交错种植梭鱼草，采用幼苗移栽方式;沟壁种植孔种植狗牙根草(Cynodondactylon)，采用草皮移植方式。梭鱼草属多年生挺水类草本植物，花期5—10月，株高80～150cm，

6、植物量大，喜肥喜湿，在人工湿地系统构建中应用普遍;狗牙根草属禾本科暖季型草坪草，株高10～30cm，匍匐茎发达，抗旱抗湿，是一种优良的固土护坡植物。沟渠水生植物主要起到减缓流速、拦截吸收等作用，并可为根系微生物降解提供必要的泌氧环境。实践表明，狗牙根草长势良好，基本可以全部覆盖两侧沟壁，稳定期生物量约0.54kg/m沟渠;梭鱼草花期生物量约0.36kg/m沟渠。1.6结果受水生植物阻挡拦截作用影响，SS在径流产生初期均下降较快;生态沟渠SS拦截效果显著高于对照沟渠，停留72h后达到59.5%，为对照沟渠的2倍以上。农田径流排水TN污染物浓度为4.

7、43～5.39mg/L，TP污染物浓度为0.50～0.72mg/L，在生态沟渠中停留时间超过48h后，TN和TP污染物浓度降幅趋于平缓，分别达1.6mg/L和0.26mg/L，总体去除率分别为57.8%和45.3%。而对照混凝土排水渠径流TN、TP污染物虽整体随停留时间呈下降趋势，但去除率仅10%左右，主要是拦截沉淀了一部分吸附态氮磷，且浓度波动较大。因此，本文设计建造的抗侵蚀型生态沟渠在稻田面源污染控制中的效果显著，与过去研究结果一致。2、农田排水沟渠对氮磷的去除效应及管理措施博士论文中科院沟渠植物由于其生长周期的关系对氮磷的吸附速度较慢，仅在

8、其生长期封存所吸收的氮、磷，而冬季由于植株的分解又重新释放氮、磷(Krogeretal.,2008。因此沟渠中的植物生长到衰老期后，若不