農田排水溝渠生態化建設與管理

楊繼偉 張 輝 曹秀清 湯廣民 袁宏偉

一、農田排水溝渠現狀

淮北平原區農田排水溝渠以明溝為主，溝道平直，邊坡陡峭，且多為土質坡面。在雨水淋洗、水流沖刷和地下水滲流的綜合作用下，排水溝邊坡坍塌和溝道淤堵現象較為普遍。有條件的地區開始對農田溝渠進行硬化處理，基本以“兩面光”或“三面光”的形式對溝坡和溝底進行護砌，常見形式有混凝土坡、石塊或磚砌體坡。雖然能夠解決邊坡坍塌問題，但是卻阻礙了土壤水向溝中的滲流和交換，使田間排水效果變差。同時溝內動植物生長受阻，農田排水中的氮磷難以截留和降解，直接進入下游河、湖等承泄區。這不僅造成水資源和土壤養分的流失，而且引起下游生態環境污染。

近年來，國家加大了對水環境水生態問題的重視程度，建立了各級河湖長制，并出臺了一系列相關生態環境保護條例，流域水體環境問題明顯改善。農田排水溝渠作為河流源頭溝渠，對氮磷污染物滯留和消減有著重要意義。由于建設和管理上的問題，使其成為了水資源和水生態系統管理的薄弱環節。為充分體現新時期“系統治理”的治水理念，需要對農田排水溝渠進行生態化建設與管理，促進農村生態環境的良性循環。

二、農田生態排水溝渠的內涵

農田排水溝渠是經自然或人工開挖、改造形成的排水通道，通過排出地表積水和土壤盈余水分，降低地下水位，達到除澇降漬、防鹽堿化和改善土壤水土環境目的。其形式主要以明溝排水為主，按照尺度和功能分為干、支、斗、農四級溝道，各級溝道按照一定順序組成田間排水系統。農田排水經過田間排水系統匯流，進入下游輸水網、排水樞紐或蓄水系統。

農田排水溝渠作為農田水利基礎設施和農業生態系統的重要組成部分，廣泛分布于田間地頭，被譽為農田水分的“調節器”，通過及時降漬排澇措施，為農業高產穩產“保駕護航”；同時作為農田與河流湖泊之間的“連通器”，成為物質遷移轉化的重要通道。研究發現，由于其分布廣、數量多、溝渠小、植物生長旺盛等特點，成為氮磷等污染物截留、轉化及消減的主要載體，對維持農業生態環境系統平衡和河湖健康有著重要作用。

農田生態排水溝是以維持區域環境系統的水量平衡、水鹽平衡為目的，促進水土資源的良性循環和高效利用，在滿足農田正常排水的前提下，基于生態學原理，通過工程和非工程措施對原有溝道進行改造，使其形成獨特的生態系統功能。與傳統排水溝相比，農田生態排水溝不僅具備排澇降漬功能，而且也滿足生態、地質等環境方面對水質水量的要求，能夠有效截留、削減農田排水中的氮、磷等生源物質，減少進入下游水體的污染負荷，達到節水減排、減污控污的效果。同時，其具有豐富農田生物多樣性和生態景觀的功能。

三、農田生態排水溝建設管理原則

為兼具水資源蓄排、水生態保護以及豐富農田生態景觀的功能，農田溝渠可以依據以下原則和思路進行生態化設計、施工與管理。

（一）蓄排結合，兼具消污

按照“節水優先、空間均衡”的治水思路，農田生態排水溝不僅要滿足排水的需求，而且要有一定的蓄水功能。在保證農田作物不受澇漬的前提下，可以在排水溝道設置控制排水設施（閘、壩），用以攔蓄降雨徑流和提高地下水位。一方面可以提高水資源利用效率，解決因季節性降雨不均勻帶來的缺水問題；另一方面可以延長污染物在溝道內的滯留和消減時間，減少農田污染物向下游水體遷移輸出量。

（二）遵循生態，形式多樣

充分運用生態學原理，堅持可持續發展理念，利用生態群落之間的關系及能流和物流規律，在滿足水量和水質要求的基礎上，針對不同等級、不同功能的排水溝采用不同的生態化建設方案，為區域內生物營造良好的生存環境，使農田生態環境良性循環。

（三）選材環保，結構生態

水量、水質和生物量是農田生態溝渠的重要指標。材料為透水或透孔材料，保證溝道兩側農田地表水、地下水可以向溝道自由轉移，施工后形成的孔洞或縫隙，能為水生動植物提供適宜的生存和繁衍環境。材料不易腐蝕，不與周圍水土發生不良化學反應引起水質污染，具有一定的吸附和消解污染物的功能。溝道內合理設定生態水位和生態流量，上游向下游水體自行流動。

（四）因地制宜，經濟合理

因地理位置、氣候環境、用地類型、生物因子、社會經濟水平等存在差異，生態建設應因地制宜。由于農田排水溝渠數量大，在建設過程和后期運營應考慮當地經濟發展水平和承受能力，要求能夠滿足和解決生態排水功能，盡量選擇經濟效益高的方式。

