CN104452653B - 一种面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法 - Google Patents

一种面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，包括如下步骤：选取农田、村落与湖泊之间的区域为基础建立缓冲带，所述缓冲带包括种植有本土植物(3)的植被带(1)，远离所述湖泊的一端为前端，在所述植被带(1)的前端或中部构建有强化基质带(2)。本发明针对面源污染，尤其是面源污染中的氮、磷进行控制，提供一种具有净化效果好、易于操作、成本低的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法。

Description

一种面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法
技术领域
本发明涉及水污染控制与生态修复领域，特别是涉及一种面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法。
背景技术
近年来，随着湖泊流域经济的快速发展，人口密集与不合理的开发使湖滨区成为湖泊流域污染源密集的区域，湖滨生态环境遭到不同程度的破坏，其作为湖泊的“天然屏障”功能逐渐消失，湖泊富营养化问题日益突出。由于湖滨区对湖泊保护的敏感性和重要性，湖滨区的研究逐渐成为湖泊保护领域的热点问题。
湖滨区是陆域和水域之间的交界区，同时也是地表水和地下水之间的交界区，具有截留净化污染物的能力。湖滨水文过程是控制营养流动物理化学与生物过程的重要依据，湖滨区的水流途径主要包括地表径流、地表漫流、地下径流、地下水扩散水流、排水管或沟渠排水。目前的研究多集中在地表径流的污染控制，而对多种水流途径的综合考虑极少。
目前，工业污染、生活污染和集约化养殖污染等点源污染控制技术相对比较成熟，湖滨区内点源污染得以很好的控制，面源污染成为湖泊流域中氮、磷营养负荷的主要来源。例如，洱海湖滨区内农田、村落产生的面源污染的总氮和总磷已分别占总入湖污染负荷量的72％和68％；滇池面源污染的总氮和总磷已分别占总入湖污染负荷量的50％和58％；太湖面源污染的总氮和总磷已分别占总入湖污染负荷量的59％和30％。由此可见，湖滨区内的面源污染控制十分重要。然而，人类开发活动区与湖泊之间缺乏对氮、磷、耗氧有机物等污染截留净化能力较强的植被缓冲带，或植被缓冲带宽度严重受压缩。此外，由于天然湖滨区浅层基底经流域径流冲击、风浪涛蚀形成，基底多以沙石、砂质、粉砂等粒径较大的基质组成，基质颗粒间缝隙较大，对氮、磷等污染物截留、净化能力较弱。
鉴于上述问题，在湖滨构建对氮、磷、耗氧有机物截留净化能力强的湖泊缓冲带，将大大减缓上游污染，防治湖泊水体污染与富营养化作用。现有技术中，具有截留净化能力的缓冲带的形式主要包括人工构建植被带、库塘、湿地等，根据外围污染强度和缓冲带的地形构建不同的宽度。中国专利文献CN102249416B公开了一种湖岸缓冲带生态重建的方法，该方法通过修复湖岸基底与地形改造，设置集配水系统，构建下凹式绿地、地下碎石床和透水净化带三种形式的生态透水净化带，以及灌木、草本和乔木的植被带，净化湖岸污染，保护湖泊水质，但上述方法工艺复杂，并需要3-5年的人工营造。本发明选取红壤和给水厂废弃污泥作为填料构建强化基质带，协同植被带强化湖滨污染物的净化效率，操作简便，成本低廉，经对现有技术的查新，尚未发现相同或类似的研究报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对面源污染，尤其是面源污染中的氮、磷进行控制，提供一种具有净化效果好、易于操作、成本低等特点的湖泊缓冲带建设方法。
一种面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，包括如下步骤：选取农田、村落与湖泊之间的区域为基础建立缓冲带，所述缓冲带包括种植有本土植物的植被带，远离所述湖泊的一端为前端，靠近湖泊一端为末端，在所述植被带的前端或中部构建有强化基质带。
本发明所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其中所述强化基质带由吸附基质和种植在其上的草本植物构成，所述吸附基质为红壤或给水厂废弃污泥或两者的混合物，所述红壤中Fe2O3的质量百分比大于15.7％；所述给水厂废弃污泥为以铝盐为絮凝剂的给水厂产生的污泥，其中Al2O3的质量百分比为4.7％-18.3％。
本发明所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其中所述吸附基质为红壤和给水厂废弃污泥的混合物时，两者混合配比为1:1-5:1。
本发明所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其中所述红壤用1cm筛孔过筛，去除石块、树枝杂物；所述给水厂废弃污泥自然晾干至含水率低于25％。
本发明所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其中所述草本植物为根系发达的百慕大、黑麦草、高羊茅、天竺葵、紫花苜蓿、草木樨、白花三叶草、香根草、牛鞭草、云台南星中的一种或几种的组合，所述草本植物的种植量为覆盖整个强化基质带的顶部。
本发明所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其中所述植被带宽度为20-100m，末端高于湖泊正常水位，坡度小于5％；所述湖泊正常水位变幅(防洪水位与最低运行水位)小于5m。
