专利名称：一种校园景观水体生态修复和保持方法
技术领域：
本发明属于一种景观水体的环境保护领域，特别涉及一种校园景观水体生态修复和保持的方法。
背景技术：
保持良好的校园景观水体水质对于营造良好的校园形象和学习环境具有重要的意义。校园景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，一般具有水域面积较小、水环境容量较小、水体白净能力低、所处环境相对单一、一般不接纳外源污染物、可能接纳实验室污废水等特点，因此有必要处理校园景观水体以维持良好的水体水质，为学生和教职工创造良好的校园环境。经对现有技术的文献检索发现，已有的景观水体生态修复和保持方法，如CN200810036549.0是一套包括以景观水体周边环境绿化、岸边地形处理和岸边浅水区高密度水生植物带、大气及暴雨径流污染控制技术在内的外源污染控制技术，以营建水生生物群落为主体，辅助以生态驳岸等技术的水质生态保持技术，解决了城市及小区景观水域水质污染环境问题和景观退化问题；CN200610087636.x中利用自然光合作用及水体中菌藻系统将溶解性污染物合成为有机悬浮固体，再利用潜水式推流器和平流浅层沉淀水槽分离出污水中的有机悬浮物，适合于城市和风景区景观水体的水质管理；CN200410031173.6中通过对水体以低强度大剂量紫外线辐射来抑制受污染水体溶解氧消耗速率和水质酸化。现有技术主要是针对城市景观水体，基本是采用物理、化学和生物方法治理己被污染的水域，往往忽视水体循环和水体监测在保持景观水体水质方面的作用，缺乏关于保持校园景观水体水量和水质问题的针对性。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种用于校园景观水体的生态修复和保持方法。本发明以恢复和保持校园景观水体的生态结构为目的，以生态处理系统为主，将校园水资源合理配置、景观水体循环系统和水体生态环境保持三个方面有效结合，首先，在分析校园景观水体可供选择的水资源的基础上，综合各方面因素，进行水资源配置研究；其次，结合景观水体周边环境和水质保持的指标要求，进行水体循环与人工湿地系统的研究及设计、岸边植物布置、水体监测；最后，提出景观水体生态保持的技术方案。本发明通过如下技术方案予以实现。一种校园景观水体生态修复和保持方法，具有如下步骤:(一 )校园景观水资源供需分析与配置(1)调查校区内可用作景观水补水的水资源，对各种可用的水资源进行定量分析；(2)计算校区景观水资源需求量，包括景观水的蒸发量、渗漏量和绿化用水量，其中不考虑冬季蒸发量、冬季绿化用水量；
(3)进行校区景观水资源供需平衡分析，在满足补充水总量、各类水源可供水量和水环境质量平衡的约束条件下，寻求水资源配置总费用最小的设计方案；( 二)校园景观水体循环系统构建(I)分析校园景观水体结构，对其进行细化分区；(2)由各水体分区的位置和功能构建循环系统，通过水体循环使景观水体充氧并进入生态处理系统；(二)生态处理系统设置(I)景观水体正常情况下:景观水体首先经潜水泵⑴及暗管(2)输入人工湿地进水格栅⑶以去除水体中悬浮物，经格栅滤后的水通过人工湿地进水廊道(4)被分配进入人工湿地(5)，通过人工湿地(5)的生物净化作用改善水质，最后净化后的水通过人工湿地出水口(6)回流到景观水体中；( 2)景观水体中藻类较多时:关闭人工湿地(5)，首先用捞藻机打捞己大量生长的藻类，然后通过计量泵向水体中投加絮凝剂，经过絮凝后的水进入过滤单元(8)后回流到景观水体，用回流的景观水反冲洗过滤单元(8)，反冲洗出水直接排放到系统之外；(3)在岸边水深0.5m-0.8m水体处种植以挺水植物为主导的水生植物群落来保持水质，避免沿岸死水区发生富营养化，并同时兼有景观效果；(四)校园景观水体监测设置(I)在岸边和主体水域设置水位监测仪或水位标尺，进行丰水期和枯水期的校园景观水体水量监测；(2)进行校园景观水体水质监测，包括:设置监测点，确定采样点、采样方法、采样频率，确定监测指标、监测方法、评价标准；所述步骤(一)(3)的校区景观水资源供需平衡分析分别对丰水期、枯水期进行，枯水期不包括冬季3个月；所述补充水总量的约束指各种补充水资源的补充水量之和大于或等于景观水体的总需水量，S卩:Qt= Σ Qi彡Q&，式中:Qt-总补充水量，m3 / d W1-各类水源补充水量，m3 /d;Q,6_总需水量，m3 / d;各类水源可供水量的约束是指QiSQi^式中:Q1-各类水源补充水量，m3 / ChQa-各类水源可供水量，m3 / d;水环境质量平衡的约束是为了保证补充水的水质在可接受范围之内，即QtXct QiXci,式中:Qt-总补充水量，m3 / ChQ1-各类水源可供水量，m3 / d;ct-标志污染物氨氮平均浓度，mg / I ;C1-各类水源的标志污染物氨氮浓度，mg / I ；所述步骤(二)(I)的水体分区是对规模较大的校园景观水体按照主体水域、围绕建筑群的浅水滞留区和输水渠的三种情况进行细化分区，对规模较小的校园景观水体可不进行水体分区。