平原河网区河蟹养殖塘生态化改造体系研究

陈义浦，张 力，邱 超，方 昊，刘 聪

(南京市水利规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210001)

0 引言

近年来江苏发布了DB 32/4043—2021《池塘养殖尾水排放标准》《省政府办公厅关于加快推进池塘标准化改造促进渔业绿色循环发展的通知》等相关标准及文件，大力推进池塘标准化改造，积累了一些较为有效的经验做法，但目前各个地区发展不平衡，大部分养殖地区仍存在基础设施不健全，缺乏先进经验的总结和技术推广等问题，制约了养殖业的绿色健康发展。

因此，本研究通过前期的资料搜集及当地经验，提出适用于平原河网地区的河蟹养殖塘生态化改造体系，建成后通过河蟹产量、效益的调查、蟹塘水质的监测对该体系成果进行验证，为促进该地区河蟹绿色养殖发展、优化生产管理提供技术支撑。

1 项目概况

1.1 区域概况

高淳区国家现代农业产业园主要位于永胜圩境内，东、南侧紧邻固城湖，以河蟹养殖为主。圩区南部属砖墙镇，北部属阳江镇，总面积约27.14km2。圩区总体走向西高东低，南高北低，为典型的水网圩区地形，地形相对平坦。圩内河沟纵横，水质较好，流域内与永胜圩有联系的水系主要为固城湖、官溪河以及横溪河等。永胜圩现状通过固城湖和横溪河的涵洞进行取水，并通过圩区内的排涝泵站排水至固城湖，整体的水流走向趋势为自西向东，自北往南方向。如图1所示。

图1 项目区区位图

1.2 项目概况

项目以“生态优先，效益最大化”原则；按照“生态美、科技强、品质优、品牌响、效益好、渔民富”的建设目标，发展河蟹标准化绿色水产养殖，开展河蟹养殖尾水治理，加快推进河蟹养殖业绿色发展和转型升级；核心要求是进排水分离和养殖尾水净化后达标排放。

主要涉及的工程建设分为以下3个层次：①生产篇：灌溉工程，排水工程、水利设施配套，道路工程，养殖塘生态化护岸及防逃逸板、生产管理用房等；②生态篇：养殖尾水净化(渠—塘—表)，尾水循环利用，生态景观等；③科技篇：水质监测、物联网监控等。

2 河蟹养殖塘生态化改造总体布局

2.1 灌排总布局

首先，确定项目区水源，保证水量充足，水质稳定。进水泵站(涵)设置在水源上游，总排水口设置在项目区总水系的下游位置。

其次，河蟹养殖塘进排水务必分离。第一，进(排)水渠总体功能、空间上实现分离，进排不共用同一渠道，可采用暗管替代明渠；第二，养殖塘单体内部布置上，塘口进(排)水口分列两侧，进水口位于地势较高一侧，排水口位于地势较低一侧，水体在塘内有较长的流动混合时间。

最后，项目区渠道尽可能实现水体自流，因遇到地势原因无法满足条件的情况，节点处应设置提升泵，通过泵合理控制各水体水位，确保各设施正常运行。

园区在保留现状合理的沟渠基础上，结合养殖池标准化工程，优化灌排体系，形成“进水渠—引水泵站(管道)—养殖池—退水管—排水渠”的灌排布局，布局图如图2所示。

图2 灌排总体布局图

2.2 净化区总布局

尾水净化工艺布置应结合河蟹养殖塘排水口及排水渠的位置确定，依次设置沉淀区、曝气区、洁水区等尾水异位净化区域，两区之间结合现场设置过滤坝。沉淀池的面积约占总净化设施面积的45%～50%，曝气池约5%～10%，洁水池约45%～50%。具体工艺流程图如图3所示。

图3 尾水净化工艺流程图

园区净化区面积176.33亩，占养殖面积的9.6%。具体净化工程布置如图4所示。采用生态沟渠→生态塘→表流湿地→循环大沟的工艺流程，养殖区尾水通过自流和闸门控制，先入生态沟渠进行初步沉淀净化，再经生态沟输送至生态塘，塘内设置喷泉曝气机与水生植物，生态塘出水自流进入表流湿地，表流湿地通过植物和微生物的共同作用降低水中的各类污染物浓度，表流湿地出水通过管道自流进入循环大沟，具体水位关系如图5所示。该模式工艺简单，维护成本较低，生态景观效果好[13]。

图4 尾水湿地净化工程位置图

图5 尾水净化竖向图

2.3 道路总布局

为方便河蟹生产以及当地村民休闲散步等需求，园区内交通组织体系主要呈“栅格型”布置。道路布置与塘块、沟渠等布局同步考虑，协调一致，形成道路—养殖塘—沟渠断面形式。

3 河蟹养殖塘生态化改造设计方案

3.1 生产篇

3.1.1灌溉工程

平原河网地区地势平坦，河沟密布，但考虑农户生产效益最大化，难以满足每块塘两侧均开挖渠道，故园区采用低压管道给水，明渠排水的方式。取水泵站可选用传统泵站，一体化泵站或潜水泵池等。

