DB33∕T 2329-2021 农田面源污染控制氮磷生态拦截沟渠系统建设规范

ICS13.020.40CCSZ05DB33浙江省地方标准DB33/T2329—2021农田面源污染控制氮磷生态拦截沟渠系统建设规范Constructionspecificationofnitrogenandphosphorusecologicalinterceptionditchsystemforcontrollingnon-pointsourcepollutionfromfarmlands2021-04-13发布2021-05-13实施浙江省市场监督管理局发布DB33/T2329—20211前言本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别专利的责任。本标准由浙江省农业农村厅提出并归口。本标准起草单位：浙江大学、浙江省农业农村生态与能源总站、浙江恒美环保科技有限公司、浙江农林大学、浙江科技学院、浙江省农业科学院。本标准主要起草人：梁新强、曹玉成、王志荣、何霜、鲁长根、单胜道、李华、杨姣、徐向阳。本标准为首次发布。DB33/T2329—20211农田面源污染控制氮磷生态拦截沟渠系统建设规范1范围本标准规定了农田面源污染控制氮磷生态拦截沟渠系统的设计、施工、验收、管护要求。本标准适用于农田面源污染控制氮磷生态拦截沟渠系统的设计、施工、验收和监测管护。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本标准；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB50288灌溉与排水工程设计规范SL4农田排水工程技术规范SL18渠道防渗工程技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1生态拦截ecologicalinterception采用建筑工程技术、生物技术和管理技术等相结合的污染物阻控措施。3.2拦水坎ditchbarrier依据沟渠长度、坡度和渠水流向，布设于沟渠中端和末端，用于维持渠底水深以满足沟渠水生植物生长的堤埂。3.3底泥捕获井sedimentcapturewell用于聚集并沉淀沟渠水中携带的泥土等杂质的井。3.4氮磷去除模块nitrogenandphosphorusremovalmodule安置于底泥捕获井中，由多孔性矿物等材料组成，用于同步去除沟渠水中氮磷的模块。3.5生态透水坝ecologicalpermeabledamDB33/T2329—20212采用砂石等滤料在沟渠中人工垒筑的，通过配置植物对沟渠水质进行净化的坝体。3.6生态浮岛ecologicalfloatingisland以水生植物为栽植主体，充分利用水体空间生态位和营养生态位，建立的人工生态系统。3.7排涝模数drainagemodulus在一定频率设计的暴雨情景下，单位面积地面所产生的径流量。3.8承泄区drainagereceiver承纳沟渠末端排出水的缓冲区域。4系统设计4.1基本原则4.1.1氮磷生态拦截沟渠系统建设应综合考虑区域特性、气象水文条件、地形地貌、土壤质地、地下水埋深、种养结构等实际情况，宜利用原有排水沟渠进行改造和提升。4.1.2氮磷生态拦截沟渠系统建设应加强设计、施工、验收、管理、拦截基质资源化利用等环节的衔接，形成统一完整、绿色生态、协同高效的可持续运行系统。4.1.3氮磷生态拦截沟渠系统应与区域农田排水系统相结合，综合考虑排水通畅、污染拦截、景观生态和安全等因素，主要服务初雨径流污染拦截。注：浙江省初雨一般为8mm~10mm。4.1.4氮磷生态拦截沟渠系统应在农田排水主干沟上建设，并由主干排水沟、生态拦截辅助设施、植物等部分组成，见图1。生态拦截辅助设施应至少包括节制闸、拦水坎、底泥捕获井、氮磷去除模块，宜设置生态浮岛、生态透水坝设施。氮磷生态拦截沟渠系统的植物应包括沉水植物、挺水植物、护坡植物和沟堤蜜源植物，且配置应以本土优势植物为主，兼顾污染净化、生态链恢复、植物季相、景观优化等因素。注：蜜源植物是指供蜜蜂采集花蜜和花粉的植物。图1氮磷生态拦截沟渠系统示意图DB33/T2329—202134.1.5氮磷生态拦截沟渠系统服务范围内应设置标识标牌，明确建设、运维、管护责任主体等内容。4.2主干沟设计4.2.1氮磷生态拦截沟渠系统主干沟长度应在300m以上，具有承纳10公顷（150亩）以上农田汇水和排水的能力。主干沟设计用地形图的比例尺应按照SL4的规定执行。4.2.2氮磷生态拦截沟渠系统主干沟流量设计应根据其控制面积、产流和汇流条件，按与排水任务相应的排涝模数乘其控制面积确定。主干沟排涝模数计算和流量设计应按照GB50288的规定执行。4.2.3氮磷生态拦截沟渠系统主干沟的断面设计和水位设计应按照GB50288的规定执行，并应符合下列规定：——主干沟可采用梯形、矩形或U形断面，断面沟壁材质宜采用生态袋、六角砖、圆孔砖、鹅卵石等有利于护坡植物定植的材料；——生态沟渠沟壁与土壤接合处不应衬砌或建不透水护面；——主干沟过流断面底宽和深度不宜小于0.4m。4.2.4主干沟排水承泄区的选择应按照SL4的规定执行。4.2.5主干沟应分段设置拦水坎，宜在主干沟末端位置设置生态透水坝，兼具净化水质与为下游沟渠提供势能的效果。4.3生态拦截设施设计4.3.1拦水坎高度应高于沟渠底面0.15m⁓0.20m。4.3.2生态透水坝坝高不宜超过沟深的30%，坝顶应种植湿生或水生植物。