一种湿地生态系统修复方法与流程

本发明涉及生态修复技术领域，进一步说，尤其涉及一种湿地生态系统修复方法。

背景技术：

由于人们对湿地的重要性认识不够，片面追求经济价值(农业围垦)，而忽略了湿地的其它功能，造成湿地生态系统的破坏，导致湿地功能的不健全，破坏了湿地生态系统的良性循环。具体存在的主要问题表现为以下几方面：

1、污染物大量排放，湿地局部污染严重。

明水区恶臭难闻，水体生态系统遭到破坏，水生动植物以及微生物种群减少。而且这些污染物大多直接进入河道，对水质以及流域的生态建设与生态保护无疑是严重的威胁。

2、人为干扰强烈，湿地原生态景观遭到破坏。

人为干扰强烈，农业围垦严重，大量污染物排放，导致土壤退化，植被破环严重，生物多样性受损，而且污染严重，污水在低洼地积存，典型的半干旱地区的原生态景观严重破坏，景观美学和观赏价值大为降低。

3、湿地退化，生物多样性破坏严重。

出现严重生态退化，由于开荒耕种和污染物排放，目前盲目无序开垦面积已占湿地总面积的50％，造成湿地生态退化。湿地的退化也导致物种多样性受到严重破坏，植被数量减少和生物量减少，植被覆盖率下降，一些草本、半灌木、灌木、甚至乔木濒临死亡或已经死亡。栖息的动物数量迅速下降，特别是鸟类。

4、土壤退化，水土流失加剧。

包由于污染物排放和无序的围垦耕种，再加上农民对已垦湿地的耕作管理粗放，基本上采取掠夺式的经营方式，目前湿地土壤已经出现板结、沙化、盐碱化、水土流失严重，并产生扬沙的现象。

5、管理措施严重不足。

湿地不仅是野生动植物的理想栖息场所，而且也是人类的生态屏障，也是客观存在的最重要的“天然绿色生态工程”。它不仅为人类的生产、生活提供多种资源，而且在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆和美化环境等方面有不可替代的作用，受到全世界范围的广泛关注。目前，由于人们对湿地价值的认识仍很模糊，对湿地的建设和管理得不到应有的重视，导致资金投入不足，保护力度小，保护意识淡薄。人们非常重视修复损毁的生态环境，而现存湿地的建设和管理却重视不够，投入较少。

目前，湿地由于污水排放、开荒耕种等破坏活动，不但湿地应有的多种功能未能体现，而且出现了污染黄河，水土流失，土地沙化、盐碱化，物种数量减少，水体富营养化等不良表现。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种湿地生态系统修复方法，其中，具体技术方案为：

河水经涵管引水至沉砂池，通过沉砂池拦截、沉淀后，再经进水泵房提升至厌氧塘后，依次经过接触氧化池、潜流湿地进行净化，随后排入低污染水处理系统；

沉砂池:

在河内砌筑土石坝，土石坝坝顶高程为河床底高程上0.2m，在河堤处预埋4根dn400钢筋混凝土管，引来水进入平流式沉砂池,工程通过格栅的拦截与沉砂池的沉降去除来水挟带的大块废弃物与水中较大颗粒的悬浮物，以降低来水浓度，为下一级处理系统提供运行条件，沉砂池包括格栅区和沉砂池主体；

垃圾池：

在沉砂池旁建设垃圾池，收集沉砂池格栅拦截的固体废弃物与湿地运行时产生的植物残体，定期清理垃圾池内垃圾，运至垃圾填埋场进行卫生填埋处理，垃圾池为地上砖混结构，m7.5水泥砂浆抹面，外形尺寸为8.92m×3.68m，垃圾池顶盖为钢结构，材料选用压型钢板；

进水泵房：

为将来水送入污染河水强化净化处理系统，设置泵房提水，泵房采用半地下式的双层钢筋混凝土结构，顶高程1007.45m，底高程998.75m，长24.45m，宽11.38m，高9.05m，其中3.35m位于地下，设置5扇窗，一个对开门；

