[发明专利]一种富磷区坡面汇水区仿肾收集磷与再削减磷的方法

摘要

本发明提供一种富磷区坡面汇水区仿肾收集磷与再削减磷的方法，包括通过水文气象化验报告分析富磷区地表径流中(ss)、总磷、溶解态磷、总氮的含量和根据降雨量、相关面源污染物的浓度确定所需的填料和植物的量；根据得出的降雨量和(ss)含量确定沉砂‑滤砂系统的规模；根据降雨量、径流量和水力停留时间、水力负荷、流量、流速等水力参数设计集水/排水沟渠的尺寸。本发明主要针对山地富磷区输出的氮、磷流失，并以防控为目的，将土石工程与生物工程结合设计成微沟渠分流/入渗系统和导出/汇集系统，使汇水区的污染物就地消纳。适用于对山地富磷地区径流中总悬浮物(ss)、磷(P)、氮(N)等面源污染物的去除。

主权项

1.一种富磷区坡面汇水区仿肾收集磷与再削减磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.通过水文气象化验报告分析富磷区地表径流中ss、总磷、溶解态磷、总氮的含量；步骤2.根据步骤1中的降雨量、相关地表径流中ss、总磷、溶解态磷、总氮的浓度确定所需的填料和植物的量，布置于富磷区地表；包括，根据对单个填料组合的吸附性能测试，选择填料组合；通过对不同植物组合下，径流水质净化效果的对比，选择植物组合；步骤3.根据步骤1中得出的降雨量和ss含量确定沉砂‑滤砂系统的规模；包括选择富磷区内生物量大的入侵物种的秸秆作为拦砂坝的材料，在富磷区根据地势从上而下选择多个“壶口”地形，呈阶梯状依次建立若干个植物秸秆做成的拦砂坝，拦砂坝布置于富磷区下游；根据径流强度适当改变植物拦砂坝的数量，在径流产生强度大的位置增加拦砂坝的体积与数量；在富磷区下游、拦砂坝上游布置草滤带，草滤带按照以下相关参数确定：根据设计需求和立地条件，设定草滤带的去除临界粒径，根据沉降速度公式求出沉降速度ω，富磷区草滤带的坡降E，草滤带草株间距S，和曼宁公式，去除参数X与泥沙去除率的经验关系，求出草滤带长度；曼宁公式为：Df＝(qη)^0.6/E^0.3(m)Df—草滤带径流流深(m)；q‑单位宽度径流量(m³/s)；η‑曼宁糙率系数；E‑草滤带坡降(％)；根据实际草滤带径流深度，草滤带内流速：Vs＝(1/η)*Df^2/3E^1/2＝q/Df(m/s)；间距参数Rs＝(S*Df)/(2Df+S)(m)；根据经验公式，去除参数X为：X＝(Vs*Rs/V)^0.82*(Lm*ω*Df/Vs)^‑0.91；V为运动粘滞度；在沉砂池位于富磷区上游，沉砂池按照下式的参数确定：根据当地降雨量和地表径流量建立一个或多个矩形沉淀池，长、宽、高的尺寸以使表面水力负荷q符合要求；根据斯笃克溢流公式，在一定流量下，当溢流速度小于或等于颗粒沉降速度时，该粒径的颗粒将会沉降，沉砂池的面积决定着一定流量下的溢流速度；根据富磷区的降雨分析，测定流量；通过综合考虑径流中泥沙含量、经济条件和项目需求等，设定沉砂池的沉砂效率；以径流中颗粒物的粒径分析结果为依据，达到所需沉砂效率时去除泥沙的临界粒径，由斯笃克溢流速度公式OR＝Q/As＝≤ω和ω＝gD²*(Ps‑1)/18V计算得出沉砂池的面积；斯笃克溢流速度公式：OR＝Q/As＝≤ω；OR—溢流速度(m/s)；Q‑流量(m³/s)；As‑沉砂池面积(m²)；ω‑沉降速度(m/s)；ω＝gD²*(Ps‑1)/18V；D‑沉砂临界粒径(m)；g‑重力加速度(m/s²)；V‑粘度系数；Ps‑泥沙比重；步骤4.根据步骤1中的降雨量、径流量和水力停留时间、水力负荷、流量、流速等水力参数设计集水/排水沟渠的尺寸；集水/排水沟渠布置在沉砂池上游，并与沉砂池相连接；集水/排水沟渠设计为保证水在沟渠系统中的停留时间需大于20min，根据富磷区降雨量和汇水面积，并考虑充分发挥植物的吸附作用，结合斯笃克溢流速度公式确定沉砂池参数、曼宁公式确定草滤带相关参数等，进而得到集水/排水沟渠的长度和截面积。