[发明专利]一种潜流人工湿地堵塞和短流的探测方法及其系统

说明书

本发明公开了一种潜流人工湿地堵塞和短流的探测方法及其系统，先在湿地基质中布置大量温度传感器，形成传感器阵列，对湿地进行变温灌水，通过在变温灌水后监测湿地基质中各个位点的各温度节点变化差值，获取得各部位基质堵塞情况，本发明的优点在于不向水中添加任何示踪物质，不对环境和人工湿地本身造成任何影响。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种潜流人工湿地堵塞和短流的探测方法及其系统。

背景技术

人工湿地作为一种污水生态处理工艺由于其投资少、能耗低、效果好、维护管理简单等优势，已广泛的应用于生活污水、暴雨径流、污水处理厂的尾水处理以及河流、湖泊的污染防治。人工湿地在运行一段时间后，通过对湿地基质的冲刷和堵塞物质的积累，会形成习惯性的过流通路，这些通路中水流的过流阻力会比较小，显著影响其它部分基质的过水量。同时，部分基质区域也会发生堵塞情况，使得人工湿地有效工作空间缩小，湿地工况变坏。检测基质堵塞位点的快捷手段，一直是人工湿地设计、建设与维护人员的研究焦点。

专利号为201611159664.8中国发明专利公开了一种潜流人工湿地堵塞的探测方法，该发明基于潜流湿地堵塞区域所含沉积物会导致其持水能力增强的特点，利用潜流湿地排空水分后，湿地床含水率随着堵塞程度增加而增加，进而造成湿地床视电阻率随着堵塞程度增加而降低的特点，采用温纳法电阻率测量技术，测量并计算出测定区域的视电阻率，并根据视电阻率大小定位堵塞区域以及判断堵塞程度。本发明可以准确定位堵塞区域，并能判断出堵塞区域的相对堵塞程度，对潜流人工湿地的可持续运行提供了技术支撑，该方案具有以下三个缺点：首先，必须在湿地工作停歇排空的情况下，才能工作。如果是浸泡式的潜流湿地，假若没有底排空结构，则无法使用该方法；其次，电极只可定性评判某个区域的堵塞情况，却无法实时评价某个点位在整体系统中所处的堵塞程度等级；最后，由于人工湿地填料在水平和垂直方向上亦非同材质均匀分布、而且材质自身的电导率与背景值的差异情况都会严重干扰到最后的检测结果。本方法需要操作人员对目标湿地材质结构极为熟悉，布点位置明晰准确，这在实操中有较大障碍。

专利号为201810656942.3的中国发明专利公开了一种强化电阻率差异的人工湿地堵塞区域探测方法。通过添加NaCl溶液的方式来强化堵塞区域与未堵塞区域的电阻率差异。 添加NaCl溶液后，堵塞区域中短时间内无法流进 NaCl溶液，所以堵塞区域的电阻率会比未堵塞的区域电阻率高。因此，未加入和加入NaCl溶液测得的电阻率分布存在较大差异，而NaCl溶液饱和人工湿地中由于堵塞区域的存在，相较于未加入 NaCl溶液的人工湿地电阻率分布变化较大，其电阻率分布图上出现的高阻区域即为堵塞区域，实现人工湿地堵塞区域的监测和定位，该方案实用性、经济型、可自动化程度都较高。但是对于水中背景离子浓度较高的情况便几乎失去了工作能力（在沿海或盐碱化程度较高的地区，较为常见）。并且水体离子变化本身，对于湿地生物膜也是一种冲击。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案： 一种潜流人工湿地堵塞和短流的探测方法及其系统，包括以下步骤：

A 设置检测点，在选定的人工湿地区域进行上下分层，每层进行布点划分检测点，在每个检测点埋设有温度传感器；

B 温度标准化，对各检测点的温度传感器所采集到的趋于稳定的温度作为初始标准温度；

C 控制变温，向湿地进行变温通水，对湿地各检测点进行变温；

D 检测分析，通过对变温后各温度传感器的温度变化差值进行分析，温度变化幅度较大的检测点的为短流点，温度变化幅度较小的为堵塞点。

进一步地，所述步骤B中还包括有控制恒温，向湿地进行恒温通水，让各检测点的温度趋于接近且不再变化。

进一步地，所述步骤B中恒温通水所用水的水温与湿地周边环境气温温度相接近。

进一步地，所述步骤C中变温通水持续进行至温度变化信息收集完毕。