在进水泵房布设10个dn400的进水管，管心标高1000.85m，进水方向管口焊接孔径10mm的钢筋网，拦截垃圾；出水方向设置阀门，控制进入泵房的水量，泵房内设置6台提升泵，4用2备，为保证各泵的正常安全运行，每台泵的出水管均设置阀门、止回阀及压力表，并在总管处设置流量计，对流量进行监控；

厌氧塘：

由泵房将沉砂池出水提升至厌氧塘，在厌氧状态下对来水进行初步净化处理，其出水排入接触氧化池与潜流湿地进行深度处理；

接触氧化池：

为强化处理系统的氨氮去除能力，来水经厌氧塘厌氧处理后进入接触氧化池进行好氧处理，为后续处理系统创造良好的运行条件，处理后的出水经出水渠排入下一个处理单元潜流湿地；

潜流湿地：

接触氧化池出水经过布水渠均匀布水至潜流湿地两个独立处理单元，潜流湿地利用其内填充的填料、植物、微生物等的共同作用净化来水，处理后的出水进入下一级处理系统。

上述的湿地生态系统修复方法，其中：

沉砂池中：

粗格栅栅条间距：58mm；

细格栅栅条间距：28mm；

格栅安装倾角：60°；

沉砂池总宽度：4.5m，分两格；

沉砂池平均有效水深：0.86m；

渐宽角度：20°；

砂槽清理周期：2d；

沉砂池为半地下结构，地下埋深1.0m，采用钢筋混凝土结构，沉砂池来水为河水，出水至进水泵房；

①格栅区

格栅区总长9m，宽2.5m，分并行两格，每格宽度为1m。格栅区水深为0.7m，墙体超高0.3m。格栅区内设置粗、细两道格栅，粗格栅栅条间隙为50mm，细格栅栅条间隙20mm。格栅外形尺寸均为1.2m×1.2m，粗、细格栅栅条均采用圆形栅条，直径为8mm，垃圾进行人工打捞至垃圾池，格栅区两端设置闸门，并行两单元可分别单独运行，闸门采用电动平板钢制闸门，外形尺寸为1m×1m，共四门；

②沉砂池主体

沉砂池主体部分长15.6m，宽4.5m，分为两格，每格宽度2.25m，每格两端设闸门，可分别独立运行，池体中部垂直水流方向设沉砂室两个，单个沉砂室容积为3.4m³，沉砂室底宽0.5m，上口宽1.2m，深0.5m，总容积为6.8m³，沉砂室处设置操作平台，以便于沉砂池抽砂，沉砂池平均水深0.86m，超高0.5m。闸门采用电动平板钢制闸门，外形尺寸为2.25m×1m，共四门。

上述的湿地生态系统修复方法，其中：

进水泵房中，在进水泵房布设10个dn400的进水管，管心标高1000.85m，进水方向管口焊接孔径10mm的钢筋网，拦截垃圾；出水方向设置阀门，控制进入泵房的水量，泵房内设置6台提升泵(300wq800-12-45)，4用2备，为保证各泵的正常安全运行，每台泵的出水管均设置阀门、止回阀及压力表，并在总管处设置流量计，对流量进行监控。

上述的湿地生态系统修复方法，其中：

厌氧塘设计参数

占地面积：25亩；

有效水深：4.0m

处理规模：6万m³/d；

水力停留时间：1.1d；

设计年限：5年；

厌氧塘设计尺寸为：上底131.5m，下底146.8m，池宽143.8m，外墙结构为浆砌石结构，墙顶高程1005.60m，由于厌氧塘原为鱼塘，故厌氧塘塘底采用原防渗处理，不另进行设计，提升泵房来水经进水渠进入厌氧塘，厌氧塘出水通过dn400钢筋混凝土管进入接触氧化系统，管中心高程1004.75m；

