论人工湿地建设的控制要点
--------从幸福水库人工湿地建设谈开来
摘要：介绍了东海市幸福水库水源地保护工程建设过程，分析了人工湿地工程建设与管理工作中的得失，说明了人工湿地建设过程必须要注意的要点和重点。
主题词：人工湿地；建设；控制要点
幸福水库位于东海市镇幸福村，距东海城区16km，是一座农业灌溉及城市供水并重，并兼顾发电、防洪等综合利用的中型水利工程。水库坝址以上集雨面积14.7km2，库容1934万m3，多年平均来水量5394万m3，其中通过引水隧洞从大山电站发电尾水每年引入4000万m3。2000年4月起，幸福水库开始向东海市自来水公司供原水，设计供水量为10万吨/日，供水控制人口50万人，是东海城区的主要饮用水水源地之一。
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1 幸福水库水源地保护工程
1.1 污染源分析
根据东海市水文水资源局水环境监测中心2003～2010年的水质监测资料分析，幸福水库水源地的污染以有机污染物为主。根据上述年份的监测结果，运用季节性肯达尔检验方法，选取总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、高锰酸盐指数（CODMn）等4个项目，按年平均来进行趋势分析，监测数据及趋势分析结果分别见表1、图1。
表1 幸福水库水源地年度监测数据情况表
年份 项目 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 |
总磷（TP） | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.03 |
总氮（TN） | — | — | 0.570 | 0.615 | 0.576 | 0.698 | 0.627 | 0.710 |
氨氮 （NH3-N） | 0.17 | 0.18 | 0.08 | 0.11 | 0.16 | 0.11 | 0.18 | 0.13 |
高锰酸盐指数(CODMn) | 2.0 | 1.8 | 1.8 | 2.0 | 1.7 | 1.7 | 2.6 | 1.9 |
图1 幸福水库水源地水质变化趋势图
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
年
单位：mg/L
总磷（TP）
总氮（TN）
氨氮 （NH3-N）
高锰酸盐指数(CODMn)
据调查，幸福水库入库河流大双河上游居住的3000多居民的生活污水直接排放和农业生产的面源污染是导致水库有机污染物浓度上升、富营养化程度加深的主要因素。
1.2 工程概况
幸福水库水源地保护工程主要分为三部分：1、在污染源头上建设沼气池直接把居民生活污水、禽畜粪便收集进池发酵利用再排放；2、在库尾大双河入库之前，建设人工湿地系统将大双河基流引进植物池吸收净化后排放；3、在库区水面之上，建设生物浮床，屏蔽阳光，抑制藻类生长，并通过浮床水生植物与水中微生物争夺营养盐和对浮床植物的定期收割以部分降低水体中营养盐含量。
其中，人工湿地工程位于大双河入库口交通桥上游500m处，主要由拦水坝、沉淀池、配水槽、植物池、集水池等部分组成，建设面积为6.5亩。工程建设于2010年2月开工，至2010年9月完工，总工期7个月。
本文主要就人工湿地工程施工过程中的主要控制要素予以探讨。
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2 人工湿地系统基础施工控制要点
人工湿地系统的基础工程建设，主要有湿地床底板、围墙和湿地池隔墙建设及过水孔安设等几部分，其中至关重要的是底板施工和过水孔安设两部分，这两部分合格与否，是整个湿地系统能否顺利运行的关键，因此在施工过程中要严格控制，准确测量，高质量把关，确保和图纸的设计保持一致。
2.1 底板高程控制
湿地床底板的建设是整个工程的基础，也是全系统能否顺利运行的关键。在底板施工中，主要控制要素有两点，一是底板的质量，一是底板的高程。底板混凝土的强度和质量决定了在后续施工中是否能够承受工程机械的碾压和湿地池填充物的重力而不因破坏产生渗漏穿孔等现象，保证湿地系统处于独立、封闭的小环境中。底板的高程决定了系统中的水流能否顺利流转，全部参与到系统的循环中，而没有死水带。因此在底板的铺设过程中，要严格测定各湿地池的底板高程，多点设置高程控制点，以点控面，尽量缩小误差，保证底板平整，符合设计图纸确定的高程目标。
2.1 过水孔高程及孔径、数量控制
为保证系统中过水流速的稳定、均匀，符合湿地设计处理过流量的要求，沉淀池与湿地池之间的进水孔和湿地池之间的过水孔以及湿地池于集水池之间的出水孔的直径、数量、高程是至关重要的控制因素。过水孔高程的测定，应以管底高程为准。在施工过程中，应在工地寻一合适的固定高程基点，对每一面的隔墙的过水孔进行高程控制，以避免因高程误差而返工。
过水孔孔径的选择，除保证过流外，其中底层过水孔的孔径，还应考虑所接触填料层的实际卵石粒径。以幸福水库人工湿地的建设管理为例，在保证系统处理过流量符合设计要求0.08m3/s的前提下，进、过、出水孔采取小口径、多密度设置的方式。采用此种方式的优点是：能够显著提高湿地池进、出水的速度，降低水流对湿地池表面覆盖层的冲刷，增大湿地池各方向植物与水流的接触时间，提高营养物质的吸收处理效率；缺点是过水孔及出水孔易堵塞，难清理。解决的办法是：对湿地池隔墙上层的过水孔，在填料时采用大粒径卵石直接填埋到设计填料层的最顶层，隔墙进水一侧附件不铺设土层不种植植物，以利于池水的流动，在运行管理中予以定期的检查、清理；对于处在湿地池隔墙底层的进、过水孔，主要在填料时，采取先手工向管内填充大粒径卵石，后采用同粒径卵石覆盖至设计高度，再逐次敷设其它粒径卵石、细沙、泥土。
3 人工湿地系统填料控制要点
在回填各料层的时候，应该适当扩大底层粒径为10～40mm的粗砂层的厚度。同时，在回填料的时候，要严格控制料层的厚度和洁净度、松散度，务必使各料层均匀松散的铺设。对于碾压严重的料层要重新翻起，新运到的砂石料不能有泥土粘附，否则要用清水冲洗后才可回填。
4 人工湿地系统水生植物选植要点
水生植物的选择要依据当地的气候环境和工程总的投资水平，并兼顾考虑视觉美观的需要。幸福水库选择 ，经过一年的生长，
5 人工湿地系统进水方式选择要点
根据实际情况的不同，人工湿地系统的进水可分为自流式和抽水式两种。一般来讲，从实用、方便管理及减少运行维护经费等方面考虑，人工湿地的进水应尽量选择自流式进水，其缺点是不易控制进水流量及流速，同时易受汛期洪水影响，但只要加强管理，这些问题还是可以解决的。以幸福水库人工湿地项目为例，湿地设计时考虑以拦水坝抬高水位，以闸门控制入流量，以前置池对河水进行初步的泥沙沉淀，同时稳定、缓和水流。另外，在进水口之前设置拦污栅并定期清除垃圾。从工程的运行情况来看，只需安排少量人员定期清理垃圾、淤泥，汛期及时关闭开启闸门，即可保证湿地池的入水顺畅，保障湿地稳定运行。
6 人工湿地管理
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7 结语
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