灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種能夠一定程度凈化灌區(qū)排水，不占用排水溝過(guò)水面積，對(duì)汛期行洪無(wú)影響的灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，屬于灌區(qū)面源污染控制。
【背景技術(shù)】
[0002]灌區(qū)的田間排水是一種含有氮、磷和殘留農(nóng)藥等多種污染物的典型污染水，近年來(lái)已成為河湖等水域富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染源。在排水溝中設(shè)置人工濕地，凈化灌區(qū)排水水質(zhì)是灌區(qū)排水水質(zhì)凈化的一種技術(shù)手段。然而，在灌區(qū)排水溝設(shè)置常規(guī)人工濕地凈化灌區(qū)排水常會(huì)出現(xiàn)下列問(wèn)題，一方面人工濕地水深要求較為嚴(yán)格，而灌區(qū)排水溝的水深一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人工濕地要求的最上限，因此在排水溝中設(shè)置常規(guī)的人工濕地需要對(duì)原有排水溝底部進(jìn)行墊高工程以滿足人工濕地中水生植物的生長(zhǎng)需求，再加上人工濕地中水生植物本身對(duì)過(guò)水面積的占用，最終人工濕地將嚴(yán)重占用排水溝，大幅度消減灌區(qū)排水溝的過(guò)水面積，對(duì)灌區(qū)排水溝最基本的排水功能造成嚴(yán)重影響；另一方面，由于排水溝中流速過(guò)大，灌區(qū)排水在人工濕地中的水力停留時(shí)間HRT較小，灌區(qū)排水中的污染物質(zhì)(主要是氮、磷等)與人工濕地中起到凈化功能的植物、微生物膜等的接觸時(shí)間過(guò)短，以致不能較好的被吸收轉(zhuǎn)化，最終導(dǎo)致人工濕地的凈化效果不理想。CN104310592A公開(kāi)了一種北方地區(qū)入湖口河流分流凈化人工濕地處理系統(tǒng)，提供一種可用于北方低溫地區(qū)入湖口排水溝復(fù)合人工濕地處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)由壅水區(qū)、排水區(qū)和復(fù)合人工濕地系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。但是也在人工濕地區(qū)域也占用了近一半的排水溝，一定程度阻礙了排水溝過(guò)水效果。
[0003]灌區(qū)排水溝末端是有效凈化水質(zhì)的主要位置，布置人工濕地能有效結(jié)合排水溝排水和凈污功能，是人工濕地凈化灌區(qū)排水溝排水布置的理想位置，然而目前將人工濕地設(shè)置在灌區(qū)排水溝末端且能夠很好解決以上問(wèn)題的濕地構(gòu)建技術(shù)尚未見(jiàn)到報(bào)道。灌區(qū)排水溝末端是有效凈化水質(zhì)的主要位置，布置人工濕地能有效結(jié)合排水溝排水和凈污功能。本發(fā)明提出一種設(shè)置在灌區(qū)排水溝末端，可以一定程度凈化灌區(qū)排水溝水質(zhì)，保持原有排水溝過(guò)水面積，實(shí)現(xiàn)排水與凈污相統(tǒng)一的灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出的是一種灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其目的是克服現(xiàn)有對(duì)灌區(qū)面源污染控制存在折缺陷，能夠一定程度凈化灌區(qū)排水，保持原有排水溝過(guò)水面積，實(shí)現(xiàn)排水與凈污相統(tǒng)一。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是包括石籠、挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)、礫石堆，其中挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)依次在石籠的兩端間，挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)間是礫石堆，排水經(jīng)灌區(qū)排水溝通過(guò)石籠、挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)、礫石堆進(jìn)入受納水體。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