工程护坡

本工程护坡主体结构为浆砌石结构，两侧堆填袋装土护坡，夯实系数为0.90，最外侧覆土0.3m。

浆砌石墙体，浆砌石墙体外形设计为顶宽0.6m，两侧为阶梯式结构；

袋装土护坡，沿浆砌石墙体工程区内外放坡5m，护坡顶宽6m，护坡顶部铺设行车道，结构为30cm浆砌块石，顶部为30cm素混凝土抹面。袋装土夯实系数为0.90。

上述的湿地生态系统修复方法，其中：

接触氧化池：

设计参数：

占地面积：11亩；

有效水深：3.75m；

处理规模：6万m³/d；

水力负荷：0.341m³/(㎡·h)；

设计年限：5年；

单体设计：

接触氧化系统占地面积11亩，外形尺寸为146.8m×51.1m，外墙主体结构为浆砌石结构，墙顶高程为1005.60m，底高程1000.80m，为提升水中溶解氧含量，设置推流曝气机4台，接触氧化系统出水通过dn400过水管进入潜流湿地，管心高程为1004.55m；

接触氧化系统内布设弹性立体填料，填料设置在接触氧化系统中间，面积为50m×20m。来水进入接触氧化系统后，流经弹性立体填料层，在曝气机供养条件下，通过填料表面生物膜硝化菌等的生化作用去除来水中污染物；根据来水中悬浮物含量多少，接触氧化系统运行1-3个月冲洗填料表面积泥一次；

接触氧化系统底板坡度0.2％，末端设置一条集泥沟，以便及时排出池

中积泥；

输水系统：接触氧化池出水通过输水管自流进潜流湿地布水渠，由接触氧化池至二道沙河桥南5m处输水系统采用dn400钢管，长度为120m，由二道沙河桥南5m处至潜流湿地采用dn400钢筋混凝土管道，长度255m。钢管管托采用钢筋混凝土结构，间距为6m，钢筋混凝土管托采用浆砌石结构，间距为4m。

上述的湿地生态系统修复方法，其中：

替流湿地中：

设计参数

占地面积：296亩；

有效水深：0.60m；

处理规模：6万m³/d；

水力负荷：0.304m³/(㎡·d)；

土建工程设计

①布水渠

布水渠外墙主体结构为浆砌石，布水渠通过墙体上部64根过水管布水，过水管采用dn200预制水泥管，管中心高程为1002.98m，间距10m；

②潜流湿地

潜流湿地有效水深0.6m，通过湿地内填充的填料进行强化处理，填充厚度为0.55m，下层0.2m选用内蒙沸石为填料，上层0.35m选用碎石为填料，潜流湿地从东向西分为两个单元，面积分别为151亩、131亩，两个单元可间歇运行，潜流湿地墙体主结构为浆砌石结构；

潜流湿地中部墙体底部布设dn200过水管67根，管长1.2m，管中心高程1002.78m，间距10m；潜流湿地通过墙体顶部75根过水管出水进入下一级处理系统，过水管直径200mm，管中心高程1002.58m，间距10m。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

原生态保育与生态修复相结合，有效保持生态系统的延续性、稳定性、提升生态系统的多样性；污染负荷削减与生态修复相结合，兼顾景观建设，在污染河水治理的基础上，重点关注湿地生态环境的修复和改善，坚持综合治理，突出重点，修复多样性湿地生态系统，实施多技术多手段的综合治理，污染河水高效低耗净化与资源化相结合，结合经济收益情况，实现湿地来水资源化；同时在营造良好的生态环境的基础上，适度利用湿地植物，创造效益以维持湿地系统的正常运行，将污染河水高效低耗净化与资源化有机地结合起来。

