生態(tài)濕地種植孔施工工法及水體凈化創(chuàng)新技術(shù)研究

楊安棟,劉學(xué)應(yīng),徐國梁,王釩語

(浙江水利水電學(xué)院建筑工程學(xué)院,浙江 杭州 310018)

1 概 述

生態(tài)濕地被稱為“地球之肺”，目前已成為中國乃至全世界環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)和地學(xué)等的研究熱點(diǎn),人們正在以不同的方法從不同的方面入手研究生態(tài)濕地系統(tǒng)[1-9]。國外研究生態(tài)濕地的學(xué)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(nèi)學(xué)者通過對濕地的水文、動力、地質(zhì)、生物和環(huán)境等方面的研究,中國的濕地研究體系已經(jīng)逐漸成型[10]。但是關(guān)于生態(tài)濕地的施工和種植等實(shí)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(tài)濕地磚組裝起來的生態(tài)濕地種植孔的方法，有效地改善了生態(tài)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(tài)濕地磚的發(fā)明與制作

2.1 生態(tài)濕地磚的制作

生態(tài)濕地磚的底部設(shè)有限位槽,頂部設(shè)有限位凸塊,限位槽與限位凸塊相配合,方便了生態(tài)濕地磚之間的連接。為提高整個生態(tài)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?jié)竦厮鬏^大,生態(tài)濕地墻也可以相對穩(wěn)定。生態(tài)濕地磚的正面和后端面上設(shè)置雜質(zhì)過濾網(wǎng),用于過濾水中的大顆粒雜質(zhì),以防止其堵塞生態(tài)濕地磚的內(nèi)部并影響生態(tài)濕地磚的凈化能力。本設(shè)計(jì)不僅可以方便生態(tài)濕地磚凈化區(qū)內(nèi)部的檢查和維護(hù),而且操作簡便,加工性能好,后期便于維護(hù)。見圖1。

圖1 生態(tài)濕地磚細(xì)部的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 生態(tài)濕地磚的凈化物質(zhì)安放

生態(tài)濕地磚配備了阻流區(qū)域、礫石沉降區(qū)、過濾區(qū)和降解區(qū)。阻流區(qū)域內(nèi)設(shè)置有阻流板使得水流速度變慢。礫石沉淀區(qū)內(nèi)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(zhì)沉淀,水中的雜質(zhì)被進(jìn)一步過濾。過濾區(qū)內(nèi)設(shè)有格柵欄使得水中的雜質(zhì)被進(jìn)一步的過濾,吸附層去除殘留在水中的雜質(zhì),吸附水中的微小物質(zhì)以進(jìn)一步提高污水處理的質(zhì)量。降解區(qū)內(nèi)設(shè)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(zhì)并將其轉(zhuǎn)化為有用的材料。見圖2。

圖2 生態(tài)濕地磚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 生態(tài)濕地種植孔的組裝

該種具有凈化功能的生態(tài)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(wěn)定性,可用鋼絲繩整體纏繞以提高其安全性能。

圖3 生態(tài)濕地磚的連接示意圖

圖4 生態(tài)濕地磚組裝示意圖

3 生態(tài)濕地種植孔施工工藝流程

3.1 生態(tài)濕地種植孔工藝原理

根據(jù)生態(tài)濕地污染情況和現(xiàn)場實(shí)際情況,安裝前對生態(tài)濕地污染源進(jìn)行檢測，研究污染源凈化方式配比制作生態(tài)濕地磚；通過合理確定污水凈化方案及分塊安裝順序,實(shí)現(xiàn)生態(tài)濕地合理布局與種植孔安放。

1)安裝工藝原理

根據(jù)生態(tài)濕地現(xiàn)場污染源情況在該種生態(tài)濕地磚的內(nèi)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(jīng)填好石粒的生態(tài)濕地磚,通過燕尾集榫接的方式連接、上下不相鄰的生態(tài)濕地磚采用一長一短兩種規(guī)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(tài)濕地的地面上形成生態(tài)濕地種植孔。在整個生態(tài)濕地種植孔的前后左右架設(shè)4個耐腐蝕的鋼板,用于對該生態(tài)濕地種植孔進(jìn)一步的固定。用斜拉鋼纜將鋼板固定,加強(qiáng)整個裝置的穩(wěn)定性。

2)拆除工藝原理

更換拆除生態(tài)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(tài)濕地磚,拆除更換過程中不會影響整個生態(tài)濕地種植孔的功效,不會對生態(tài)濕地和植被種植產(chǎn)生破壞。

3.2 生態(tài)濕地種植孔施工工藝程及操作要點(diǎn)

施工工藝流程見圖5,主要操作要點(diǎn)如下：

圖5 施工工藝流程圖

1)施工準(zhǔn)備。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,結(jié)合現(xiàn)場條件實(shí)地考察,制定可行的施工組織專項(xiàng)方案,報(bào)專家組論證?，F(xiàn)場管理人員和操作人員進(jìn)行安全技術(shù)披露。

2)生態(tài)濕地地形勘測。使用地形勘測儀器對生態(tài)濕地地形進(jìn)行探測。

3)生態(tài)濕地污染源的檢測分析。包括：瞬時水樣,即從不連續(xù)地隨機(jī)(如時間、流量和地點(diǎn))的水中采集的樣品；等比例混合水樣,即在一段時間內(nèi)在同一采樣點(diǎn)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(nèi)在相同采樣點(diǎn)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(shè)備通過預(yù)定程序連續(xù)或不連續(xù)執(zhí)行。

4)污染源凈化效果分析。比較3種物理、化學(xué)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(tài)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(jìn)行生態(tài)濕地植物的種植。

6)場地清理及平整。生態(tài)濕地種植孔完工后,平整場地,恢復(fù)生態(tài)。

4 效益分析

1)經(jīng)濟(jì)效益。這種具有凈化作用的生態(tài)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(hù),即使算上維護(hù)費(fèi),成本也較低廉,有著明顯的生態(tài)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(hù),就可以使它成為一個臨時的除污設(shè)施,當(dāng)河流已干凈不需要該生態(tài)濕地種植孔時,又可以將該生態(tài)濕地磚卸下,使用到其他受污染的生態(tài)濕地中,從而取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2) 環(huán)保效益。生態(tài)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(tài)濕地環(huán)境。施工過程對生態(tài)濕地影響較小,施工結(jié)束后綠化恢復(fù)方便快速。

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

4)社會效益。生態(tài)濕地磚安裝拆卸的施工方法簡單方便,經(jīng)濟(jì)環(huán)保,得到了政府相關(guān)部門的肯定,獲得業(yè)界的一致好評。