一種面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法

2023-06-14 15:53:31 5

一種面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法
【專利摘要】本發明公開了一種面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，包括如下步驟：選取農田、村落與湖泊之間的區域為基礎建立緩衝帶，所述緩衝帶包括種植有本土植物(3)的植被帶(1)，遠離所述湖泊的一端為前端，在所述植被帶(1)的前端或中部構建有強化基質帶(2)。本發明針對面源汙染，尤其是面源汙染中的氮、磷進行控制，提供一種具有淨化效果好、易於操作、成本低的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法。
【專利說明】一種面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及水汙染控制與生態修復領域，特別是涉及一種面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著湖泊流域經濟的快速發展，人口密集與不合理的開發使湖濱區成為湖泊流域汙染源密集的區域，湖濱生態環境遭到不同程度的破壞，其作為湖泊的「天然屏障」功能逐漸消失，湖泊富營養化問題日益突出。由於湖濱區對湖泊保護的敏感性和重要性，湖濱區的研宄逐漸成為湖泊保護領域的熱點問題。
[0003]湖濱區是陸域和水域之間的交界區，同時也是地表水和地下水之間的交界區，具有截留淨化汙染物的能力。湖濱水文過程是控制營養流動物理化學與生物過程的重要依據，湖濱區的水流途徑主要包括地表徑流、地表漫流、地下徑流、地下水擴散水流、排水管或溝渠排水。目前的研宄多集中在地表徑流的汙染控制，而對多種水流途徑的綜合考慮極少。
[0004]目前，工業汙染、生活汙染和集約化養殖汙染等點源汙染控制技術相對比較成熟，湖濱區內點源汙染得以很好的控制，面源汙染成為湖泊流域中氮、磷營養負荷的主要來源。例如，洱海湖濱區內農田、村落產生的面源汙染的總氮和總磷已分別佔總入湖汙染負荷量的72%和68%;滇池面源汙染的總氮和總磷已分別佔總入湖汙染負荷量的50%和58%;太湖面源汙染的總氮和總磷已分別佔總入湖汙染負荷量的59%和30%。由此可見，湖濱區內的面源汙染控制十分重要。然而，人類開發活動區與湖泊之間缺乏對氮、磷、耗氧有機物等汙染截留淨化能力較強的植被緩衝帶，或植被緩衝帶寬度嚴重受壓縮。此外，由於天然湖濱區淺層基底經流域徑流衝擊、風浪濤蝕形成，基底多以沙石、砂質、粉砂等粒徑較大的基質組成，基質顆粒間縫隙較大，對氮、磷等汙染物截留、淨化能力較弱。
[0005]鑑於上述問題，在湖濱構建對氮、磷、耗氧有機物截留淨化能力強的湖泊緩衝帶，將大大減緩上遊汙染，防治湖泊水體汙染與富營養化作用。現有技術中，具有截留淨化能力的緩衝帶的形式主要包括人工構建植被帶、庫塘、溼地等，根據外圍汙染強度和緩衝帶的地形構建不同的寬度。中國專利文獻CN102249416B公開了一種湖岸緩衝帶生態重建的方法，該方法通過修復湖岸基底與地形改造，設置集配水系統，構建下凹式綠地、地下碎石床和透水淨化帶三種形式的生態透水淨化帶，以及灌木、草本和喬木的植被帶，淨化湖岸汙染，保護湖泊水質，但上述方法工藝複雜，並需要3-5年的人工營造。本發明選取紅壤和給水廠廢棄汙泥作為填料構建強化基質帶，協同植被帶強化湖濱汙染物的淨化效率，操作簡便，成本低廉，經對現有技術的查新，尚未發現相同或類似的研宄報導。


【發明內容】

[0006]本發明要解決的技術問題是針對面源汙染，尤其是面源汙染中的氮、磷進行控制，提供一種具有淨化效果好、易於操作、成本低等特點的湖泊緩衝帶建設方法。
[0007]一種面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，包括如下步驟:選取農田、村落與湖泊之間的區域為基礎建立緩衝帶，所述緩衝帶包括種植有本土植物的植被帶，遠離所述湖泊的一端為前端，靠近湖泊一端為末端，在所述植被帶的前端或中部構建有強化基質帶。
[0008]本發明所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其中所述強化基質帶由吸附基質和種植在其上的草本植物構成，所述吸附基質為紅壤或給水廠廢棄汙泥或兩者的混合物，所述紅壤中Fe2O3的質量百分比大於15.7%;所述給水廠廢棄汙泥為以鋁鹽為絮凝劑的給水廠產生的汙泥，其中Al2O3的質量百分比為4.7% -18.3%。
[0009]本發明所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其中所述吸附基質為紅壤和給水廠廢棄汙泥的混合物時，兩者混合配比為1:1-5:1。
