灌区排水沟水质净化湿地构建系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种能够一定程度净化灌区排水，不占用排水沟过水面积，对汛期行洪无影响的灌区排水沟水质净化湿地构建系统，属于灌区面源污染控制。
【背景技术】
[0002]灌区的田间排水是一种含有氮、磷和残留农药等多种污染物的典型污染水，近年来已成为河湖等水域富营养化的主要污染源。在排水沟中设置人工湿地，净化灌区排水水质是灌区排水水质净化的一种技术手段。然而，在灌区排水沟设置常规人工湿地净化灌区排水常会出现下列问题，一方面人工湿地水深要求较为严格，而灌区排水沟的水深一般远远超过人工湿地要求的最上限，因此在排水沟中设置常规的人工湿地需要对原有排水沟底部进行垫高工程以满足人工湿地中水生植物的生长需求，再加上人工湿地中水生植物本身对过水面积的占用，最终人工湿地将严重占用排水沟，大幅度消减灌区排水沟的过水面积，对灌区排水沟最基本的排水功能造成严重影响；另一方面，由于排水沟中流速过大，灌区排水在人工湿地中的水力停留时间HRT较小，灌区排水中的污染物质(主要是氮、磷等)与人工湿地中起到净化功能的植物、微生物膜等的接触时间过短，以致不能较好的被吸收转化，最终导致人工湿地的净化效果不理想。CN104310592A公开了一种北方地区入湖口河流分流净化人工湿地处理系统，提供一种可用于北方低温地区入湖口排水沟复合人工湿地处理系统，该系统由壅水区、排水区和复合人工湿地系统三大部分构成。但是也在人工湿地区域也占用了近一半的排水沟，一定程度阻碍了排水沟过水效果。
[0003]灌区排水沟末端是有效净化水质的主要位置，布置人工湿地能有效结合排水沟排水和净污功能，是人工湿地净化灌区排水沟排水布置的理想位置，然而目前将人工湿地设置在灌区排水沟末端且能够很好解决以上问题的湿地构建技术尚未见到报道。灌区排水沟末端是有效净化水质的主要位置，布置人工湿地能有效结合排水沟排水和净污功能。本发明提出一种设置在灌区排水沟末端，可以一定程度净化灌区排水沟水质，保持原有排水沟过水面积，实现排水与净污相统一的灌区排水沟水质净化湿地构建系统。
【发明内容】
[0004]本发明提出的是一种灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其目的是克服现有对灌区面源污染控制存在折缺陷，能够一定程度净化灌区排水，保持原有排水沟过水面积，实现排水与净污相统一。
[0005]本发明的技术解决方案:灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其特征是包括石笼、挺水植物区、沉水和浮叶植物区、砾石堆，其中挺水植物区、沉水和浮叶植物区依次在石笼的两端间，挺水植物区、沉水和浮叶植物区间是砾石堆，排水经灌区排水沟通过石笼、挺水植物区、沉水和浮叶植物区、砾石堆进入受纳水体。
[0006]本发明的优点:
I)净化效果好，本发明中涉及到净化排水功能的处理环节较多，如砾石堆、水生植物、生物I吴等；
2 )水利停留时间长，通过加宽排水沟及原有排水沟弯曲化，有效的增加了灌区排水的水力停留时间，保证了湿地系统的对灌区排水的净化效果；
3)不影响汛期行洪，通过排水沟加宽和原有排水沟深度、宽度的保持，增加了灌区排水沟的过水面积；
4)管理维护容易，易于推广。
【附图说明】
[0007]附图1为灌区排水沟水质净化湿地构建系统平面示意图。
[0008]附图2为灌区排水沟水质净化湿地构建系统横剖面示意图。
[0009]图中I是灌区排水沟，2是受纳水体，3是植物护坡，4是木头粧，5是石笼，6是挺水植物区，7是沉水和浮叶植物区，8是砾石堆，9是沉水植物，10是浮叶植物，11是挺水植物。
【具体实施方式】
[0010]灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其结构包括石笼5、挺水植物区6、沉水和浮叶植物区7、砾石堆8，其中挺水植物区6、沉水和浮叶植物区7依次在石笼5的两端间，挺水植物区6、沉水和浮叶植物区7间是砾石堆8，排水经灌区排水沟I通过石笼5、挺水植物区
6、沉水和浮叶植物区7、砾石堆8进入受纳水体2。
[0011]所述灌区排水沟I的两侧向外依次是木头粧4，植物护坡3。
[0012]所述石笼5的高度低于灌区排水沟常水位5~10cm。
[0013]所述挺水植物区6种植菖蒲、芦苇挺水植物11，种植密度一般在30~50株/m2。
[0014]所述沉水和浮叶植物区7种植凤眼莲、苦草等沉水植物9和浮叶植物10，种植密度一般在 80~120 株 /m2。
[0015]所述砾石堆8所阻断的过留区域在20%_30%范围内，一组砾石群包括3-7块砾石，间距在15cm_lm之间。
[0016]所述灌区排水沟I是在原有排水沟的基础上向两岸分别加宽，加宽幅度为原有排水沟宽度的2/3，同时将原有河流弯曲化弯曲度控制在1.1~1.3范围之内，水深不变。
[0017]下面结合附图进一步描述本发明的技术方案。