I)凈化效果好，本發(fā)明中涉及到凈化排水功能的處理環(huán)節(jié)較多，如礫石堆、水生植物、生物I吳等；
2 )水利停留時(shí)間長(zhǎng)，通過(guò)加寬排水溝及原有排水溝彎曲化，有效的增加了灌區(qū)排水的水力停留時(shí)間，保證了濕地系統(tǒng)的對(duì)灌區(qū)排水的凈化效果；
3)不影響汛期行洪，通過(guò)排水溝加寬和原有排水溝深度、寬度的保持，增加了灌區(qū)排水溝的過(guò)水面積；
4)管理維護(hù)容易，易于推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0007]附圖1為灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)平面示意圖。
[0008]附圖2為灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)橫剖面示意圖。
[0009]圖中I是灌區(qū)排水溝，2是受納水體，3是植物護(hù)坡，4是木頭粧，5是石籠，6是挺水植物區(qū)，7是沉水和浮葉植物區(qū)，8是礫石堆，9是沉水植物，10是浮葉植物，11是挺水植物。
【具體實(shí)施方式】
[0010]灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括石籠5、挺水植物區(qū)6、沉水和浮葉植物區(qū)7、礫石堆8，其中挺水植物區(qū)6、沉水和浮葉植物區(qū)7依次在石籠5的兩端間，挺水植物區(qū)6、沉水和浮葉植物區(qū)7間是礫石堆8，排水經(jīng)灌區(qū)排水溝I通過(guò)石籠5、挺水植物區(qū)
6、沉水和浮葉植物區(qū)7、礫石堆8進(jìn)入受納水體2。
[0011]所述灌區(qū)排水溝I的兩側(cè)向外依次是木頭粧4，植物護(hù)坡3。
[0012]所述石籠5的高度低于灌區(qū)排水溝常水位5~10cm。
[0013]所述挺水植物區(qū)6種植菖蒲、蘆葦挺水植物11，種植密度一般在30~50株/m2。
[0014]所述沉水和浮葉植物區(qū)7種植鳳眼蓮、苦草等沉水植物9和浮葉植物10，種植密度一般在 80~120 株 /m2。
[0015]所述礫石堆8所阻斷的過(guò)留區(qū)域在20%_30%范圍內(nèi)，一組礫石群包括3-7塊礫石，間距在15cm_lm之間。
[0016]所述灌區(qū)排水溝I是在原有排水溝的基礎(chǔ)上向兩岸分別加寬，加寬幅度為原有排水溝寬度的2/3，同時(shí)將原有河流彎曲化彎曲度控制在1.1~1.3范圍之內(nèi)，水深不變。
[0017]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0018]如圖1所示，灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地系統(tǒng)主要由石籠5、挺水植物區(qū)6、沉水和浮葉植物區(qū)7、礫石堆8等部分組成，水流由灌區(qū)排水溝I流入，往復(fù)經(jīng)過(guò)石籠5、挺水植物區(qū)
6、沉水和浮葉植物區(qū)7、礫石堆8的凈化作用，最終流入受納水體。石籠5的高度以低于灌區(qū)排水溝常水位5~10cm為宜，挺水植物區(qū)6種植菖蒲、蘆葦?shù)韧λ参?1，種植密度一般在30-50株/m2，沉水和浮葉植物區(qū)7種植鳳眼蓮、苦草等沉水植物9和浮葉植物10，種植密度一般在80~120株/m2，礫石堆8要盡量靠近主排水溝。礫石所阻斷的過(guò)留區(qū)域應(yīng)在20%_30%范圍內(nèi)，一組礫石群一般包括3-7塊礫石，間距在15cm-lm之間。礫石堆8同時(shí)具有將水流導(dǎo)向挺水植物區(qū)6的作用。植物護(hù)坡3和木頭粧4主要起到起到穩(wěn)定護(hù)岸和美觀的作用。
[0019]如圖2所示，在原有灌區(qū)排水溝I的基礎(chǔ)上，一定程度加寬兩岸寬度，加寬幅度一般為原有排水溝寬度的2/3，加寬部分底部高度要高于原有灌區(qū)排水溝I底部，在該區(qū)域設(shè)置挺水植物區(qū)6，在原有排水溝區(qū)域設(shè)置沉水和浮葉植物區(qū)7，原有灌區(qū)排水溝I的彎曲度控制在1.1-1.3范圍之內(nèi)。
[0020]挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)水生植物對(duì)灌區(qū)排水中以氮、磷為主的污染物質(zhì)的吸收轉(zhuǎn)化及其根部生物膜的吸收轉(zhuǎn)化。
