CN117228851A - 一种净化流域水的多级复合人工湿地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种净化流域水的多级复合人工湿地系统，属于人工湿地技术领域。所述净化流域水的多级复合人工湿地系统包含依次串联的由三级生态塘串联构成的生态塘、人工湿地区；所述人工湿地区由潜流湿地和表流湿地交替串联构成；所述潜流湿地由2个以上框格并联构成，所述表流湿地由2个以上表流湿地子单元并联构成。多塘系结合和多区串并联构筑人工湿地系统可以加强系统泥沙沉淀率、同类污染物的深层次净化，提高净化效率。另外，所述净化流域水的多级复合人工湿地系统能够起到滞纳洪峰的作用，在长历时或高雨强降雨事件造成的高负荷面源污染可采用提高预处理规格和多构筑物的人工湿地工艺设计来加强系统净化效应。

Description

一种净化流域水的多级复合人工湿地系统

技术领域

本发明属于人工湿地技术领域，具体涉及一种净化流域水的多级复合人工湿地系统。

背景技术

人工湿地是通过模拟天然湿地中生物生态过程和非生物物质能量流动，由土壤(基质)-微生物-水体-植物连续体等组成的自适应人工生态系统；人工湿地技术通过利用生态系统中的多层次物种共生、结构内物质循环再生和系统自适应抗负荷调节机制完成受纳面源污染水体的净化。同时湿地是陆生和水生生态系统相互延伸扩展的重叠空间并兼具两生态系统特征的生态交错区，具有涵养水源和净化环境等重要生态服务功能。目前人工湿地系统对处理水体富营养化及水生态系统恢复的有效性已被证实。人工湿地系统建设及管理成本低、维护简单，且具有良好的生态效应、景观美化等附加价值，目前被广泛运用于小流域清洁治理和湖泊生态修复中。

随着当下社会经济迅速发展和农业生产与经验方式的不断解构，农业面源污染已然成为流域水生治理和区域农业发展的内生性结构障碍，诸如：(1)水土流失，土壤肥力下降；(2)农业/生活用水短缺，水体抗负荷/自净能力弱；(3)流域干/支流水污染加剧，流域湖泊污水入侵严重等。

但目前，常规的人工湿地系统构建多未设置水体预处理设施、系统内人工湿地类型多为单一表面流或单一潜流湿地、在流域尺度内的大型人工湿地内未进行完整的功能或系统分区；同时在多构筑物联合搭建时沿水流高程控制不严格，导致系统内子单元水体淤滞和补水不均，流动性降低形成“黑水”造成二次内源性污染爆发；现有人工湿地系统在野外处理流域级的大量水体时也少有设置排洪泄洪设施以规避洪峰。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种净化流域水的多级复合人工湿地系统，所述系统将三级生态塘和多级并联潜流湿地、多级并联表流湿地串联构成的净化单元串联，不仅提高了多级复合人工湿地系统的抗负荷能力和净化区容纳量，并且提高系统净化效率，实现对流域水的深层次净化的效果。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种净化流域水的多级复合人工湿地系统，沿着水流输送方向，与河道平行排布，一侧与河道一侧的河堤平行贴合，另一侧根据填料和床体形状围成的人工湿地系统轮廓，包含依次串联的由三级生态塘串联构成的生态塘、人工湿地区；所述人工湿地区由潜流湿地和表流湿地交替串联构成；所述潜流湿地由2个以上框格并联构成，所述表流湿地由2个以上表流湿地子单元并联构成；第一级生态塘与河道流出水口连接，第一级生态塘与第二级生态塘连接处设置拦网；第二级生态塘和第三级生态塘连接处、第三级生态塘与人工湿地区的潜流湿地连接处分别设置有上部设置溢流通道的第一挡水墙和第二挡水墙；第二级生态塘和第三级生态塘内沿垂直水流方向设置网墙。

本发明中生态塘成多塘系结构，拥有较大的塘系面积和深度，可以消纳洪峰和储水的作用，前期的储水一方面可以沉淀泥沙，增加水体的透光率以加强后续人工湿地区内植物的氮磷污染物的净化效率，同时大池容形成的高水头也可以保证水流持续稳定的进入下级塘系以稳定人工湿地的净化效率。同时塘系面积较大，水面较宽，曝气接触面积较大，COD化学需氧量污染物可在此区域得到较高的净化效率。

