生态节水型灌区建设关键技术及应用

2017-12-22

  一、项目名称:生态节水型灌区建设关键技术及应用

  二、获奖年份、奖项名称及等级:2016年度 国家科技进步奖 一等奖

  三、主要完成单位:河海大学,武汉大学,昆山市水利工程质量安全监督和水利技术推广站

  四、主要完成人:王沛芳,王超,侯俊,崔远来,钱进,饶磊,徐俊增,顾斌杰,敖燕辉,茆智,杨士红,程卫国,何岩,罗玉峰,张剑刚

  五、项目简介:

  针对我国农业面源污染严重、减排控制困难、治理工程与灌区建设脱节及农村农业区生态环境退化的突出问题,项目组研发了灌区沟渠系统生态化、污染物源头控制和截留净化、农田退水循环利用与洼陷湿地构建、水肥精准灌溉和水量水质监控等核心技术,形成了完整的生态节水型灌区建设的关键技术系统,获得了可移动组装式农田排水沟水质净化器等多项原创性技术成果,为实现灌区“灌溉高效、排涝防渍、水肥节约”等水利功能与“面源截留、水质改善、环境优美、生物多样”等生态功能的耦合提供了重要技术支撑。

  主要科技创新贡献:(1) 研发了灌区防渗型生态渠道和净污型生态沟道构建系列核心技术,突破了沟渠灌溉排水效率与生态环境效应相耦合的技术瓶颈,解决了沟渠“灌排高效、结构稳定、施工便捷、管理简单、投资节省”与“边坡生态化、面源截留净化、沿线绿色化”多功能复合的技术难点。(2) 研发了灌区范围内面源污染物源头控制和逐级截留净化的整装成套核心技术,在污染物净化的高效、节能、节地方面取得重要突破。(3) 建立了适合不同灌排系统格局的农田退水循环利用技术系统,发明了稻田排水带状湿地等洼陷结构湿地系统构建技术,突破了农田退水滞留时间不足和净污能力有限的技术难题。(4) 研发了灌区水量监控与调配等核心技术,开发了监控系统的软件著作权,形成了灌区水肥精准灌溉与水量水质同步监控系统,有效地提升了灌区水份、肥料、退水污染物的“智能、节约、生态、高效”精准化和自动化管理的水平。

  本成果技术被水利部农水司、江西水利厅等多个单位直接应用到江西潦河灌区等多个大中型灌区的生态节水工程的规划、设计、建设和运行管理之中,有效地解决了灌区面源污染物对河流水体污染问题,达到灌区的灌溉、排洪、节水、净污、景观和生态相统一的目标。同时,本技术能降低沟渠河流衬砌工程造价,降低入河总氮和总磷污染负荷,取得了显著的环境、生态、社会和经济效益。 

可移动组装便携式水质净化装置

  说明: 利用自主研发的多孔高效净污载体,研发了农田首级退水水质强化净化器、便携式水质净化器、复合人工湿地净化箱、置于田埂的水稻田退水水质净化装置等核心技术和源头控污装置,借助于生物净化器、微生物附着载体构造等核心单元技术,将净水装置与农田排水系统进行耦合,调控水体滞留时间和截留农田排水中氮磷,在农田面源污染物产生的源头实现内部的原位拦截。 

多级串联带状湿地净污系统

  说明:针对农田排水持留时间不足导致沟道净污能力有限的问题,发明了沟道带状湿地净污系统、“珍珠链”式串联湿地净污系统等核心技术,充分发挥湿地多孔材料截污和微生物净污能力,综合利用湿地植物的吸收作用,实现带状湿地原位截留净化,增加水体停留时间,提高净化能力。

面状湿地防控系统

  说明:利用水塘、断头沟、汇水池等洼陷结构,研发不同形式的生态塘池湿地,以及农田四周定点排水湿地、汇水池湿地等面状湿地系统,构筑灌区面状湿地防控系统。在有效拦截净化面源污染物的同时,为生物提供栖息空间和生存环境,并为灌区氮磷回用及水资源重复利用提供条件。