專利名稱：復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于仿生學(xué)的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前湖泊、河道等公共水體均已受到不同程度的污染，為確保飲用水源安全，需要通過建設(shè)備用水源地或通過凈化工程可以提高現(xiàn)有水源地水質(zhì)，規(guī)避日益增長的供水風(fēng)險(xiǎn)，消除或降低水污染事件對(duì)居民生活的影響。人工濕地作為凈化工程的一種既能確保飲用水源安全，還可提供景觀效果，通過濕地中水生植物的根、莖、葉及其附著的微生物等吸附以及強(qiáng)化凈化作用，吸附攔截水體中的細(xì)懸浮顆粒物及吸收、凈化水中的污染物，提高水體透明度，改善水質(zhì)。人工濕地分為表流型濕地及潛流型濕地，經(jīng)過對(duì)表流濕地及潛流濕地工程造價(jià)及運(yùn)營管理維護(hù)的分析，盡管表流濕地的凈化效率不如后者，且存在占用面積較大，對(duì)征地拆遷等社會(huì)影響較大等不足，但工程仍選擇表流濕地應(yīng)用較多。故如何提高表流濕地單位面積的凈化效率，減少對(duì)土地資源的占用，對(duì)保障供水安全，維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般表流濕地基底是通過地形構(gòu)建產(chǎn)生均勻的水力負(fù)荷，而且只種植挺水植物，植物配置時(shí)主要著重于通過篩選具有單一性凈化能力強(qiáng)的植物及不同植物間有機(jī)組合，對(duì)生境多樣性構(gòu)建、不同植株高度及充分合理接受太陽輻射，單位面積光合作用能力增強(qiáng)等方面均較少考慮，特別是很少考慮在濕地單元同一種植基上同時(shí)種植挺水及沉水植物聯(lián)合配置，布水、輸水及集水系統(tǒng)占用面積大，濕地凈化系統(tǒng)實(shí)際有效利用面積及利用效率偏低。綜上所述，現(xiàn)今各種表流濕地有生境條件單一、濕地系統(tǒng)有效利用面積低下、植物立體配置考慮不足等及人工濕地冬季植物枯萎后水質(zhì)凈化能力會(huì)降低等缺陷十分明顯，因此函待一種具有高效凈化效果的表流濕地系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能充分利用太陽輻射，增強(qiáng)濕地單位面積處理效率，節(jié)約工程建設(shè)及運(yùn)行成本的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，包括用于進(jìn)水的布水渠、位于布水渠兩側(cè)用于排水的集水渠、以及連通布水渠和集水渠的多條深溝，相鄰深溝間通過至少兩條淺渠連通構(gòu)成多個(gè)種植基單元格，每個(gè)所述種植基單元格內(nèi)設(shè)有位于中部的混合種植帶以及混合種植帶外圍的挺水植物帶，所述混合種植帶內(nèi)套種有挺水植物及沉水植物。進(jìn)一步地，所述混合種植帶距離所述種植基單元格邊緣至少2m。進(jìn)一步地，所述挺水植物包括蘆葦、茭草、香蒲、耐寒睡蓮中的一種或任意種組合。[0009]進(jìn)一步地，所述沉水植物包括金魚藻、輪葉黑藻、茨藻、菹草、伊樂藻中的一種或任意種組合。優(yōu)選地，所述深溝及淺渠內(nèi)均種植有沉水植物。進(jìn)一步地，所述深溝渠底低于種植基單元格至少2m，所述淺渠渠底低于種植基單元格0.2 0.5mo優(yōu)選地，所述深溝與所述布水渠垂直，所述淺渠與所述深溝垂直。優(yōu)選地，最外圍的淺渠邊緣設(shè)有擋水墻。優(yōu)選地，所述布水渠前端設(shè)有水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測與進(jìn)水流量控制單元；所述水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測與進(jìn)水流量控制單元由水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站和取水泵站組成。通過以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型通過一種基于仿生學(xué)原理構(gòu)建的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，具有以下功能和優(yōu)點(diǎn):(I)立體式植物組合可以充分吸收太陽能，增強(qiáng)單位面積植物的太陽輻射的轉(zhuǎn)化率，從而提高單位表流濕地面積的水質(zhì)凈化能力，節(jié)約寶貴的土地資源及相應(yīng)減少工程移民拆遷費(fèi)用。(2)立體式植物組合可在水位波動(dòng)時(shí)，通過挺水植物的遮擋作用，使得下層的沉水植物不至于直接暴露在陽光中，保證其成活、生長生境。(3)深溝及淺渠除承擔(dān)輸水、配水功能外，在其邊坡或底部種植沉水植物，其適生生境能得到最有效利用，增強(qiáng)整個(gè)濕地凈化系統(tǒng)有效利用面積，提高土地利用率，且能通過深溝等單元阻止自然擴(kuò)散確保植單元景觀設(shè)計(jì)的定植效果。
