【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业水环境保护，具体涉及农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法。
技术介绍
1、微塑料被定义为小于5mm的塑料微粒，吸附性强、难降解，是各种污染的重要载体。在农业生产中，由于大范围农业覆膜的使用及塑料农具的磨损，产生的微塑料富集于土壤中，使农田成为微塑料产生的重要源头。而降水、地表径流和灌溉产生的农田退水则会携带土壤中的微塑料通过毛、农、斗、支沟道逐级入汇，最终经过干沟运输至天然河流、湖泊中，对水生态系统造成严重危害并有在生态系统中富集的风险。
2、现有针对农田退水沟道的环境治理角度主要聚焦于总氮和总磷这两种溶解性污染物，同时利用生态植物种植等技术手段对污染物进行吸收，但种植植物这种生态措施无法有效去除水流中的微塑料，还会增加沟道内生物摄入的可能性。因此，对农田退水沟道中的微塑料进行有效处理，对于提高农田退水沟道的环境治理的效率和准确性至关重要。但目前对复杂退水沟道网络中5mm以下微塑料的拦截装置布设复杂，拦截效果差，因此，迫切需要提出农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，从而更高效的拦截农田退水沟道汇合口微塑料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，解决了现有技术中存在的对复杂退水沟道网络中直径5mm以下微塑料的拦截装置布设复杂，拦截效果差的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，具体步骤如下：
3、s1.获取干沟和支沟基础参数，根据基
4、s2.基于步骤s1中的三维数字孪生模型，在干沟与支沟汇合口的上游设置干沟整流桩群与支沟整流桩群，对干沟与支沟水流进行整流，在干沟与支沟汇合口下游布设淹没浅坝，提升干沟水位，在靠近淹没浅坝背水面一侧布设第一微塑料净化单元，对干沟中的微塑料进行一次净化；
5、s3.基于步骤s1中的三维数字孪生模型，在淹没浅坝下游布设非淹没挑流坝，对干沟水流进行挑流，在靠近非淹没挑流坝迎水面的一侧布设第二微塑料净化单元，对干沟中的微塑料进行二次净化，完成农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化。
6、本专利技术的特点还在于，
7、步骤s2具体为：
8、s201：在三维建模软件中，根据干沟和支沟的尺寸和水流参数建立三维数字孪生模型，具体尺寸为，干沟宽度w1，支沟宽度w2，干沟高度d1，支沟高度d2，干沟与支沟汇合角度α，干沟横断面s1，支沟横断面s2，干沟和支沟汇合口的上游长度l5，干沟和支沟汇合口的下游长度l6；
9、干沟和支沟汇合口的上游长度l5与干沟宽度w1的比为3～4:1，干沟和支沟汇合口的下游长度l6与干沟宽度w1的比为15～20:1；
10、s202：在fluent软件中，根据干沟和支沟的水流参数对三维数字孪生模型进行初始化，具体参数设定为，将干沟进口水流初始流度设为干沟的横断面平均流速v1，将支沟进口水流的初始流速设置为支沟的横断面平均流速v2，将干沟的水深设为h1，将支沟的水深设为h2；
11、s203：模拟干沟与支沟汇合口的水流流态，得到干沟与支沟流速分布图；
12、s204：从流速分布图中确定干沟与支沟汇合口，最大流速区域出现位置和范围及最大流速区域的下游边界，并测量干沟1/2水深截面处水流最大流速区域的下游边界距汇合原点的水平距离l。
13、步骤s2中干沟整流桩群与支沟整流桩群具体设置为：
14、依据干沟与支沟汇合口的水流流态和最大流速区域出现位置和范围，在干沟与支沟汇合口的上游确定干沟整流桩群与支沟整流桩群的布置位置，所述干沟整流桩群包括整流桩a，整流桩b，整流桩c，干沟整流桩群位于干沟左岸，支沟整流桩群包括整流桩d，整流桩e，整流桩f，支沟整流桩群位于支沟左岸；
15、干沟整流桩群中整流桩a与干沟与支沟汇合口的上游干沟左岸连接，整流桩b，整流桩c间隔布置于干沟与支沟汇合口的上游干沟中；
16、支沟整流桩群中整流桩的d与干沟与支沟汇合口的上游支沟左岸连接，整流桩e，整流桩f间隔布置于干沟与支沟汇合口的上游支沟中；
17、整流桩a，整流桩b，整流桩c的横截面形心连线与干沟与支沟汇合口的上游的干沟沟道左岸的夹角为θg；
18、整流桩d，整流桩e，整流桩f的横截面形心连线与干沟与支沟汇合口的上游的支沟沟道左岸的夹角为θz；
19、整流桩a，整流桩b，整流桩c横截面均为正方形，边长均为a1，整流桩a，整流桩b,整流桩c的边长a1与干沟宽度w1的比为0.1～0.2:1；
20、整流桩d，整流桩e，整流桩f横截面均为正方形，边长均为a2，整流桩d，整流桩e，整流桩f的边长a2与支沟宽度w2的比为0.1～0.2:1；
21、以所述整流桩a截面形心为第一局部参考系零点，整流桩b截面形心纵坐标y2与干沟宽度w1的比为0.2～0.3:1，整流桩b截面形心横坐标x2的计算公式如下：
22、
23、式中，x2为整流桩b截面形心横坐标，θg为整流桩a，整流桩b，整流桩c的横截面形心连线与干沟沟道左岸边坡的夹角；
24、整流桩c的形心纵坐标y3与干沟宽度w1的比为0.4～0.6:1，整流桩c截面形心横坐标x3的计算公式如下：
25、
26、式中，x3为整流桩c截面形心横坐标，θg为整流桩a，整流桩b，整流桩c的横截面形心连线与干沟沟道左岸边坡的夹角；
27、以所述整流桩d截面形心为第二局部参考系原点，整流桩e截面形心纵坐标y4与支沟宽度w2的比为0.2～0.3:1，整流桩e截面形心横坐标x4的计算公式如下：
28、
29、式中，x4为整流桩e截面形心横坐标，θz为整流桩d，整流桩e，整流桩f的横截面形心连线与支沟沟道左岸边坡的夹角；
