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1.
农业排水沟塘系统污染物去除监测区代表性分析   总被引:2,自引:1,他引:1  
农业排水沟塘的不均匀分布造成了不同沟塘单元在污染物去除能力上的差异,从而影响采用局部监测区推求系统整体去除污染物能力的代表性,合理选择监测区是正确评价其环境功能的关键。该文根据南方平原区一典型沟塘的分布情况,以江都昭关灌区作为研究区,针对表征污染物相对和绝对去除效果的指标,研究了由不同沟塘单元组成的监测区代表性问题;计算了不同监测区可能导致的误差,分析了影响代表性及误差的因素。结果显示,当降解系数r分别为0.01、0.05和0.10 m/d时,以沟塘系统整体的污染物去除效果作为参照,所有单元的去除强度比α平均值大于1,去除率比β平均值小于1;当降解系数r=0.05 m/d,池塘、支沟和农沟的去除强度比α平均值分别为1.90、1.11和0.64,去除率比β平均值分别为0.29、1.10、0.94。在沟塘分布不均及其水力关系复杂条件下,大多数水文单元或单个排水支路都难以精确地代表整个系统;一个特定监测区对于不同指标的代表性存在差异,监测区的代表性受到沟塘面积以及污染物自身降解能力的影响;对于表征污染物绝对去除量,如果污染物的降解能力较弱,监测区的选择余地较大,反之,则应避免面积较小的单元;水力停留时间越长,α值越小,而β值越大,水力停留时间较长的单元代表性更好。对于存在多个排水支路且农田和沟塘单元分布不均匀的情况,监测区则应尽量选为流量较大的支路,避免沟塘与汇流农田面积比偏大或偏小的支路。研究成果可为南方沟塘排水系统环境效益评价及农田面源污染监测提供理论依据。  相似文献   

2.
排水沟塘在承担农田排水任务的同时,还具有削减农业面源污染和提供野生动物栖息地的功能,是一种宝贵的自然资源;但沟塘也占用了一定的土地面积,有些还妨碍农业机械操作,与现代化农业发展之间存在一定的矛盾。该文通过案例分析,从土地资源利用和环境保护和两个方面,研究了4种情形下沟塘保护与改造的综合效益,并考虑部分难以量化的生态、环境等因素探讨了沟塘最佳改造模式。研究区现有沟塘0.80 hm~2,占农区面积的14.3%,其中池塘、支沟和农沟面积的比例分别为28%、60%和12%。经济分析结果表明,按照目前土地租赁价格,减少沟塘面积、增加土地利用的经济效益要高于沟塘在污染物去除和生态治虫方面的效益;考虑其他难以量化的因素,该文推荐保留沿田块边缘分布、对田间机械作业影响小、且面积较大的支沟,使其能够继续发挥排水及生态服务功能;对于分布较密且尺寸较小的农沟,推荐采用排水暗管替代,便于田间机械化作业;对于面积较大且分布不均匀的池塘,因其数量少且对农田排水的影响有限,在流域排水设施完善的前提下,可以将其填埋复垦。上述措施将使研究区沟塘占农田面积的比例由现在的14.3%降低到8.6%,综合经济效益从目前的5 217元提高到6 740元;其中,污染物去除和生态治虫效益将从目前的5 217元降低到了3 134元,而土地租赁收益增加到3 606元。总之,对于沟塘系统的保护和改造需要根据各地不同的发展目标和要求,考虑一些难以量化的因素,如提供栖息地以及文化景观价值等,科学合理的推进农业生产与生态环境保护。  相似文献   

3.
针对水稻灌区农田排水氮素输出影响水环境的问题,该研究以大运河扬州段沿运灌区为例,在大田监测的基础上,运用田间水文模型--DRAINMOD模拟分析不同田间灌排控制措施的减排效果,并探讨利用农田周边沟塘湿地净化排水,达到灌区小流域不同水质目标的水管理方案。结果表明,在研究区目前常规灌溉(定额为9 600 m3/hm2,合水深960 mm)和常规排水(排水沟深0.6 m,等效间距50 m)模式下,农田单位面积上的年均排水总量高达1 162 mm,是灌溉量与降雨量之和的59%;其中地表径流占比51%,仅有25%是由降雨造成的不可控部分。采取理想的避免地表径流的干湿交替控制灌溉措施(年均灌溉量320 mm)可以显著降低排水量和氨氮的输出,相较于常规灌溉模式,可削减55%的排水量和59%的氨氮输出。研究区农田控制排水削减排水总量的效果较差,且在一定程度上增加了地表径流。由于地表排水中氨氮浓度(2.85 mg/L)高于地下排水(其浓度为1.80 mg/L),地表排水比例的提高会增加排水对氨氮的输出。从研究区小流域范围内沟塘湿地分布考虑,目前灌溉与排水量均过高,现有沟塘湿地不足以发挥作用;只有通过控制灌溉措施显著减少排水量以后,才有可能利用现存的湿地面积将排水中的氨氮浓度降低到地表水水质标准Ⅴ类水。因此,该研究建议在合理控制灌排水量的基础上,通过整合、优化灌区现有沟塘湿地资源来有效改善研究区农田排水水质。研究可为类似地区农田排水污染控制提供理论依据。  相似文献   

