本发明专利技术提供人工湿地水力流程驱动系统和方法，涉及复合的人工湿地水力调控方法。在人工湿地中沿水力流程合理布设水工构筑物，包括闸门、泵站系统和水工微结构；通过对水工构筑物的联合布控，实现湿地水力流程驱动，在湿地不同部位营造不同流态；并通过调控水泵的启闭数量、时间和闸门的启闭时间和启闭度，来实现湿地水力调控，包括湿地水位升降，水量分配和水力停留时间；通过优化水力调控方式，提高湿地水质净化功能。本发明专利技术从优化水力调控这一提高人工湿地水质净化效率的关键环节入手，提供了一种实现人工湿地水力调控和水质净化功能耦合提高的技术手段。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种人工湿地水力流程驱动系统和方法，本专利技术还涉及一种系统地通过优化水力调控提高人工湿地水质净化功能的方法。
技术介绍
人工湿地技术因其形式多样、处理率高、适应性强等特点，在国内外获得广泛应用，已经成为发达国家和地区探索解决水污染和水资源不足问题的有效途径，人工湿地中合理的水力流程驱动方式及水力调控方式是保证其高效运行的关键环节。
技术实现思路
1.要解决的技术问题为了实现人工湿地的高效运行，既要克服人工湿地中水流形式单一，水力流程在人工湿地后半程驱动缺失的问题，又要解决传统人工湿地水力调控和水质净化效率耦合提高的难题。2.技术方案本专利技术提供一种人工湿地水力流程驱动系统和方法，以及一种系统地通过优化水力调控提高人工湿地水质净化功能的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 在人工湿地中沿水力流程合理布设一系列水工构筑物，包括闸门、泵站系统和水工微结构； 通过对一系列水工构筑物的联合布控，实现湿地水力流程驱动，并在湿地不同部位营造不同流态；通过调控水泵和闸门的启闭状态，来实现湿地水力调控，包括湿地水位升降，水量分配和水力停留时间，并通过优化水力调控方式提高湿地水质净化功能。3.有益效果本专利技术的有益效果是，在人工湿地中沿水力流程合理布设由闸门、泵站系统和水工微结构组成的水工构筑物，通过对各水工构筑物的联合布控，在湿地不同部位营造自流、 推流或两者相结合的多种流态形式，大大丰富了湿地内水流形式的多样性，为人工湿地生物小生境多样化提供了良好的基础，有利于湿地水生生态系统的演替和稳定；并且通过控制水泵、闸门和卡口叠梁门或插板门实现湿地水力调控方式的优化，包括湿地水位升降，水量分配和水力停留时间的合理优化，以改善湿地水质净化功能的生化反应条件，最终实现人工湿地水力调控和水质净化功能耦合提高的目标。本专利技术从优化水力调控这一提高人工湿地水质净化效率的关键环节入手，提供了一种实现人工湿地水力调控手段和水质净化功能耦合提高的技术手段。附图说明图1是本专利技术一个实施例的湿地水力流程驱动系统的总平面示意图。图2是本专利技术一 个实施例的深潭-浅滩结构示意图，其中(a)为俯视图，(b)为剖面图。图3是本专利技术一个实施例的小沟堵头和大沟卡口平面示意图。图4是本专利技术一个实施例的湿地进水口拦截和复合探头控制示意图。附图中主要标记符号I源水或污水，2进水闸，3节制闸，4排水闸，5泵站，6，溢流堰，7管理房，8进水口拦截和控制系统，9湿地植物床-沟壕系统，10堵头，11卡口，12高位小沟，13低位小沟，14大沟，15前塘，16缓冲塘，17充氧塘，18后塘，19自来水厂或受纳水体，20半吊式围隔，21复合探头监测箱，22深潭，23浅滩，24木桩，25 土工织物，26叠梁门。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术提供一种人工湿地水力流程驱动系统，所述系统包括在人工湿地中沿水力流程合理布设的水工构筑物，所述水工构筑物包括闸门、泵站系统和水工微结构，利用所述水工构筑物中位于进水口、出水口处的闸门以及湿地中间的节制闸和泵站系统完成水力流程的主体驱动，并在人工湿地内部分散布置水工微结构以实现水体流态的多样化。在本专利技术的系统中，所述闸门由进水闸、中间节制闸和排水闸组成，闸门形式包括直升闸、翻板门和钢坝闸。在所述进水闸前还安装有包含湿地进水水位和水质原位监测与远程信号传输的复合探头，并且在所述进水闸前设置半吊式围隔。在本专利技术的系统中，所述泵站系统由泵站、节制闸和用于湿地远程控制的管理房组成。所述泵站系统位于湿地进水口处或沿湿地水力流程的前1/4-1/2处。其中，泵站中的水泵组数量为2-6台，水泵采用潜水泵、轴流泵、离心泵或混流泵。在所述泵站前后分别设置二级缓冲塘和二级充氧塘，二级缓冲塘由深水区和浅水区组成，深水区靠前，浅水区靠后，二级充氧塘第一级由水泵提水完成，第二级是以梯级跌水溢流堰的形式完成。 在本专利技术的系统中，在所述管理房内安装有实时监控、远程控制和报警预警系统。本专利技术系统中的水工微结构是由堵头、卡口和深潭-浅滩组成，分散布置在人工湿地内的各个植物床、大沟、小沟和塘中间。其中小沟包括高位小沟和低位小沟，堵头交错设置在高位小沟和低位小沟两端，堵头的构建材料为砾石、卵石或块石，石料粒径2-60cm，在堵头中间夹设1-2层不透水或弱透水土工织物，堵头边坡在1: 1.5-1 3的范围之内。在所述大沟中布设卡口，卡口采用碌石床卡口或卡口闸形式。碌石床卡口采用碌石、卵石或块石构建，石料粒径5-60cm，沿砾石床卡口周缘打上直立木桩排，中间夹设1-2层不透水或弱透水土工织物，卡口边坡在1: 1.5-1 3的范围之内。砾石床卡口中间的束口处设有叠梁门或插板门结构。