CN212292985U - 一种水体流域面源污染的景观生态净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水体流域面源污染的景观生态净化系统，其包括生态草沟、水生植物塘调蓄净化单元、砾间接触氧化沟、水平潜流人工湿地，可以有效降低初期雨水进入河湖的径流量，有效提高进入河湖的污染物去除率，削减进入水体的污染物负荷，为受纳水体水生态修复及运营维护提供有力条件，提供生态景观效果。此实用新型用于面源污染过程削减及生态修复技术领域。

Description

一种水体流域面源污染的景观生态净化系统

技术领域

本实用新型涉及面源污染过程削减及生态修复技术领域，特别是涉及一种水体流域面源污染的景观生态净化系统。

背景技术

流域面源污染是河湖等水环境污染的主要外源污染之一，加速水体富营养化进程，一定程度上促进黑臭水体的形成，促使水体环境恶化及其生态服务功能丧失。针对流域面源污染展开流域治理、山水林田湖草等系统治理，形成以源头控制、过程消减、原位净化、旁路处理等措施削减进入水体的污染量，为生态修复提供前提条件、为水环境保护和生态系统维护提供保障。通常来说，面源污染源头控制主要是通过现代农业(节水灌溉、精准施肥等)、科学管理(生活垃圾收集与处理)、降低污染物的产量和淋溶扩散。过程削减主要是根据海绵城市原理，通过植草沟、雨水花园、生物滞留带等措施，削减洪峰、降低进入受纳水体的径流量、污染含量。旁路处理通过系统手机或截流将污水经处理设施处理后排入收纳水体，而原位净化是通过前置库、生态强化、生态浮岛、管道曝气或构件构筑物和相关设施等在水体内直接净化径流。

CN105645592A公布了一种净化面源污染的生态护岸，CN108166448A提供一种治理河岸面源污染的护岸，过程削减短，效果有限，仅可作为面源污染控制的一部分。CN109137675A实用新型提供了一种去除城市面源污染的铺装系统，CN109970207A公开了一种削减农田面源污染的生态沟渠，同样仅能作为面源污染控制的一部分。

CN109650666A专利实用新型了一种面源污染治理方法，该实用新型通过生物+铺网原位净化、河岸植被过程削减三区域协同治理流域面源污染，径流量较大时，对面源污染物的去除效率基本消失。

CN109384347A实用新型了一种城市面源污染净化处理方法，通过管网收集+生物滤池净化处理，建设费用、运维费用高，影响生态景观环境。

CN110182959A实用新型了一种河道断头面源污染控制系统，通过稳定塘和生物滞留池组合工艺处理面源，稳定塘内易产生藻类，造成生物滞留池堵塞。

CN108911148A公开了一种流域农业面源污染控制方法，采用还湿还林处理，需要优越的场地条件，并且会对原来生态系统有一定的破坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种效率高、去除率高、生态景观效果好水体流域面源污染的景观生态净化系统。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种水体流域面源污染的景观生态净化系统，其包括：