[0010]本發明所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其中所述紅壤用Icm篩孔過篩，去除石塊、樹枝雜物；所述給水廠廢棄汙泥自然晾乾至含水率低於25%。
[0011]本發明所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其中所述草本植物為根系發達的百慕達、黑麥草、高羊茅、天竺葵、紫花苜蓿、草木樨、白花三葉草、香根草、牛鞭草、雲臺南星中的一種或幾種的組合，所述草本植物的種植量為覆蓋整個強化基質帶的頂部。
[0012]本發明所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其中所述植被帶寬度為20-100m，末端高於湖泊正常水位，坡度小於5% ;所述湖泊正常水位變幅(防洪水位與最低運行水位)小於5m。
[0013]本發明所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其中所述帶有吸附基質的強化基質帶寬度為l-2m，深度為l-5m;所述吸附基質頂端高程比所述湖泊的防洪水位高出O-1m,底端高程低於湖泊最低運行水位0-2m。
[0014]本發明面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法與現有技術不同之處在於:
[0015]本發明面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，使農田、村落的面源汙水經過強化基質帶和植被帶再進入湖泊，在吸附基質和植物的共同作用下，對地表徑流、地表漫流、地下擴散流等多種水流途徑中的氮、磷等汙染物具有很好的截留淨化效果，能夠有效削減面源汙染負荷。
[0016]本發明的有益效果為:
[0017]1.採用紅壤和給水廠廢棄汙泥作為填料，將天然材料與給水廠副產相結合，成本低廉，同時實現了廢物的資源化利用。
[0018]2.操作簡單，根據外圍面源汙染程度調整強化基質帶尺寸及填料配比，以滿足淨化要求。
[0019]3.構建的強化基質帶對汙染物具有較強的截留、淨化能力，湖濱面源汙染得以有效控制。
[0020]下面結合附圖對本發明面源汙染控制的湖泊緩衝帶作進一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發明面源汙染控制的湖泊緩衝帶的結構示意圖；
[0022]圖2為本發明另一種面源汙染控制的湖泊緩衝帶的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0023]以下所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。
[0024]實施例1
[0025]如圖1所示，本發明面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，包括如下步驟:選取農田、村落與湖泊(防洪水位與最低運行水位之間變幅為1.7m)之間的區域為基礎建立緩衝帶，所述緩衝帶包括種植有本土植物3的植被帶1，遠離湖泊的一端為前端，在植被帶I的前端構建強化基質帶2，該強化基質帶由吸附基質201和種植在其上的草本植物202構成。吸附基質為紅壤與給水廠廢棄汙泥的混合物，其中紅壤中Fe2O3的質量比佔16.2%;給水廠廢棄汙泥為以鋁鹽為絮凝劑的給水廠產生的汙泥，Al2O3的質量比佔8.7%。
[0026]所述植被帶I末端高程位於湖泊防洪水位線處，寬度為20m，地形坡度為1%。，原有基底為粉砂土，本土植物主要為紅柳、水杉等喬木以及百慕達等草本植物。對於植被帶I凸出或凹下大於0.5m以及植被蓋度小於50%的區域，重新平整土地，栽種本土喬木、草本植物進行修復。
[0027]採取挖深、填埋填料、種植植物的方式構建強化基質帶2，寬度為lm，深度為3.2m,頂端高程比所述湖泊的防洪水位高出0.2m，底端高程低於湖泊最低運行水位1.3m。填充自然晾乾的給水廠廢棄汙泥(含水率〈25% )和去除雜質的紅壤的混合物作為吸附基質201，二者配比為1:1。其上種植根系發達的草本植物百慕達，不引進外來物種。
[0028]本實例可以對徑流和滲流中的有機物和營養鹽達到協同去除作用。
[0029]實施例2
[0030]與實施例1的區別在於:所述吸附基質201為紅壤和給水廠廢棄汙泥的混合物，兩者混合配比為2:1。
[0031]實施例3
[0032]如圖2所示，與實施例1的區別在於:在所述植被帶I的中部構建有強化基質帶2。所述強化基質帶2由吸附基質201和種植在其上的草本植物202構成，所述吸附基質201為紅壤和給水廠廢棄汙泥的混合物，紅壤中Fe2O3的質量百分比為20.7%;給水廠廢棄汙泥為以鋁鹽為絮凝劑的給水廠產生的汙泥，Al2O3的質量比為6.3%，兩者混合配比為3:1。
[0033]所述植被帶I的基底為農田、村落與湖泊(防洪水位與最低水位差1.7m)之間的區域原有的粉砂質土壤，本土植物主要為紅柳、水杉等喬木以及百慕達等草本植物。植被帶I寬度為100m，其末端始於湖泊防洪水位線，地形坡度為1%。。對於植被帶I凸出或凹下大於0.5m以及植被蓋度小於50%的區域，重新平整土地，栽種本土喬木與草本植物進行修復。
