湖泊人工湿地和生态护岸设计

1 1 人工湿地设计人工湿地设计 人工湿地介绍人工湿地介绍 1.1.11.1.1 人工湿地工作原理人工湿地工作原理 人工湿地系统是在有必然长宽比和底面坡度的洼地中， 由土壤和 填料（如砾石等）混合组合而成的填料床，并栽种通过选择的水生、 湿生植物，组成类似于自然湿地状态的方案化的湿地系统。 水体在床 体的填料裂缝中流动，或在床体表面流动，在基质吸附、过滤，植物 吸收、固定、转化、代谢及湿地微生物的分解、利用、异化等进程的 综合作用下，水体中的污染物质得以去除。湿地系统中的氮、磷不仅 能通过植物和微生物作为营养吸收， 而且还能够通过硝化、反硝化作 用将其除去， 最后湿地系统改换填料或收割栽种植物将污染物最终除 去。 人工湿地系统的要紧优势体此刻，有机物和氮磷的去除效率高、 出水水质好、运行保护方便、治理简单、投资小、运行费用低、符合 自然界水质净化和水资源循环的生态学规律等。 人工湿地的成立不但 能够起到对湖泊水体的净化成效， 同时也可增强湖泊的景观效应。 人 工湿地系统结果图及成效图见图1-一、图1-2。 图图1-11-1 人工湿地结构示用意人工湿地结构示用意 图图1-21-2 人工湿地成效图人工湿地成效图 1.1.21.1.2 人工湿地分类人工湿地分类 人工湿地按污水在其中的流动方式可分为两种类型： 表面流人工 湿地和潜流人工湿地。两种人工湿地的工艺特性及优缺点见表5-5。 表面流湿地系统中，水体在湿地的表面流动，水位较浅，多在，它与 自然湿地最为接近，具有投资少、便于治理等优势。潜流式人工湿地 系统中，水体在湿地床的内部流动， 能够充分利用填料表面生长的生 物膜、丰硕的植物根系及填料和表层土的截留等作用， 以提高其处置 成效和处置能力。 但当有机污染负荷较重的情形下， 易造成床体堵塞， 且造价较高，一样为表面流湿地的4-8倍。 表表1-11-1 两种人工湿地对照两种人工湿地对照 类型类型 介质类型 表面流湿地表面流湿地 介质为原始土壤或填料 污水以较慢速度从湿地 表面流过 介质为填料 水流在地表下流动，充分利用填料表面生长的生 物膜和丰富的植物根系。 潜流湿地潜流湿地 水流方式 处理效果一般相对较好 投资 具有投资少、操作简单、 投资大，需运行维护 运行费用低 湿地修复区设计湿地修复区设计 在东西湖之间的连接处依照原计划借助自然地理条件结合景观 布设人工湿地，增强对水体的修复，增进生态系统恢复。人工湿地的 设计除知足水质净化的作用， 还要兼顾人工湖对河涌的补水功能和景 观成效。湿地域总面积约为万 m2，湿地的布置考虑地形高差、东西 湖水位差和景观栈道的修建。 白云湖建成后，需要向滘心涌、环滘涌、海口涌、石井河四条河 涌合计补水3/s， 按每日补水时刻 8 小时计， 人工湖调蓄水量为万 m3， 需调蓄水深为。人工湖由东湖和西湖两部份组成， 东西湖连接处为此 章节需要设计的湿地修复区。其中东湖向滘心涌和海口涌别离补水 1.65 m3/s 和 2.50 m3/s；西湖向石井河和环滘涌别离补水3/s 和3/s。当 西湖对环滘涌和石井河补水时，水体必将由东湖流经湿地进入西湖 区，如此大流量的水体在流经湿地时， 相应地对湿地的过水能力必将 提出很高的要求；且东西湖之间的湿地域面积仅 22000m2，对万 m3 水量而言湿地面积过小，且水力停留时刻很短，难以取得预期的处置 成效。故在对两湖间的湿地域进行布设时要紧考虑其补水和景观功 能，在此基础上，尽可能兼顾其对污染物去除成效和生态修复作用。 