[0018]如图1所示，灌区排水沟水质净化湿地系统主要由石笼5、挺水植物区6、沉水和浮叶植物区7、砾石堆8等部分组成，水流由灌区排水沟I流入，往复经过石笼5、挺水植物区
6、沉水和浮叶植物区7、砾石堆8的净化作用，最终流入受纳水体。石笼5的高度以低于灌区排水沟常水位5~10cm为宜，挺水植物区6种植菖蒲、芦苇等挺水植物11，种植密度一般在30-50株/m2，沉水和浮叶植物区7种植凤眼莲、苦草等沉水植物9和浮叶植物10，种植密度一般在80~120株/m2，砾石堆8要尽量靠近主排水沟。砾石所阻断的过留区域应在20%_30%范围内，一组砾石群一般包括3-7块砾石，间距在15cm-lm之间。砾石堆8同时具有将水流导向挺水植物区6的作用。植物护坡3和木头粧4主要起到起到稳定护岸和美观的作用。
[0019]如图2所示，在原有灌区排水沟I的基础上，一定程度加宽两岸宽度，加宽幅度一般为原有排水沟宽度的2/3，加宽部分底部高度要高于原有灌区排水沟I底部，在该区域设置挺水植物区6，在原有排水沟区域设置沉水和浮叶植物区7，原有灌区排水沟I的弯曲度控制在1.1-1.3范围之内。
[0020]挺水植物区、沉水和浮叶植物区水生植物对灌区排水中以氮、磷为主的污染物质的吸收转化及其根部生物膜的吸收转化。
[0021]石笼起到截留水中较大漂浮物的作用，同时附着在其表面的生物膜对排水中的污染物质也有一定的吸附转化作用。
[0022]砾石堆能够调整水流和增加水流紊动强度，增加排水沟结构的复杂度和水利条件的多样性，形成旗袍、湍流及流速梯度有助于微生物膜在多介质上的生长，及微生物群落净化能力的提高从而能够提高水体的自净能力。
[0023]在原有排水沟的基础上向两岸分别加宽一定范围，加宽范围的深度小于原有排水沟水深，以适宜挺水植物的生长，同时将原有河流弯曲化，一方面是提高水力停留时间，另一方面是为了增加水流的复杂性，有利于提高水体的自净能力，且原河流水深不变，为沉水植物和浮叶植物提供生长场所。植物护坡和木头粧主要起到稳定护岸和美观的作用。
【主权项】
1.灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其特征是包括石笼、挺水植物区、沉水和浮叶植物区、砾石堆，其中挺水植物区、沉水和浮叶植物区依次在石笼的两端间，挺水植物区、沉水和浮叶植物区间是砾石堆，排水经灌区排水沟通过石笼、挺水植物区、沉水和浮叶植物区、砾石堆进入受纳水体。
2.根据权利要求1所述的灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其特征是所述灌区排水沟的两侧向外依次是木头粧，植物护坡。
3.根据权利要求1所述的灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其特征是所述的石笼的高度低于灌区排水沟常水位5~10cm。
4.根据权利要求1所述的灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其特征是所述的挺水植物区种植菖蒲、芦苇挺水植物，种植密度一般在30~50株/m2。
5.根据权利要求1所述的灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其特征是所述的沉水和浮叶植物区7种植凤眼莲、苦草等沉水植物和浮叶植物，种植密度一般在80~120株/m2。
6.根据权利要求1所述的灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其特征是所述的砾石堆所阻断的过留区域在20%-30%范围内，一组砾石群包括3-7块砾石，间距在15cm-lm之间。
7.根据权利要求2所述的灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其特征是所述的灌区排水沟是在原有排水沟的基础上向两岸分别加宽，加宽幅度为原有排水沟宽度的2/3，同时将原有河流弯曲化弯曲度控制在1.1-1.3范围之内，水深不变。
【专利摘要】本发明是灌区排水沟水质净化湿地构建系统，其结构包括石笼5、挺水植物区6、沉水和浮叶植物区7、砾石堆8，其中挺水植物区6、沉水和浮叶植物区7依次在石笼5的两端间，挺水植物区6、沉水和浮叶植物区7间是砾石堆8，排水经灌区排水沟1通过石笼5、挺水植物区6、沉水和浮叶植物区7、砾石堆8进入受纳水体2。优点：本发明通过加宽排水沟及原有排水沟弯曲化，有效的增加了灌区排水的水力停留时间，保证了湿地系统的对灌区排水的净化效果。通过排水沟加宽和原有排水沟深度、宽度的保持，增加了灌区排水沟的过水面积，不影响汛期行洪，管理维护容易，易于推广。
【IPC分类】C02F3-34, C02F3-32
【公开号】CN104724836
【申请号】CN201510143042
【发明人】王沛芳, 王超, 钱进, 侯俊, 饶磊, 范秀磊
【申请人】河海大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月30日