圖1為本實(shí)用新型的平面布置示意圖；圖2為本實(shí)用新型的縱向布置示意圖；元件標(biāo)號(hào)說明I布水渠2深溝3淺渠4種植基單元格5集水渠6挺水植物7沉水植物8擋水墻
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。請(qǐng)參閱圖1至圖2。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了 解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。圖1至圖2示出了本實(shí)用新型復(fù)合型人工濕地的一種實(shí)施方式，包括用于進(jìn)水的布水渠1、位于布水渠兩側(cè)用于排水的集水渠5，以及連通布水渠I和集水渠5的多條深溝2，相鄰深溝間通過至少兩條淺渠3連通構(gòu)成多個(gè)種植基單元格4。布水渠I用以將濕地進(jìn)水按設(shè)計(jì)流量均勻分配到由深溝、淺渠系統(tǒng)縱橫交錯(cuò)構(gòu)成的各個(gè)種植基單元格4中，經(jīng)種植基凈化后的水流入與深溝、淺渠系統(tǒng)直接相通的集水渠5，方便濕地內(nèi)排退水。多個(gè)單元格組成一整塊種植基，種植基是表流濕地的主要凈化單元，一般長度為5(T70m，長寬比不小于2:1，種植基上有效水深為0.3^0.5m。種植基表層是自然土壤的耕植土，耕植土上立體種植不同的挺水植物6及沉水植物7，本實(shí)用新型中每個(gè)種植基單元格4內(nèi)設(shè)有位于中部的混合種植帶以及混合種植帶外圍的挺水植物帶，混合種植帶內(nèi)也滿種有挺水植物6，但在混合種植帶的挺水植物6下層還套種有光補(bǔ)償點(diǎn)低的無根型沉水植物7。立體式植物組合可以充分利用水位波動(dòng)，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)波動(dòng)，最高水位不超過表流濕地適宜設(shè)計(jì)水深，最低水位時(shí)種植基露灘，在水位波動(dòng)時(shí)，通過挺水植物6的遮擋作用，使得下層的沉水植物7不至于直接暴露在陽光中，保證其成活、生長生境，充分利用太陽能，增強(qiáng)單位面積植物的太陽輻射的轉(zhuǎn)化率，從而改變表流濕地基底長期處于厭氧還原的環(huán)境，通過自然富氧，提高單位表流濕地面積的水質(zhì)凈化能力，節(jié)約土地資源。經(jīng)過上述植物基凈化處理后，來水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)、大顆粒懸浮物質(zhì)能得到進(jìn)一步的去除，水體溶解氧、透明度有顯著的提高。本實(shí)用新型中設(shè)置不同水深的水流通道，形成深溝、淺渠系統(tǒng)，可為挺水植物及沉水植物生長、發(fā)揮水質(zhì)功能提供必備基礎(chǔ)。深溝、淺渠系統(tǒng)的材料為自然土坡，可在水位變動(dòng)區(qū)(常水位與最低水位)覆蓋一層不同粒徑的礫石，增強(qiáng)接觸氧化面積，其它區(qū)域覆蓋耕植土，便于種植植物及植物的自然擴(kuò)散。深溝2在最低水位下人工栽種沉水植物，淺渠3在渠道底部人工種植沉水植物 ，深溝生境中選擇光補(bǔ)償點(diǎn)低、弱光型的沉水植物，有利于冬季北方地區(qū)冰封后植物存活及水質(zhì)凈化能力維持，為一年四季均衡的水質(zhì)凈化能力提供保障。深溝系統(tǒng)可發(fā)揮水深挺水 植物不能生長特點(diǎn)，深溝系統(tǒng)渠底一般低于濕地種植基至少2m,邊坡采用自然斜坡式，阻隔挺水植物在不同種植基單元格間的無序擴(kuò)散，完美表達(dá)設(shè)計(jì)定植效果；淺渠系統(tǒng)可提供多元生境，淺渠系統(tǒng)渠底低于濕地種植基0.2^0.5cm，邊坡為自然斜坡式，在低水位下，7jC僅在深溝、淺渠內(nèi)流動(dòng)，裸露在空氣后為種植基富氧，改變種植基長期還原環(huán)境，改善植物生長基地和提高濕地凈化能力，為季節(jié)性水位波動(dòng)時(shí)露灘種植基底質(zhì)富氧提供作用通道。