基于AHP法与SBE法的郑州北龙湖湿地公园植物景观评价

以郑州市北龙湖湿地公园为调研对象,选取30个植物景观样地,综合运用AHP法和SBE法对调查样地进行评价。结果表明,准则层权重生态效益B_(1)(0.5889)>景观美学B_(2)(0.2519)>游憩服务B_(3)(0.1593);植物景观质量综合评价结果,Ⅰ级植物景观样地有9个,占样地总数的30%,Ⅱ级植物景观样地有15个,占比50%,Ⅲ级植物景观样地有6个,占比20%;SBE评价法的高分植物景观与景观美学程度呈正相关;利用Kendall′s W协和系数对AHP法和SBE法的评价结果进行一致性检验,渐进显著性为0.008<0.05,两种评价方法具有高度一致性。提出增加彩叶植物协调植物景观与周围环境的关系,改善水生植物群落结构的稳定性等优化湿地公园景观空间建议。

Modeling on Residence Time Distribution in Subsurface Flow Constructed Wetlands by Multi Flow Dispersion Model

As an important design factor for constructed wetlands,hydraulic retention time and its distribution will affect the treatment performance.Instantaneously injected sodium chloride tracers were used to obtain residence time distributions of the lab scale subsurface flow constructed wetland.Considering the presence of trailing and multiple peaks of the tracer breakthrough curve,the multi flow dispersion model(MFDM)was used to fit the experimental tracer breakthrough curves.According to the residual sum of squares and comparison between the experimental values and simulated values of the tracer concentration,MFDM could fit the residence time distribution(RTD)curve satisfactorily,the results of which also reflected the layered structure of wetland cells,thus to give reference for application of MFDM to the same kind of subsurface flow constructed wetlands.

高负荷潜流人工湿地处理工业污水厂高盐尾水的中试试验

人工湿地是解决工业废水近零排放及资源化的重要方法之一,正被快速推广应用于工业污水厂尾水深度处理。文章构建一处适用于工业污水处理厂高盐尾水深度处理的高负荷潜流人工湿地中试区,利用下部进水廊道及透水滤水板、上部填料及植物的新型构造,采用单因素控制变量法探究不同水力负荷、运行温度和湿地填料下中试湿地对高盐尾水中COD_(Cr)、氨氮、TN和TP去除效果,并初步探究湿地对高盐工业废水中污染物净化机理。结果表明,在水力负荷为常规潜流湿地的1.75~3.50倍时,中试湿地对高盐(Cl^(-)≈1903.6mg/L)、低碳(BOD_(5)/COD_(Cr)≈0.21)、高氮(BOD_(5)/TN≈1.00)化工污水厂尾水的COD_(Cr)、氨氮、TN、TP平均去除率约为14.61%±14.05%、13.78%±32.98%、32.63%±19.89%、13.38%±13.56%。当水力负荷从2.8m^(3)/(m^(2)·d)降低至1.4m/(m^(2)·d)时,湿地对COD_(Cr)去除率从11.69%提升至22.73%。当运行温度从12.21℃升高到22.99℃时,TN、氨氮去除率分别从15.35%、44.89%提高至39.44%、47.68%。吸附性能和离子交换能力更强的沸石填料湿地对TN、氨氮去除率最高,分别达41.90%、21.05%,其次为生物炭、陶粒。生物炭和沸石填料湿地对TP的去除更佳,分别达到21.98%和18.26%。该高负荷潜流湿地对氮磷去除效果较好且单位处理量下占地明显减小,具有一定工程应用价值。

人工湿地不同填料去污性能比较

选取页岩、粗砾石、铁矿石、麦饭石及其组合作为人工湿地填料,进行不同基质室内小试污水净化效果研究。结果表明:在相同进水水质和水力负荷运行条件下,单一填料页岩COD、TN、TP去除效果最好,去除率最高分别可达40%、88.9%、87.5%;组合填料COD去除率差别不大,页岩与粗砾石组合TN、TP去除率较高,分别可达到81.7%、71.9%。考虑到填料物理特性及长期稳定运行的需要,可选择页岩与粗砾石组合作为人工湿地去污填料。

