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中國網/中國發展門戶網訊 農業面源污染由于量大面廣、難以治理，已經成為當今環境領域的世界性難題。近年來，我國農業面源污染日益突出。2020 年 6 月 8 日公布的《第二次全國污染源普查公報》顯示，我國農業源對水體氮和磷的貢獻率分別高達 46.5% 和 67.2%，對我國流域水生態健康造成嚴重威脅。
長江三角洲（以下簡稱“長三角”）地區作為我國富饒的農業經濟發展區域，承載著“鄉村振興”和“長江三角洲區域一體化發展”兩大國家戰略。國家戰略的實施為該地區打好農業污染防治攻堅戰和生態環境文明建設提供了重大機遇全息投影。近年來，長三角地區水污染防治工作取得重要進展和顯著成效，但是農業面源污染問題引起社會各界的廣泛關注。從種植業結構分析，稻田既是長三角地區水陸交錯帶的重要生態屏障，又是該地區農業面源污染的主要輸出源。長三角地區作為農業可持續發展試驗示范區，有必要結合當地農業農村的實際情況，做好稻田退水零直排等工程的建設示范與推廣工作，以確保該地區重要水質斷面污染物濃度穩定達標。
長三角地區推進稻田退水零直排工程建設的政策適應性
農業面源污染治理是落實習近平生態文明思想的重要抓手，是歷攤位設計年中央一號文件關注的熱點；國務院及各部委也相繼出臺了農業面源污染治理相關規劃及指導性文件。稻田退水零直排工程建設，屬于農業面源污染治理領域，符合國家和地方農業面源污染治理的政策導向。
習近平總書記在十九大報告中指出，道具製作“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念”，“加強農業面源污染防治，開展農村人居環境整治行動”，“推動形成人與FRP自然和諧發展現代化建設新格局”。2015—2021 年連續發布的中央一號文件也多次提出要加大農業面源污染治理力度，擴大農業面源污染綜合治理試點范圍，加強以長江經濟帶為重點區域的農業面源污染治理。
在農業面源污染治理具體舉措方面，國務院批準發布的《全國農業可持續發展規劃（2015—2030年）》中明確要求，全面加強農業面源污染防控；建設農田生態溝渠、污水凈化塘等設施，凈化農田排水及地表徑流。2015 年 4 月，國務院全息投影發布實施的《水污染防治行動計劃》提出，敏感區域和大中型灌區，要利用現有溝、塘、窖等，配置水生植物群落、格柵和透水壩，建設生態溝渠、污水凈化塘、地表徑流集蓄池等設施，凈化農田排水及地表徑流。隨之發布的《農業部關于打好農業面源污染防治攻堅戰的實施意見》也明確要在重點流域和區域實施一批農田氮磷攔截等農業面源污染綜合防治示范工程，總結一批農業面源污染防治的新技術、新模式和新產品。2018 年 11 月，國家發展和改革委員會、生態環境部、農業農村部、住房和城鄉建設部、水利部會同有關部門制定的《關于加快推進長江經濟帶農業面源污染治理的指導意見》提出，大力發展節水農業，提高灌溉水利用效率廣告設計；加強灌溉水質監測與管理，嚴禁用未經處理的工業和場地佈置城市污水灌溉農田；充分利用現有溝、塘、窖等，建設生態緩沖帶、生態溝渠、地表徑流集蓄與再利用設施，有效攔截和消納農田退水和農村生活污水中各類有機污染物，凈化農田退水及地表徑流。
長三角地區實施稻田退水零直排的重要性
稻田是長三角地區最主要的種植類型（圖 1）。長三角地區以水稻種植為主的水田總面積達 807.04 萬公頃，且多與河網水系緊密相連。伴隨水稻主要生育期（分蘗末期和灌漿期）內人工排水和降雨徑流等退水行為的發生，該地區田間氮、磷等養分極易流失，造成稻田周邊水塘及河湖水體富營養化。以長三角地區國內生產總值（GDP）中等水平城市——嘉興市為例（圖 2），該市每公頃稻田退水總氮流失 5 年平均負荷為 36.5 千克、總磷流失 5 年平均負荷為 0.78千克。依此平均值推算，整個長三角地區稻田退水氮、磷年均流失量可達 29.5 萬噸、6 295 噸。可見，實施稻田退水零直排對于緩解長三角地區流域氮磷污染壓力具有十分重要的意義。