所述步骤(二)(2)的循环系统包括潜水泵(I)、管涵系统即暗管(2)和过水涵洞⑵。所述步骤(三)(I)的人工湿地进水廊道⑷尺寸为长2m、宽2m、高1.5m.所述人工湿地(5)选用水平流潜流人工湿地，采用连续、三级串联、推流式运行方式运行，水力负荷为 0.5m3 / m2.d ;所述步骤(三)(2)的絮凝剂为聚合氯化铝，缩写为PAC，其投加量为10 — 20mg /L0所述步骤(三)(2)的过滤单元(8)为双层滤料滤池，上层滤料为粒径为2.0 2.5mm的陶粒，其高度为700mm;下层滤料为粒径为0.6 1.2mm的石英砂，其高度为500mm ;在上层滤料的表层上还均匀地铺设2.Scm薄层煤滤料，以防止藻类堵塞滤池；滤池滤速为6 IOm / h,反冲洗强度为13—16L / m2.s,反冲洗时间6_Smin,冲洗周期12h。所述步骤(三)(3)的水生植物群落包括香蒲植物群落、水葱植物群落、美人蕉植物群落、芦苇植物群落、三棱草植物群落、鸢尾植物群落；香蒲植物群落:以挺水植物香蒲为优势种群，配置少量水葱和慈姑，以及漂浮植物浮萍和沉水植物狐尾藻。水葱植物群落:以挺水植物水葱为优势种群，配置少量狭叶香蒲和灯芯草，以及漂浮植物满江红和沉水植物苦草。美人蕉植物群落:以湿生观赏植物美人蕉为优势种群，配置少量水葱，漂浮植物以紫萍为主，沉水植物为金鱼藻。芦苇植物群落:以挺水植物芦苇为优势种群，配置少量湿生扁杆蔗草，漂浮植物配置睡莲，沉水植物为篦齿 眼子菜。三棱草植物群落:以挺水植物三棱草为优势种群，配置少量莎草和芦苇以及沉水植物马来眼子菜使其具有野生景观效果。鸢尾植物群落:以挺水植物鸢尾为优势种群，配置少量水葱和灯芯草，漂浮植物选用凤眼莲，沉水植物为菹草。所述步骤(四)(I)的景观水体水量监测为枯水期每季度对景观水体水位进行1-2次监测，丰水期每月对水体水位进行1-2次监测。所述步骤(四)(2)的监测点为人工湿地进水口监测点(9)、人工湿地出水口监测点(10)、A湖监测点(11)和B湖监测点(12)；所述的采样点布设在每个监测点水深0.5m处；若水深不足Im时，在I / 2水深处取样；若水体封冻时，米样点布设在冰下水深0.5m处；所述的采样方法按《水环境监测规范》SL219—98执行；所述的采样频率:理化指标一水文年六次，即枯水期、丰水期、平水期各二次；生物指标一水文年三次，即枯水期、丰水期和平水期各一次；冬季3个月不进行监测；夏季3个月适当增加监测频次；对于不能达到水质要求的监测项目或者发生污染事故时应加强监测，直至水质恢复正常；所述的监测指标:理化指标为水温、pH、溶解氧、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷和总氮共8项，其他监测项目如:透明度、阴离子表面活性剂为选择监测；生物指标为粪大肠菌群、总大肠菌群和叶绿素a ；所述的监测方法按《地表水环境质量标准》GB3838-2002和《水环境监测规范》SL219—98要求的方法执行；所述的评价标准采用《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB / T 18921—2002观赏性景观环境用水湖泊类水体水质标准。
本发明与现有技术相比，解决了既保证校园景观水体水量又保证水体水质的问题，并显著美化了校园环境，增加了校园景观水体水环境容量，提高了其水体白净能力，不仅在校园水环境生态保持与资源利用方面具有较高的研究意义，而且对此类教育园区的规划与建设具有一定参考价值。本发明技术简单、易于操作和管理、运行成本低，是修复和保持校园景观水体水质的切实可行的方法。
图1为本发明具体实施例的校园景观水体生态修复和保持方法示意图。I——潜水泵2——暗管3—人工湿地进水格栅4—人工湿地进水廊道5——人工湿地6——人工湿地出水口7——过水涵洞8——过滤单元9——人工湿地进水口监测点10——人工湿地出水口监测点11——A湖监测点12——B湖监测点