作为本发明的优选实施方式，所述净化流域水的多级复合人工湿地系统沿水流方向，各净化区的平均高程沿河道的水流方向逐渐降低，各净化区沿水流方向依次为第一级生态塘、第二级生态塘、第三级生态塘、人工湿地区。因此本发明所述系统不存在水泵等外营力驱动，仅通过高程变化引导径流在人工湿地内流转以实现净化功能。

作为本发明的优选实施方式，人工湿地区中潜流湿地的数量为2个以上，表流湿地的数量为2个以上。

作为本发明的优选实施方式，所述溢流通道为第一溢流口或溢流孔；所述第一挡水墙上设置的为第一溢流口，所述第二挡水墙上设置的为溢流孔；第一溢流口的尺寸为30cm*60cm，溢流孔的直径为10cm。

因生态塘具有消纳洪水的作用，而且由于水流脉冲性，利用长方形横截面有利于水流通过并且减少冲刷侵蚀的作用，因此在第一挡水墙上设置横截面为30cm*60cm的长方形的第一溢流口为不同生态塘之间排水所用。

第二挡水墙上设置方便水流尺寸为孔径10cm的溢流孔，圆形溢流孔尺寸较小，能够控制水流进入人工湿地区，有利于控制待处理水流的流入，提高净化率，保证净化功能；在水流较大时，水流也不至大量涌入冲击内部的植物，保护湿地功能。

作为本发明的优选实施方式，所述第一挡水墙和第二挡水墙上的溢流通道有多个，间隔为1.5m。

作为本发明的优选实施方式，所述第一级生态塘内设置有消波柱。

作为本发明的优选实施方式，所述第一级生态塘与河道流出水口连接处设置有消波块，消波块后设置有消波柱。

作为本发明的优选实施方式，所述消波柱高度高于河道水文观测站历年最高水位0.5m，消波柱埋桩入土深度为1m-1.5m，消波柱与水流方向垂直且每排间距均匀，并且沿水流方向柱体设置间距逐渐变大且两相邻排间柱体插空排列，第一级生态塘内设置有3-5排消波柱。

消波柱为钢筋混凝土棱柱体，长×宽一般可以为15cm×10cm或10cm×10cm。

消波块外形长度为河道宽度的三分之二；厚度可根据河道水流流速强弱调整，一般约为40-50cm；消波块顶端在无洪峰时略高于河道水面20-30cm，洪峰来临时淹没消波块；消波块底部加宽，总体呈梯形放置于第一级生态塘的入口处。消波块为人工湿地入口处的第一处弱波设施，主要承担削减水流最大冲击和首先减速水体内较粗颗粒泥沙及较大废弃物的作用。消波柱为第二处弱波设施，沿程设置的多排消波柱通过多级干预水流从而减缓流速，使悬移质泥沙逐渐降速沉淀。在消波柱上挂设水尺或描画刻度，以便于在洪峰时观测水位变化。本发明将消波块和消波柱联用在流速较低和水面较平稳的流域出口处，作用主要是弱波防止河岸土壤侵蚀，降低流速，减速水体总的大型固体杂质和垃圾，滞纳和沉淀水体总的悬移质泥沙颗粒。同时具有成本投入较低、设计简单、材料易得、安装简单和占地面积小等优势。

作为本发明的优选实施方式，所述拦网为密集竖格钢筋拦网，横向布置在塘内，与水流方向垂直，主要是拦截的作用。其上方设置有步道，方便管理人员开关闸门和打捞湿地、河道垃圾；在靠近河道的一侧设置闸门，用于拦截河水，使其流入与河道平行的人工湿地，其次在洪峰时刻可以通过开关闸门调节入湿水流和泄洪；在湿地稳定运行状态下闸门全程关闭，使河水进入湿地得到净化，当泄洪、迎接洪峰前或需要清理湿地垃圾和刈割湿地植物时打开闸门。