附图说明

图1为污染河水强化处理工程工艺流程图。

图2为沉砂池平面图。

图3为平流沉砂池剖面图。

图4为垃圾池正立面图。

图5为垃圾池侧立面图。

图6为进水泵房正立面图。

图7为进水泵房侧立面图。

图8厌氧塘平面示意图。

图9厌氧塘剖面示意图。

图10浆砌石墙体示意图。

图11工程护坡结构示意图。

图12接触氧化系统平面图。

图13钢筋混凝土管托结构图。

图14钢管管托结构图。

图中：

1泵房2闸门一3闸门二4细格栅5粗格栅6沉沙室7顶盖8钢支撑9河道10沉砂池11进水泵房12垃圾池13进水渠14集泥槽15除泥工作平台16厌氧塘17推流曝气机18弹性立体填料悬挂区19输送管道20行车道21栏杆22钢筋混凝土管23抱箍24钢管

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

湿地恢复的原则：

在湿地恢复应该明确湿地恢复的目的，查明导致湿地退化因子的行为和效应。湿地恢复中的最大困难是对驱动湿地生态系统发展的过程是什么以及是如何进行等缺乏了解。湿地恢复的成功与否以湿地所具有的自然功能来评判。

(1)可行性原则:湿地恢复的可行性主要包括两个方面，即环境的可行性和技术的可操作性。通常情况下，湿地恢复的选择在很大程度上由现在的环境条件及空间范围所决定。现实的环境状况是自然界和人类社会长期发展的结果，其内部组成要素之间存在着相互依赖、相互作用的关系，尽管可以在湿地恢复过程中人为创造一些条件，但只能在退化湿地上加以引导，而不是强制管理，只有这样才能使湿地恢复具有自然性和持续性。例如，在温暖潮湿的气候下湿地自然恢复速度比较快，而在寒冷和干燥的气候条件下自然恢复的速度比较慢。不同的环境状况湿地恢复花费的时间不同，有的甚至难以恢复。另外，有些湿地恢复的愿望是好的，设计也合理，但操作性很差，实际上是不可行的，因此，全面评价可靠性是湿地恢复成功的保障。

(2)稀缺性和优先性原则:计划一个湿地恢复项目必须从当前最紧迫的任务出发，应该具有针对性。为充分保护区域湿地的生物多样性及湿地功能，在制定恢复计划时应该全面了解区域或计划区湿地的广泛信息，了解该区域湿地的保护价值，了解它是否是高价值的保护区，是否是湿地的典型代表类型，是否是候鸟飞行固定路线的重要组成部分等。

(3)美学原则:湿地具有美学、旅游和科研价值。许多湿地在其恢复研究中，特别注重对其美学的追求。美学原则主要包括最大原则和健康原则，体现在湿地的清洁性、独特性、愉悦性、可观赏性等许多方面，美学是湿地价值的重要体现。

本申请方案中，河水经涵管引水至沉砂池，通过沉砂池拦截、沉淀后，再经进水泵房提升至厌氧塘后，依次经过接触氧化池、潜流湿地进行净化，随后排入低污染水处理系统。

沉砂池

河水中ss含量较高，来水通过涵管引至沉砂池。在河内砌筑土石坝，土石坝坝顶高程为河床底高程上0.2m，在二道沙河河堤处预埋4根dn400钢筋混凝土管，引二道沙河来水进入平流式沉砂池。工程通过格栅的拦截与沉砂池的沉降去除来水挟带的大块废弃物与水中较大颗粒的悬浮物，以降低来水中ss浓度。为下一级处理系统提供运行条件。沉砂池包括格栅区和沉砂池主体。

设计参数

粗格栅栅条间距：58mm；

细格栅栅条间距：28mm；

格栅安装倾角：60°；

沉砂池总宽度：4.5m，分两格；

沉砂池平均有效水深：0.86m；

渐宽角度：20°；

砂槽清理周期：2d。

单体设计

沉砂池为半地下结构，地下埋深1.0m，采用钢筋混凝土结构。沉砂池来水为二道沙河河水，出水至进水泵房。

①格栅区

格栅区总长9m，宽2.5m，分并行两格，每格宽度为1m。格栅区水深为0.7m，墙体超高0.3m。格栅区内设置粗、细两道格栅，粗格栅栅条间隙为50mm，细格栅栅条间隙20mm。格栅外形尺寸均为1.2m×1.2m，粗、细格栅栅条均采用圆形栅条，直径为8mm。

