人工湿地计算书.doc

人工湿地计算书
1、尾水提高泵房集水池基本参数
集水池设计规模为30000m3/d，约折合1250m3/h，按水力停留时间HRT为0.25 h计，集水井有效容积应为312.5 m3，考虑到与污水厂原有排污管道相契合，
集水设计尺寸为：L×B×H=15m×9m×5.7m，
有效容积L×B×H=15m×9m×2.5m=337.5m3。
2、尾水提高泵泵参数
流量420m3/h；
五台，四用一备；
扬程 15m；
功率 30KW；
效率 74%，工作时间 24h/d。
3、跌水复氧区
跌水复氧区分为跌水坝，受水池两部分。
跌水坝设计跌水高度为1.6m，采用二级跌水；
采用堰式出水，布水槽单宽流量取48m3/(h·m)，则布水槽长度为35m，整个跌水坝占地面积约100m2。
设立受水池1座，池深1.5米，占地面积约890m2。此外在受水池出水端设立拦水坝1座，受水池出水从拦水坝顶部漫流分别进入潜流人工湿地和人工溪流。
为防止冬季来水中热量大量损失，该工程如进入冬季运营，拟设立超越管路，将跌水坝超越，尾水提高泵房来水直接进入受水池内。
4、人工湿地基本参数
本项目主体解决单元分为潜流湿地区、人工溪流及人工湖、表流湿地、氧化塘四个区域，为便于设计计算，所有解决单元均按解决效率折算为表流湿地进行计算，折算系数k如下。
表8、折算系数取值表
解决单元
潜流湿地
人工溪流及人工湖
表流湿地
氧化塘
折算系数k
4
0.5
1
1
4.1、理论人工湿地面积计算
计算公式：AL=[Q×（C0－C1）×10-3]/qos×10-4
其中AL为理论人工湿地面积（m2）
Q为流量（m3/d），设流量为30000 m3/d。
Co为进水BOD（mg/l），设定进水BOD为20mg/l。
C1为出水BOD（mg/l），设出水BOD为10mg/l。
qos为表面有机负荷（kg/hm2·d），本项目取30kg/hm2·d（设计范围为15 kg/hm2·d-50 kg/hm2）
经计算，理论人工湿地面积AL=100000m2
4.2各单元有效面积计算
潜流湿地：本项目潜流湿地面积为固定值A1=4500m2（受公园内地形限制），折合成理论湿地面积为：AL1=4A1=18000m2
人工溪流及人工湖：本项目人工溪流及人工湖面积为固定值A2=33770m2（满足公园水体面积规定），折合成理论湿地面积为：AL2=0.5A2=16885m2
表流湿地：由于表流湿地和氧化塘的折算系数相同，故无需计算各自占地面积，根据现有场地地形条件，可令表流湿地与氧化塘占地面积相同。剩余理论湿地面积为：100000-18000-16885=65115m2，则A3=0.5×65115=32557.5m2（实际设计面积约37800m2）。
氧化塘：氧化塘占地面积与潜流湿地相同，即A4=A3=32557.5m2（实际设计面积约30000m2）。
4.3、平面设计
（1）潜流湿地
潜流湿地面积约为4500m2，若潜流湿地床长度过长，易导致湿地床中的死区，且使水位难于调节，不利于植物的栽培，L：B一般控制在1至3之间。
考虑到与公园景观相融合，将此区域分为四块，每一部分尺寸为B=28m，L=40m，As2=4×L×B=4×28×40=4500m2。
进出水系统的布置：湿地床的进水系统应保证配水的均匀性，一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高出0.3m。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的规定，出水区的末端的砾石填料层的底部设立穿孔集水管，并设立旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。
填料的使用：潜流人工湿地填料重要组成、厚度及粒径分布见表9。
表9、 人工湿地填料分析表
填料层
填料名称
填充高度
规格
上层
种植土
0.20m
渗透系数0.025~0.35cm/h
中层
砾石
0.45m
粒径20-40mm
底层
碎石
0.40m
粒径50-80mm
潜流人工湿地床的水位控制：床中水面浸没植物根系的深度应尽也许均匀。
（2）人工溪流及人工湖
设计人工溪流两条，分别布置于潜流湿地两侧，总占地面积约890m2，在人工溪流中部设立跌水坝，跌水高度0.5m，对解决水进行再次复氧。人工溪流出水汇入人工湖内。
人工湖采用三湖串联形式，可以最大限度减少死水区，同时保证景观效果。人工湖最大水深为3m，护坡采用绿色生态型护坡，坡度为迎水面坝坡1：1.75，背水面坝坡1：1.5。
（3）表流湿地
表面流湿地设计为3组，单组长宽比设为3：1，而湿地面积约为36800m2，
As1 = 3×L×B = 3×3B×B = 37800m2，
B=65m，L=195m
基质选取：应优先采用本地的表层种植土，如本地原土不适宜人工湿地植物生长时，则需进行置换。种植土壤的质地宜为松软粘土—土壤，土壤厚度宜为20~40cm，渗透系数宜为0.025~0.35ch/h。
（4）氧化塘
氧化塘分别设立于表流湿地东西两侧，其中东侧氧化塘作为排水塘使用。氧化塘充足运用现有鱼塘改造而成，占地面积约30000m2。
4.4、植物布置
根据项目区的特点，人工湿地的水生植物选择耐污能力强、净化效果好、根系发达、经济和欣赏价值高的湿地植物，并需要具有极强的耐寒能力。针对不同湿地的去污能力分析比较，最常见的湿地植物有芦苇和香蒲，但是这两种植物在景观上表现过于单一。因此，在以下原则基础上：数年生植物，兼顾净化和美观效果；尽也许选择土著种或已驯化种；可以具有观花、观叶效果的植物规定花期长；尽量保持根系能越冬生长；对人工湿地的植物进行配置。
表10、复合型湿地植物选择及搭配表
植物类型
水平表面流型
潜流型
稳定塘
人工湖
漂浮植物
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荇菜、萍逢草
荇菜、萍逢草
根茎、球茎
/
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/
睡莲、荷花
挺水植物
芦苇、香蒲、黄菖蒲、灯心草、
水葱、千屈菜
芦苇、千屈菜、花菖蒲、水葱、
香蒲
芦苇、千屈菜、花菖蒲、水葱、香蒲
芦苇、千屈菜、花菖蒲、水葱、香蒲
沉水植物
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金鱼藻、黑藻、伊乐藻
金鱼藻、黑藻、伊乐藻
5、人工湖重力排水管线水力计算
人工湖建于扶余市人民公园内，公园雨水通过雨水管路排入人工湖内。共有四条雨水管路排入人工湖，均为DN300混凝土管，坡度为0.003。单管最大雨水流量为5297L/s，则排入湖内的最大雨水量约为212L/s。湖水自身接受的设计雨水量约为480L/S，故总设计雨水量QS=212+480=692L/s=0.692m3/s。
拟采用DN1000钢筋混凝土管道排水，按满流计算，
则管内流速：v=Q/0.25πD2=0.692/0.25×3.14×12=0.88m/s
水力半径：R=0.25D=0.25m
管道粗糙系数：n=0.013
水力坡降：
排水管路总长度约为500m，即：L=500m
管道沿程水头损失：
人工湖开闸泄水时，水位允许的抬升高度为0.5m（从178.6m抬升至179.1m）＞0.4m，故采用DN1000混凝土管满足设计规定。
由于尾水解决量远小于设计雨水量，采用DN1000管同时作为尾水排水管同样可以保证排水畅通。