作为本发明的优选实施方式，所述第二级生态塘内设置3道网墙，第三级生态塘内设置4道网墙，用来阻挡垃圾。

第一挡水墙和第二挡水墙上设置步道，便管理人员通过步道打捞塘内或被网墙拦挡的垃圾的作用。

作为本发明的优选实施方式，所述网墙为铁丝网，铁丝网的规格为2.5cm*2.5cm。

作为本发明的优选实施方式，所述潜流湿地和表流湿地通过溢流渠连接，溢流渠包括第一溢流渠、第二溢流渠；所述第一溢流渠连接上级表流湿地和下级潜流湿地带；所述第二溢流渠连接上级潜流湿地带和下级表流湿地。

作为本发明的优选实施方式，所述第一溢流渠设置于每级表流湿地末端，多个表流湿地子单元并联的同一级表流湿地共用一条溢流渠。

作为本发明的优选实施方式，所述第二溢流渠设置于潜流湿地末端，潜流湿地末端设置有与第二溢流渠连接的排水管，因此被净化的水直接从排水管进入第二溢流渠，第二溢流渠蓄满后就溢流达到下级表流湿地。

作为本发明的优选实施方式，所述第一溢流渠和第二溢流渠的上部分别开设第二溢流口和第三溢流口，尺寸为30cm*60cm，横截面为长方形，溢流渠顶端设置步道，方便进入湿地方便管理。

所述第一溢流渠和第二溢流渠内的水分别由表流湿地和潜流湿地溢流进入，进入溢流渠的水均通过溢流的方式排入潜流湿地和表流湿地。

本发明采用第一溢流渠和第二溢流渠进行溢流是为控制流向下一级的水流跌水水头一致，保证流量均一避免并联的塘系之间进水量不同导致的处理效率降低和流动性降低导致的“黑水”等内源性污染的二次爆发。同时在每级表流湿地和潜流湿地串联均设置溢流渠也可以延缓塘系之间水体的流动，有利于在流量大时延长塘内的水体净化时间以提高水体净化效率，其次在洪水期间也可以增大人工湿地的洪水滞纳量、减缓洪水流速和一定程度上防止洪水湿地内部泛滥导致破坏湿地植物和设施的作用。

本发明利用两级表流湿地间的潜流湿地上下级连接处多补充一级跌水，在上级表流湿地出水后，跌水到潜流湿地上，潜流湿地净化后从底部排水管排入第二溢流渠，蓄满后通过溢流的方式进入下级表留湿地，以增加水体的流动性来减小单元水体淤滞，同时也进一步曝气以加强净化效率。另外在潜流湿地流向下一级表流湿地前设置连通水平的溢流带，当溢流带蓄满水后以溢流的形式均一地补充至下一级表流湿地单元，当出现洪水需要泄洪时，跌水处可越过溢流带直接排至下级单元，同时溢流带也消纳一部分洪水的作用。

作为本发明的优选实施方式，所述潜流湿地紧靠第二挡水墙设置。

作为本发明的优选实施方式，潜流湿地由若干框格并联构成，每个框格自下而上依次设置有排水层、基质层、砾石层。

作为本发明的优选实施方式，每个框格上方对应一个第二溢流口，一方面能够防止水流逸散，方便控制水流。另一方面能够延长运行时间，防止长时间水流冲击导致填充物料位移后扰乱水流。与第三级生态塘串联的第一级潜流湿地中的各框格上方未对应第二溢流口，第三级生态塘的水流通过第二挡水墙上设置的为溢流孔溢流进入第一级潜流湿地的各框格中。

作为本发明的优选实施方式，所述排水层的填料为砾石，排水层铺设有排水管道，连接第二溢流渠。

本发明所述人工湿地区的工作原理是：

首先经过上一级表流湿地净化后通过溢流的方式进入第一溢流渠，待第一溢流渠蓄满水后进入第一溢流渠顶端的第二溢流口后直接跌水至潜流湿地：潜流湿地由若干框格并联成带状；每个框格表层为3-4cm砾石层，缩小砾石粒径有利于缩小孔隙，起到防止跌水冲刷和防止杂质和径流中的泥土堵塞孔隙和通道，并且有利于径流下渗的同时防止表面积水滋生蚊虫和防止土壤被冲刷不利于植物挺水植物生长；由砾石层向下第二层为基质层，基质层为土壤，每个框格基质内种植2-3株植物为第一挺水植物层；最下层为排水层，排水层填料为5-6cm粒径砾石填充以扩大孔隙增加排水能力，排水层底部向下级第二溢流渠一侧开孔并埋设排水管连接至第二溢流渠，方便经过潜流湿地净化后的径流排出。第二溢流渠不设置框格，为一条完整渠，与下级潜流湿地连接，每个框格下部的排水管的径流进入第二溢流渠；第二溢流渠蓄满后以溢流的形式将径流排至下级表流湿地内。