神农架大九湖泥炭藓沼泽湿地对镉(Ⅱ)、铜(Ⅱ)、铅(Ⅱ)、锌(Ⅱ)的净化模拟

在2007年8月研究的基础上,于2008年7月在神农架大九湖泥炭藓沼泽湿地采用自制简易模拟装置进行现场模拟实验,深入研究了泥炭藓沼泽湿地对不同浓度的金属污染物镉(Ⅱ)、铜(Ⅱ)、铅(Ⅱ)、锌(Ⅱ)的净化作用。研究表明:泥炭藓沼泽湿地对各种金属污染物都有很强的去除能力,2小时后的去除效果强弱顺序为Pb>Cu>Cd>Zn;4种金属任一时刻的去除速率都随初始浓度的增加而增大,低初始浓度先于高初始浓度达到平衡;泥炭藓沼泽湿地的稀释功能在污染物去除中起着重要作用。通过双常数速率模型得到了去除速率与实验时间的关系;拟二级动力学模型和修改后的拟一级动力学模型能够很好地描述泥炭藓沼泽湿地去除金属污染物的动态过程,拟二级动力学模型的拟合效果更佳,通过修改后的拟一级动力学模型可以计算出稀释作用对湿地净化的贡献率。为评估泥炭藓沼泽湿地净水价值、保护和合理利用泥炭藓沼泽湿地提供科学依据。

潜流园林人工湿地脱氮除磷效果正交试验

以柳树、湿地填料构建潜流型园林人工湿地,考察其脱氮除磷效果,为优化滤池结构,及其应用推广确定最佳运行条件。通过设计L9(34)正交试验,研究了填料、填料铺装方式、植物和水力停留时间(HRT)4个因素对考察指标的影响显著性及优选条件。运用SPSS19.0软件对试验数据的极差、回归分析表明,填料、填料铺装方式、植物、水力停留时间与潜流式园林人工湿地氮、磷去除率间呈显著的线性相关关系,相关系数R2分别为0.996、0.967;各因素对总氮去除率的影响程度排序为:填料、水力停留时间、填料铺装方式、植物;对总磷去除率的影响程度排序为:填料、填料铺装方式、水力停留时间、植物;潜流型园林人工湿地总氮去除率最高的操作条件为:陶粒和页岩的组合均匀混合铺装,种植馒头柳,HRT为9 d,TN去除率预测值为81%;有利于总磷去除率的最佳操作条件为:陶粒和页岩异垂直分层方式填装,植物为旱柳,HRT为6 d,TP去除率预测值为78.2%。

辽河三角洲滨海湿地含水层水文地质参数获取的试验研究

抽水试验是获取水文地质参数的重要方法,为准确获取辽河三角洲滨海湿地潜水含水层的渗透系数,进行了一个抽水孔、两个观测孔的抽水试验。根据单孔抽水试验和多孔抽水试验观测数据,采用潜水非完整井求参公式、巴布什金公式及积分变换等方法计算含水层渗透系数。结果表明,用不同方法计算得出的含水层渗透系数值相差不大。通过试验测定PJ01井组潜水含水层渗透系数为1.15 m/d,PJ03井组潜水含水层渗透系数为0.74 m/d。

多介质潜流人工湿地的水动力过程模拟

水动力过程是湿地净化功能发挥的重要机制之一。根据脉冲示踪试验,获得潜流人工湿地的水力停留时间分布曲线。针对其"多峰"现象,利用数学软件MATLAB7.0分别将对数正态分布、对流扩散模型以及考虑延迟的连续完全混合反应器模型对脉冲示踪试验数据进行叠加模拟,同时利用多流弥散模型拟合分析,结果表明:叠加模型和多流弥散模型均能较好的模拟示踪剂的迁移过程,其中对数正态分布叠加拟合模型效果最好,多流弥散模型的模拟结果则更反映了湿地分层结构的实际情况。

不同运行条件下潜流人工湿地的水力效率分析

水力停留时间是湿地系统处理效果和水力学优化设计考虑的重要因素。在实际工程应用中,可通过调节不同的运行条件使湿地得到最优化。鉴于水力效率可以综合分析水力停留时间及分布散度对湿地水力学性能的影响,通过不同进/出水口位置和进水流量下潜流人工湿地的脉冲示踪实验,获得其水力停留时间分布曲线,计算不同运行条件下的相对水力效率并进行对比分析。结果表明,进水口位置在上层(进水口①)和小进水流量(0.050 7 m3/h)的湿地系统因具有较长的平均水力停留时间和较小的分布散度,因此其水力效率最高;各进水口的潜流人工湿地出水口位置在上层(出水口①)的有效体积比和水力效率均最大,这可能与出水口所在的填料层孔隙率有关。

