农田排灌水人工湿地处理工程的设计

设计经验农田排灌水人工湿地处理工程的设计卢少勇�张彭义�余刚�祝万鹏�向长生�清华大学环境科学与工程系�北京�������摘要�结合云南呈贡县新村农田排灌水人工湿地处理工程�详细介绍了湖滨带湿地进水堰!出水堰和植物床的设计�并对工程投资作了分析∀关键词�农田排灌水�湖滨带�人工湿地中图分类号�÷�����文献标识码�≤文章编号��������������������������基金项目�国家科技部重大专项资助项目���������湖滨带是指相邻的陆地生态系统与水域生态系统之间的过渡带�它是污染物入湖的最后屏障�是人类活动与湖区直接发生关系的地区�是保持湖泊生态平衡的核心地带∀过去为扩大种植面积而使湖滨带受到了破坏�湖周污水!农田排水等直接入湖�对湖泊构成严重威胁∀因此�谋求合适的技术来恢复湖滨带的生态功能对减轻滇池的富营养化尤为必要∀1工程背景呈贡县新村位于滇池东岸边�是典型的大棚种植区�农田中大棚覆盖率�����∀新村湖滨带�见图��位于该村办事处下游�与滇池仅相隔一条沟渠�宽为�����和一条马路�宽为���∀图1新村湿地设计平面图来水沟渠�简称中间沟�从东向西�平均截面面积为�������长为�����入流小沟约���条∀在湖滨带东边界上游���处有另一条平行的大沟�其集水从北向南汇入中间沟��其平均截面面积为��������长为�����入流小沟达���条∀中间沟将湖滨带分为南!北两部分∀#��#中国给水排水����∂�����≤����•�×∞��•�≥×∞•�×∞������农田中的地表径流主要通过穿田而出的明渠入滇池�这些明渠是灌溉来水和排水的主渠�∀当地的主要灌溉方式是泵站抽水�抽水日数Β非抽水日数���Β��∗��Β���两种情况下的排水量相差很大∀由监测结果还知�抽水日内的排水量随时间变化较大�水量高峰期为�����)�����和�����)�����∀另外�在雨季初期雨水中携带有大量田间沟渠中的灌溉存水和富含氮磷的土壤颗粒�经灌溉主渠也进入滇池∀因此�雨季的农田面源污染负荷高于旱季∀2工程设计211设计原则≠将来水合理分配到人工湿地中∀�沟渠来水以重力流进入湿地�不得妨碍沟渠泄洪�不改变沟渠原有功能∀≈湿地建成后具有较好的景观效果�并方便农民出入农田∀212设计依据湿地地形�湿地上游���内农田的地面平均标高为���������入湿地明渠的平均沟底标高为���������平均水面标高为�������������年��月的测定结果�∀湿地平均标高为��������∀湿地边界高程�滇池外湖�外海�控制运行的正常高水位为�����������年一遇的最高洪水位为��������∀213设计参数水量与水质�湿地来水以农田排灌水和暴雨径流为主�含少量生活污水∀����年湿地的水量!水质监测结果分别如表�!�所示∀表1不同季节湿地的入流量����入流量旱季雨季南湿地������北湿地�������表2来水水质项目总氮������氨氮������总磷������ΧΟ∆������ΣΣ��������旱季�������������������雨季�������������������来水负荷�按日平均流量计算得到的负荷值�见表��表明�雨季污染负荷比旱季污染负荷高��倍以上∀表3污染负荷����项目总氮氨氮总磷ΧΟ∆ΣΣ旱季�����������������雨季�������������������水力停留时间�文献表明�湿地中成熟植物的茎叶应占湿地容积的比例约为���∀鉴于此湿地所在地区四季如春�湿地植物生长茂密�估计此比例约为���∀水力停留时间见表�∀表4水力参数表项目面积����最高运行水位���平均水力停留时间���旱季雨季流态流程���南湿地����������������漫流��北湿地����������������推流���沉淀池���������������推流��处理要求�削减总氮!总磷负荷的���∀214工艺流程鉴于地下水位和年平均气温均较高的情况�采用了自由表面型人工湿地工艺�流程见图�∀图2新村湿地工艺流程≠湿地内部设计鉴于来水量变化大�且存在一定的蒸发量和下渗量�在南!北湿地的进水处均安设流量计�在出水堰墙上均安设水表�以便掌握水量平衡规律∀�进!出水堰��中间沟改造将来水土沟整修为规整的石砌沟�沟上沿标高为���������进水口处的沟底标高为���������∀由于中间沟来水要经直角弯进入湿地�为防止流向突变而壅水淹田�将该处下游的�����沟段挖宽作缓冲区∀��进水口南!北湿地的进水口均位于中间沟的沟帮与湿地东边界的交汇处∀鉴于来水中携带的垃圾较多�因此在两块湿地的进水口处均设粗!细两道格栅�两者之间留有一定空间以便于清理�∀旱季时闸门��为螺杆闸�常闭�在雨季�为防止排水不畅造成壅水而