因此， 在本方案中将东西湖之间的湿地域设计成加倍接近自然景观的 表面流人工湿地系统，在湿地床上铺设碎石、砾石，并种植具有高效 吸收污染物能力的植物，增强对水体的净化处置。 表面流人工湿地平面设计表面流人工湿地平面设计 表面流湿地一样长宽比应小于 10：1，依照人工湖两铁路间的地 形情形将人工湿地分成两块并联利用， 其中湿地1面积As1=16514m2， 湿地 2 面积 As2=6355m2， 湿地域总面积 A= As1+ As2=22869 m2。 湿地 平面布置如图 1-3 所示。 表面流湿地 1 表面流湿地 2 图图 1-31-3 湿地域平面布置图湿地域平面布置图 其中湿地 1 为梯形结构，上底、下底、高别离为 56m、104m 和 206m；湿地 2 为近似矩形结构，长、宽别离为 93m 和 68m。考虑地 形和保护等因素， 在具体施工环节中可别离将湿地 1 和湿地 2 分成两 个或以上并行处置单元，以便间歇运行和保护。 1.2.21.2.2 湿地进出水设计湿地进出水设计 考虑处处置系统的水量专门大， 在湿地周边开挖集水沟， 水体经 搜集后进入湿地系统。进水装置是向人工湿地中输送污水,布水时应 尽可能均匀，进水方式采取多点布水形式。在湿地保护或闲置期,进 水可关闭。 1.2.31.2.3 的利用的利用 表面流人工湿地一样水深，本方案取；湿地域设计常水位为，故 湿地床基质层厚度为。表面流湿地床由两层组成，表层土层厚，砾石 层铺设厚度 0.2m。 人工湿地填料要紧组成、 厚度及粒径散布见图 1-4。 图图 1-41-4表面流人工湿地填料组成表面流人工湿地填料组成 1.2.41.2.4 湿地中植物配置湿地中植物配置 植物是表面流人工湿地净化水质的重要组分， 是人工湿地系统得 以正常运行的重要因素之一。 选择种植何种湿地植物也是人工湿地处 置系统设计成败的关键。一样人工湿地系统对植物有以下要求： ①有 发达的根系；②有较大的生物量或茎叶密度； ③有较大的表面积为微 生物提供栖息场所；④有较强的输送氧的能力。一样宜选用具有必然 经济价值和景观成效的本土植物。 种植方式视湿地和植物实际情形采 纳穴植、沟植、面植等方式，种植密度一样为每平方米5-10 株。 （1）根茎、球茎及种子植物 这种植物包括睡莲、马蹄莲、慈姑、荸荠、泽泻、菱角、薏米、 芡实等。它们或具有发达的地下根茎，或能产生大量的种子果实，多 为季节性休眠植物类型，一样为冬季枯萎春天萌生，生长季节要紧集 中在 4-9 月。这种植物具有以下特点：①耐淤能力强，适宜生长在淤 土层深厚肥沃的地址；②适宜生长环境的水深一样为左右； ③具有发 达的地下块根或块茎，其根茎的形成对P 元素的需求较多，因此对P 的吸收量较大；④属于种子果实类植物类型， 其种子和果实的形成需 要大量的 P 元素。 （2）挺水草本植物 这种植物包括芦苇、茭白、香蒲、旱草竹、皇竹草、水葱、水莎 草、再力花、美人蕉、千屈菜等，为人工湿地系统要紧的植物选配品 种。这种植物适应能力强，根系发达；生长量大，对N 和 P 的吸收量 都专门大。其中①皇竹草、芦竹、旱伞竹、薏米、纸莎草等属于深根 丛生型植物，其根系的散布深度一样在30cm 以上，散布较深而散布 面积不广，植株的地上部份丛生。由于这种植物的根系入土较深，根 系接触面广，配置于潜流式人工湿地中能显示出更好的处置成效； ② 香蒲、菖蒲、水葱、水莎草等，属于深根散生型植物，其根系一样散 布于 20-30cm 之间，植株分散。这种植物的根系较深，适宜配置于潜 流式人工湿地中；③美人蕉、芦苇、千屈菜、荸荠、慈姑、再力花等 属于浅根散生型植物，其根系散布一