不同布水方式下水平潜流人工湿地水动力学机制研究

通过6种布水方式(一般推流、多向入流、部分回流、波流、对角流、多点进水),进行了水平潜流人工湿地的脉冲示踪剂试验研究,获得其水力停留时间概率分布密度曲线。分别用4种不同概率分布函数(正态分布、对数正态分布、卡方分布、瑞利分布)对其水力停留时间的概率分布密度进行拟合分析,结果表明:对数正态分布的拟合效果最好。将对流扩散模型和连续反应器模型用于示踪剂的迁移过程模拟,结果表明:连续反应器模型比较适合模拟部分回流式布水方式,对流扩散模型则能够较好模拟其他5种布水方式。考虑多向入流和多点进水的示踪剂浓度叠加作用,进一步利用基于对流扩散机制的叠加模型进行示踪剂迁移过程模拟,结果表明:基于对流扩散机制的叠加模型能够较好模拟多向入流、多点进水类型的水平潜流人工湿地。

不同控水条件下芦苇生长与光合特征研究

通过模拟栽培试验,设置了干湿交替,持续淹水和水分饱和3种芦苇生长的控水环境,对芦苇的生长和光合情况进行了观测和分析。结果表明:1)持续淹水处理组芦苇的株高、叶面积、展叶数及地上各构件生物量均显著(p<0.05)大于与干湿交替和水分饱和处理组,分节数和株径也是如此,但是3个处理间差异不显著,表明持续稳定的淹水环境更加有益于芦苇的生长;2)干湿交替处理组芦苇的密度要显著大于持续淹水和水分饱和处理组,这是由于干湿交替使芦苇长期处于不稳定的水环境中,且一定程度受到干旱的胁迫,增加密度成为其种群内部的一种自我保护机制;3)同一时刻不同处理组芦苇光合作用存在差异,持续淹水处理芦苇的Pn、EVAP、Gs显著大于干湿交替和水分饱和处理组,干湿交替和水分饱和处理组无显著差异,而干湿交替处理组的Ci显著小于持续淹水和饱和水分处理组,但在8:00-14:00各处理组芦苇光合作用变化规律基本一致,且都有明显的"光合午休"。

潜流人工湿地除氮正交试验研究

以潜流人工湿地除氮效果为考察指标,采用正交试验法研究了水力负荷、pH、碳氮比、湿地植物等4个因数对考察指标影响的显著性及优选条件,并利用SPSS13.0软件对正交试验结果进行方差分析。结果表明,pH、水力负荷、碳氮比对潜流人工湿地氨氮和总氮去除率的影响显著,各因素对潜流人工湿地总氮和氨氮去除率的影响程度由大到小顺序为:水力负荷、碳氮比>pH>湿地植物。潜流人工湿地总氮去除效率最高的条件为:pH为7.5,水力负荷为33 mm.d-1,碳氮比15,湿地植物为芦竹。氨氮去除效率最高的条件为:pH为7.5,水力负荷为33 mm.d-1,碳氮比15,植物为香根草。从工程技术经济的角度出发,采用pH为7.5,水力负荷为300 mm.d-1,碳氮比大于3,湿地植物为香根草或芦竹,也可取得较好的除氮效果。

复合垂直流人工湿地除磷正交试验研究

为了确定复合垂直流人工湿地的流程、水力负荷、pH、COD对TP去除率的影响和提高除磷效果,选择了美人蕉和风车草构建的复合垂直流人工湿地试验系统,开展除磷的正交试验研究。采用SPSS13.0软件对正交试验结果进行方差分析,确定各因素显著性及优选条件。结果表明,复合垂直流人工湿地流程、水力负荷、pH、COD对除磷效果均有影响,其中流程对TP去除率影响显著,COD对TP去除率影响不显著。各因素对TP去除率的影响程度依次为:流程>水力负荷>pH>COD。除磷优选条件:COD为225mg/L,pH为8,流程为1100mm,水力负荷为181.25L/(m2.d)。

芜申线航道整治工程中复合地基摩擦系数的试验研究

芜申线航道全长92.084 km,护岸总长度约106 km,护岸挡土墙大部分座落在粉质黏土层和淤泥质粉质黏土层上,地质条件较差,为了护岸的安全,对软土地基进行小木桩和水泥搅拌桩处理。详细介绍了原状土地基和复合地基现场摩擦系数试验的方法、工况和成果,为内河航道护岸设计中摩擦系数的选取提供了现场试验资料,具有较好的实用价值。

