生態濕地種植孔施工工法及水體凈化創新技術研究

楊安棟,劉學應,徐國梁,王釩語

(浙江水利水電學院建筑工程學院,浙江 杭州 310018)

1 概 述

生態濕地被稱為“地球之肺”，目前已成為中國乃至全世界環境科學、生態學和地學等的研究熱點,人們正在以不同的方法從不同的方面入手研究生態濕地系統[1-9]。國外研究生態濕地的學者大部分來自擁有大面積濕地的國家,如丹麥、芬蘭、瑞典和荷蘭等。國內學者通過對濕地的水文、動力、地質、生物和環境等方面的研究,中國的濕地研究體系已經逐漸成型[10]。但是關于生態濕地的施工和種植等實踐層面的研究還有待深入。本文提出一種將具有污水凈化功能的生態濕地磚組裝起來的生態濕地種植孔的方法，有效地改善了生態濕地污水凈化和植被種植生長的問題,能取得一定的綜合效益。

2 生態濕地磚的發明與制作

2.1 生態濕地磚的制作

生態濕地磚的底部設有限位槽,頂部設有限位凸塊,限位槽與限位凸塊相配合,方便了生態濕地磚之間的連接。為提高整個生態濕地種植孔的安全性能,限位槽與限位凸塊的形狀為燕尾形。即使濕地水流較大,生態濕地墻也可以相對穩定。生態濕地磚的正面和后端面上設置雜質過濾網,用于過濾水中的大顆粒雜質,以防止其堵塞生態濕地磚的內部并影響生態濕地磚的凈化能力。本設計不僅可以方便生態濕地磚凈化區內部的檢查和維護,而且操作簡便,加工性能好,后期便于維護。見圖1。

圖1 生態濕地磚細部的結構示意圖

2.2 生態濕地磚的凈化物質安放

生態濕地磚配備了阻流區域、礫石沉降區、過濾區和降解區。阻流區域內設置有阻流板使得水流速度變慢。礫石沉淀區內填充有石塊,水流通過砂石之間的空隙流淌,使水中的大顆粒雜質沉淀,水中的雜質被進一步過濾。過濾區內設有格柵欄使得水中的雜質被進一步的過濾,吸附層去除殘留在水中的雜質,吸附水中的微小物質以進一步提高污水處理的質量。降解區內設置有兩個填料條和一個滲濾膜，可迅速降解水中的有害物質并將其轉化為有用的材料。見圖2。

圖2 生態濕地磚的內部結構示意圖

2.3 生態濕地種植孔的組裝

該種具有凈化功能的生態濕地磚,既可以按照圖3的形式單片連接,也可以按照圖4 的形式通過鋼板和夾板整體組裝。為提高整體穩定性,可用鋼絲繩整體纏繞以提高其安全性能。

圖3 生態濕地磚的連接示意圖

圖4 生態濕地磚組裝示意圖

3 生態濕地種植孔施工工藝流程

3.1 生態濕地種植孔工藝原理

根據生態濕地污染情況和現場實際情況,安裝前對生態濕地污染源進行檢測，研究污染源凈化方式配比制作生態濕地磚；通過合理確定污水凈化方案及分塊安裝順序,實現生態濕地合理布局與種植孔安放。

1)安裝工藝原理

根據生態濕地現場污染源情況在該種生態濕地磚的內部放入大小適中的石粒,作為凈化微生物生長與繁殖的載體。將已經填好石粒的生態濕地磚,通過燕尾集榫接的方式連接、上下不相鄰的生態濕地磚采用一長一短兩種規格,以此用于上下的固定。用相同的方法通過燕尾集榫接在生態濕地的地面上形成生態濕地種植孔。在整個生態濕地種植孔的前后左右架設4個耐腐蝕的鋼板,用于對該生態濕地種植孔進一步的固定。用斜拉鋼纜將鋼板固定,加強整個裝置的穩定性。

2)拆除工藝原理

更換拆除生態濕地磚,只需按榫接上的方法依次拆卸,更換被破壞的或者凈化功效不佳的生態濕地磚,拆除更換過程中不會影響整個生態濕地種植孔的功效,不會對生態濕地和植被種植產生破壞。

3.2 生態濕地種植孔施工工藝程及操作要點

施工工藝流程見圖5,主要操作要點如下：

圖5 施工工藝流程圖

1)施工準備。根據設計圖紙,結合現場條件實地考察,制定可行的施工組織專項方案,報專家組論證。現場管理人員和操作人員進行安全技術披露。

2)生態濕地地形勘測。使用地形勘測儀器對生態濕地地形進行探測。

3)生態濕地污染源的檢測分析。包括：瞬時水樣,即從不連續地隨機(如時間、流量和地點)的水中采集的樣品；等比例混合水樣,即在一段時間內在同一采樣點所采的水樣的混合樣本或流量；等時混合水樣,即在一定時間內在相同采樣點以相等間隔時間采集的體積水樣的混合水樣；自動采樣,即采樣過程由設備通過預定程序連續或不連續執行。

4)污染源凈化效果分析。比較3種物理、化學和生物凈化方法的效率,選出效率最高的1種或者2種組合。

5)植被種植。生態濕地的種植孔安裝完畢,在種植孔的表面上存有植被種植的空隙,這些空隙用來進行生態濕地植物的種植。

6)場地清理及平整。生態濕地種植孔完工后,平整場地,恢復生態。

4 效益分析

1)經濟效益。這種具有凈化作用的生態濕地

磚造價不高,只需要普通的磚塊再做一些外型上的改變,使用年限長。只需要定期的維護,即使算上維護費,成本也較低廉,有著明顯的生態效益,且在除污過程中不需要從外部施加能量,也不需要大量人力。整個裝置建立在濕地上,只要定期維護,就可以使它成為一個臨時的除污設施,當河流已干凈不需要該生態濕地種植孔時,又可以將該生態濕地磚卸下,使用到其他受污染的生態濕地中,從而取得一定的經濟效益。

2) 環保效益。生態濕地磚安裝施工噪音小,粉塵少,鋼板放置在岸邊切割,很少垃圾掉入河中,安裝施工后,不會破壞生態濕地環境。施工過程對生態濕地影響較小,施工結束后綠化恢復方便快速。

3)節能效益。本工法所使用的生態濕地磚安裝拆卸的施工,與傳統的大面積開挖,鑿地施工方法相比,風險性小,噪音小,粉塵少,改變了傳統施工工藝流程,大大縮短了工程工期,節約了大量的人工、材料等。

4)社會效益。生態濕地磚安裝拆卸的施工方法簡單方便,經濟環保,得到了政府相關部門的肯定,獲得業界的一致好評。