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于下述具体实施例。具体实施例以北方某校园的景观水体为处理对象，实施本发明。一、校园景观水资源供需分析与配置，实施步骤如下:1，分析得知雨水、 再生水可用于该校区内景观水补水，雨水可供量73.2万m3 /年(七、八月份7931.56m3 / d，其余各月1220.19m3 / d，不考虑冬季三个月的降水)、再生水可供量3万m3 / d ;2，计算得校区景观水资源需求量:景观水蒸发量528.89m3 / d (不包括冬季蒸发量)、渗漏量136.93m3 / d和绿化用水量707.2m3 / d(不包括冬季绿化用水量)；3，分别对丰水期、枯水期(不包括冬季3个月)进行校区景观水资源供需平衡分析，在满足补充水总量、各类水源可供水量和水环境质量平衡的约束条件下，寻求水资源配置总费用最小的设计方案。水资源配置方案(不考虑冬季补水)详见表I的水资源配置表。所述补充水总量的约束指各种补充水资源的补充水量之和大于或等于景观水体的总需水量，S卩:Qt= Σ Qi彡Q&，式中:Qt-总补充水量，m3 / d W1-各类水源补充水量，m3 /d;Q,6_总需水量，m3 / d;各类水源可供水量的约束是指QiSQi^式中:Q1-各类水源补充水量，m3 / ChQa-各类水源可供水量，m3 / d;水环境质量平衡的约束是为了保证补充水的水质在可接受范围之内，即QtXct QiXci,式中:Qt-总补充水量，m3 / ChQ1-各类水源可供水量，m3 / d;ct-标志污染物氨氮平均浓度，mg / I ;C1-各类水源的标志污染物氨氮浓度，mg / 10表I
权利要求
1.一种校园景观水体生态修复和保持方法，具有如下步骤: (一)校园景观水资源供需分析与配置 (1)调查校区内可用作景观水补水的水资源，对各种可用的水资源进行定量分析； (2)计算校区景观水资源需求量，包括景观水的蒸发量、渗漏量和绿化用水量，其中不考虑冬季蒸发量、冬季绿化用水量； (3)进行校区景观水资源供需平衡分析，在满足补充水总量、各类水源可供水量和水环境质量平衡的约束条件下，寻求水资源配置总费用最小的设计方案； (二)校园景观水体循环系统构建 (1)分析校园景观水体结构，对其进行细化分区； (2)由各水体分区的位置和功能构建循环系统，通过水体循环使景观水体充氧并进入生态处理系统； (三)生态处理系统设置 (1)景观水体正常情况下: 景观水体首先经潜水泵(I)及暗管(2)输入人工湿地进水格栅(3)以去除水体中悬浮物，经格栅滤后的水通过人工湿地进水廊道(4)被分配进入人工湿地(5)，通过人工湿地(5)的生物净化作用改善水质，最后净化后的水通过人工湿地出水口(6)回流到景观水体中； (2)景观水体中藻类较多时: 关闭人工湿地(5)，首先用捞藻机打捞己大量生长的藻类，然后通过计量泵向水体中投加絮凝剂，经过絮凝后的水进入过滤单元(8)后回流到景观水体，用回流的景观水反冲洗过滤单元(8)，反冲洗出水直接排放到系统之外； (3)在岸边水深0.5m-0.8m水体处种植以挺水植物为主导的水生植物群落来保持水质，避免沿岸死水区发生富营养化，并同时兼有景观效果； (四)校园景观水体监测设置 (1)在岸边和主体水域设置水位监测仪或水位标尺，进行丰水期和枯水期的校园景观水体水量监测； (2)进行校园景观水体水质监测，包括:设置监测点，确定采样点、采样方法、采样频率，确定监测指标、监测方法、评价标准。
2.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(-)(3)的校区景观水资源供需平衡分析分别对丰水期、枯水期进行，枯水期不包括冬季3个月； 所述补充水总量的约束指各种补充水资源的补充水量之和大于或等于景观水体的总需水量,即:Qt= Σ Qi彡Q&，式中: -总补充水量，m3 / d W1-各类水源补充水量，m3 / d ；Q& -总需水量，m3 / d;各类水源可供水量的约束是指QiSQi^式中=Q1-各类水源补充水量，m3 / ChQd-各类水源可供水量，m3 / d;水环境质量平衡的约束是为了保证补充水的水质在可接受范围之内，即QtXct QiXci,式中:Qt-总补充水量，m3 / ChQ1-各类水源可供水量，m3 / d;ct-标志污染物氨氮平均浓度，mg / I ;Ci_各类水源的标志污染物氨氮浓度，mg / 10
3.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(二)(I)的水体分区是对规模较大的校园景观水体按照主体水域、围绕建筑群的浅水滞留区和输水渠的三种情况进行细化分区，对规模较小的校园景观水体可不进行水体分区。
4.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(二)(2)的循环系统包括潜水泵(I)、管涵系统即暗管(2)和过水涵洞(7)。