作为本发明的优选实施方式，所述表流湿地自下而上设置有砾石填料床、第二挺水植物层。

作为本发明的优选实施方式，每级表流湿地中设置有与水流方向相同的步道，将表流湿地分割为2-3个表流湿地子单元，表流湿地子单元在控制径流的流出和流入、净化效率和管理更方便。隔开后可在分隔墙上设立步道方便管理人员进出，同时也避免了“大水漫灌”导致的冲刷、水流不均等问题降低了净化效率。

上级表流湿地完成净化后，各表流湿地子单元溢流到同一第一溢流渠内，第一溢流渠一侧边墙与上级表流湿地连接，对侧边墙上端设置溢流口，溢流口上端为步道，溢流进入潜流湿地子单元后从潜流湿地下端排水管内排出到连通的第二溢流渠后溢流进入下级表流湿地区内的不同子单元。第一和第二溢流渠均与水流方向垂直。

作为本发明的优选实施方式，所述步道上设置有通水渠连通相邻表流湿地子单元。

作为本发明的优选实施方式，所述第二挺水植物层种植1种挺水植物，每级表流湿地种植的植物不同。

所述第一挺水植物层种植美人蕉和/或旱伞草；所述第二挺水植物层种植种植香蒲、再力花、芦苇或水葱。

作为本发明的优选实施方式，所述人工湿地区的挺水植物种植密度可根据净化面积调整，但挺水植物种植密度大于5株/m²，小于35株/m²。

更优选的，所述人工湿地区的挺水植物种植密度为10-20株/m²。

作为本发明的优选实施方式，所述挺水植物生长衰退期内，排空人工湿地区的内径流或将水体存储在第三级生态塘内，采用周期刈割的形式将时段内固定的面源污染营养元素去除至所述系统外，待萌蘖后再次将待净化的水体引入人工湿地区内。

作为本发明的优选实施方式，所述第一级生态塘与河道连接处设置有水闸，水闸与河道的水流方向垂直。根据河道的宽度设置2-3道水闸来调节流量，可通过设置的步道进行管理，通过开关闸门来开启或关闭水闸。

作为本发明的优选实施方式，所述第三级生态塘和第一级人工湿地区的连接处及每级潜流湿地和表流湿地的连接处的两侧设置有排水阀。

作为本发明的优选实施方式，所述人工湿地区靠近河道一侧的边墙与河道侧墙高程一致，并在边墙上端固定过滤网，非河道侧的边墙高于河道高程。

各级生态塘和人工湿地区在靠经河道的一侧边墙承担着溢流泄洪至主河道的作用，此处设施仅在泄洪时使用，人工湿地区正常运行的情况下水体保证在各级生态塘和人工湿地区之间流动。非河道侧的边墙修建的较高，洪峰到达时非河道测水面低于边墙，但河道测水面可以溢流。多级复合人工湿地内部为了确保各塘系间水流通畅和避免水体滞纳淤积需要保证水头一致，所以塘系地面水平，仅仅是河道侧和非河道侧边墙高度不一致。

所述过滤网的规格为5cm×5cm，在需要泄洪时人工湿地区内水位迅速上升并溢流排到河道泄洪。

本发明所述净化流域水的多级复合人工湿地系统的设置兼具了泄洪的作用，根据通过水尺和降雨事件的程度，当在洪水不大时，即洪水量小于三级生态塘的容纳量时，通过生态塘滞纳洪水，此时多级复合人工湿地系统仍具有水质净化的功能，但生态塘效率降低，但人工湿地区净化效率不受影响。