定期对格栅拦截的垃圾进行人工打捞至垃圾池。格栅区两端设置闸门，并行两单元可分别单独运行。闸门采用电动平板钢制闸门，外形尺寸为1m×1m，共四门。

②沉砂池主体

沉砂池主体部分长15.6m，宽4.5m。分为两格，每格宽度2.25m，每格两端设闸门，可分别独立运行。池体中部垂直水流方向设沉砂室两个，单个沉砂室容积为3.4m³，沉砂室底宽0.5m，上口宽1.2m，深0.5m，总容积为6.8m³，沉砂室处设置操作平台，以便于沉砂池抽砂。沉砂池平均水深0.86m，超高0.5m。闸门采用电动平板钢制闸门，外形尺寸为2.25m×1m，共四门。

垃圾池

在沉砂池旁建设垃圾池，收集沉砂池格栅拦截的固体废弃物与湿地运行时产生的植物残体，定期清理垃圾池内垃圾，运至垃圾填埋场进行卫生填埋处理。

垃圾池为地上砖混结构，m7.5水泥砂浆抹面，外形尺寸为8.92m×3.68m。垃圾池顶盖为钢结构，材料选用压型钢板，由厂家定制。

进水泵房

为将来水送入污染河水强化净化处理系统，设置泵房提水。泵房采用半地下式的双层钢筋混凝土结构，顶高程1007.45m，底高程998.75m，长24.45m，宽11.38m，高9.05m，其中3.35m位于地下。设置5扇窗，一个对开门，其内外表面工程做法参见05j909图集。

在进水泵房布设10个dn400的进水管，管心标高1000.85m，进水方向管口焊接孔径10mm的钢筋网，拦截垃圾；出水方向设置阀门，控制进入泵房的水量。泵房内设置6台提升泵(300wq800-12-45)，4用2备。为保证各泵的正常安全运行，每台泵的出水管均设置阀门、止回阀及压力表，并在总管处设置流量计，对流量进行监控。

厌氧塘

工艺设计

由泵房将沉砂池出水提升至厌氧塘，在厌氧状态下对来水进行初步净化处理，其出水排入接触氧化池与潜流湿地进行深度处理。

厌氧塘位于黄河大坝北侧，二道沙河以东，南绕城公路以南的原白皮养鱼塘。工程设计在厌氧塘周围配置景观效果好、成活率高的乔灌木复合林，尽可能去除厌氧塘产生的异味。

设计参数

占地面积：25亩；

有效水深：4.0m

处理规模：6万m³/d；

水力停留时间：1.1d；

设计年限：5年。

单体设计

①厌氧塘主体

厌氧塘设计尺寸为：上底131.5m，下底146.8m，池宽143.8m，外墙结构为浆砌石结构，墙顶高程1005.60m，由于厌氧塘原为鱼塘，故厌氧塘塘底采用原防渗处理，不另进行设计。提升泵房来水经进水渠进入厌氧塘，厌氧塘出水通过dn400钢筋混凝土管进入接触氧化系统，管中心高程1004.75m。

②工程护坡

本工程护坡主体结构为浆砌石结构，两侧堆填袋装土护坡，夯实系数为0.90，最外侧覆土0.3m。

浆砌石墙体

浆砌石墙体外形设计为顶宽0.6m，两侧为阶梯式结构。

袋装土护坡

沿浆砌石墙体工程区内外放坡5m，护坡顶宽6m，护坡顶部铺设行车道，结构为30cm浆砌块石，顶部为30cm素混凝土抹面。袋装土夯实系数为0.90。接触氧化池

工艺设计

本工程来水中氨氮浓度过高，为强化处理系统的氨氮去除能力，来水经厌氧塘厌氧处理后进入接触氧化池进行好氧处理，为后续处理系统创造良好的运行条件。处理后的出水经出水渠排入下一个处理单元——潜流湿地。

