人工湿地设计中的水力学问题研究

人工湿地设计中的水力学问题研究第4卷第5期19引年10月20日环境科学研究ResearehofF飞飞vironlnellta1S《二ieneesVol.4,0et.20No.51991人工湿地设计中的水力学问题研究胡康萍(华南环境科学研究所,广州)提要本文结合深圳自泥坑人上湿地污水处理卜程的设计和试验研究.探讨了人工湿地污水处理系统中的水力学问题.指出用Erg朋公式描述碎石休中的流动较Darcy公式更为合适。文中给出的E。只un公式数值解法以及水面线设计和控制方法将有助于在设计过程中确定处理系统的水力学参数。关键词人!_湿地呀亏水处理:渗流水力学言人工涅地污水处理技术曰引入我国以后.引起了环境」__程界越来越广泛的兴趣。在实用型人工湿地污水处理系统的设计中,非常重要的是其中所涉及的水力学因素,因为这直接关系到污水在系统中的流速、流态、停留时间以及与作物生长关系密切的水面线控制等重要问题。尤其对于潜流型人L湿地’,2,这些因素显得更为重要。潜流型人工湿地较之于表面流型人L湿地更具有负荷率高,占地面积小,处理效果可靠,耐冲击负荷和不滋生蚊蝇等优点〔’〕。但是水力学设计参数的确定更难一些,因此本文仅限于对潜流型人工湿地的讨论。本文中也将这种人工湿地称为植物碎石床或碎石床。潜流型人工湿地中的水流实际上是一种多孔介质流。虽然这种流动与渗流有相似之处,但由于人工湿地中的介质多选用粒径较粗的砾石或碎石,流动的雷诺数一般又大大超过了层流的范围,因此水流运动特征很难用目前渗流研究中比较成熟的理论来描述。有关这方面的研究成果目前并不多〔3,4),这是目前影响人工湿地设计中水力学参数确定的一个重要原因。本文就在深圳白泥坑设计建造的我国第一座实用型人工湿地的设计情况,对其中的水力学问题进行深入的研究和讨论,以期有助于今后的人工湿地设计工作。制直接影响植物的生长和污染物的降解环境。在渗流中,水流运动一般用达西定律描述:万元5〔1,式中.v—渗流平粉流速;S—水力坡度;k—渗流系数。但是一般认为,,当渗流的雷诺数大于l一川后〔1)式就不适用了。此外,当介质的粒径较大时,对水流的挠动作用已经不能忽视在有挠动流的情况卜,一般用以卜‘形式描述流速与水力坡度的关系彭”〕:s=av+夕vZ(2)可见其既非渗流中的线性关系,亦非明渠流动中的二次方关系。(2)式中的系数a和口依赖于介质的粒径、孔隙率、水温等