[0034]所述強化基質帶2的寬度為2m，鑲嵌於植被帶I的中間位置，距離兩端各49m，深度為3.5m ;所述吸附基質201頂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。填充自然晾乾的給水廠廢棄汙泥(含水率〈25% )和去除雜質的紅壤，其上種植根系發達的草本植物百慕達，不引進外來物種。
[0035]本實例可以對徑流和滲流中的有機物和營養鹽達到協同去除作用。
[0036]實施例4
[0037]與實施例2的區別在於:所述吸附基質201為紅壤和給水廠廢棄汙泥的混合物，兩者混合配比為5:1。
[0038]實施例5
[0039]如圖1所示，在洱海選取農田和湖泊(防洪水位與最低運行水位之間變幅為1.7m)之間受人為活動影響嚴重的區域構建緩衝帶，外圍農田主要種植辣椒、芹菜等蔬菜作物。所述緩衝帶包括種植有本土植物3的植被帶1，遠離湖泊的一端為前端，在植被帶I的前端構建強化基質帶2，該強化基質帶由吸附基質201和種植在其上的草本植物202構成。
[0040]所述植被帶I末端高程位於湖泊防洪水位線處，寬度為50m，地形坡度為3%。，原有基底為粉砂土。該植被帶中喬木主要為紅柳和水杉，草本植物主要為百慕達和牛鞭草。對於植被帶I凸出或凹下大於0.5m以及植被蓋度小於50%的區域，重新平整土地，栽種本土喬木、草本植物進行修復。
[0041]採取挖深、填埋填料、種植植物的方式構建強化基質帶2，寬度為lm，深度為3.2m,頂端高程比所述湖泊的防洪水位高出0.2m，底端高程低於湖泊最低運行水位1.3m。填充自然晾乾的給水廠廢棄汙泥(含水率〈25% )和去除雜質的紅壤的混合物作為吸附基質201，其中紅壤中Fe2O3的質量比佔16.2% ;給水廠廢棄汙泥為以鋁鹽為絮凝劑的給水廠產生的汙泥，Al2O3的質量比佔8.7%，二者配比為2:1。其上種植根系發達的草本植物百慕達，不引進外來物種。
[0042]本實施例可以對徑流和滲流中的有機物和營養鹽達到協同去除作用。
【權利要求】
1.一種面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其特徵在於:包括如下步驟:選取農田、村落與湖泊之間的區域為基礎建立緩衝帶，所述緩衝帶包括種植有本土植物(3)的植被帶(I)，遠離所述湖泊的一端為前端，靠近湖泊一端為末端，在所述植被帶(I)的前端或中部構建有強化基質帶(2)。
2.根據權利要求1所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其特徵在於:所述強化基質帶(2)由吸附基質(201)和種植在其上的草本植物(202)構成，所述吸附基質(201)為紅壤或給水廠廢棄汙泥或兩者的混合物，所述紅壤中Fe2O3的質量百分比大於15.7% ;所述給水廠廢棄汙泥為以鋁鹽為絮凝劑的給水廠產生的汙泥，其中Al2O3的質量百分比為4.7% -18.
3.根據權利要求2所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其特徵在於:所述吸附基質(201)為紅壤和給水廠廢棄汙泥的混合物時，兩者混合配比為1:1-5:1。
4.根據權利要求2所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其特徵在於:所述紅壤用Icm篩孔過篩，去除石塊、樹枝雜物；所述給水廠廢棄汙泥自然晾乾至含水率低於25%。
5.根據權利要求2所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其特徵在於:所述草本植物(202)為根系發達的百慕達、黑麥草、高羊茅、天竺葵、紫花苜蓿、草木樨、白花三葉草、香根草、牛鞭草、雲臺南星中的一種或幾種的組合，所述草本植物的種植量為覆蓋整個強化基質帶的頂部。
6.根據權利要求1所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其特徵在於:所述植被帶(I)寬度為20-100m，末端高於湖泊正常水位，坡度小於5% ;所述湖泊正常水位變幅(防洪水位與最低運行水位)小於5m。
7.根據權利要求1或5所述的面源汙染控制的湖泊緩衝帶建設方法，其特徵在於:所述帶有吸附基質(201)的強化基質帶(2)寬度為l-2m，深度為l_5m ;所述吸附基質(201)頂端高程比所述湖泊的防洪水位高出0-lm，底端高程低於湖泊最低運行水位0-2m。
【文檔編號】E02B3/00GK104452653SQ201410640142
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月13日 優先權日:2014年11月13日
【發明者】儲昭升, 高思佳, 葉碧碧, 龐燕, 胡小貞 申請人:中國環境科學研究院