5.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(三)(I)的人工湿地进水廊道(4)尺寸为长2m、宽2m、高1.5m.所述人工湿地(5)选用水平流潜流人工湿地，采用连续、三级串联、推流式运行方式运行，水力负荷为0.5m3 / m2 *(1。
6.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(三)⑵的絮凝剂为聚合氯化铝，缩写为PAC，其投加量为10 — 20mg / L。
7.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(三)(2)的过滤单元 (8)为双层滤料滤池，上层滤料为粒径为2.0 2.5mm的陶粒，其高度为700mm ;下层滤料为粒径为0.6 1.2mm的石英砂，其高度为500mm ;在上层滤料的表层上还均匀地铺设2.5em薄层煤滤料，以防止藻类堵塞滤池；滤池滤速为6 IOm / h，反冲洗强度为13 — 16L / m2.S，反冲洗时间6 — 8min，冲洗周期12h。
8.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(三)(3)的水生植物群落包括香蒲植物群落、水葱植物群落、美人蕉植物群落、芦苇植物群落、三棱草植物群落、鸢尾植物群落； 香蒲植物群落:以挺水植物香蒲为优势种群，配置少量水葱和慈姑，以及漂浮植物浮萍和沉水植物狐尾藻； 水葱植物群落:以挺水植物水葱为优势种群，配置少量狭叶香蒲和灯芯草，以及漂浮植物满江红和沉水植物苦草； 美人蕉植物群落:以湿生观赏植物美人蕉为优势种群，配置少量水葱，漂浮植物以紫萍为主，沉水植物为金鱼藻； 芦苇植物群落:以挺水植物芦苇为优势种群，配置少量湿生扁杆蔗草，漂浮植物配置睡莲，沉水植物为篦齿眼子菜； 三棱草植物群落:以挺水植物三棱草为优势种群，配置少量莎草和芦苇以及沉水植物马来眼子菜使其具有野生景观效果； 鸢尾植物群落:以挺水植物鸢尾为优势种群，配置少量水葱和灯芯草，漂浮植物选用风眼莲，沉水植物为菹草。
9.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(四)(I)的景观水体水量监测为枯水期每季度对景观水体水位进行1-2次监测，丰水期每月对水体水位进行1-2次监测。
10.根据权利要求1的一种校园景观水体生态修复和保持方法，其特征在于，所述步骤(四)(2)的监测点为人工湿地进水口监测点(9)、人工湿地出水口监测点(10)、A湖监测点(11)和B湖监测点(12)； 所述的采样点布设在每个监测点水深0.5m处；若水深不足Im时，在I / 2水深处取样；若水体封冻时，米样点布设在冰下水深0.5m处； 所述的采样方法按《水环境监测规范》SL219-98执行； 所述的采样频率:理化指标一水文年六次，即枯水期、丰水期、平水期各二次；生物指标一水文年三次，即枯水期、丰水期和平水期各一次；冬季3个月不进行监测；夏季3个月适当增加监测频次；对于不能达到水质要求的监测项目或者发生污染事故时应加强监测，直至水质恢复正常； 所述的监测指标:理化指标为水温、pH、溶解氧、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷和总氮共8项，其他监测项目如:透明度、阴离子表面活性剂为选择监测；生物指标为粪大肠菌群、总大肠菌群和叶绿素a ； 所述的监测方法按《地表水环境质量标准》GB3838-2002和《水环境监测规范》SL219—98要求的方法执行； 所述的评价标准采用《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB / T 18921-2002观赏性景观环境用水湖泊类水体 水质标准。
全文摘要
本发明涉及一种校园景观水体生态修复和保持方法，包括校园景观水资源供需分析与配置、校园景观水体循环系统构建、生态处理系统设置、校园景观水体监测设置四部分。首先，在分析校园景观水体可供选择的水资源的基础上，综合各方面因素，进行水资源配置研究；其次，结合景观水体周边环境和水质保持的指标要求，进行水体循环与人工湿地系统的研究及设计、岸边植物布置、水体监测；最后，提出景观水体生态保持的技术方案。本发明解决了既保证校园景观水体水量又保证水体水质的问题，美化了校园环境，增加了校园景观水体水环境容量，提高了其水体白净能力，对类似教育园区的规划与建设具有一定参考价佰。
文档编号C02F9/14GK103172178SQ20131011975
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日
发明者王晓欧, 彭森, 郑毅, 沈萍, 赵新华 申请人:天津大学, 天津市泛亚工程机电设备咨询有限公司