当洪水较多，降雨时间长但雨量不大和洪峰较缓的情况下，仍然关闭水闸，但开启各排水阀，此时河道无洪水，系统各区充满洪水，此时系统仍具有净化功能，但效率均下降。

当洪水较大但无后续洪峰时，即三级生态塘滞纳满洪水后，直接打开水闸使洪水排泄到主河道中，无径流进入人工湿地区，此情况下多级复合人工湿地系统净化功能得以留存，湿地植物收到保护。

当洪水超过三级生态塘的容纳能力和河道的排洪能力并且后续洪峰仍然会导致危险时，打开水闸和各排水阀，使洪水同时进入系统后通过溢流的方式逐步排到主河道和直接由河道排泄，进入系统内可以滞纳和削减洪峰，但此时多级复合人工湿地系统丧失净化能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明在人工湿地区前设置生态塘对水体进行预处理，包括拦挡、沉淀、曝汽等，有利于对污染物的进一步净化；各级生态塘与人工湿地区之间采用的串联结构可以加强系统泥沙沉淀率、同类污染物的深层次净化；同一级潜流湿地和表流湿地的各子单元并联可提高人工湿地的抗负荷能力和提高净化区容纳量，降低待净化水层厚度，提高溶解氧浓度和复氧能力，提高净化效率；多塘系结合和多净化区串并联构筑人工湿地在长历时或高雨强降雨事件造成的高负荷面源污染可采用提高预处理规格和多构筑物的人工湿地工艺设计来加强系统净化效应；潜流湿地和表流湿地共同组成一级净化区，不同种类的人工湿地类型搭配组合可发挥各自湿地的功能和集中两种湿地类型的优点。

(2)本发明设置生态塘，能够初步起到滞纳洪峰的作用，在未达到泄洪流量时可消解小型洪峰；并且所述生态塘与河道平行紧贴排布对可在泄洪时起到及时过峰的作用。另外，本发明采用溢流的方式净化水体和泄洪可减少导水设施的建设成本和土地占用，利用高程变化引水自流有利于提高水体流动性以此提高净化效率和系统持续运行能力，同时起到节能及节约成本的作用。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例所述一种净化流域水的多级复合人工湿地系统，沿着水流输送方向，与河道平行排布，一侧与河道一侧的河堤平行贴合，另一侧根据填料和床体形状围成的人工湿地系统轮廓，包含依次串联的由三级生态塘串联构成的生态塘、人工湿地区；所述人工湿地区由二级潜流湿地和二级表流湿地交替串联构成；每级潜流湿地由三个框格并联构成，每级表流湿地由三个表流湿地子单元并联构成；第一级生态塘与河道流出水口连接，第一级生态塘与第二级生态塘连接处设置拦网；第二级生态塘和第三级生态塘连接处、第三级生态塘与人工湿地区的潜流湿地连接处分别设置有上部设置第一溢流口的第一挡水墙和上部设置溢流孔的第二挡水墙；第二级生态塘和第三级生态塘内沿垂直水流方向设置网墙。

优选的，所述第一溢流口的尺寸为30cm*60cm，所述溢流孔的直径为10cm，所述第一溢流口和溢流孔均设置有多个，间隔为1.5m。

优选的，所述第一级生态塘与河道流出水口连接处设置有消波块，消波块外形长度为河道宽度的三分之二，厚度为40-50cm；消波块顶端在无洪峰时略高于河道水面20-30cm，洪峰来临时淹没消波块；消波块底部加宽，总体呈梯形放置于第一级生态塘的入口处。

优选的，消波块后设置有消波柱，消波柱上设置有水尺，用于测量水位高低。消波柱为钢筋混凝土棱柱体，长×宽为15cm×10cm，高度高于河道水文观测站历年最高水位0.5m，消波柱埋桩入土深度为1.5m，消波柱与水流方向垂直且每排间距均匀，并且沿水流方向柱体设置间距逐渐变大且两相邻排间柱体插空排列，第一级生态塘内设置有5排消波柱。

