潜流人工湿地基质结构与水力特性相关性研究

第35卷第2期2014年2月环境科学ENVIＲONMENTALSCIENCEVol．35，No．2Feb．，2014潜流人工湿地基质结构与水力特性相关性研究白少元1，2，宋志鑫1，2，丁彦礼1，3*，游少鸿1，2，何珊1，2(1．桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心，桂林541004;2．桂林理工大学环境科学与工程学院，桂林541004;3．桂林理工大学地球科学学院，桂林541004)摘要:利用数值模拟方法结合实验手段，研究基质结构与系统水力特性的相关性，数值模拟结果表明，填料渗透系数对人工湿地水力效率影响很大，单层结构人工湿地系统中，填料渗透系数越大，流场分布越不均匀;由上到下填料渗透系数逐渐增加的分层填充方式能有效避免短流及死区的发生，提高系统水力效率．根据数值模拟结果构建两个人工湿地对比小试实验系统，并开展示踪实验对模拟结果进行验证，示踪实验结果表明，分层填充结构水力特性显著优于单层结构潜流人工湿地，二者有效体积比分别为0.87和0.49．可见，数值模拟方法能够有效应用于潜流人工湿地基质结构参数优化方面．关键词:潜流人工湿地;VisualModflow;数值模拟;基质结构;示踪中图分类号:X171;X52文献标识码:A文章编号:0250-3301(2014)02-0592-05收稿日期:2013-05-19;修订日期:2013-07-04基金项目:广西矿冶与环境科学实验中心项目(KH2012ZD004);广西科技厅(桂科攻1140002-1-2);广西自然科学基金项目(2013GXNSFBA019210)作者简介:白少元(1981～)，女，博士，副教授，主要研究方向为地表水环境修复，E-mail:baisy@glut．edu．cn*通讯联系人，E-mail:dyl@glut．edu．cnCorrelationofSubstrateStructureandHydraulicCharacteristicsinSubsurfaceFlowConstructedWetlandsBAIShao-yuan1，2，SONGZhi-xin1，2，DINGYan-li1，3，YOUShao-hong1，2，HEShan1，2(1．GuangxiScientificExperimentCenterofMining，MetallurgyandEnvironment，GuilinUniversityofTechnology，Guilin541004，China;2．CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering，GuilinUniversityofTechnology，Guilin541004，China;3．CollegeofEarthSciences，GuilinUniversityofTechnology，Guilin541004，China)Abstract:Thecorrelationofsubstratestructureandhydrauliccharacteristicswasstudiedbynumericalsimulationcombinedwithexperimentalmethod．Thenumericalsimulationresultsshowedthatthepermeabilitycoefficientofmatrixhadagreatinfluenceonhydraulicefficiencyinsubsurfaceflowconstructedwetlands．Thefillerwithahighpermeabilitycoefficienthadaworseflowfielddistributionintheconstructedwetlandwithsinglelayerstructure．Thelayeredsubstratestructurewiththefillerpermeabilitycoefficientincreasedfromsurfacetobottomcouldavoidtheshort-circuitedflowanddead-zones，andthus，increasedthehydraulicefficiency．Twoparallelpilot-scaleconstructedwetlandswerebuiltaccordingtothenumericalsimulationresults，andtracerexperimentswereconductedtovalidatethesimulationresults．Thetracerexperimentresultshowedthathydrauliccharacteristicsi