4.
深入探究农田排水沟水体与底泥界面微环境对界面间物质交换和迁移转化具有重要意义,为了明确不同水力联系的排水沟界面微环境特征,该研究利用微电极测量系统对陕西卤泊滩盐碱化改良区和盐荒地2种水力条件差异较大的排水沟水体与底泥界面微环境进行了研究。结果表明:改良区与盐荒地排水沟水体水质指标和底泥含水率、有机质、硫酸盐含量等方面均存在不同程度的差异,底泥含水率自表层向下逐渐减小;改良区与盐荒地底泥氧气最大渗透深度分别为10.2和2.6 mm,扩散边界层厚度分别为0.4~0.8 mm和0.2~0.4 mm;改良区排水沟底泥硫化氢浓度小于10μmol/L,而盐荒地高至178μmol/L。研究结果可为研究区及类似地区利用排水沟渠湿地控制和治理农业面源污染、改善农田生态环境提供参考。  相似文献   

5.
针对污染物浓度较高的猪场沼液,开展了不同浸润线高度下垂直潜流湿地处理效果的对比研究。试验结果表明:湿地浸润线可改变湿地填料层中的溶解氧分布和水力流态,从而造成了3种类型湿地系统对猪场沼液处理效果的差异;在不同水力负荷下,中浸润线垂直潜流湿地(VSSF-M)对猪场沼液中各项污染物的去除效果均好于低浸润线垂直潜流湿地(VSSF-L)和高浸润线垂直潜流湿地(VSSF-H);中浸润线垂直潜流湿地利用溶解氧梯度在填料层内实现了好氧区、缺氧区和厌氧区的共存,从而使硝化作用与反硝化作用在同一系统内完成,提高了系统的脱氮能力;中浸润线垂直潜流湿地系统还可适当增大系统的水力停留时间(HRT),并可优化水力流态,从而进一步改善湿地系统的净化效果。因此,结合处理效果和出水水质的稳定性,中浸润线垂直潜流湿地对浓度较高的猪场沼液具有较高的去除效率。  相似文献   

6.
依托成都市活水公园复合人工湿地系统,于2011年1-6月,对该人工湿地系统水流沿程主要水质指标(TN,NH3—N,TP,DP)进行监测及处理效果分析,以深入研究不同季节人工湿地水流沿程污染物的净化规律。结果表明:主要污染物总氮、氨氮、总磷及溶解性磷的去除率春季分别为45.5%,65.7%,77%,72.6%,夏季分别为56.9%,87.1%,76.9%,73.7%,对氮的去除效果存在季节性差异,而对磷的去除效果差异性不明显;并联的人工湿地塘床区左湿地系统各主要污染物净化效果明显高于右湿地系统,对氮、磷的去除率平均高4%和6%。研究认为,活水公园复合人工湿地系统春夏对不同污染物的净化存在季节差异,人工湿地塘床区不同植物组合与配置对人工湿地处理效果会产生一定的影响。  相似文献   

7.
宁夏灌区湿地沉积物营养盐和重金属垂向分布特征   总被引:3,自引:0,他引:3  
湿地是灌区农业面源污染物的汇集地,沉积物中的营养盐和重金属含量是指示水体营养状况的地球化学指标之一。该文分析了宁夏黄灌区湿地沉积物剖面中TOC、TN、TP、Zn、Cu含量的垂向分布特征,并与湿地周围农田、排水沟和猪场排污口沉积物相应层次元素的含量进行了比较。结果表明,湿地沉积物剖面中TOC、TN垂向分布规律相似,在0-50cm有富集,湿地沉积物中TOC的含量是农田和排水沟的5~7倍、是猪场排污口的2.4倍,湿地沉积物中TN的含量是农田和排水沟的3倍左右,是猪场排污口的1.24倍。湿地沉积物中TP的含量与农田、排水沟土壤剖面中的含量差别不大,但远低于猪场排污口。湿地沉积物中Zn的含量小于农田、排水沟和猪场排污口,Cu的含量高于农田和排水沟但远低于猪场排污口。湿地沉积物剖面中TP、Zn、Cu垂向分布规律相似,在湿地入口处0-10cm表层有富集,10cm以下基本均匀分布,且在湿地腹地整个剖面基本均匀分布。湿地沉积物中TOC、TN、TP间均存在显著相关性,湿地沉积物剖面中的TOC、TN、TP与农田土壤剖面中相应层次元素的含量呈显著线性相关关系。湿地沉积物表层明显有TOC、TN、TP、Zn、Cu的富集,由于元素本身化学性质和来源影响的差异,在沉积物剖面中富集的深度不同,农田退水携带的营养型污染物及养殖排污是湿地沉积物的主要来源之一。  相似文献   