设计参数

占地面积：11亩；

有效水深：3.75m；

处理规模：6万m³/d；

水力负荷：0.341m³/(㎡·h)；

设计年限：5年。

单体设计

接触氧化系统占地面积11亩，外形尺寸为146.8m×51.1m，外墙主体结构为浆砌石结构，墙顶高程为1005.60m，底高程1000.80m。为提升水中溶解氧含量，设置推流曝气机4台。接触氧化系统出水通过dn400过水管进入潜流湿地，管心高程为1004.55m。

接触氧化系统内布设弹性立体填料，填料设置在接触氧化系统中间，面积为50m×20m。来水进入接触氧化系统后，流经弹性立体填料层，在曝气机供养条件下，通过填料表面生物膜硝化菌等的生化作用去除来水中污染物。根据来水中悬浮物含量多少，接触氧化系统运行1-3个月冲洗填料表面积泥一次。

接触氧化系统底板坡度0.2％，末端设置一条集泥沟，以便及时排出池中积泥。

输水系统：接触氧化池出水通过输水管自流进潜流湿地布水渠，由接触氧化池至二道沙河桥南5m处输水系统采用dn400钢管，长度为120m，由二道沙河桥南5m处至潜流湿地采用dn400钢筋混凝土管道，长度255m。钢管管托采用钢筋混凝土结构，间距为6m，钢筋混凝土管托采用浆砌石结构，间距为4m。

潜流湿地

工艺设计

接触氧化池出水经过布水渠均匀布水至潜流湿地两个独立处理单元，潜流湿地利用其内填充的填料、植物、微生物等的共同作用净化来水，处理后的出水进入下一级处理系统。

设计参数

占地面积：296亩；

有效水深：0.60m

处理规模：6万m³/d；

水力负荷：0.304m³/(㎡·d)；

土建工程设计

①布水渠(14亩)

布水渠外墙主体结构为浆砌石，布水渠通过墙体上部64根过水管布水。过水管采用dn200预制水泥管，管中心高程为1002.98m，间距10m。

②潜流湿地(282亩)

潜流湿地有效水深0.6m，通过湿地内填充的填料进行强化处理，填充厚度为0.55m，下层0.2m选用内蒙沸石为填料，上层0.35m选用碎石为填料。潜流湿地从东向西分为两个单元，面积分别为151亩、131亩。两个单元可间歇运行，潜流湿地墙体主结构为浆砌石结构。

潜流湿地中部墙体底部布设dn200过水管67根，管长1.2m，管中心高程1002.78m，间距10m；潜流湿地通过墙体顶部75根过水管出水进入下一级处理系统。过水管直径200mm，管中心高程1002.58m，间距10m。

实施低污染水生态净化与资源化工程，对经污染河水强化处理工程后的来水进行进一步净化，降低水体污染物浓度，使出水水质达到城镇污水处理厂一级b排放标准，满足东华第三热电厂中水回用的要求，同时可以作为城市绿化用水和南海湿地补水的水源。

来水水质为：氨氮(25mg/l)、总磷(3mg/l)、cod(100mg/l)、bod(30mg/l)、ss(30mg/l)，出水水质为：氨氮(8mg/l)、总磷(1mg/l)、cod(60mg/l)、bod(20mg/l)、ss(20mg/l)。

设计原则

(1)尽量利用原有地形，不对基础进行大的处理

(2)物种选用当地物种，不引进外来物种

(3)便于施工，系统管理、维护方便

(4)工程安全，结构设计经济、环保

(5)系统内部水流均为自流

设计进、出水水质

污染河水强化处理工程的排水进入本工程区，依次经过浮叶植物区、表面流湿地系统、草滤带、贮水系统，进行进一步净化处理，使出水达到设计要求。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。