人工濕地堵塞是目前國內外研究的熱點問題,精確、高效的監測方法對提升濕地運行管理及凈化能力等有重要意義。人工濕地是上20世紀70年代興起的一種污水處理工藝。該工藝通過模擬天然濕地的生態系統,利用濕地基質、植物、微生物三者的共同作用從而達到凈化污水的目的。根據水流的形式可將人工濕地分為表面流人工濕地和潛流人工濕地,而潛流人工濕地又可分為水平潛流和垂直潛流人工濕地以及復合垂直流人工濕地。因其具有投資低、工藝簡單、運行費用少等優點,在國內外應用廣泛。
通過測量濕地內各點水位的水力梯度,然后使用下面的達西定律可以計算點位間平均水力傳導率。
式中:K為濕地基質的飽和水力傳導率,m/d;Q為進水流量,m3/d;L為沿軸流方向上游點和下游點之間的距離,m;S為沿軸流方向上的橫截面積,m3;h1為上游水位的水頭損失,m;h2為下游水位的水頭損失,m。
由于水力學行為有多種表現形式,在人工濕地上進行的單一示蹤實驗可能僅代表一種可能性;人工濕地具體的水力性能還取決于流量、蒸發和凍結等季節效應以及植物根系等因素。單一的示蹤實驗結果可能不具有代表性,還需結合水力傳導率法或者下面的方法共同評估濕地的堵塞狀況。
在目前人工濕地堵塞的研究基礎上,為便于堵塞濕地的精確監測,對今后的研究工作提出以下幾點建議:
第一,調查濕地運行過程中的微生物群落演替狀況,找出導致堵塞的優勢種,并尋找其對濕地外觀變化的影響,開發一種生物監測技術以填補此領域的技術空白;
第二,對當前具有前景的監測方法進行深入研究,開發出具有小型化、可視化、標準化、實用化的濕地堵塞監測技術;
第三,開發以植物或微生物等生物為主體的人工濕地堵塞監測方法。