本发明所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其中所述带有吸附基质的强化基质带宽度为1-2m，深度为1-5m；所述吸附基质顶端高程比所述湖泊的防洪水位高出0-1m，底端高程低于湖泊最低运行水位0-2m。
本发明面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法与现有技术不同之处在于：
本发明面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，使农田、村落的面源污水经过强化基质带和植被带再进入湖泊，在吸附基质和植物的共同作用下，对地表径流、地表漫流、地下扩散流等多种水流途径中的氮、磷等污染物具有很好的截留净化效果，能够有效削减面源污染负荷。
本发明的有益效果为：
1.采用红壤和给水厂废弃污泥作为填料，将天然材料与给水厂副产相结合，成本低廉，同时实现了废物的资源化利用。
2.操作简单，根据外围面源污染程度调整强化基质带尺寸及填料配比，以满足净化要求。
3.构建的强化基质带对污染物具有较强的截留、净化能力，湖滨面源污染得以有效控制。
下面结合附图对本发明面源污染控制的湖泊缓冲带作进一步说明。
附图说明
图1为本发明面源污染控制的湖泊缓冲带的结构示意图；
图2为本发明另一种面源污染控制的湖泊缓冲带的结构示意图。
具体实施方式
以下所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
实施例1
如图1所示，本发明面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，包括如下步骤：选取农田、村落与湖泊(防洪水位与最低运行水位之间变幅为1.7m)之间的区域为基础建立缓冲带，所述缓冲带包括种植有本土植物3的植被带1，远离湖泊的一端为前端，在植被带1的前端构建强化基质带2，该强化基质带由吸附基质201和种植在其上的草本植物202构成。吸附基质为红壤与给水厂废弃污泥的混合物，其中红壤中Fe2O3的质量比占16.2％；给水厂废弃污泥为以铝盐为絮凝剂的给水厂产生的污泥，Al2O3的质量比占8.7％。
所述植被带1末端高程位于湖泊防洪水位线处，宽度为20m，地形坡度为1‰，原有基底为粉砂土，本土植物主要为红柳、水杉等乔木以及百慕大等草本植物。对于植被带1凸出或凹下大于0.5m以及植被盖度小于50％的区域，重新平整土地，栽种本土乔木、草本植物进行修复。
采取挖深、填埋填料、种植植物的方式构建强化基质带2，宽度为1m，深度为3.2m，顶端高程比所述湖泊的防洪水位高出0.2m，底端高程低于湖泊最低运行水位1.3m。填充自然晾干的给水厂废弃污泥(含水率<25％)和去除杂质的红壤的混合物作为吸附基质201，二者配比为1:1。其上种植根系发达的草本植物百慕大，不引进外来物种。
本实例可以对径流和渗流中的有机物和营养盐达到协同去除作用。
实施例2
与实施例1的区别在于：所述吸附基质201为红壤和给水厂废弃污泥的混合物，两者混合配比为2:1。
实施例3
如图2所示，与实施例1的区别在于：在所述植被带1的中部构建有强化基质带2。所述强化基质带2由吸附基质201和种植在其上的草本植物202构成，所述吸附基质201为红壤和给水厂废弃污泥的混合物，红壤中Fe2O3的质量百分比为20.7％；给水厂废弃污泥为以铝盐为絮凝剂的给水厂产生的污泥，Al2O3的质量比为6.3％，两者混合配比为3:1。
所述植被带1的基底为农田、村落与湖泊(防洪水位与最低水位差1.7m)之间的区域原有的粉砂质土壤，本土植物主要为红柳、水杉等乔木以及百慕大等草本植物。植被带1宽度为100m，其末端始于湖泊防洪水位线，地形坡度为1‰。对于植被带1凸出或凹下大于0.5m以及植被盖度小于50％的区域，重新平整土地，栽种本土乔木与草本植物进行修复。
所述强化基质带2的宽度为2m，镶嵌于植被带1的中间位置，距离两端各49m，深度为3.5m；所述吸附基质201顶端高程比所述湖泊的防洪水位高0.5m，底端高程比湖泊低水位低1.3m。填充自然晾干的给水厂废弃污泥(含水率<25％)和去除杂质的红壤，其上种植根系发达的草本植物百慕大，不引进外来物种。
本实例可以对径流和渗流中的有机物和营养盐达到协同去除作用。
实施例4
与实施例2的区别在于：所述吸附基质201为红壤和给水厂废弃污泥的混合物，两者混合配比为5:1。
实施例5
如图1所示，在洱海选取农田和湖泊(防洪水位与最低运行水位之间变幅为1.7m)之间受人为活动影响严重的区域构建缓冲带，外围农田主要种植辣椒、芹菜等蔬菜作物。所述缓冲带包括种植有本土植物3的植被带1，远离湖泊的一端为前端，在植被带1的前端构建强化基质带2，该强化基质带由吸附基质201和种植在其上的草本植物202构成。
所述植被带1末端高程位于湖泊防洪水位线处，宽度为50m，地形坡度为3‰，原有基底为粉砂土。该植被带中乔木主要为红柳和水杉，草本植物主要为百慕大和牛鞭草。对于植被带1凸出或凹下大于0.5m以及植被盖度小于50％的区域，重新平整土地，栽种本土乔木、草本植物进行修复。
采取挖深、填埋填料、种植植物的方式构建强化基质带2，宽度为1m，深度为3.2m，顶端高程比所述湖泊的防洪水位高出0.2m，底端高程低于湖泊最低运行水位1.3m。填充自然晾干的给水厂废弃污泥(含水率<25％)和去除杂质的红壤的混合物作为吸附基质201，其中红壤中Fe2O3的质量比占16.2％；给水厂废弃污泥为以铝盐为絮凝剂的给水厂产生的污泥，Al2O3的质量比占8.7％，二者配比为2:1。其上种植根系发达的草本植物百慕大，不引进外来物种。
本实施例可以对径流和渗流中的有机物和营养盐达到协同去除作用。

