CN110759480B - 一种功能性湿地恢复建设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功能性湿地恢复建设方法,包括如下步骤:建立区域水文模型、建立区域场址污染载荷模型、建立污染总载荷边界模型、确认边界条件和恢复建设方案;本发明的有益效果在于,本发明的湿地恢复建设方法将水文模型和场址污染载荷模型结合,得到污染总载荷边界模型,并以最理想水质或最大湿地恢复建设面积作为边界条件,研究湿地区域的多目标效益,以此作为工程施工的参考,可提高湿地恢复工程的合理性;本发明的湿地恢复建设方法将近河流的网格作为纳入一个排水网格,简化了场址污染载荷模型的建立,一方面将湿地恢复建设着眼于离岸湿地区域,另一方面着重强调远离河流一定距离范围的湿地区域。
Description
技术领域
本发明涉及湿地建设技术领域,尤其涉及一种功能性湿地恢复建设方法。
背景技术
研究表明,功能性湿地能够减少污染水体中99%的氮、75%的磷以及大量的污染物质。但是,随着社会经济的飞速发展,我国功能性湿地水资源的污染问题越来越严重。目前,我国主要的功能性湿地恢复方法为农事活动停止、排水暗管拆除、排水沟道的填充以及防洪工程的拆除等,经过一段时间的自然生长,功能性湿地就能实现自我恢复。但是以上举措并没有考虑水文过程与上下游土地利用的衔接,因为上游的污染区排放的径流必须排入恢复重建的湿地,而不是通过暗管或沟道进入湿地水体。
发明内容
1.发明的目的
本发明的目的:提供一种功能性湿地恢复建设方法,将水文模拟和提地利用规划与生产实践相结合,对功能型湿地的恢复建设进行科学规划。
2.技术方案
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种功能性湿地恢复建设方法,包括如下步骤:
步骤1,建立区域水文模型:基于降水、蒸发和土壤条件等自然特性建立区域的水文模型;
步骤2,建立区域场址污染载荷模型:根据湿地区域对农业、工业径流污染的降解作用,建立湿地区域的场址污染载荷模型;
步骤3,建立污染总载荷边界模型:将步骤1和步骤2的区域水文模型和区域场址污染载荷模型结合,建立区域污染总载荷边界模型,以最理想水质或最大湿地恢复建设面积作为边界条件,计算湿地恢复面积、氮消减量和总投资;
步骤4,确认边界条件和恢复建设方案:将步骤3最理想水质和最大湿地恢复建设面积的氮消减量和总投资的比值,得到最佳的边界条件并以此实施湿地恢复建设。
上述的功能性湿地恢复建设方法,其中,所述步骤1包括如下步骤:
步骤1.1,将区域分隔成网格模型,定义每个网格的降水资料、土壤特性、蒸发资料、灌溉资料、下渗资料和人口密度等资料;
步骤1.2,运用水量平衡原理和物质平衡原理,根据步骤1.1的资料计算每个网格的进出水量;
步骤1.3,根据步骤1.2计算的进出水量,根据彭曼公式确定区域的灌溉计划,根据下式确定区域的污染物消减量,建立区域的水文模型。
Nsr=(N0-r)R+L
其中,Nsr为地表径流中的污染物当量;N0为随地表径流排入湿地的污染物量,%;r为污染物的消减量,%;L为污染物渗入量,kg/m3;R为排入湿地的总径流量,m3/s。
上述的功能性湿地恢复建设方法,其中,所述步骤2包括如下步骤:
步骤2.1,将湿地区域划分为若干排水网格,所述排水网格在接近河流处通过一个网格排入到河流;
步骤2.2,根据每个所述排水网格的农业、工业情况,统计COD量、总氮量、总磷量和氨氮量,并以此计算所述排水网格的污染载荷。
上述的功能性湿地恢复建设方法,其中,所述步骤2中,将所有靠近河流的网格归为一个所述排水网格。
上述的功能性湿地恢复建设方法,其中,所述步骤3中的最理想水质边界条件,以区域内的目标氮消减量为指标。
上述的功能性湿地恢复建设方法,其中,所述步骤3中的最大湿地恢复建设面积边界条件,以区域内的目标湿地恢复面积为指标。
上述的功能性湿地恢复建设方法,其中,所述场址污染载荷模型采用通用流域污染负荷模型(GWLF)。
3.有益效果
综上所述的,本发明的有益效果在于:
(1)本发明的湿地恢复建设方法将水文模型和场址污染载荷模型结合,得到污染总载荷边界模型,并以最理想水质或最大湿地恢复建设面积作为边界条件,研究湿地区域的多目标效益,以此作为工程施工的参考,可提高湿地恢复工程的合理性;
