穆棱河河道内人工湿地净化水质的探讨

柳德堰，杨思鹏，姜淑波

(1.密山市河务管理处，黑龙江 密山 185300；2.密山市集贤灌区水利水保总站，黑龙江 密山 158313；3.密山市富密灌区水利水保总站，黑龙江 密山 158303)

穆棱河河道内人工湿地净化水质的探讨

柳德堰1，杨思鹏2，姜淑波3

(1.密山市河务管理处，黑龙江 密山 185300；2.密山市集贤灌区水利水保总站，黑龙江 密山 158313；3.密山市富密灌区水利水保总站，黑龙江 密山 158303)

穆棱河河道内人工湿地净化水质设施是在河道内两堤之间设置壅水坝(拦河坝)将河道水位抬高，使水流进入行洪区滩地形成浅层水流流经与沼泽地类似的地面，水流在湿地土壤缝隙和表面沿一定方向流动的过程中，利用土壤、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污染物净化处理。

穆棱河；人工湿地；净化水质；壅水坝；净化水道

1 概 况

主要包括3个方面的内容：

1.1 河流形态与水文特征

穆棱河由密山市中部东西方向穿过，境内全长143.3km，河宽60～120m，平均宽度90m，河槽深度2.0～3.0m，河道弯曲系数1.5，平均平槽流量220m3/s。

多年平均来水量14.5亿 m3，多年平均流量46.0m3/s，6月份枯水期P=75%临河桥断面流量26.2m3/s，最大洪峰流量4460m3/s，多年平均输沙量29.7万t。

1.2 工程建设与地质

穆棱河两岸建有堤防，现有防洪标准为10～20a一遇，平均高度2.60m，顶宽 4.16m。两堤宽度2.5～3.2km，行洪区内为草原和耕地。河漫滩地上部覆盖0.5～2m的土层，其下为3～40m厚的砂层。

1.3 水质状况

穆棱河主要污染源来自上游工、矿企业的点污染和流域内耕地施用化肥、农药的面污染，平水期河流水体为Ⅳ类水质，枯水期为Ⅴ类水质，暴雨和洪水期出现短历时Ⅴ类水质。

2 河道内人工湿地的设置

主要包括2个方面的内容：

2.1 河道内人工湿地净化水质原理

在河道内两堤之间设置壅水坝(拦河坝)将河道水位抬高，使水流进入行洪区滩地形成浅层水流流经与沼泽地类似的地面，使水流在湿地土壤缝隙和表面沿一定方向流动的过程中，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污染物净化处理的一种技术[1-2]。

其生态系统的作用机理包括了吸附、滞留、过滤、沉淀、微生物分解、转化、氧化还原、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的其他作用等。

2.2 河道内人工湿地的设置

河道内人工湿地由壅水坝、净化水道、汇流沟3部分造成。

密山市穆棱河河道内人工净化湿地选择在幸福堤防18+600-19+600处。18+600处河槽宽120m，深2.35m，两堤防距离3150m，河道纵向比降1/1500，右岸提防距河槽1830m,滩地横向比降1/1200，右岸提防距河槽1200m,滩地横向比降1/1600，该处河道顺直，是设置净化湿地的合适位置，工程布置见图1。

2.2.1 壅水坝设计

壅水坝是横向设置在河道内的档水建筑物，作用是将河道内的水位台高，使水流均匀分布流进滩地设置的净化水道内[3]。

1)壅水坝长度：壅水坝长度3150m与该坝址两岸提防距离相同。

2)壅水坝高度：坝定水平与滩地最右侧净化水道平均高程相同。经计算该坝高为3.56m(河底至坝顶)。

3)泄洪闸：在河槽上设置泄洪闸宽度120m,与河槽宽度相同。河道来水流量大于设计净化流量时开启，下泄大于设计净化流量部分水量和输送坝前河槽内淤积的泥沙[4-5]。穆棱河河道内人工湿地净化水质设施见图1。

图1 穆棱河河道内人工湿地净化水质设施示意图

2.2.2 净化水道设计

净化水道参照同类人工湿地净化水质典型经验，确定水利负荷为0.3m3/m2·d，水深0.10m，净化水道与河道平行方向布置，长1000m，宽度从距河岸30m(留出河岸保护用地)开始至距堤防50m(留出堤防保护用地)止，净宽为2870m。净化水道视滩地横向比降每30～50m用土埂纵向将净化水道分成若干条状水道，每个条状水道横向整地成水平，使水流在条状水道内均匀流动。净化水道内选择适应本地生长的芦苇、苔草等沼泽类生长植物，菱角、紫萍、长叶水毛茛等浮叶型和沉水型植物。种植植物要密集，增加水流阻力，使净化水道内水流流速控制在0.02～0.03m/s，如果经植物阻力计算达不到控制流速效果，则需人工修整净化水道纵向比降。壅水坝与净化水道用工程措施连接，避免水位落差大冲刷净化水道。

2.2.3 集水沟设计

集水沟位于净化水道末端，与净化水道垂直布置并连接，将净化水道流出的水汇集并流回河槽。

3 净化水量及效果

3.1 净化水量

净化水道面积为287万m2,按水利负荷0.3m3/m2·d计算，日净化水量为86.1万m2，即9.97m3/s。

3.2 净化效果

经与同类人工湿地净化水质效果比较估算，在设计情况下通过该处人工湿地净化，可去除：

1)CODcr(化学需氧量)74%。

2)BOD5(生化需氧量)：86%。

3)SS(悬浮物)：81%。

4)NH3-N(氨氮含量)：60%。

5)P(总磷)：76%。

提高2个水质类别。

4 结论与建议

4.1 结论

河道内人工湿地净化穆棱河水质设施运行技术宜掌握，实施位置为行洪区，工程占地容易解决，污染物去除率较高，种植的芦苇等植物可通过收割将植物吸收的污染物带走，也可以取得一定的经济效益，穆棱河河道内人工湿地净化水质设施可行。

4.2 建议

河道内设置壅水坝阻水问题可进行防洪影响计算，通过加高两侧堤防高度解决。选择合适位置增加河道内人工湿地净化水质设施数量可增加净化水量能力和提高净化效果。

[1]连小莹,金秋，李先宁，杨腊梅.人工湿地对农村生活污水的处理效果研究[J].中国农村水利水电，2011(02)：1-3.

[2]谢祥峰.潜流式人工湿地净化特性及微生物净化机理[D].南京：东南大学环境科学与工程系，2007.

[3]朱铁群，解 蒙，袁 航.人工湿地基质及其去污机理[J].节水灌溉，2008(10)：37-40.

[4]陈金发，阮尚全，卿东红.组合人工湿地对渗滤液中有机物和氨氮的去除研究[ J].节水灌溉，2009(03)：41-42.

[5]张明琴，冯本领，徐敏亮.鸡西市区穆棱河及支流水质评价[J].黑龙江水利科技，2005，32(05)：88-89.

1007-7596(2014)10-0089-02

2014-04-01

柳德堰(1972-)，男，黑龙江密山人，助理工程师；杨思鹏(1980-)，男，黑龙江密山人，助理工程师；姜淑波(1977-)，男，黑龙江密山人，助理工程师。

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