人工湿地堵塞是目前国内外研究的热点问题,精确、高效的监测方法对提升湿地运行管理及净化能力等有重要意义。人工湿地是上20世纪70年代兴起的一种污水处理工艺。该工艺通过模拟天然湿地的生态系统,利用湿地基质、植物、微生物三者的共同作用从而达到净化污水的目的。根据水流的形式可将人工湿地分为表面流人工湿地和潜流人工湿地,而潜流人工湿地又可分为水平潜流和垂直潜流人工湿地以及复合垂直流人工湿地。因其具有投资低、工艺简单、运行费用少等优点,在国内外应用广泛。

通过测量湿地内各点水位的水力梯度,然后使用下面的达西定律可以计算点位间平均水力传导率。

式中:K为湿地基质的饱和水力传导率,m/d;Q为进水流量,m3/d;L为沿轴流方向上游点和下游点之间的距离,m;S为沿轴流方向上的横截面积,m3;h1为上游水位的水头损失,m;h2为下游水位的水头损失,m。

由于水力学行为有多种表现形式,在人工湿地上进行的单一示踪实验可能仅代表一种可能性;人工湿地具体的水力性能还取决于流量、蒸发和冻结等季节效应以及植物根系等因素。单一的示踪实验结果可能不具有代表性,还需结合水力传导率法或者下面的方法共同评估湿地的堵塞状况。

在目前人工湿地堵塞的研究基础上,为便于堵塞湿地的精确监测,对今后的研究工作提出以下几点建议:

第一,调查湿地运行过程中的微生物群落演替状况,找出导致堵塞的优势种,并寻找其对湿地外观变化的影响,开发一种生物监测技术以填补此领域的技术空白;

第二,对当前具有前景的监测方法进行深入研究,开发出具有小型化、可视化、标准化、实用化的湿地堵塞监测技术;

第三,开发以植物或微生物等生物为主体的人工湿地堵塞监测方法。