8.
低频率运转下人工湿地对养虾水的去氮作用及其动力学   总被引:3,自引:1,他引:2  
联用虾塘设施、以低频率运转人工湿地生态系统循环处理养虾水, 研究湿地去氮作用及其动力学。由表面流与水平潜流组成的复合型湿地生态系统(582.2 m2)含斜坡区、挺水植物区与蓄水池,水力负荷1.65 m/d。养殖周期内(94 d)不换水,不用药,60 d 后3次循环处理规模化养虾塘水,总氨氮(total ammonia nitrogen, TAN)、总氮(total nitrogen, TN)与亚硝基氮(nitrite nitrogen,NO2-N)分别去除37.9%、26.7% (P≤0.01)与22.7%(P≤0.05)。湿地静止期间,挺水植物区NO2-N、硝基氮(nitrate nitrogen,NO3-N)与TN 分别在废水停留6 h、18 h、24 h时去除17.5%、25.8%与25.9%(P≤0.01),去除速率常数为0.0362, 0.0291 与 0.009 h-1。试验期间,试验塘主要水化指标均控制在对虾生长安全范围,蓝绿藻被有效抑制,收获虾规格与产量优于对照塘(P≤0.01)。结果表明,复合型人工湿地生态系统联用塘内设施,以低频率运转循环处理虾塘水可有效去除TAN等有毒物及抑制蓝绿藻暴发,调控规模化养虾塘水质在对虾生长安全范围内,确保养殖成功。 该文可为处理养殖废水人工湿地的构建和应用以及污染物去除动力学模型的建立提供参考。  相似文献   

9.
研究了新型复式潜流人工湿地对生活污水的净化效果。在不同水力负荷、季节、曝气方式等条件下经过小试试验,分析了该湿地对污染物净化效果的影响。结果表明,该系统出水水质稳定,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。在水力负荷184 mm·d-1条件下COD、NH3-N去除率最大分别可达87.2%、68.9%。冬季低温条件下对各类污染物去除率仍大于20%。正交试验分析得知,最佳运行条件是气温28.6℃、水力负荷0.184 m3·m-2·d-1、水力停留时间2.4 d。对比试验表明,采用预曝气方式对湿地净化效果明显优于厌氧处理。  相似文献   

10.
为了明确琼江流域(安居段)的水质情况,准确评估该流域的主要污染源、主要污染物、重点治理乡镇等,为当地水环境污染控制及治理提供理论依据。采用改进的内梅罗指数法对研究区水质进行了评价,并且将输出系数法和源强系数法相结合,从安居区21个乡镇、5种污染源、3种污染物角度分析了其面源污染情况。结果表明:整个研究区水质较差,水体丰水期的水质劣于枯水期;流域面源污染严重,主要污染源为城镇居民区污水、农田地表径流及畜禽养殖场;污染物主要为氨氮(NH_3-N),其次为总磷(TP);安居镇、拦江镇和西梅镇则是对研究区污染贡献较大的乡镇。研究区面源污染在空间分布上具有较大差异,应根据其分布情况和特征,采取相应措施控制及治理水质污染。  相似文献   

11.
为研究原位状态下灌区沟渠及塘堰湿地系统对稻田氮磷污染的去除效应和规律,在湖北省漳河灌区选取农沟-斗沟尺度的3段典型排水沟渠和一处塘堰,分别于2009-2010年5—9月水稻生育期在沟渠和塘堰进出水口采集水样进行氮磷浓度化验分析。结果表明,灌区农沟-斗沟尺度典型排水沟渠对总氮、硝态氮、铵态氮、总磷整体去除率分别为44.6%、9.9%、37.3%、35.1%;塘堰对总氮、硝态氮、铵态氮、总磷的平均去除率分别为15.2%、15.6%、30.2%、-6.5%。典型沟渠和塘堰对氮磷污染的去除表现出一定的抗冲击自修复性。原位条件下,由于排水沟中水力停留时间都不长,使得种植不同植被的沟段之间对氮磷的去除效应差异性不明显。塘堰湿地系统中植被的选育及其管理对去除稻田排水氮磷污染具有重要意义。  相似文献   