透水坝的透水能力与几何尺寸关系计算参见附录A。4.3.3每条氮磷生态拦截沟渠系统设置1座以上底泥捕获井。底泥捕获井宜设置在拦水坎、透水坝等构筑物上游的位置；井深深度应小于1m，井宽不小于沟渠底宽，井长大于1m，每0.5m安置1个氮磷去除模块，井口应安放可卸式格栅，格栅上可定植湿生或水生植物。4.3.4在底泥捕获井中放置多个氮磷去除模块时，应水平交错放置；模块深度应与底泥捕获井基本一致，模块宽度应为底泥捕获井宽度一半以上，模块上表面应与沟渠底面齐平，每个模块厚度应在0.1m以上。4.3.5氮磷生态拦截沟渠系统末端和承泄区落差大于1m时应设置阶梯式截流池或坡式跌水，阶梯式截流池前宜设置拦水坎抬高水位。4.3.6宜在主干沟最宽位置或沟渠承泄区设置生态浮岛。4.3.7宜在氮磷生态拦截沟渠系统配置生态塘，用于净水、蓄水、农业供水、农田生态恢复和田园景观营建。4.4植物配置植物配置不宜选用浮叶植物，应以本土沉水、挺水、护坡植物为主。5系统施工与验收5.1氮磷生态拦截沟渠系统建设应按照SL4有关明沟工程的规定进行施工。5.2沟渠防渗应按照SL18的规定执行。5.3氮磷生态拦截沟渠系统验收应按照SL4的规定进行，底泥捕获井、氮磷去除模块等部位应在施工期间进行验收。DB33/T2329—202146系统管护6.1管护要求6.1.1氮磷生态拦截沟渠系统建设工程管理应按照SL4的规定执行，应落实管护责任，管理组织应制定并严格执行运行维护管理规章制度。6.1.2氮磷生态拦截沟渠系统的管理应包括必要的监测和经常性管护。6.1.3宜对氮磷生态拦截沟渠系统的主干沟进口和末端出口的水量和水质进行每月1次监测，监测指标至少包含总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数。6.2经常性管护6.2.1宜每周定期检查沟渠系统损坏和堵塞现象，及时进行修复，并清除沟体内的杂物。沟底淤积厚度超过0.1m时应进行清淤。6.2.2每年汛期前，应对氮磷生态拦截沟渠系统进行全面检查，保证沟渠系统排水畅通；汛期后，对易受冲刷沟段应重点检查和修复。6.2.3应及时对沟渠中的水生植物进行修剪，并对修剪废弃物进行处置。6.2.4底泥捕获井应每2个月清泥1次。氮磷去除模块吸附基质和生态透水坝的滤料应每半年更换1次。井泥和废滤料应做资源化循环利用。DB33/T2329—20215AA附录A（资料性）透水坝的透水能力与几何尺寸A.1几何尺寸A.1.1透水能力与几何尺寸的关系透水坝的透水能力与其几何尺寸密切相关，可以结合渗流方程和达西定律进行计算。对于采用粒径＜3cm（渗透系数＜0.15m/s）砂石材料垒筑的透水坝，达西定律的适用范围为流速𝛖＜1.5m/h，水力坡降J＜0.1，用雷诺数Re表达的达西定律的上界为Re5。根据透水坝形状的不同，一般采用矩形和梯形两种计算模型。A.1.2矩形模型根据达西定律和有自由水面的非承压渗流微分方程，得到矩形断面的透水坝的渗流方程——杜平公式。122212/)(LHHkq………………………………………（A.1）式中：q——单宽流量，m3/(m·d)；k——渗透系数，m/d；H1——坝前水深，m；H2——坝后水深，m；L1——坝长（沿水流方向长度），m。如透水坝的宽度为L2，则总渗流量（Q）为：1222122/)(LHHkLQ………………………………………（A.2）式中：Q——总渗流量，m3/(m·d)；L2——透水坝宽度，m。已知流量、坝体前后水深条件时，根据杜平公式，选取合适的渗透系数可求得坝长。A.1.3梯形模型如图A.1所示，透水坝截面为梯形，上下游坝面为斜面，上游边坡系数为m1，下游边坡系数为m2。图A.1透水坝渗流梯形模型示意图DB33/T2329—20216梯形模型的渗流计算可分为3块渗流区，即上游段（ABC）、中间段（BCED）和下游段（DEF），上游河段可用长度为L的等效矩形A’B’BC代替：)1m2/(m111HL…………………………………………………（A.3）式中：L——坝上游段（ABC）等效矩形长度，m；m1——上游边坡系数，无量纲数；H1——坝前水深，m；中间段BCED根据式（A.2）有：）hm(2/)(0202021LLhHkq…………………………（A.4）式中：q——单宽流量，m3/(m·d)；k——渗透系数，m/d；H1——坝前水深，m；h0——坝中间段（BCED）最低水位深度，m；L0——中间段与下游段坝长之和（沿水流方向长度），m；m2——下游边坡系数，无量纲数。下游段DEF包括贴坡流和一个三角区域的渗流，可以用矩形替代法估算：2222202220）5.0m(2/m15.0m)-(HHhHHhkq…………（A.5）式中：H2——坝后水深，m；一般来说，考虑到坝体的稳定，通常采用大于砂石自然边坡系数（一般m1）的梯形结构。A.2渗透系数根据平原河网地区现场的条件，通过渗透实验可获得较为准确的渗透系数，1cm碎石的渗透系数为3cm/s～5cm/s，2cm～4cm砾石的渗透系数为8cm/s～12cm/s。一般的筑坝材料粒径选择1cm～5cm为宜。在筑坝材料的级配方面，应保证大小粒径的d10（d50）之比小于5～10。注：d10：颗粒累积分布为10%的粒径，即小于此粒径的颗粒体积含量占全部颗粒的10%；d50：也称中位径或中值粒径，是一个表示粒度大小的典型值，指颗粒累积分布为50%的粒径，小于此粒径的颗粒体积含量占全部颗粒的50%。_________________________________