对人工湿地系统应用的探讨_高鹏杰

对人工湿地系统应用的探讨对人工湿地系统应用的探讨高鹏杰摘要:本文从水利工程规划的角度,对人工湿地进行了分类,并讨论了其主要技术参数的佑算方法,指出了今后应当解决的主要问题.关健词:人工注地应用分类佑算前言人工湿地系统由于具有滞蓄洪水、改善水质、美化景观、投资少等众多优点正在被广泛采用。大量的实验证实了这种系统的有效性。特别是在我国的南方地区,已经建成并正在运行着多套人工湿地系统。如深圳的洪湖公园、上海的高新农业区、成都的活水公园、武汉的二龙庙污水处理厂等。北京市在20世纪70~90年代也做过相似的实验.目前在官厅水库的水质恢复、温榆河治理、潮白河治理、转河治理中都设计了部分人工湿地系统。长期以来,水利、环保、林业、园林等部门从不同的角度研究湿地的作用。评价了该系统的防洪、去污、动植物保护、美学等价值。湿地的结构设计也不断完善.20世纪70年代是简单芦苇塘,目前是复杂的人工生态系统:最初使用土壤介质,目前加入人工高科技生物填料等,人们对湿地系统的认识正在不断深入完善。从内部结构和水流状态上,人们已经对人工湿地系统进行了分类。但从实际应用的角度,还没有进行分类和定位,这不利于工程规划和资金管理。另外,人工湿地系统的工程技术参数确定也没有相应的设计规范与手册。尤其是在北方的应用更需做深入研究。同时,人工湿地系统的科研与应用也需要更好的密切结合。本文试就上述问题从工程实际应用的角度做简单的探讨。一、从工程规划角度对人工湿地系统进行分类定位人工湿地系统是人为构造的系统。它是在充满水的人工基质上种植一定数量的植物,达到改善水质提升景观价值的目的。该系统处理污水具有投资低,节约能源,综合效益高的优点。但由于是人工构造的系统,与天然生态系统最大的差别在于其形成稳定的状态之前,(一般l~2年左右),系统的生物多样性和抗冲击力较差.从人工湿地系统的水流状态和内部结构,人们已经对其进行了分类。如分成表流湿地与潜流湿地,水平流湿地与垂直流湿地等等,这些在进行工程设计时都是很有必要的。从实际应用的角度出发,为了工程管理与规划方便,也有必要对人工湿地系统进行分类。如果从预期目标、水质改善效果、景观价值、投资规模等方面考虑,则可将人工湿地系统可分为功能性湿地和景观型两类。功能性湿地应是指在充满水的人工介质上,培育多种具有去污能力的湿地植物,形成稳定的生态系统,达到改善水质的目的。功能性湿地作用相当于小型污水处理厂,设计时工艺要求严格,湿地基质(常常是含有某种离子的碎石、人造生物投料)和植物都要进行有目的的筛选,湿地坡度、长度、宽度及深度也要符合水质改善的要求。景观型湿地则是指在某些地域,建成或保留部分水面,人工种植景观价值较高的水生植物,达到提升水体的景观价值、部分改善水质的目的。在这种情况下,湿地植物种植在普通饱含水的土坡中。,2003北京“水与奥运’学术研讨会工程的重点是构造水生植物系统,加快人造水体中水生植物的出现,形成丰富的植物群落,充分体现河湖的美学价值。对湿地坡度、长度、宽度及深度没有特别严格的要求.上述分类法不是严格的生态学或水利工程学的分类,主要意义在于工程的计划管理。因为两类湿地构造不同,工艺不同,其投资差别很大:以湿地基质为例,功能型湿地基质主要由碎石、某些高科技生物填料组成,其成本是天然土壤的数十倍,再加上布水管道、水质监测设施,两者投资总额相差很大.前者约40~800元加2,后者约10~50元加2.这些直接影响到工程规划与决策。一般情况下,作为污水处理设施,可设计为功能性湿地。如对污水处理厂出水进行深度处理,对小城镇的生活污水进行处理等。若是增加景观的丰富程度、美化园林,则应该设计成景观性湿地.上述对比总结见下表1:表1功能性湿地与景观性湿地对比表湿地类型功能性湿地景观性湿地基质人工选择,碎石、生物填料等。含水天然土坡。动植物植物具有去污功能,微生物人工放养或天然生长。美学价值较高的动植物,人工培育。布水设施需沉淀池、管道等。不盆要专门设施。处理水体一般含污量较高。一般水质较好。工程设计有严格的工艺要求,需准确的数学计算。满足审奖擂要。投资约400~80元/矿。约10~10元/矿。应用领域污水处理。美化园林。可以看出,在某些功能上两类湿地是无法区分的.如功能性湿地也可以提升景观价值;景观性湿地种植的挺水植物和水草,也可在一定程度卜抑制有害藻类的生长,形成合理的水牛今杰群落,改善水质。在实际设计中应该追求两者完美的结合:既能够改善水质,又具有较高的美学价值,这需要设计人员创造性的工作。二、人工湿地系统的主要工程技术参数讨论景观性湿地很接近天然湿地的状况。公园、厂矿、机关学校、别墅小区中的河湖可建为景观性湿地。此时水体中种植水生植物有些类似于在陆地上绿化,也许可以称之为水面绿化。因此设计重点是水生植物系统的搭配,与陆生植物的连接.需要植