根据地形、水源、电力设施、养殖品种和土地所有权等情况综合考虑，确定灌溉工区，实际灌溉塘口面积不宜超过450亩。

河蟹养殖塘需水与农作物有所不同，一般冬季把水放净，次年3月份补水，放入蟹苗，春季蟹塘水位深度一般45cm，即补水定额为300m3/亩，成蟹塘补水时间10～15d内，扣蟹塘对水需求较高，补水时间一般为5～8d，夏秋季蟹塘水位深度为80cm，可通过逐步补水达到。养殖塘平日水量损耗主要为蒸发损耗，平均为8mm/d左右，平时根据水量损耗情况适量补水。综上所述，河蟹养殖塘需水最大值在干塘后的首次补水，补水定额为300m3，补水周期为成蟹10d、扣蟹5d。

园区灌溉方式选用管灌，与当地养殖户沟通，灌溉制度选择轮灌。养殖塘平均每5～10亩布置1只给水栓，统一选择de160mm给水蝶阀。给水蝶阀处设置成品塑料阀门井，深度0.6m；干管和支管交汇处设置1个控制闸阀，方便轮灌，置于成品塑料阀门井内，深度1.1m，管道材质为PE管。管道管径等参数算法可借鉴相关著作[14]。

3.1.2排水工程

(1)塘口排水

养殖塘平均每5～10亩配备1处De200退水管，材质采用UPVC，从养殖塘连至排水渠，管顶高程一般低于坂田10cm，两端设置90°弯头，连接竖向UPVC管，竖向管顶高程与控制常水位齐平，管口套网口20mm的不锈钢钢丝网，弯头及竖向管道可旋转、插拔。正常换水期，水流从养殖池侧退水管管道顶溢流入尾水沟，收获期可通过旋转弯头控制池内水位，将水全部排至尾水渠，正对排水管应开挖一条30～50cm浅槽，确保排水通畅。

(2)排水渠清淤与整治

沟渠构成养殖片区进排分离的一部分，往往作为尾水沟收集尾水，渠道内初步沉淀过滤后进入净化区进行净化。沟渠清淤后结合用地条件、投资情况、渠道功能分别采用自然土坡、竹篱笆护岸、生态连锁块护坡等形式，坡比一般不陡于1∶1.5，河底宽度不小于1.5m，水深一般1.2～1.5m。

3.1.3水利设施配套

(1)涵闸

项目区内部排水渠与外部河道连接节点需设置涵闸，用于控制水位，闸门顶部可溢流。闸门平日保持关闭状态，雨季排涝时开启闸门。

(2)穿路涵及其他配套建筑物

为方便养殖户生产需求，道路跨渠处增设穿路管涵或箱涵，进水渠与尾水渠交汇处新增倒虹吸。

3.1.4道路工程

新增道路位于非基本农田地段宜采用混凝土路

或沥青路，基本农田地段宜采用砂石路，宽度2～4m。道路设计应能满足生产车辆进出，以及物资装载车辆进出的总体需求。

3.1.5养殖塘生态化护岸及防逃逸板

(1)养殖塘口平整

结合地形和现状河蟹养殖塘口布置，对其进行平整，注意因地制宜，底部保持一定坡度。蟹塘面积讲究适宜原则，成蟹塘一般控制在15～40亩，扣蟹塘一般3～6亩为宜，形状为长方形，长宽比为2∶1～4∶1，呈东西走向，这样有利于河蟹和塘中水草及浮游生物的生长[15]。蟹塘塘梗宽度1.6～2.0m，深度在1.3m左右，水深控制约0.7～0.8m。

园区蟹塘分为平底塘及环沟塘，结合养殖户需求，环沟塘四周环沟宽度约6～10m，沟底深0.5～1.0m，正中设置排水沟槽，宽度6～7m，深度0.5～0.7m，正对排水连通管，以便排水通畅。

(2)生态化护岸

蟹塘塘埂边坡刷坡至1∶1.5～1∶2.0夯实，边坡覆盖PE防渗膜，外侧为聚乙烯网，聚乙烯网标准不低于40目，膜网均埋入土体，深度不小于50cm，选用钢丝固定。网膜双层护坡的应用起到防渗，加固土体，防止螃蟹打洞，人行防滑的作用，水质也会得以改善[16]。