稻田退水零直排工程建設將充分利用建設區域的稻田、溝渠、濕地等自然地理優勢，梳理與探索符合農業、農村實際的生態工程技術和模塊生態化改造工藝，以及因地制宜、優化組合生態溝、生態調蓄塘、生態濕地、生態修復等多種生態友好型工程措施應用。稻田退水零直排工程將成為長三角地區建設新時代生態宜居型美麗田園的重要推進器。
稻田退水零直排工程建設的基本原則
依法依規，統籌推進。應遵守與自然資源、環境保護等相關法律法規及標準的規定，統籌銜接生態保護紅線，綜合考慮農田水利、污染攔截、生態安全模型等因素，加強稻田退水零直排工程的設計、施工、驗收、管理、攔截基質資源化利用等環節的銜接，形成FRP統一完整、綠色生態、協同高效的可持續運行系統。
因地制宜，經濟可行。應綜合考慮區域特性、氣象水文條件、地形地活動佈置貌、土壤質地、地下水埋深、種養結構、植被及土地利用狀況等特征，滿足農田防洪、排澇、灌溉等標準，實行分類治理，選擇合適模式；宜利用原有排水溝、“斷頭浜”（盲腸河道）、退養水塘等進行改造和提升，在提高技術先進性、實用性的同時，減少經濟成本。
生態循環，智慧農業。應統籌考慮資源和環境的承載能力，科學分析當地實際生態環境狀況，提高污染物攔截、水土保持和維持生物多樣性穩定等功能，針對性地開展稻田退水零直排工程建設；同時，結合（半）自動智慧節水灌溉等技術，實現稻田退水生態循環利用，減少人力投入，助推鄉村產業振興。
公眾參與原則。應引進科普知識宣傳、鄉土文化發展等有利于公眾參與的景觀設計要素，并采取措施保護參與者的安全。稻田退水零直排工程服務范圍內應設置標識標牌，明確建設、運維、管護責任主體等內容。應吸收和利用公眾的鄉土知識完善當地稻田退水零直排的技術和方法。
稻田退水零直排工程設計基本要求
稻田退水零直排工程建設中供水、灌溉工程的等級一般按照五等水利工程、五級水工建筑物級別設計；防洪排澇工程永久性水工建筑物按 20 年一遇洪水確定，排澇標準按 10 年一遇洪水確定；防漬標準應保證地下水位在降雨及灌水后大型公仔一定時期內下降到作物的耐漬深度以下，保持農作物正常生長；灌溉系統應以原有水源為基礎，設計水源保證率在 90% 以上，做到管埋設施、泵站、道路、管道綜合考慮、統一規劃和管理，并保證灌溉高峰期無雨不受旱。
灌溉系統。應依據地形、田塊道路等情況布設灌溉管道。灌區劃分應沈浸式體驗結合地塊分布情況，盡量使各組灌溉面積相當（宜控制在 0.2—0.3 公頃），以保證相同面積總的流量也大體相等。
生態攔截溝。由主干排水溝、生態攔截輔助設施、植物等部分組成，應按照灌溉規模、地形條件、交通與耕作要求合理建設，宜利用原有灌排溝渠進行改造。生態攔截溝斷面的設計應兼顧安全、穩定、經濟等原則，主干溝長度宜在 300 米以上，過流斷面底寬和深平面設計度不宜小于 0.4 米，邊坡系數的確定應根據施工要求、土質、溝深、美觀、耐久等方面綜合考人形立牌慮，通常取 1: 3。溝壁與土壤接合處不應襯砌或建不透水護面，可選用穩定性強且利于護坡植物定植的連鎖式水工磚。生態攔截輔助設施應至少包括節制閘、攔水坎、底泥捕獲井、氮磷去除模塊，宜設置生態浮島、生態透水壩設施；其中，氮磷去除模塊安裝于底泥捕獲井中，模塊內裝有陶粒、火山巖等對氮、磷吸附性能較好且結構穩定的多孔性基質，底泥捕獲井的寬度應不小于溝渠底寬，井長大于 1 米，模塊寬度應為底泥捕獲井寬度舞臺背板的一半以上，厚度應在 0.1 米以上。溝渠內的植物應以本土沉水、挺水、護坡植物為主。