12.
沟塘组合除涝工程设计方法与应用   总被引:1,自引:1,他引:0  
鉴于极端降雨事件增加和流域下垫面改变抬高排涝模数对传统沟道除涝工程形成挑战,该文结合塘堰滞涝功能提出了沟塘组合除涝工程技术及其设计方法。基于水文资料缺乏小流域的涝水形成规律,离散设计暴雨历时并假设离散时段内流量过程线符合三角形分布下,采用改进SCS模型和小流域汇流方程推求涝水流量过程线;采用水位-容积关系和堰流公式进行质量平衡演算设计塘堰工程规格。在淮北平原低洼区的农沟和斗沟尺度上组合堰宽分别为0.6和2 m的塘堰工程发现,3、5和10年一遇24 h设计暴雨下涝水流量峰值减少了25%以上,延迟了0.5~1 h,3或5年一遇设计暴雨除涝能力排水沟的除涝标准可分别提高到5或10年一遇。沟塘组合除涝工程为缓解排区和下游区域洪涝压力提供可选方案。  相似文献   

13.
水稻沟田协同控制灌排模式的节水减污效应   总被引:6,自引:3,他引:3  
南方地区水稻生长期暴雨较多,高施肥量下的稻田易使大量氮磷随排水流失,导致水体环境恶化。该文提出稻作区沟田协同控制灌排技术的概念,即在农田蓄雨控排的基础上,利用农沟对农田排水再次拦截,并滞蓄农沟控制区内沟渠、道路以及农田侧渗排水,利用农沟和农田的湿地效应,减少排水量及氮磷浓度,降低污染物负荷。2013年采用大田试验,测试农田和农沟尺度上的灌排水量、灌排次数和氮磷流失量,对上述模式进行验证。结果表明,农田尺度上,蓄雨控排模式较对照处理(浅水勤灌)需水量和耗水量减少18.8%和15.3%,灌溉定额和地面排水量分别减少28.0%和60.6%,氮、磷负荷分别减少58.6%和58.8%,灌水次数减少4次,处理间差异显著(P0.05),处理间籽粒产量无显著差异(P0.05)。农沟尺度上,沟田协同控制灌排技术较非控排模式排水量减少55.9%,总氮和总磷负荷分别减少59.7%和66.7%;降雨初期农田和农沟水中氮磷浓度高且随滞留时间衰减较快,控制排水能有效减少氮磷负荷;渗漏水量中氮磷浓度较低。沟渠、道路等非农田的地面排水量占沟道总排水量的31.3%~38.7%,也是重要的氮磷负荷来源。结果表明沟田协同控制灌排技术具有较好的节水、省工和减排、控污效果,对南方稻作区灌排管理具有指导意义。  相似文献   

14.
沟渠系统"过程拦截"是现阶段农业非点源污染控制和管理的重要手段。针对当前农田排水沟渠水体-底泥-植物系统内各介质间非点源溶质迁移转化机制不清的现状,在简要分析农田排水沟渠水-底泥-植物复合生态结构及其各组分功能特征的基础上,以沟渠中水体为中心,解析了非点源溶质氮在沟渠系统单一介质以及不同介质间的迁移转化过程;考虑到排水沟渠中水体和污染物均以沿沟渠方向线性迁移为主,应用水流连续方程和非保守性污染物迁移扩散方程,构建了农田排水及其中非点源污染物在排水沟渠中的一维迁移模型,并结合试验沟渠具体情况进行了适度简化;通过内业可控性监测试验,同时提出了沟渠系统水-底泥-植物不同介质对水体中非点源污染物衰减程度影响的量化计算方法;将所建模型与计算参数应用于野外试验沟渠,以氨态氮和硝酸盐氮为例进行模拟,结果表明模拟结果与实测值结合较好,其中氨态氮模拟效率系数为0.87,硝态氮模拟效率系数0.93,表明所建模型及模拟手段符合试验沟渠实际情况,具有较好的适用性。  相似文献   