(2)本发明的湿地恢复建设方法将近河流的网格作为纳入一个排水网格,简化了场址污染载荷模型的建立,一方面将湿地恢复建设着眼于离岸湿地区域,另一方面着重强调远离河流一定距离范围的湿地区域。
具体实施方式
以下进一步说明本发明的实施例。
实施例:
本发明以微山湖、昭阳湖、独山湖、南阳湖为实施例。首先,根据以上四个湿地的水文资料、土壤特性、地质特征和降水量资料等,建立上述四个湿地的水文模型,如表1所示。
表1:水文模拟模型应用计算结果
然后,选择了污染水体中的氮和磷两个指标,建立湿地区域的通用流域污染负荷模型,根据土地资源价值、工程造价以及场地临时工程来对恢复总成本进行计算。
接着,分别以最理想水质和最大湿地恢复建设面积作为边界条件,计算湿地恢复面积、氮消减量和总投资,其中,根据水利部淮河水利委员会的预算,每年用于湿地自然保护区的资金为7000万元。
最后,使用Matlab软件对上述的模型进行计算,得到两个边界条件的湿地恢复面积、氮消减量和总投资,如表2所示。
表2:湿地恢复模拟计算结果
结果分析:
最理想水质得出的网格数量较少,而且一般是靠近河流,比较分散。计算结果更加强调的是湿地空间分布对水质的影响。对应于小流域而言,最大面积法计算的网格数量与最理想水质法的计算网格数量相同。与最理想的水质法计算结果对比,运用最大面积法计算得出的仅仅是部分水质的效益。从整体效益情况来看,除了在邻近河流网格区域需要实施湿地恢复建设外,与河流不相邻的网格也需要建设湿地,与河流紧邻的网格通常属于市区或者高效经济区。
以上所述的仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种功能性湿地恢复建设方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,建立区域水文模型:基于降水、蒸发和土壤条件自然特性建立区域的水文模型;
步骤2,建立区域场址污染载荷模型:根据湿地区域对农业、工业径流污染的降解作用,建立湿地区域的场址污染载荷模型;
步骤3,建立污染总载荷边界模型:将步骤1和步骤2的区域水文模型和区域场址污染载荷模型结合,建立区域污染总载荷边界模型,以最理想水质或最大湿地恢复建设面积作为边界条件,计算湿地恢复面积、氮消减量和总投资;
步骤4,确认边界条件和恢复建设方案:将步骤3最理想水质和最大湿地恢复建设面积的氮消减量和总投资的比值,得到最佳的边界条件并以此实施湿地恢复建设;
所述步骤1包括如下步骤:
步骤1.1,将区域分隔成网格模型,定义每个网格的降水资料、土壤特性、蒸发资料、灌溉资料、下渗资料和人口密度资料;
步骤1.2,运用水量平衡原理和物质平衡原理,根据步骤1.1的资料计算每个网格的进出水量;
步骤1.3,根据步骤1.2计算的进出水量,根据彭曼公式确定区域的灌溉计划,根据下式确定区域的污染物消减量,建立区域的水文模型;
Nsr=(N0-r)R+L
其中,Nsr为地表径流中的污染物当量;N0为随地表径流排入湿地的污染物量,%;r为污染物的消减量,%;L为污染物渗入量,kg/m3;R为排入湿地的总径流量,m3/s。
2.根据权利要求1所述的一种功能性湿地恢复建设方法,其特征在于,所述步骤2包括如下步骤:
步骤2.1,将湿地区域划分为若干排水网格,所述排水网格在接近河流处通过一个网格排入到河流;
步骤2.2,根据每个所述排水网格的农业、工业情况,统计COD量、总氮量、总磷量和氨氮量,并以此计算所述排水网格的污染载荷。
3.根据权利要求2所述的一种功能性湿地恢复建设方法,其特征在于,所述步骤2中,将所有靠近河流的网格归为一个所述排水网格。
4.根据权利要求2所述的一种功能性湿地恢复建设方法,其特征在于,所述步骤3中的最理想水质边界条件,以区域内的目标氮消减量为指标。
5.根据权利要求2所述的一种功能性湿地恢复建设方法,其特征在于,所述步骤3中的最大湿地恢复建设面积边界条件,以区域内的目标湿地恢复面积为指标。
6.根据权利要求2所述的一种功能性湿地恢复建设方法,其特征在于,所述场址污染载荷模型采用通用流域污染负荷模型GWLF。
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