生態調蓄塘。兼具凈水和蓄水雙重功能，宜利用周邊退養水塘進行改造；塘內應種植適宜當地環境的水生植物，并配合設置生態浮島。從生態、經濟和材料來源等方面考慮，生態調蓄塘護坡宜選用以下 2 種方式：常水位以下以 1: 2.5 連鎖模型式水工磚護坡，護坡坡腳采用素砼鎮腳，常水位以上用草皮護坡；主體結構為 1 : 3—1 : 5 自然護坡，常水位以下布置水生植物，常水位以上及堤后平臺種植低矮灌木或草皮綠化以達到固土穩坡、美化環境、安全防護的作用。
“三池兩壩”。位于生態調蓄塘的后端，由沉淀池—過濾壩—曝氣池—過濾壩—凈化池構成。沉淀池以沉淀大顆粒為主要功能，面積宜占“三池兩壩”設施總面積的 40%—50%；為防止汛期水量突然增大或來水含沙量突然增加的情況，宜設置人工強化促沉措施作為應急設施。曝氣池宜占“三池兩壩”設施總面積的 15%—25%；池內宜合理布設一定比例的仿生水草，以充分氧化有機物；池底與池壁應進行硬化或水泥板護坡，以防止水體中懸浮物濃度過高堵塞曝氣頭。凈化池作為稻田排水進入受納水體的最后一道屏障，面積宜占“三池兩壩”設施總面積的 30%—45%；池內應合理配置水生植物、仿生水草等材料，宜配合加入微生物菌劑，加速分解水體中有機物；池壁宜采用草皮或低矮灌木進行護坡。兩級過濾壩分別設置在策展沉淀池和曝氣池后，宜選用空心磚、碎石等搭建其外部墻體，壩體內應放置不同粒級濾料；壩前應設置一經典大圖道細網材質的擋網，以攔截落葉等漂浮物；壩體上宜配置植物，且應注重汛期泄洪設施配套。
河道生態凈化帶。在農田退水受納河段設置，主要由仿生水草和曝氣設施（包括曝氣機、曝氣頭等部件）構成。仿生水草是一種由碳素纖維制成、形狀似沉水植物的生態產品，其良好的黏附與吸附作用可為生物膜附著提供良好空間，促使小顆粒懸浮物在與其接觸過程中沉降；仿生水草無須進行光合作用，宜布置在水深超過 1 米的位置，長度可視實際情況靈活布置；安裝時宜選用沉底式，且應在水體過流斷面上平均分布，以達到最佳的水利條件，減少斷流。曝氣機應主要布設在仿生水草集中區域，布設間距視河道寬度而定，宜大于 100 米，工作時水面應無明顯大氣泡。曝氣機與仿生水草間的距離宜控制在 5 米左右。
稻田退水零直排工程建AR擴增實境設可選模式
稻田退水零直排工程主要采用環境工程技術、生物工程技術、水利及建筑工程技術等相結合的污染物阻控措施，玖陽視覺使稻田退水不直接匯入周圍受納水體；同時，對稻田退水進行攔截減污，然后經調蓄處理、灌溉回用后實現農業退水的超低排放。由于各地區自然條件不同，本文提出 3 種可選模式（圖 3）。
模式 1：開放型。宜在無退養水塘、“斷頭浜”，且無條件建設生態調蓄塘的包裝設計地區建設；建設路線為：農田—生態攔截溝—生態凈化帶—受納水體。
模式 2：半封閉型。宜在無退養水塘、“斷頭浜”，但有條件建設生態調蓄塘的地區建設；建設路線為：農田—生態攔截溝—生態調蓄塘—生態凈化帶—受納水體。
模式 3：全封閉型。宜在有退養水塘、“斷頭浜”的地區建設；建設路線為：農田—生態攔截溝—生態調蓄塘—“三池兩壩”（沉淀池—過濾壩—曝氣池—過濾壩—凈化池）—生態凈化帶—受納水體。
3 種稻田退水零直排工程建設模式中，全封閉型模式的創新較為突出，其融合了農田水利學與生態工程學理論，協同了策展智慧節灌與生態攔截的共性關鍵技術，構建了“農田—生態攔截溝—生態調蓄塘—‘三池兩壩’—生態凈化帶—受納水體”為主鏈的稻田退水零直排系統技術大型公仔體系，促進了稻田退水氮、磷流失減排與資源循環利用，有助于實現區域農業綠色優質發展。在長三角地區，稻田退水零直排工程具有較好的適用性和可推廣性，其核心工程建設內容（即生態攔截溝建設任務）在長三角地區部分省域（如浙江省）已被列為省級“五水共治”一類場地佈置考核指標。
稻田退水零直排工程建設成本與預期生態效益