本专利技术的系统还包括深潭-浅滩结构，该深潭-浅滩结构设置在湿地主要功能区之间的过水断面处。大规模的仿自然人工湿地由若干功能区(如预处理区、深度净化区、湿地根孔生态净化区)组成，功能区由若干结构单元或界面组成(如湿地根孔生态净化区由植物床-沟壕系统、大渠、缓冲塘等结构单元组成)。本专利技术中湿地主要功能区包括预处理塘系统、水位提升和曝气充氧系统、湿地根孔生态净化系统、湖区深度净化系统等，具体细节详见另外一个专利技术专利申请一种使用人工湿地净化污水的系统和净化自来水厂污染源水的系统方法。深潭-浅滩结构设置在各个功能区之间的过渡区域，如湿地根孔净化区与之前的预处理塘(前塘)、之后的两个深湖(后塘)系统，过渡断面处就有浅滩-深潭结构用以衔接。深潭-浅滩结构由砾石、卵石或块石组成，在浅滩中以梅花桩样式打入木桩，深潭-浅滩结构迎水面坡度较缓，背水面坡度较陡。在本专利技术的系统中，在湿地不同区域中的流态为自流、推流或两者结合的方式。本专利技术还提供一种人工湿地水力流程驱动方法，该方法采用如前所述的人工湿地水力流程驱动系统。本专利技术还提供一种提高人工湿地水质净化功能的方法，该方法采用如上所述的人工湿地水力流程驱动系统，并通过调控水泵的启闭数量、时间和闸门的启闭时间和启闭度， 来实现对湿地水位升降，水量分配和水力停留时间的水力调控。该方法通过优化水力调控方式，保证大沟过水量占总水量的百分比为25% -40%，其余60% -75%过水量在湿地净化系统内通过，水力停留时间在72小时以上,并且一天24小时内发生2-6次10-50cm变化幅度的水位升降。在本专利技术中闸门包括进水闸、中间节制闸和出水闸，闸门采用直升闸、翻板门或钢坝闸中的一种或多种形式。在进水闸前方5-20m范围的源水或污水河道内设置半吊式围隔，用来阻挡水葫芦、浮萍和大量漂浮垃圾进入湿地内部。在进水闸处安装包含水位和水质原位监测与远程信号传输的复合探头，自动监测并识别湿地进水水质状况，包括水位、浊度、溶解氧和氨氮等水质指标，尤其是当遇上南方河网地区的不定期暴雨，大量隐性污染源被瞬间冲刷进入河道，在湿地进水口催生并形成水位高峰和污染物浓度高峰，对湿地进水水质构成严重冲击，此时通过复合探头的原位监测与远程信号传输，由管理房对进水闸实现即时的远程自动调控，根据水位和污染物浓度的高低及时启闭进水闸，以保护湿地免受冲击。在本专利技术中泵站系统由泵站、节制闸和用于湿地远程控制的管理房组成，泵站系统位于湿地进水口处或沿湿地水力流程的1/4-1/2范围内。水泵组数本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种人工湿地水力流程驱动系统，所述系统包括在人工湿地中沿水力流程布设水工构筑物，所述水工构筑物包括闸门、泵站系统和水工微结构，利用所述水工构筑物中位于进水口、出水口处的闸门以及湿地中间的节制闸和泵站系统完成水力流程的主体驱动，并在人工湿地内部分散布置水工微结构以实现水体流态的多样化。
【技术特征摘要】
1.一种人工湿地水力流程驱动系统，所述系统包括在人工湿地中沿水力流程布设水工构筑物，所述水工构筑物包括闸门、泵站系统和水工微结构，利用所述水工构筑物中位于进水口、出水口处的闸门以及湿地中间的节制闸和泵站系统完成水力流程的主体驱动，并在人工湿地内部分散布置水工微结构以实现水体流态的多样化。2.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述闸门由进水闸、中间节制闸和排水闸组成，闸门形式包括直升闸、翻板门和钢坝闸。3.根据权利要求2所述的系统，其特征是还包括在所述进水闸前安装的包含湿地进水水位和水质原位监测与远程信号传输的复合探头，和在所述进水闸前设置的半吊式围隔。4.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述泵站系统由泵站、节制闸和用于湿地远程控制的管理房组成。5.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述泵站系统位于湿地进水口处或沿湿地水力流程的前1/4-1/2处。6.根据权利要求4所述的系统，其特征是所述泵站中的水泵组数量为2-6台，水泵采用潜水泵、轴流泵、离心泵或混流泵。7.根据权利要求4所述的系统，其特征是还包括在所述泵站前后分别设置的二级缓冲塘和二级充氧塘，二级缓冲塘由深水区和浅水区组成，深水区靠前，浅水区靠后，二级充氧塘第一级由水泵提水完成，第二级是以梯级跌水溢流堰的形式完成。8.根据权利要求4所述的系统，其特征是在所述管理房内安装有实时监控、远程控制和报警预警系统。9.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述水工微结构是由堵头、卡口和深潭-浅滩组成，分散布置在人工湿地内的各个植物床、大沟、小沟和塘中间。10.根据权利要求9所述的系统，其特征是所述小沟包括高位小沟和低位小沟，所述堵头交错设置在所述高位小沟和所述低位小沟两端，堵头的构建材料为砾石、卵石或块石，石料粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：王为东，郑军，尹澄清，汪仲琼，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：
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