生态草沟，所述生态草沟包括若干倾斜设置的第一沟渠和种植在第一沟渠里的第一植物层；

水生植物塘调蓄净化单元，所述水生植物塘调蓄净化单元包括砾石消能区和水生植物塘，所述第一沟渠底端连通到砾石消能区；

砾间接触氧化沟，所述砾间接触氧化沟倾斜设置，所述水生植物塘的出水经溢流流入砾间接触氧化沟的顶端，所述砾间接触氧化沟由第二沟渠、填充材料和超越管渠组成；

水平潜流人工湿地，所述砾间接触氧化沟的超越沟渠蓄水至固定高度后，出水导入水平潜流人工湿地。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一沟渠的断面形态可为圆弧形、梯形，所述第一沟渠的宽度为15-60cm，所述第一沟渠的深度小于60cm，所述第一沟渠的坡降为0.3％-2％，所述第一沟渠的边坡坡度为1/4-1/3。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一植物层的植物为美人蕉、鸢尾、菖蒲、千屈菜、花叶芒、狼尾草、苔草中的一种或多种。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述水生植物塘内有挺水植物、沉水植物、浮叶植物、滤食性鱼类，所述挺水植物为梭鱼草、美人蕉、鸢尾、菖蒲、千屈菜、旱伞草、香蒲、再力花、泽泻中的一种或多种，所述挺水植物布置在水生植物塘的沿岸带，所述挺水植物的种植密度为10-50株/m2，所述浮叶植物为睡莲、萍蓬草、茨实、荇菜一种或多种，所述浮叶植物栽种在水深低于1.5m区域，所述浮叶植物种植密度为1-4株/m2，所述沉水植物为苦草、黑藻、狐尾藻一种或多种，所述沉水植物根据水深分区栽种，所述沉水植物种植密度为20-100株/m2，所述滤食性鱼类投放密度为10-30g/m3。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第二沟渠断面形态为圆弧形、梯形，所述第二沟渠宽度为2-3m，所述第二沟渠长度大于50m，所述第二沟渠深度低于60cm，所述第二沟渠坡降为0.3％-2％，边坡坡度为1/4-1/3，所述填充材料为细颗粒多孔材料和粗颗粒多孔材料级配，所述细颗粒多孔材料粒径为10-20mm，设置在第二沟渠下层，所述细颗粒多孔材料厚度大于200mm，所述粗颗粒多孔材料粒径为20-40mm，设置在第二沟渠上层，所述粗颗粒多孔材料厚度小于300mm，所述第二沟渠内及两侧栽种有湿生植物，所述超越管渠设置在第二沟渠底部，所述超越管渠内设置有闸门，所述闸门与超越管渠联合操控，所述超越管渠大于600mm×600mm，所述闸门与超越管渠等高，所述闸门宽度比超越管渠宽40-60mm，所述闸门厚度为20-40mm。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述水平潜流人工湿地包括池体、床体、湿地植物和防渗层，所述池体高度高出床体表面30-60cm，所述防渗层设置在池体的底部。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述床体包括进水区、处理区、出水区，所述进水区与砾间接触氧化沟相通，所述进水区和出水区位于处理区的两端。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述进水区由进水管和粒径为40-80mm的卵砾石组成，所述进水区厚度小于60cm，所述进水区淹没深度小于30cm，所述处理区的填料粒径为4-30mm，所述处理区的填料厚度为50cm-100cm，所述床体的水力坡度为0.5％-1.0％，所述水平潜流人工湿地净化单元长宽比为3：1-4：1，长度小于50m，所述处理区栽种有湿地植物，所述出水区由出水管和粒径为40-80mm的卵砾石组成。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述进水管均匀间隔布置在第二沟渠与水平潜流人工湿地之间的岸堤中，所述进水管安装深度在水平潜流人工湿地基质面下方50mm内，所述进水管布置间隔为300-500mm，在进水管的第二沟渠侧分别设置有调节水量的阀门，所述出水管均匀布置在水平潜流人工湿地的另一侧，所述出水管布置间隔为300-500mm。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述湿地植物为芦苇、再力花、梭鱼草、水生美人蕉、黄花美人蕉、西伯利亚鸢尾、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、香蒲、再力花一种或多种，所述湿地植物种植密度为10-50株/m2。

本实用新型的有益效果：此水体流域面源污染的景观生态净化系统，其包括生态草沟、水生植物塘调蓄净化单元、砾间接触氧化沟、水平潜流人工湿地，可以有效降低初期雨水进入河湖的径流量，有效提高进入河湖的污染物去除率，削减进入水体的污染物负荷，为受纳水体水生态修复及运营维护提供有力条件，提供生态景观效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型实施例景观生态净化系统平面图；

图2为本实用新型实施例景观生态净化系统剖面图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，一种水体流域面源污染的景观生态净化系统，其包括生态草沟100、水生植物塘调蓄净化单元200、砾间接触氧化沟300、水平潜流人工湿地400。