[0021]石籠起到截留水中較大漂浮物的作用，同時(shí)附著在其表面的生物膜對(duì)排水中的污染物質(zhì)也有一定的吸附轉(zhuǎn)化作用。
[0022]礫石堆能夠調(diào)整水流和增加水流紊動(dòng)強(qiáng)度，增加排水溝結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和水利條件的多樣性，形成旗袍、湍流及流速梯度有助于微生物膜在多介質(zhì)上的生長(zhǎng)，及微生物群落凈化能力的提高從而能夠提高水體的自凈能力。
[0023]在原有排水溝的基礎(chǔ)上向兩岸分別加寬一定范圍，加寬范圍的深度小于原有排水溝水深，以適宜挺水植物的生長(zhǎng)，同時(shí)將原有河流彎曲化，一方面是提高水力停留時(shí)間，另一方面是為了增加水流的復(fù)雜性，有利于提高水體的自凈能力，且原河流水深不變，為沉水植物和浮葉植物提供生長(zhǎng)場(chǎng)所。植物護(hù)坡和木頭粧主要起到穩(wěn)定護(hù)岸和美觀的作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是包括石籠、挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)、礫石堆，其中挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)依次在石籠的兩端間，挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)間是礫石堆，排水經(jīng)灌區(qū)排水溝通過(guò)石籠、挺水植物區(qū)、沉水和浮葉植物區(qū)、礫石堆進(jìn)入受納水體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是所述灌區(qū)排水溝的兩側(cè)向外依次是木頭粧，植物護(hù)坡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是所述的石籠的高度低于灌區(qū)排水溝常水位5~10cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是所述的挺水植物區(qū)種植菖蒲、蘆葦挺水植物，種植密度一般在30~50株/m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是所述的沉水和浮葉植物區(qū)7種植鳳眼蓮、苦草等沉水植物和浮葉植物，種植密度一般在80~120株/m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是所述的礫石堆所阻斷的過(guò)留區(qū)域在20%-30%范圍內(nèi)，一組礫石群包括3-7塊礫石，間距在15cm-lm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其特征是所述的灌區(qū)排水溝是在原有排水溝的基礎(chǔ)上向兩岸分別加寬，加寬幅度為原有排水溝寬度的2/3，同時(shí)將原有河流彎曲化彎曲度控制在1.1-1.3范圍之內(nèi)，水深不變。
【專利摘要】本發(fā)明是灌區(qū)排水溝水質(zhì)凈化濕地構(gòu)建系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括石籠5、挺水植物區(qū)6、沉水和浮葉植物區(qū)7、礫石堆8，其中挺水植物區(qū)6、沉水和浮葉植物區(qū)7依次在石籠5的兩端間，挺水植物區(qū)6、沉水和浮葉植物區(qū)7間是礫石堆8，排水經(jīng)灌區(qū)排水溝1通過(guò)石籠5、挺水植物區(qū)6、沉水和浮葉植物區(qū)7、礫石堆8進(jìn)入受納水體2。優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明通過(guò)加寬排水溝及原有排水溝彎曲化，有效的增加了灌區(qū)排水的水力停留時(shí)間，保證了濕地系統(tǒng)的對(duì)灌區(qū)排水的凈化效果。通過(guò)排水溝加寬和原有排水溝深度、寬度的保持，增加了灌區(qū)排水溝的過(guò)水面積，不影響汛期行洪，管理維護(hù)容易，易于推廣。
【IPC分類】C02F3-34, C02F3-32
【公開(kāi)號(hào)】CN104724836
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510143042
【發(fā)明人】王沛芳, 王超, 錢進(jìn), 侯俊, 饒磊, 范秀磊
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月30日