根據浙江省嘉興市平湖趙家兜、嘉善西塘、桐鄉紅旗漾等人形立牌地的實際工程建設投入情況測算，稻田退水零直排工程 3 種建設模式的投資成本如下：開放型模式，每公頃建設成本約 2.7 萬元，工程資金投向主要為生態攔截溝；半封閉型模式，每公頃建設成本約 4.95 萬元，工記者會程資金投向主要包括半自動節水灌溉系統（平均 2.25 萬元/公頃）和生態攔截溝（約 2.7萬元/公頃）； 全封閉型模式，每公頃建設成本約8.1 萬元，工程資金投向主要包括智能化節水灌溉系統（約 3.3 萬元/公頃）、泵站+閘門（約 0.75 萬元/公頃）、“斷包裝設計頭浜”生態化改造（約 0.45 萬元/公頃）和生態攔截溝（約 3.6 萬元/公頃）。
鑒于長三角地區各市經濟發展水平存在平面設計一定的差異，建議處于長三角地區 GDP 中等水平以上的各市，如上海、蘇州、杭州、南京、寧波、無錫、合肥、南通、常州、溫州、揚州、紹興、鹽城等（圖 2），可采用全封閉型（10%）+半封閉型（90%）的組合模式；其他處于長三角地區 GDP 中等水平以下的各市可采用全封閉型（5%）+半封閉型（45%）+開放型（50%）的組合模式。在工程建設規劃中，建議飲用水源保護區優先考慮全封閉模式，國控、省控斷面控制區應采用半封閉及以上工程建設模式，其他稻田產區可采用開放型模式。
各市可按照當地自然條件和財政預算情況，有計劃地、分批次地開展稻田退水零直排工程建設；其中，首批次 5 年建設期間，工程建設規模可按當地稻田總面積的 20% 規劃建設。長三角地區各市稻田退水零直排工程首批次 5 年建設投資總計約需 755 億元（圖 4）；稻田退水零直排工程年均可減少稻田退水氮、磷排放約 2.8 萬噸、591 噸（開放模式、半封閉模式、全封閉全息投影模式分別按照減排氮、磷的 30%、50%、7包裝設計0% 計算，圖 5）。參照《江蘇省環境資源區域補償辦法（試行）》和《江蘇省太湖流域環境資源區域補償試點方案》的補償標準，按從水體帶走每噸純氮（氨氮）和總磷均補償 10 萬元計算，年均節省生態環境治理成本 28 億元，5 年累計生態經濟效益可達 140 億元（圖 4）。
結論與建議
由于處于“鄉村振興”和“長江三角洲區域一體化發展”兩大國家戰略的交匯區，長三角地區推進稻田退水零直排工程建設符合國家農業面源污染治理的政策導向；發揮好該地區稻田退水零直排工程建設的示范引領作用，對推動周邊地區農業面源污染治理具有很強的借鑒意義。為進一步推進該地區順利開展稻田退水零直排工程建設，本文提出 3 個方面的建議。
建議按照區域特性、地理位置特征、種養結構及規模，以及有無退養水塘、生態調蓄塘、“斷頭浜”等實際情況，重點推廣高效節水灌溉、生態溝渠攔截、生態調蓄塘水質凈化、生態凈化帶構建、初雨徑流污染消納等關鍵技術；因地制宜地選擇稻田退水零直排工程的建設模式，確保農業面源污染防控技術水平提檔升級。
稻田退水零直排工程可與高標準生態型智慧稻田建設有機結合。涉及的智能化操作系統、自動化運行模式，有助于提高農業現代化管理水平，能夠有效減輕管理人員的工作強度；形成的稻田退水零直排相關工程建設經驗及生態攔截凈化技術是帶動農業綠色轉型的重要力量，可以為我國類似地區農業面源污染治理提供可復制、可推廣的工程模板，有望引領未來智慧田園管理系統的發展，并推動農業面源污染治理，以及流域水污染防治相關領域的科技進步。
稻田退水零直排工程可與美麗鄉村建設充分結合，以提升農業、農村景觀生態，實現與農業技術、休閑娛樂、農副產品、農耕活動、文化藝術等有機融合，從而拓展現代農業的產業鏈，激發現代農業的乘數效應，助力鄉村振興。（作者：梁新強、楊姣、何霜、劉博弈、李建業、徐向陽，浙江大學；傅伯杰，中國科學院生態環境研究中心。《中國科學院院刊》供稿）。
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