以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步描述:①規(guī)模本實(shí)施例中復(fù)合濕地系統(tǒng)由兩組并聯(lián)的種植基構(gòu)成，作為優(yōu)選,種植基間也可串聯(lián)設(shè)置。種植基長度及寬度分別約為60m和30m，種植基由深溝、淺渠分割成多個(gè)種植基單元格4，來水從布水渠I后經(jīng)深溝2、淺渠3進(jìn)入各個(gè)種植基單元格4，后經(jīng)集水渠5流出人工濕地區(qū)。[0037]②深溝、淺渠及種植基布置深溝、淺灘種植基生境結(jié)合地形改造，滿足一定范圍內(nèi)的挖填土方平衡，種植基上超挖3(T50cm后，壤土回填3(T50cm，為挺水植物及沉水植物提供生長環(huán)境。以種植基頂高程計(jì)人工濕地有效水深0.3m。因挺水植物一般高約2m，所以種植基上靠近深溝、淺渠2m范圍內(nèi)僅種植挺水植物6 ;離深溝、淺渠2m范圍外的混合種植帶內(nèi)種植挺水植物6，并在其下面套種沉水植物7，形成立體式植物種植。深溝每條長60m，底高程與集水渠底高程相同或略高，深溝底高程低于淺灘種植基高程2m，能將濕地余水排出，還能防止挺水植物的蔓延與擴(kuò)散，淺渠每條長12.5m，底高程低于淺灘種植基高程0.5m。根據(jù)水位及基底高程設(shè)計(jì)，將凈化后的水通過集水渠排出。③水生植物配置根據(jù)設(shè)計(jì)運(yùn)營水位、透明度及水流方向確定種植植物范圍及選擇合適種類。水位變動(dòng)范圍考慮露灘富氧、植物生長適宜水深及生長節(jié)律要求綜合確定。挺水植物6包括蘆葦、茭草、香蒲、耐寒睡蓮中的一種或任意種組合；沉水植物7包括金魚藻、輪葉黑藻、茨藻、菹草、伊樂藻中的一種或任意種組合。蘆葦、茭草、香蒲種植密度為4-12叢/m2，根據(jù)季節(jié)的不同，種植方式為根莖或成體扦插；耐寒睡蓮帶的長度為2m以上，種植密度為1-2塊/m2，種植方式為埋種塊莖；輪葉黑藻、伊樂藻、茨藻、金魚藻的種植密度為10-25叢/m2,種植方式為扦插成體；菹草的種植密度為20-40顆/m2，種植方式為播撒石芽。另外，耐寒睡蓮具有較長的生長期與花期，可在攔截吸收水體污染物的同時(shí)，起到較強(qiáng)的景觀效果；金魚藻、輪葉黑藻、茨藻、菹草、伊樂藻均為沉水植物，其中輪葉黑藻、苦草為夏季種、伊樂藻菹草為冬季種，兩類植物在年內(nèi)交替生長，可保證周年的水質(zhì)凈化效果。蘆葦、茭草、香蒲為挺水植物，其中茭草和狹葉香蒲莖桿不明顯，葉片較多，而蘆葦主莖明顯，葉片較少，這些生態(tài)型的差異及各自對(duì)水體營養(yǎng)鹽吸收差異能有效彌補(bǔ)各自缺陷。深溝及淺渠只種植沉水植物，根據(jù)高程及水下光強(qiáng)的不同，種植金魚藻、輪葉黑藻、伊樂藻等光補(bǔ)償點(diǎn)低、弱光型的沉水植物，種植密度為10-25叢/m2。④效果分析根據(jù)具有水質(zhì)監(jiān)測資質(zhì)的權(quán)威機(jī)構(gòu)出具的水質(zhì)檢測報(bào)告，從實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果來看，在上述建設(shè)規(guī)模和水力負(fù)荷條件下，本實(shí)用新型采用不同生活型、不同生活周期的水生植物相互搭配構(gòu)建的多生活型表流濕地，在不同季節(jié)對(duì)水質(zhì)凈化效果有一定差異，對(duì)水質(zhì)凈化在低溫季節(jié)下的效果起到一定保障作用。對(duì)水質(zhì)TP、TN、NH3-N, COD及SS指標(biāo)的全年平均去除率分別為31.7%、13.8%,30.8%、13.1%以及36.5%，溶解氧平均提升38.8%，透明度平均提升118%。水體質(zhì)量達(dá)到了進(jìn)入后續(xù)人工濕地、景觀水體和以沉水植物為主體的生態(tài)系統(tǒng)的要求，可直接進(jìn)入后續(xù)單元進(jìn)行深度凈化。本實(shí)用新型還可因地制宜設(shè)置其它附屬設(shè)備，如可在布水渠前端設(shè)置水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測與進(jìn)水流量控制單元，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測與進(jìn)水流量控制單元由水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站和取水泵站組成。