汾河连伯滩湿地植被生态种组

根据42个野外样方调查资料,采用Fisher精确检验、Pearson相关系数和Spearman秩相关系数,研究汾河连伯滩湿地21个优势种的种间关系,结合组平均法的聚类结果,对生态种组进行了划分。结果表明:1)在210个种对中,Fisher精确检验结果表明共有16个种对为正关联,1个种对为负关联;Pearson相关系数有20个种对为正相关,5个种对为负相关;Spearman秩相关系数有34个种对为正相关,7个种对为负相关;2)在所有的种对中,大多数种对间表现为不显著关联,种间不显著相关,说明优势种群间生态位相对分离;3)综合种间关联、种间相关和聚类分析结果,将21个优势种划分成4个生态种组,分别是芦苇生态种组、赖草生态种组、白茅生态种组和野艾蒿生态种组,这4个生态种组反映了随水分条件变化连伯滩湿地植被群落的组成特征。

电动自走式温室水体修复植物收获机设计与试验

为解决温室大棚内人工湿地空间狭小、现有收获机械无法进入水池进行收获作业,以及达不到环保作业要求的问题,设计了一种可沿着铺设在水池上方的两条平行固定轨道行走的电动自走式收获机完成温室湿地水池内种植的挺水植物的收获。该机由蓄电池提供动力,设计了电气控制系统,实现了机器的自动行走,机械部分主要由割台、行走机构、旋转机构等组成。试验结果表明,在割刀平均速度0.92 m/s、收获机前进速度0.75~0.92 m/s时,收获效果好,收获作业效率可达7 500~9 000 m^2/h;收获过程中无漏割和重割现象,收获的水草能够自动输送到机器右侧并铺放在通道上;收获过程安静、无废气排放污染,能满足室内收获对作业质量、效率与环保的要求。

复合垂直流人工湿地对TN去除效果的正交试验

以农村生活污水为研究对象,通过正交试验设计,考察了复合垂直流人工湿地系统在选定的影响因素及水平下对污水中TN的去除效果。通过四因素三水平的正交试验,在控制进水碳氮比、水力负荷、pH值及流程高度的情况下,测定湿地系统对TN的去除效果,以寻求优化的因素组合。结果显示,间歇运行的复合垂直流人工湿地系统对TN有良好的去除效果,4个控制因素进水碳氮比、水力负荷、pH值及流程高度对污水中TN的处理效果具有极显著影响,当进水碳氮比为8,水力负荷为40 mm/d,pH值为7,流程高度为1 000 mm时,湿地系统对污水中TN的去除效果最佳。

湿地资源利用中的环境地球化学问题及其研究

洞庭湖湿地作为中国重要的湖泊湿地,受区域和流域内地质、地球化学背景、地理条件、工农业生产及人类生活等因素的综合影响,区内环境地球化学问题非常突出,主要表现在:洪涝灾害频繁、水体污染严重、土壤退化明显、酸雨危害加剧等方面。这些一方面导致生物多样性降低、另一方面对人类的生存造成了很大的威胁。为了保护洞庭湖区的湿地资源并加以合理利用,必须进行有效的湿地区域生态地球化学调查,作出合理的分类评价,治理湿地污染,在此基础上进行湿地资源利用与保护规划。

基于遗传神经网络的人工湿地脱氮效果影响因素研究

人工湿地脱氮系统是一个多参数相互影响的复杂非线性系统,当采用传统单因素方法分析时无法比较各因素对脱氮效果的影响程度。为此,在中试研究的基础上,首次尝试采用遗传BP神经网络对湿地脱氮系统进行模拟,详细讨论了如何优选网络拓扑结构、训练样本规模和训练数据归一化方法等关键问题,建立了优化的遗传神经网络模型,并采用该模型进行了仿真计算。依据正交试验结果,确定了最佳运行工况,并将水位、水力停留时间等因素对脱氮效果的影响程度划分为四个等级,在此基础上有针对性地提出了可行的强化脱氮措施。

寒区湿地软土抗剪强度特征试验研究

针对寒区湿地公路软土地基在路堤填筑分级加载作用下的稳定性问题,为采用理论计算方法研究寒区湿地软土地基稳定性提供必要的计算参数,采集原状土,对寒区湿地两层软土进行三轴试验和直剪试验。研究寒区湿地软土在5个不同固结压力和3个不同固结度下主应力差与轴向应变关系的变化,以及5个不同固结压力和6个固结度下抗剪强度指标和抗剪强度的变化。试验结果表明:采用不排水剪,第1层软土的应力-应变关系呈现典型的加工硬化特征,第2层软土的则接近于理想塑性。在相同的应变下,随着固结压力和固结度的增加偏应力逐渐增大;抗剪强度随固结压力和固结度的增加而增大。粘聚力c在固结度U<20%时,随固结度的增加而减小;固结度U>20%,总体上随固结度的增加而增大。内摩擦角φ随着固结度的增大有所增加,但规律性不很明显。