优选的，所述拦网为密集竖格钢筋拦网，其上方设置有步道，在靠近河道的一侧设置闸门。

优选的，所述第二级生态塘内设置3道铁丝网，第三级生态塘内设置4道铁丝网，铁丝网的规格为2.5cm*2.5cm，所述铁丝网上端设置步道。

优选的，所述潜流湿地和表流湿地通过溢流渠连接，溢流渠包括第一溢流渠、第二溢流渠；所述第一溢流渠连接上级表流湿地和下级潜流湿地带；所述第二溢流渠连接上级潜流湿地带和下级表流湿地。其中第一溢流渠设置于每级表流湿地末端，多个表流湿地表子单元并联的同一级表流湿地共用一条溢流渠。第二溢流渠设置于潜流湿地末端，潜流湿地末端设置有与第二溢流渠连接的排水管。所述第一溢流渠和第二溢流渠的上部分别开设第二溢流口和第三溢流口，顶端设置步道。

优选的，所述潜流湿地均紧靠第二挡水墙设置，每级潜流湿地被均分为若干框格，相邻框格不连通，每个框格上方对应一个第二溢流口，每个框格自下而上依次设置有排水层、基质层、砾石层，排水层的填料为5-6cm粒径的砾石，排水层铺设有排水管道，连接第二溢流渠；基质层为土壤，每个框格型潜流湿地基质内种植2-3株植物为第一挺水植物层，第一挺水植物层种植美人蕉和/或旱伞草；砾石层的填料为3-4cm粒径的砾石。

优选的，所述表流湿地自上而下设置有第二挺水植物层、砾石填料床，所述第二挺水植物层种植种植香蒲、再力花、芦苇或水葱，每级表流湿地种植的植物不同。每级表流湿地中设置有与水流方向相同的步道，将表流湿地分割为2-3个子单元，所述步道上设置有通水渠连通所有子单元。

本实施例中所述人工湿地区的挺水植物种植密度为15株/m²。

优选的，所述挺水植物生长衰退期内，排空人工湿地区的内径流或将水体存储在第三级生态塘内，采用周期刈割的形式将时段内固定的面源污染营养元素去除至所述系统外，待萌蘖后再次将待净化的水体引入人工湿地区内，继续承担水质净化的作用。

优选的，所述第一级生态塘与河道连接处设置有水闸，水闸与河道的水流方向垂直。可根据河道的宽度设置2-3道水闸来调节流量，可通过设置的步道进行管理。

优选的，所述第三级生态塘和第一级人工湿地区的连接处及每级人工湿地区的连接处的两侧设置有排水阀。

优选的，所述人工湿地区靠近河道一侧边墙与河道高程平齐，并在侧墙上端固定规格为5cm×5cm的过滤网，在需要泄洪时人工湿地区内水位迅速上升并溢流排到河道泄洪，非河道侧的边墙高于河道高程。

本发明所述多级潜流湿地和多级表流湿地交替串联构模式相比于单一潜流湿地串联模式、单一多级表流湿地串联模式、单个潜流湿地和单个表流湿地串联的模式，在净化方面可以显著延长水力停留时间以提升净化效率；采用溢流的方式勾连不同分区优势在形成了类推流床，具有较好的充氧效果，在系统内形成“好氧-厌氧”交替环境以强化硝化-反硝化反应；潜-表流湿地交替串联有利于保持大面积的表流湿地处于低液位，以刺激植物根系生长，保证植物的功能成活。另外，相比于其他形式的潜流湿地，本发明采用框格状的带状潜流湿地有利于减少和预防潜流人工湿地常见的基质堵塞问题，同时出现堵塞后也方便恢复，延长了湿地使用寿命。在泄洪方面，多级跌水和分区有利于延长水流行程，降低流速，可以实现逐级削减洪峰等。

由于采取溢流的方式串联各级水体，因此本发明将潜流湿地和表流湿地划分为多个并联的子单元，能够保证湿地内部均有水流进入并且使水层均匀分布，解决由于基质填料不均匀或溢流渠不水平导致的湿地内部出现泥沙淤积或者径流冲刷基质的情况，以提高净化效率。

实施例2

本实施例所述一种净化流域水的多级复合人工湿地系统与实施例1不同的是：所述净化流域水的多级复合人工湿地系统包含依次串联的由三级生态塘串联构成的生态塘、人工湿地区；所述人工湿地区由三级潜流湿地和三级表流湿地交替串联构成；所述潜流湿地由三个潜流湿地子单元并联构成，所述表流湿地由二个表流湿地子单元并联构成。