通過進(jìn)水泵站運(yùn)行調(diào)度調(diào)整，改變濕地進(jìn)水流量，控制濕地凈化單元內(nèi)水位，模仿半日潮或年內(nèi)水位波動(dòng)，與天文潮汐及植物生長節(jié)律相吻合。通過進(jìn)水泵及最外圍的淺渠邊緣擋水墻8的設(shè)置，使本實(shí)用新型中人工濕地系統(tǒng)的水力停留時(shí)間不小于6h，水位高時(shí)可直接從濕地表層漫流經(jīng)過，水位低時(shí)從濕地深溝及淺渠中流動(dòng)。綜上所述，本實(shí)用新型復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)的立體式植物配置能有效利用太陽輻射，提高單位面積植物光合作用，增加適合生長生境，增強(qiáng)濕地基底的氧化還原能力，改善并提高表流型人工濕地的凈化效率，節(jié)約工程建設(shè)及運(yùn)行成本。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，包括用于進(jìn)水的布水渠、位于布水渠兩側(cè)用于排水的集水渠、以及連通布水渠和集水渠的多條深溝，相鄰深溝間通過至少兩條淺渠連通構(gòu)成多個(gè)種植基單元格，每個(gè)所述種植基單元格內(nèi)設(shè)有位于中部的混合種植帶以及混合種植帶外圍的挺水植物帶，所述混合種植帶內(nèi)套種有挺水植物及沉水植物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，所述混合種植帶距離所述種植基單元格邊緣至少2m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，所述挺水植物包括蘆葦、茭草、香蒲、耐寒睡蓮中的一種或任意種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，所述沉水植物包括金魚藻、輪葉黑藻、茨藻、菹草、伊樂藻中的一種或任意種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，所述深溝及淺渠內(nèi)均種植有沉水植物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，所述深溝渠底低于種植基單元格至少2m，所述淺渠渠底低于種植基單元格0.2~0.5m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，所述深溝與所述布水渠垂直，所述淺渠與所述深溝垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，最外圍的淺渠邊緣設(shè)有擋水墻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，其特征在于，所述布水渠前端設(shè)有水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測與進(jìn)水流量控制單元；所述水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測與進(jìn)水流量控制單元由水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站和取水泵站組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)，包括用于進(jìn)水的布水渠、位于布水渠兩側(cè)用于排水的集水渠、以及連通布水渠和集水渠的多條深溝，相鄰深溝間通過至少兩條淺渠連通構(gòu)成多個(gè)種植基單元格，每個(gè)所述種植基單元格內(nèi)設(shè)有位于中部的混合種植帶以及混合種植帶外圍的挺水植物帶，所述混合種植帶內(nèi)套種有挺水植物及沉水植物。本實(shí)用新型復(fù)合型表流濕地系統(tǒng)的立體式植物配置能有效利用太陽輻射，提高單位面積植物光合作用，增加適合生長生境，增強(qiáng)濕地基底的氧化還原能力，改善并提高表流型人工濕地的凈化效率，節(jié)約工程建設(shè)及運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C02F3/32GK203033831SQ201220740048
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者胡偉, 李巍, 朱雪誕, 陳煜權(quán), 程南寧, 左倬, 俞士敏, 張俊, 郭蕭, 馮太國 申請(qǐng)人:上?？睖y設(shè)計(jì)研究院