Claims (6)

1.一种面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其特征在于：包括如下步骤：选取农田、村落与湖泊之间的区域为基础建立缓冲带，所述缓冲带包括种植有本土植物(3)的植被带(1)，远离所述湖泊的一端为前端，靠近湖泊一端为末端，在所述植被带(1)的前端或中部构建有强化基质带(2)；
所述强化基质带(2)由吸附基质(201)和种植在其上的草本植物(202)构成，所述吸附基质(201)为红壤或给水厂废弃污泥或两者的混合物，所述红壤中Fe2O3的质量百分比大于15.7％；所述给水厂废弃污泥为以铝盐为絮凝剂的给水厂产生的污泥，其中Al2O3的质量百分比为4.7％-18.3％。
2.根据权利要求1所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其特征在于：所述吸附基质(201)为红壤和给水厂废弃污泥的混合物时，两者混合配比为1:1-5:1。
3.根据权利要求1所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其特征在于：所述红壤用1cm筛孔过筛，去除石块、树枝杂物；所述给水厂废弃污泥自然晾干至含水率低于25％。
4.根据权利要求1所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其特征在于：所述草本植物(202)为根系发达的百慕大、黑麦草、高羊茅、天竺葵、紫花苜蓿、草木樨、白花三叶草、香根草、牛鞭草、云台南星中的一种或几种的组合，所述草本植物的种植量为覆盖整个强化基质带的顶部。
5.根据权利要求1所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其特征在于：所述植被带(1)宽度为20-100m，末端高于湖泊正常水位，坡度小于5％；所述湖泊正常水位变幅小于5m。
6.根据权利要求1或4所述的面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，其特征在于：所述带有吸附基质(201)的强化基质带(2)宽度为1-2m，深度为1-5m；所述吸附基质(201)顶端高程比所述湖泊的防洪水位高出0-1m，底端高程低于湖泊最低运行水位0-2m。
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