(3)防逃逸板

园区内防逃逸板分3种，其一为PP塑料板，板厚5mm，高65cm，宽0.6m，板埋入土体15～20cm，采用UPVC管及钢丝固定；其二为钢化玻璃板，厚5mm，单块长约1m，高65cm，采用铝合金卡槽连接；若有耐久度及美观要求，可采用花岗岩板，板厚40mm，高45cm，板间采用C15砂浆砌缝，板底采用C25素砼作为基座。

3.1.6其他工程

同步完善电力、生产管理用房、冷库等配套设施。生产管理用房中工具、饲料、药品等分开放置，总面积预留60m2。养殖户可根据条件设立办公用房，用于视频监控观测及日常维护管理等。

3.2 生态篇

3.2.1养殖尾水净化模式

(1)养殖塘内原位净化

①种植水草

水草的净化作用可以使蟹塘的水质得以修复[17]，水草覆盖度宜40%～60%，苗蟹塘种植水葫芦、水花生；成蟹塘种植苦草、伊乐藻、轮叶黑藻、金鱼藻等。

②增氧设备

蟹塘内设置鼓风-微孔曝气系统或水车增氧。鼓风-微孔曝气系统，管道呈“丰”字排布，包括空气主管，延空气主管间隔设置四通与空气支管连通；空气支管密布在池塘底部以实现对池塘底层的全域增氧。鼓风机功率控制在0.25～0.35kW/亩，水车增氧机每个塘口配备4～8套水车增氧机，功率控制在0.25～0.35kW/亩。

(2)异位净化

①生态沟渠

生态渠约占总净化面积的45%～50%，渠深度2.0～2.5m，水深约1.5m，沟两侧种植狗牙根、黑麦草等地被草本植物；水陆交界附近种植空心菜、水芹、茭白等经济植物[18]；沟底种植苦草、金鱼藻等沉水植物，水质净化能力稳定[19]。

②生态塘

生态塘约占总净化面积的5%～10%，深度2.5～3.5m，水深约2m，通过浮床等方式种植粉绿狐尾藻及美人蕉等水生植物。塘内设置喷泉曝气机曝气提高水体溶氧量，与水生植物共同作用强化去除污染物。

③表流湿地

表流湿地是一种近自然型湿地，有净化水质、生态环境改善等作用[18]。园区通过地形重塑和植物种植进行单元构建，包括湿地前端的浅水区、生态岛和末端的深水区，水位0.5～1.5m。浅水区域铺设20cm厚砾石层，强化污染物处理效率。浅水区与深水区面积比约1∶1～1∶2，浅水区水生植物选择芦苇、旱伞草、美人蕉等，深水区水生植物选择苦草、轮叶黑藻、伊乐藻等；投放鲢鳙鱼、螺蛳等食性水生动物。表流湿地末端配置一座泵站，用于汛期排水及控制内部水位。

3.2.2尾水循环利用

园区在科研孵化基地的净化区末端设置泵站，将净化后的尾水回用到养殖池。

3.3 科技篇

3.3.1水质监测

蟹塘内部采用水质监测系统和便携式水质检测仪相结合的方法实现水质在线监测，系统以浮体为载体，搭载多种传感器。监测指标主要是pH、温度、溶解氧、氨氮及亚硝酸盐，为评价水体质量的重要指标[20]。

湿地末端采用微型站水质在线监测系统，该系统可编程自动控制、定时采集及监测水质，并在线完成数据传输。

水质数据如有异常，可通过手机app或电脑在线控制增氧设备的启闭，避免水体缺氧或过度增氧，满足河蟹的溶解氧需求，提升有机物降解效率[21]。

3.3.2物联网监控

园区蟹塘外围道路进出口及区域内布设高清网络球机，中心区域部位布置全景球机，数据可通过物联网分别输送至各养殖户显示端及园区水产平台。实现了园区核心区全范围养殖现场远程实时监控、现场照片定时抓拍、视频存储与回放等功能，维护了养殖户的设备安全及生产安全等。

4 示范应用效果分析

表1 2021年9月河蟹养殖塘及湿地出口水体水质监测结果

5 结语

(1)河蟹养殖塘采用“渠—塘—表”三级净化技术，对蟹塘养殖尾水中TN、CODMn去除效果较好，对于TP、SS拦截效果尤为明显，其尾水监测指标均能达到江苏省DB 32/4043—2021一级尾水排放要求，因此“渠-塘-表”的三级净化模式值得在河蟹养殖中推广应用。

(2)项目区河蟹养殖塘生态改造后，构建了“标准化—生态化—智慧化”的蟹塘绿色养殖系统，提高了养殖户的生产、生活条件，提升了河蟹的产量及品质，改善了周边的生态环境，实现了农户增收、农业增效，提升了河蟹养殖的精准性、科学性，提高了管理的效率，增强了养殖生产过程的质量管控能力和质量安全的可追溯性，为高标准智慧化的河蟹养殖园区建设提供了技术支持。