30、整流桩f的形心纵坐标y5与支沟宽度w2的比为0.4～0.6:1，整流桩f截面形心横坐标x5的计算公式如下：
31、
32、式中，x5为整流桩f截面形心横坐标，θz为整流桩d，整流桩e，整流桩f的横截面形心连线与支沟沟道左岸边坡的夹角；
33、干沟整流桩群高度h3与干沟水深h1的比为0.5～1:1；
34、支沟整流桩群高度h4与支沟水深h2的比为0.5～1:1；
35、步骤s2中淹没浅坝具体设置为：
36、依据干沟与支沟汇合口的水流流态及干沟的1/2水深截面处水流最大流速区域的下游边界距汇合原点的水平距离l在干沟与支沟汇合口的下游布设淹没浅坝；
37、干沟左岸的淹没浅坝起点到汇合原点(5)的x方向距离l1与干沟1/2水深截面处水流最大流速区域的下游边界距汇合原点的水平距离l的比为1.5～2:1；
38、淹没浅坝宽度w3与干沟宽度w1的比为0.1～0.2:1，淹没浅坝的高度h5与干沟水深h1的比为0.5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
3.根据权利要求2所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤S2中所述干沟整流桩群(3)与支沟整流桩群(1)具体设置为：
4.根据权利要求3所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤S2中所述淹没浅坝(7)具体设置为：
5.根据权利要求4所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤S2中所述第一微塑料净化单元(110)包括第一微塑料净化装置(11)，所述第一微塑料净化装置(11)布设于淹没浅坝(7)背水面后远离干沟(4)右岸的一侧，第一微塑料净化装置(11)内设置第一多级过滤装置(12)，第一微塑料净化装置11靠近淹没浅坝(7)的一侧依次联通含闸门有压管道进口管(8)，有压管道顺直管(9)，有压管道连接管a(10)，所述第一微塑料净化装置(11)另一侧依次联通有压管道连接管b(13)，含闸门有压管道
6.根据权利要求5所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤S2中所述第一微塑料净化单元(110)具体设置为所述含闸门有压管道进口管(8)，有压管道顺直管(9)，有压管道连接管a(10)，有压管道连接管b(13)，含闸门有压管道出口管(14)，第一微塑料净化装置(11)的高度均为h6；
7.根据权利要求6所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤S3中所述非淹没挑流坝(15)具体设置为：
8.根据权利要求7所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤S3中所述第二微塑料净化单元(120)包括第二微塑料净化装置(20)，第二微塑料净化装置(20)内设置第二多级过滤装置(21)，所述第二微塑料净化装置(20)布设于非淹没挑流坝(15)背水面后远离干沟(4)左岸的一侧，所述第二微塑料净化装置(20)靠近非淹没挑流坝(15)的一侧联通有含闸门进口槽(17)，顺直槽(18)，连接槽a(19)，所述第二微塑料净化装置(20)另一侧联通有连接槽b(22)，含闸门出口槽(23)。
9.根据权利要求8所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤S3中所述第二微塑料净化单元(120)具体设置为：所述含闸门进口槽(17)，顺直槽(18)，连接槽a(19)，连接槽b(22)，含闸门出口槽(23)在x-y面的投影尺寸分别与含闸门有压管道进口管(8)、有压管道顺直管(9)、有压管道连接管a(10)、有压管道连接管b(13)和含闸门有压管道出口管(14)的投影尺寸相等；
...【技术特征摘要】
1.农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：
3.根据权利要求2所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤s2中所述干沟整流桩群(3)与支沟整流桩群(1)具体设置为：
4.根据权利要求3所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤s2中所述淹没浅坝(7)具体设置为：
5.根据权利要求4所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤s2中所述第一微塑料净化单元(110)包括第一微塑料净化装置(11)，所述第一微塑料净化装置(11)布设于淹没浅坝(7)背水面后远离干沟(4)右岸的一侧，第一微塑料净化装置(11)内设置第一多级过滤装置(12)，第一微塑料净化装置11靠近淹没浅坝(7)的一侧依次联通含闸门有压管道进口管(8)，有压管道顺直管(9)，有压管道连接管a(10)，所述第一微塑料净化装置(11)另一侧依次联通有压管道连接管b(13)，含闸门有压管道出口管(14)。
6.根据权利要求5所述的农田退水沟道汇合口微塑料污染控制净化方法，其特征在于，步骤s2中所述第一微塑料净化单元(110)具体设置为所述含闸门有压管道进口管(8)，有压管道顺直管(...
【专利技术属性】
技术研发人员：谌霞，曹力玮，蔡焕杰，李德鸿，李小龙，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：
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