其中，生态草沟100包括若干倾斜设置的第一沟渠101和种植在第一沟渠101里的第一植物层102。在本实施例中，第一沟渠101根据地形条件、充分利用现状沟渠改造，沿河湖布置，连接到水生植物塘202。第一沟渠101的断面形态可为圆弧形、梯形，第一沟渠101的宽度为15-60cm，第一沟渠101的深度小于60cm，第一沟渠101的坡降为0.3％-2％，第一沟渠101的边坡坡度为1/4-1/3。第一植物层102的植物为美人蕉、鸢尾、菖蒲、千屈菜、花叶芒、狼尾草、苔草中的一种或多种，这些均为耐湿、耐旱、耐涝和吸收能力强的乡土植物。

水生植物塘调蓄净化单元200包括砾石消能区201和水生植物塘202，第一沟渠101底端连通到砾石消能区201。砾石消能区201主要用来消除自生态草沟的水动力冲击和消解部分污染物质，可以采用石笼等方式布置。

其中，水生植物塘202主要是通过洼地或坑塘改造，构件多层次的水生态系统。水生植物塘202内有挺水植物202a、沉水植物202b、浮叶植物202c、滤食性鱼类，挺水植物202a为梭鱼草、美人蕉、鸢尾、菖蒲、千屈菜、旱伞草、香蒲、再力花、泽泻中的一种或多种，挺水植物202a布置在水生植物塘202的沿岸带，挺水植物202a的种植密度为10-50株/m2，浮叶植物202c为睡莲、萍蓬草、茨实、荇菜一种或多种，浮叶植物202c栽种在水深低于1.5m区域，浮叶植物202c种植密度为1-4株/m2，沉水植物202b为苦草、黑藻、狐尾藻一种或多种，沉水植物202b根据水深分区栽种，沉水植物202b种植密度宜为20-100株/m2，滤食性鱼类投放密度为10-30g/m3。

砾间接触氧化沟300倾斜设置，水生植物塘202的出水经溢流流入砾间接触氧化沟300的顶端，砾间接触氧化沟300由第二沟渠301、填充材料302和超越管渠303组成；将从水生植物塘202的出水经过砾间接触氧化沟300的超越沟渠303蓄水至固定高度后后，出水经出水区导入水平潜流人工湿地400。

参照附图，第二沟渠301根据地形、利用现有沟渠进行改造，第二沟渠301断面形态为圆弧形、梯形，第二沟渠301宽度为2-3m，第二沟渠301长度宜大于50m，第二沟渠301深度不宜超过60cm，第二沟渠301坡降为0.3％-2％，边坡坡度为1/4-1/3。在坡度较大区域，可以通过分段建造，形成自然曝气的跌水景观。填充材料302为细颗粒和粗颗粒多孔材料级配，细颗粒多孔材料粒径为10-20mm，设置在第二沟渠301的底层，细颗粒多孔材料厚度大于200mm，粗颗粒多孔材料粒径为20-40mm，设置在第二沟渠301上层，粗颗粒多孔材料厚度小于300mm。可以采用，例如卵石、沸石、砖块、废陶、石灰石、微电解颗粒，在运行过程中淹水深度宜低于10cm，在第二沟渠301内及两侧栽种有湿生植物。

其中，超越管渠303设置在第二沟渠301底部，超越管渠303内设置有闸门304，闸门304与超越管渠303联合操控，超越管渠303大于60cm×60cm，闸门304与超越管渠303等高，闸门304宽度比超越管渠303宽4-6cm，厚度为2-4cm，闸门304采用木板或不锈钢材料，以便控制人工湿地的运行。

在一个实施例中，水平潜流人工湿地400包括池体401、床体402、湿地植物403和防渗层404，构筑在河湖的沿岸带，池体401高度高出床体402表面30-60cm，防渗层404设置在池体401的底部。池体401宜选择不影响景观效果的松木桩等环保材料组成。

参照附图，床体402包括进水区402a、处理区402b、出水区402c。进水区402a与砾间接触氧化沟300相通，进水区402a和出水区402c位于处理区402b的两端。

