生态湿地种植孔施工工法及水体净化创新技术研究

杨安栋,刘学应,徐国梁,王钒语

(浙江水利水电学院建筑工程学院,浙江 杭州 310018)

1 概 述

生态湿地被称为“地球之肺”，目前已成为中国乃至全世界环境科学、生态学和地学等的研究热点,人们正在以不同的方法从不同的方面入手研究生态湿地系统[1-9]。国外研究生态湿地的学者大部分来自拥有大面积湿地的国家,如丹麦、芬兰、瑞典和荷兰等。国内学者通过对湿地的水文、动力、地质、生物和环境等方面的研究,中国的湿地研究体系已经逐渐成型[10]。但是关于生态湿地的施工和种植等实践层面的研究还有待深入。本文提出一种将具有污水净化功能的生态湿地砖组装起来的生态湿地种植孔的方法，有效地改善了生态湿地污水净化和植被种植生长的问题,能取得一定的综合效益。

2 生态湿地砖的发明与制作

2.1 生态湿地砖的制作

生态湿地砖的底部设有限位槽,顶部设有限位凸块,限位槽与限位凸块相配合,方便了生态湿地砖之间的连接。为提高整个生态湿地种植孔的安全性能,限位槽与限位凸块的形状为燕尾形。即使湿地水流较大,生态湿地墙也可以相对稳定。生态湿地砖的正面和后端面上设置杂质过滤网,用于过滤水中的大颗粒杂质,以防止其堵塞生态湿地砖的内部并影响生态湿地砖的净化能力。本设计不仅可以方便生态湿地砖净化区内部的检查和维护,而且操作简便,加工性能好,后期便于维护。见图1。

图1 生态湿地砖细部的结构示意图

2.2 生态湿地砖的净化物质安放

生态湿地砖配备了阻流区域、砾石沉降区、过滤区和降解区。阻流区域内设置有阻流板使得水流速度变慢。砾石沉淀区内填充有石块,水流通过砂石之间的空隙流淌,使水中的大颗粒杂质沉淀,水中的杂质被进一步过滤。过滤区内设有格栅栏使得水中的杂质被进一步的过滤,吸附层去除残留在水中的杂质,吸附水中的微小物质以进一步提高污水处理的质量。降解区内设置有两个填料条和一个渗滤膜，可迅速降解水中的有害物质并将其转化为有用的材料。见图2。

图2 生态湿地砖的内部结构示意图

2.3 生态湿地种植孔的组装

该种具有净化功能的生态湿地砖,既可以按照图3的形式单片连接,也可以按照图4 的形式通过钢板和夹板整体组装。为提高整体稳定性,可用钢丝绳整体缠绕以提高其安全性能。

图3 生态湿地砖的连接示意图

图4 生态湿地砖组装示意图

3 生态湿地种植孔施工工艺流程

3.1 生态湿地种植孔工艺原理

根据生态湿地污染情况和现场实际情况,安装前对生态湿地污染源进行检测，研究污染源净化方式配比制作生态湿地砖；通过合理确定污水净化方案及分块安装顺序,实现生态湿地合理布局与种植孔安放。

1)安装工艺原理

根据生态湿地现场污染源情况在该种生态湿地砖的内部放入大小适中的石粒,作为净化微生物生长与繁殖的载体。将已经填好石粒的生态湿地砖,通过燕尾集榫接的方式连接、上下不相邻的生态湿地砖采用一长一短两种规格,以此用于上下的固定。用相同的方法通过燕尾集榫接在生态湿地的地面上形成生态湿地种植孔。在整个生态湿地种植孔的前后左右架设4个耐腐蚀的钢板,用于对该生态湿地种植孔进一步的固定。用斜拉钢缆将钢板固定,加强整个装置的稳定性。

2)拆除工艺原理

更换拆除生态湿地砖,只需按榫接上的方法依次拆卸,更换被破坏的或者净化功效不佳的生态湿地砖,拆除更换过程中不会影响整个生态湿地种植孔的功效,不会对生态湿地和植被种植产生破坏。

3.2 生态湿地种植孔施工工艺程及操作要点

施工工艺流程见图5,主要操作要点如下：

图5 施工工艺流程图

1)施工准备。根据设计图纸,结合现场条件实地考察,制定可行的施工组织专项方案,报专家组论证。现场管理人员和操作人员进行安全技术披露。

2)生态湿地地形勘测。使用地形勘测仪器对生态湿地地形进行探测。

3)生态湿地污染源的检测分析。包括：瞬时水样,即从不连续地随机(如时间、流量和地点)的水中采集的样品；等比例混合水样,即在一段时间内在同一采样点所采的水样的混合样本或流量；等时混合水样,即在一定时间内在相同采样点以相等间隔时间采集的体积水样的混合水样；自动采样,即采样过程由设备通过预定程序连续或不连续执行。

4)污染源净化效果分析。比较3种物理、化学和生物净化方法的效率,选出效率最高的1种或者2种组合。

5)植被种植。生态湿地的种植孔安装完毕,在种植孔的表面上存有植被种植的空隙,这些空隙用来进行生态湿地植物的种植。

6)场地清理及平整。生态湿地种植孔完工后,平整场地,恢复生态。

4 效益分析

1)经济效益。这种具有净化作用的生态湿地

砖造价不高,只需要普通的砖块再做一些外型上的改变,使用年限长。只需要定期的维护,即使算上维护费,成本也较低廉,有着明显的生态效益,且在除污过程中不需要从外部施加能量,也不需要大量人力。整个装置建立在湿地上,只要定期维护,就可以使它成为一个临时的除污设施,当河流已干净不需要该生态湿地种植孔时,又可以将该生态湿地砖卸下,使用到其他受污染的生态湿地中,从而取得一定的经济效益。

2) 环保效益。生态湿地砖安装施工噪音小,粉尘少,钢板放置在岸边切割,很少垃圾掉入河中,安装施工后,不会破坏生态湿地环境。施工过程对生态湿地影响较小,施工结束后绿化恢复方便快速。

3)节能效益。本工法所使用的生态湿地砖安装拆卸的施工,与传统的大面积开挖,凿地施工方法相比,风险性小,噪音小,粉尘少,改变了传统施工工艺流程,大大缩短了工程工期,节约了大量的人工、材料等。

4)社会效益。生态湿地砖安装拆卸的施工方法简单方便,经济环保,得到了政府相关部门的肯定,获得业界的一致好评。