15.
为探索宁夏引黄灌区农田排水沟水生植物物种组成和多样性,采用样方调查法在灌区农田选取典型支沟、斗沟和农沟,并在每条沟渠布设上、中、下游断面,断面上设置样方大小进行退水沟渠水生植物物种种类、数量、多度、盖度调查。结果表明:宁夏引黄灌区排水沟水生植物由11个科,13个属,20个种组成,其中,芦苇、蔗草、水莎草、香蒲、龙须眼子菜和浮叶眼子菜是分布较广的优势种。群落垂直分层明显,但以芦苇及其伴生种组成的挺水群落多见。灌区农田排水沟各层次植物种类分布和多样性指数差异较大,表现为农沟〉斗沟〉支沟。水位和流速是影响沟渠水生植物形态及分布的主要因素。农沟中水流速度较慢,生长环境稳定,有利于多种植物的繁殖,为科学合理布局优势物种富集农田排水中的养分,以达到控制农田非点源污染目的提供了可能。  相似文献   

16.
针对农村污水流量小浓度高、排放不均匀及降雨冲击等特点,设计多级跌水充氧式沟渠连通生态塘组合工艺,进行水力负荷、运行方式、水量波动、降雨冲击等影响因素及参数优化试验。结果表明:随着水力负荷的增大,污染物的去除率逐渐降低;间歇运行的处理效果优于连续运行;水量的波动导致污染物的去除率也随之变化,其中化学需氧量和氨氮的去除率最大降幅接近20%;总氮去除率的降幅最大,约25%;总磷的去除率最大降幅最小,约15%左右;当降雨规模变大时,组合工艺对各污染物去除率分别从53.95%、52.44%、49.92%、71.64%下降到40.94%、43.75%、34.93%、53.84%。采取地表径流截流措施后,组合工艺对各污染物的去除效果有所改善,去除率的上升与截流倍数的增加近似呈现线性关系,当降雨为暴雨,采取截流倍数为5时,出水水质仍能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级排放标准,对降雨期间农村污水的污染去除具有重要意义。  相似文献   

17.
反渗条件下排水沟与农田水盐交换关系   总被引:4,自引:4,他引:0  
因干旱和半干旱下游灌区地势较低,排水出路不畅,排水系统往往成为承泄区外来水(上游灌溉退水和排水)的蓄水场所,使排水沟水位高于农田地下水位,反渗补给农田地下水,作物利用部分排水以后,如何维持农田良性的水盐平衡成为下游灌区一个迫切需要解决的科学问题。该文基于农田水盐平衡原理,以陕西一半干旱区下游灌区为例,在实测资料的基础上,首先利用田间水文模型DRAINMOD模拟了排水沟蓄水条件下,农田水位变化情况,然后计算分析了农田与排水沟的水盐交换关系。结果表明:在一个完整的种植年内单位长度排水沟上累计承接区外来水量为9.3 m3,减去流出水量,累计蓄积区外来水量为5.5 m3,农田单位面积上反渗累计补给田间地下水量为49.2 mm;累计农田排水量仅为2.3 mm。与作物蒸散发相比,现状条件下补给量虽然较小,但对维持和补给农田地下水起到了一定的作用。所产生的补给作用虽然增加了排水沟内盐分向田间地下水中的运动,但作物利用地下水过程中根区没有出现严重的盐分累积,对田间地下水盐分浓度影响也不大。所以,通过合理调控措施,充分利用区外来水,可以提高水资源利用效率。但排水系统长期运行条件下,高水位对农田水盐平衡的影响尚需进一步研究。  相似文献   

18.
以福建省顺昌县持续运行约30年的石砌深窄沟为平台,连续3年监测长期深窄沟排渍对冷浸田地下水位、土壤化学特性及水稻籽粒品质的影响。结果表明,距沟75 m(CK)、25 m、15 m、5 m的冷浸田的土壤类型逐渐呈现由深脚烂泥田→浅脚烂泥田→青泥田→青底灰泥田的方向演变。距沟75 m、25 m、15 m、5 m位点的常年平均地下水位分别为5.0 cm、8.3 cm、-5.4 cm、-16.7 cm,其中距沟5 m位点地下水位常年变幅为-62~13 cm,变幅最大。距沟越近,耕层土壤还原性物质则越低,而碱解氮、速效磷与速效钾则越高,其中距沟5 m的还原性物质总量较CK平均降低62.6%,而碱解氮、速效磷和速效钾平均分别增加40.7%、38.8%和184.5%。距沟5 m、15 m与25 m位点的水稻籽粒氨基酸含量均显著高于CK。籽粒氨基酸含量与土壤还原性物质呈显著负相关,而与土壤碱解氮、速效磷等显著正相关,籽粒淀粉含量也与土壤活性还原性物质呈显著负相关。长期深窄沟排水改善了土壤理化性状,提高了籽粒氨基酸品质。石砌深窄沟对15 m以内的土壤脱潜效果明显。  相似文献   

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