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

一种功能性湿地恢复建设方法
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
Figure BDA0002258530330000041
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
Figure BDA0002258530330000042
Figure BDA0002258530330000051
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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