（五）施工高效、便于管理

施工建設和運行管理是溝渠生態化建設的重要環節，高效的施工和便捷的管理可以減少人力物力的投入，提高施工效率和經濟效益。排水溝生態化施工建設可能對部分農民的實際利益造成影響，應積極爭取受益主體參與管理。

四、農田排水溝渠生態化建設方式

（一）生態植草溝

生態植草溝是在原有排水溝道的基礎上，通過自然、人工方式種植草木，對排水溝溝底和邊坡進行防護。其植被以草木或矮小灌木為主，一般為水生植物、水緣植物或濕生植物。該種生態溝適用于農田地頭等小型排水溝，斷面尺度不大，汛期溝內水流較小，且隨著季節和墑情變化干濕交替，溝渠坡底一般無需采用硬質化處理。由于其數量多，分布廣，比表面積大，通過溝渠生態化建設可以有效滯留和消減農田污染物。

（二）生態潛流溝

生態潛流溝（又稱“潛流濕地系統”），指在溝床鋪設透水濾料，并在其上種植適宜的水生植物，對排水污染物進行凈化。其中濾料可為礫石、陶粒，也可選用高效生物填料，要求具有微孔結構和巨大的比表面積，可以為微生物提供附著和生長繁殖空間。該生態溝利用填料—微生物—植物根系的綜合作用，對污染物進行有效攔截、吸收和消減。其優點具有較強的消減污染物作用，缺點造價高且容易造成填充料淤堵，需要定期清洗或者更換填充料。一般農業養殖區、蔬菜地以生活污水等高污染濃度排水具有較好的凈化效果，常設置在污染源排水口或其下游一段距離內，不宜用在普通農田排水溝或水流較大排水干溝。

（三）生態材料護坡

生態護坡是利用非生物材料及工程修復技術對邊坡進行加固，在其預留孔洞中種植水生植物。有仿木樁、植草磚、牢籠、預制混凝土生態箱及其他高分子材料等多種形式。施工后具有一定耐久性和抗侵蝕性，同時形成的多孔結構可為微生物附著、水生動植物生長提供空間。其中，仿木樁護坡利用防腐處理的樹木主干或仿木石材，將其插入并固定在溝渠坡腳位置，然后將石料或土壤填充在岸坡與木樁之間，對邊坡進行進一步加固。生態植草磚、生態牢籠、混凝土生態箱是利用預制建材或高分子材料，以一定的結構和連接方式平鋪或襯砌，形成網格型坡面或垂直梯形擋墻，對溝渠進行邊坡加固。主要優點是邊坡穩定性好、耐久性強、占地面積小、施工速度快，適用于流速流量大、邊坡陡峭的中大型溝渠。缺點是一般投資比較大，建設與管理過程需要考慮經濟投入。

（四）生態浮島

生態浮島是利用固定漂浮在水體表面的生態浮床，以輕質陶粒、生物炭等多孔填料為生長基質，其上種植適宜的植物。一些農田骨干溝渠或大型溝渠水深大、水面寬、流量大，水生動植物難以附著和生長，生態浮島可以彌補這一缺陷。浮島上的水生植物根系發達，同時其表面形成眾多的生物膜，可有效增加水體中生物量，提高水體的自凈能力。

（五）生態閘壩

閘壩是利用水工建筑物控制溝渠流速和水位，調蓄水量和提高水資源利用率，延長農田營養鹽在溝內的滯留時間，減少污染物向下游傳輸。近年來，隨著技術的發展，出現了多種形式的生態閘壩，其具有一定的透水和截污的功能，且調控方式也多種多樣。

（六）溝渠結構形狀生態化建設

研究表明溝渠蜿蜒彎曲、溝床上的深潭和淺灘等形態更有利于水體污染物的消減。在農田排水溝渠設計和建設過程中，充分利用近自然修復的理念，適當考慮排水溝有一定的彎曲度，溝床合理設置深潭或淺灘，在水流大的干溝及閘壩下游溝床可以布置生態潛流床。

除以上生態化建設技術外，還應加強農田生態溝渠的管理。根據植被生長情況對其上部枝葉進行修剪和資源化利用，以秋冬季節為主，如果夏季生長過旺，可以多次修剪并清理。可以避免溝道堵塞，提高生態溝的排水性能，同時可以將污染物徹底清理出溝渠系統。此外，合理地增加水生動植物種類和數量，減少人為因素對農田生態系統的破壞，形成穩定可持續的生態發展模式。

五、結論

綜上所述，農田生態排水溝渠兼具水利、生態和景觀功能，可以除澇降漬和保水保墑，防治農業面源污染，豐富農業生態景觀。本文基于農田排水溝渠的現狀，提出了生態化建設的思路，并列舉多種形式的生態化建設技術，以期為農業面源污染治理、高標準農田建設和河湖生態健康管理提供依據■