进水区402a由进水管和粒径为40-80mm的卵石和砾石组成，进水区402a厚度小于60cm，进水区402a淹没深度小于30cm，长度宜为0.5m，宜分布于整个湿地床宽。进水区402a和出水区402c宜放置粒径为40-80mm的卵砾石，孔隙率为30％-50％，厚度为整个人工湿地床深，长度宜为0.5m，宜分布于整个湿地床宽。处理区402b的填料粒径为4-30mm，处理区402b的填料厚度为50cm-100cm，床体402的水力坡度为0.5％-1.0％，水平潜流人工湿地净化单元400长宽比为3：1-4：1，长度小于50m，处理区402b栽种有湿地植物。

湿地植物主要选择根系发达、分蘖能力强、耐污、净污效果优良、景观效果佳的挺水植物。例如芦苇、再力花、梭鱼草、水生美人蕉、黄花美人蕉、西伯利亚鸢尾、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、香蒲、再力花一种或多种，湿地植物种植密度为10-50株/m2。

所述进水区402a多点配水方式，所述出水区402c采用均匀集水方式。进水区402a采用多点配水方式，可采用穿孔管或穿孔墙。并应符合下列规定：①穿孔管可设置于床面以下，长度可略小于人工湿地宽度。穿孔管相邻孔距按人工湿地宽度的10％计，不宜大于1m，孔径宜为2-3cm。②穿孔墙设于进水区之前，长度宜与人工湿地宽度相同。穿孔墙的开孔率可为30％，孔径为55-115mm。出水区402c集水均匀，集水方式采用穿孔管或或穿孔墙，出水渠宜设置可旋转弯头或其他水位调节装置。所述防渗层404宜根据采用土工布材料，厚度宜为2-3mm。

具体地，进水管布置在第二沟渠与水平潜流人工湿地之间的岸堤中，进水管安装深度在水平潜流人工湿地基质面下50mm以内，进水管以300-500mm间隔均匀布置，在进水管的第二沟渠侧分别设置有调节水量的阀门，出水管均匀布置在水平潜流人工湿地另一端，出水管布置间隔为300-500mm。

此水体流域面源污染的景观生态净化系统，包括生态草沟100、水生植物塘调蓄净化单元200、砾间接触氧化沟300和水平潜流人工湿地400，初期雨水等地表径流经生态草沟100进行净化与收集后，进入水生物植物塘202进行调蓄与净化，溢流通过砾间接触氧化沟300净化并自然复氧后，通过沟下部集水进入水平潜流人工湿地400净化处理后排入受纳水体。

初期雨水时期到来时，雨水经过生态草沟100收集、净化、渗透后，经过砾石消能区201进入水生植物塘202沉淀、吸收、净化、调蓄后，溢流进入砾间接触氧化沟300，以薄层水流的方式流经砾石层，污染物被附着在砾石上的微生物降低的同时，对水生植物塘202出水进行自然复氧，提高水体的溶解氧含量，经过大于50m的砾间接触氧化沟300后，通过关闭超越管渠303的闸门304集水，并经人工湿地进水区402a多点布水进入人工湿地床体，经人工湿地的植物-基质、微生物系统的净化处理后排入受纳水体。

暴雨时期，雨水经过生态草沟100收集、净化、渗透后，经过砾石消能区201进入水生植物塘202沉淀、吸收、净化、调蓄后，溢流进入砾间接触氧化沟300，以薄层水流的方式流经砾石层，污染物被附着在砾石上的微生物降低的同时，对水生植物塘202出水进行自然复氧，提高水体的溶解氧含量，经过大于50m的砾间接触氧化沟300后，通过开启超越管渠303的闸门304将多余的雨水通过超越管渠303排入受纳水体。

无雨时期，水生植物塘202依靠地下水补给及原有的蓄水量维持水生植物塘的有效运行，与此同时，人工湿地系统可以通过水位调控，进行落干运行，防止湿地堵塞、延长使用寿命。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于，包括：