实施例3

使用实施例1或2所述净化流域水的多级复合人工湿地系统在泄洪时的工艺过程，包括：

(1)河道水流进入第一生态塘，关闭第一级生态塘一侧与河道连接处设置的水闸使河水进入人工湿地，通过观察一级生物塘中水尺水位和降雨洪峰水判断是否开启闸门泄洪；

(2)当一级生物塘中的水尺水位低于一级生物塘靠近河道一侧的边墙高度时，保持水闸关闭，径流进入人工湿地区进行净化水质；

(3)当一级生物塘中的水尺水位等于一级生物塘靠近河道一侧的边墙高度时，直接打开水闸使洪水排泄到主河道中，无径流进入人工湿地区；

(4)当一级生物塘中的水尺水位高于一级生物塘靠近河道一侧的边墙高度时，打开水闸和各排水阀，使洪水同时进入系统后一方面通过水闸直接由河道排泄；另一方面人工湿地各级净化区高程研流程逐级均匀降低，泄洪时人工湿地区内水位迅速上升，通过人工湿地区的侧墙溢流排到河道泄洪。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，沿着水流输送方向，与河道平行排布，一侧与河道一侧的河堤平行贴合，另一侧根据填料和床体形状围成的人工湿地系统轮廓，包含依次串联的由三级生态塘串联构成的生态塘、人工湿地区；所述人工湿地区由潜流湿地和表流湿地交替串联构成；所述潜流湿地由2个以上框格并联构成，所述表流湿地由2个以上表流湿地子单元并联构成；第一级生态塘与第二级生态塘连接处设置有拦网；第二级生态塘和第三级生态塘连接处、第三级生态塘与人工湿地区的潜流湿地连接处分别设置有上部设置溢流通道的第一挡水墙和第二挡水墙；第二级生态塘和第三级生态塘内沿垂直水流方向设置网墙。

2.如权利要求1所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，人工湿地区中潜流湿地的数量为2个以上，表流湿地的数量为2个以上。

3.如权利要求1或2所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，所述净化流域水的多级复合人工湿地系统沿水流方向，各净化区的平均高程沿河道的水流方向逐渐降低，各净化区沿水流方向依次为第一级生态塘、第二级生态塘、第三级生态塘、人工湿地区。

4.如权利要求1所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，所述溢流通道为溢流口或溢流孔；所述第一挡水墙上设置的为第一溢流口，所述第二挡水墙上设置的为溢流孔；第一溢流口的尺寸为30cm*60cm，溢流孔的直径为10cm。

5.如权利要求1所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，所述第一级生态塘与河道流出水口连接处设置有消波块，消波块后设置有消波柱，消波柱上设置有水尺。

6.如权利要求1所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，所述第二级生态塘内设置3道网墙，第三级生态塘内设置4道网墙，拦网和网墙上端设置有步道，拦网在靠近河道的一侧设置闸门。

7.如权利要求1所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，潜流湿地和表流湿地通过溢流渠连接，溢流渠包括第一溢流渠、第二溢流渠；所述第一溢流渠连接上级表流湿地和下级潜流湿地带；所述第二溢流渠连接上级潜流湿地带和下级表流湿地；所述第一溢流渠和第二溢流渠的上部分别开设第二溢流口和第三溢流口，顶端设置步道。

8.如权利要求7所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，所述潜流湿地中每个框格自下而上依次设置有排水层、基质层、砾石层；每个框格上方对应一个第二溢流口；排水层内铺设有排水管道，连接第二溢流渠；表流湿地自下而上设置有砾石填料床、第二挺水植物层；表流湿地中设置有与水流方向相同的步道，将表流湿地分割为2-3个表流湿地子单元，步道上设置有通水渠连通所有表流湿地子单元。

9.权利要求3所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，所述第一级生态塘与河道连接处设置有水闸；所述第三级生态塘和第一级人工湿地区的连接处及每级人工湿地区的连接处的两侧设置有排水阀。

10.如权利要求3所述净化流域水的多级复合人工湿地系统，其特征在于，所述人工湿地区靠近河道一侧的边墙与河道侧墙高程一致，并在边墙上端固定过滤网，非河道侧的边墙高于河道高程。