人造湿地在城市暴雨水质改善应用.pdfVIP

386 第三届黄河国际论坛论文集 人造湿地在城市暴雨水质改善中的应用 FarhadYAZDAND00STl MohammadZOUNEMATKERMANl2 (1．KNT理工大学土木工程系水研究学院， 伊朗德黑兰市；2．KNT理工大学土木工程系) 摘要：浅层水湿地是自然生态系统一个主要和关键的组成部分。对于他们的优点和应用，人造 浅层水湿地在城市暴雨水质改善上发挥着重要的作用就是一个很好的例子。暴雨产生的水通 过输入人造湿地是一个很复杂的相互作用的治理过程，它包括化学、物理和生物过程。关于人 造湿地的设计，水效率是一个重要的决定因子。关于湿地设计的适宜性，水效率变化范围是一 个重要的评判标准。一个湿地的水效率能被看做它能治理多少水的能力。传统计算水效率值 的方法是利用一个追踪器指示单位时间内出口浓度数量来获得。然而这种方法仅仅能应用在 自然湿地上，因此，它是很有必要利用数学方法来模拟和评价各种潜在物理场景。 在这篇文章中，对于不同状况下(诸如人造障碍物与水流方向的位置等)，水效率和湿地 形状的关系进行了研究。同时，开发了一个基于浅层水平衡的二维平均水深模型。为了离散 主要水平衡，在计算过程中，使用了方向交互式固有方案结合一个有限差方法。 关键词：人造湿地城市暴雨水二维模型水效率水保持时间 1 介绍 人工湿地主要用来治理各种液态废弃物，诸如矿山液态废弃物、腐烂物体 流出物等。首先我们需要考虑在合适的地方复原已经排干水的湿地或者建造新 的湿地。湿地分很多类型，在这个研究中，目前主要考虑浅层水湿地。 浅层水湿地在改善城市暴雨水水质上有明显的作用。暴雨产生的水通过流 过人造湿地的治理是一个很复杂的相互作用的过程，它包括化学、物理和生物过 程。除了湿地的形状，许多因子影响湿地的水效率。在这些因子中，植被被认为 是一个重要的影响因子，特别对浅层水湿地。 在设计人造湿地时，水保持时间概念也起到一个重要的作用。人造湿地的 形状意味着二维水流特征，然而，假定水流通过湿地时是作为一个不连续的栓， 387 可能这不能代表一个真正的水流过程。因此，整个水流应该被假定作为一个不 同的水包裹体，每一个水包裹体在流经湿地时，将花费不同的时问，这依赖于它 们流经的路径。因此，对于一个水包裹体而言，这不是一个单一的水保持时间。 事实上，水力特征决定一个水保持时间分布。水流经湿地，特别是暴雨产生的水 流经湿地的治理过程是很不稳定的。因此，一个更长的水保持时间意味着更有 效的治理过程。 这个研究的目的是，在浅层水人造湿地系统中，研究和量化假定障碍物和水 保持时间分布之间的关系，然后是与水效率之间的关系。一个二维水文模型被 开发来研究湿地系统水效率与湿地形状关系。 2浅层湿地的水力特征 2．1水保持时间 在一个人造湿地系统中，水质改善的物理、化学和生物过程主要依赖通过湿 地的水的流量，它能促进这个治理过程。因此，这个系统的水力特征对湿地改善 水质的效率有明显的影响。许多湿地系统存在问题归结于他们弱的水力系统特 征。 在理想状况下，栓塞流特征能被假定为一个湿地系统的水流特征。首先，它 意味着进入湿地的所有水都在一个系统里，水在系统里存在的时问，就被认为是 水保持时间。在理想的栓塞流状况下，水保持时间能用公式(1)表示： 已=等 (1) 式中：一为实际水保持时间；VOL为湿地值；Q为流量。 然而，在真正的湿地系统中，水流不能保持像一个单一的栓塞状态流过湿地 系统。所以，以上描述的特征在水流经一个湿地系统过程中发挥重要的作用，影 响每一个水包裹体在湿地系统中的水保持时间。此外，这些特征在湿地系统中 的空间变化意味着水保持时间具有一个分布性变化过程，而不是一个单一的值。 2．2水效率 水效率为保护追踪器在出1：3达到一个峰值与时问的比率。