生态草沟，所述生态草沟包括若干倾斜设置的第一沟渠和种植在第一沟渠里的第一植物层；

水生植物塘调蓄净化单元，所述水生植物塘调蓄净化单元包括砾石消能区和水生植物塘，所述第一沟渠底端连通到砾石消能区；

砾间接触氧化沟，所述砾间接触氧化沟倾斜设置，所述水生植物塘的出水经溢流流入砾间接触氧化沟的顶端，所述砾间接触氧化沟由第二沟渠、填充材料和超越管渠组成；

水平潜流人工湿地，所述砾间接触氧化沟的超越沟渠蓄水至固定高度后，出水导入水平潜流人工湿地。

2.根据权利要求1所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述第一沟渠的断面形态可为圆弧形、梯形，所述第一沟渠的宽度为15-60cm，所述第一沟渠的深度小于60cm，所述第一沟渠的坡降为0.3％-2％，所述第一沟渠的边坡坡度为1/4-1/3。

3.根据权利要求2所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述第一植物层的植物为美人蕉、鸢尾、菖蒲、千屈菜、花叶芒、狼尾草、苔草中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述水生植物塘内有挺水植物、沉水植物、浮叶植物、滤食性鱼类，所述挺水植物为梭鱼草、美人蕉、鸢尾、菖蒲、千屈菜、旱伞草、香蒲、再力花、泽泻中的一种或多种，所述挺水植物布置在水生植物塘的沿岸带，所述挺水植物的种植密度为10-50株/m2，所述浮叶植物为睡莲、萍蓬草、茨实、荇菜一种或多种，所述浮叶植物栽种在水深低于1.5m区域，所述浮叶植物种植密度为1-4株/m2，所述沉水植物为苦草、黑藻、狐尾藻一种或多种，所述沉水植物根据水深分区栽种，所述沉水植物种植密度为20-100株/m2，所述滤食性鱼类投放密度为10-30g/m3。

5.根据权利要求1所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述第二沟渠断面形态为圆弧形或梯形，所述第二沟渠宽度为2-3m，所述第二沟渠长度大于50m，所述第二沟渠深度低于60cm，所述第二沟渠坡降为0.3％-2％且边坡坡度为1/4-1/3，所述填充材料为细颗粒多孔材料和粗颗粒多孔材料级配，所述细颗粒多孔材料粒径为10-20mm，设置在第二沟渠底层，所述细颗粒多孔材料厚度大于200mm，所述粗颗粒多孔材料粒径为20-40mm，设置在第二沟渠上层，所述粗颗粒多孔材料厚度小于300mm，所述第二沟渠内及两侧栽种有湿生植物，所述超越管渠设置在第二沟渠底部，所述超越管渠内设置有闸门，所述闸门与超越管渠联合操控，所述超越管渠大于600mm×600mm，所述闸门与超越管渠等高，所述闸门宽度比超越管渠宽40-60mm，所述闸门厚度为20-40mm。

6.根据权利要求1所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述水平潜流人工湿地包括池体、床体、湿地植物和防渗层，所述池体高度高出床体表面30-60cm，所述防渗层设置在池体的底部。

7.根据权利要求6所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述床体包括进水区、处理区、出水区，所述进水区与砾间接触氧化沟相通，所述进水区和出水区位于处理区的两端。

8.根据权利要求7所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述进水区由进水管和粒径为40-80mm的卵砾石组成，所述进水区厚度小于60cm，所述进水区淹没深度小于30cm，所述处理区的填料粒径为4-30mm，所述处理区的填料厚度为50cm-100cm，所述床体的水力坡度为0.5％-1.0％，所述水平潜流人工湿地净化单元长宽比为3：1-4：1且长度小于50m，所述处理区栽种有湿地植物，所述出水区由出水管和粒径为40-80mm的卵砾石组成。

9.根据权利要求8所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述进水管均匀间隔布置在第二沟渠与水平潜流人工湿地之间的岸堤中，所述进水管安装深度在水平潜流人工湿地基质面下50mm以内，所述进水管布置间隔为300-500mm，在进水管的第二沟渠侧分别设置有调节水量的阀门，所述出水管均匀布置在水平潜流人工湿地另一侧，出水管布置间隔为300-500mm。

10.根据权利要求8所述的水体流域面源污染的景观生态净化系统，其特征在于：所述湿地植物为芦苇、再力花、梭鱼草、水生美人蕉、黄花美人蕉、西伯利亚鸢尾、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、香蒲、再力花中的一种或多种，所述湿地植物的种植密度为10-50株/m2。

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