人工湿地植被覆盖对营养物质净化作用的模拟研究

摘要

根据植物阻流、泌氧、植物及微生物吸收营养盐的过程等湿地净化水质的机理，应用MIKE21中EcoLab的水质模块自定义及编辑功能，建立“WQ nutrition+vegetation”湿地模型，耦合MIKE21中水动力模块建立水质-水动力模型.在对五家堆人工湿地实地调研的基础上，应用水质-水动力模型，考虑植物分布情况及覆盖率，研究人工湿地植物对水质净化效果.采用大观河、断桥断面实测数据率定湿地植物对水质作用的关键参数，并对模拟结果进行验证.结果表明：种植植被后，湿地内部的总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH⁺₄-N）浓度低于大观河，浓度除受植被覆盖率影响外，还受水流流速影响，流速较高时能有效增加水面复氧能力，加快水质净化效果；随着植物覆盖率增大，TP、TN、NH⁺₄-N降解率增幅逐渐减小；当植被覆盖率为20%～30%时，TP、TN净化效率较高，最高值分别达到6.39%、0.2%;当植被覆盖率增至40%时，流速下降显著，植被阻水作用明显增强，水体复氧能力减弱，净化效率降低；不同植被覆盖率下NH⁺₄-N与TP净化率较高，NH⁺₄-N净化率与TN基本一致，表明NH⁺₄-N是影响TN净化效率的主要因素；综合分析TP、TN、 NH⁺₄-N在不同湿地植被覆盖率下的水质浓度及净化效率，五家堆人工湿地研究区域的植物覆盖率在20%～30%之间较为适宜.

关键词

人工湿地 / MIKE 21-EcoLab / 水质模拟 / 植物净化作用