將覆蓋物用作隔離物,在解決系統(tǒng)冰凍問題方面具有很高的效率。被隔離的人工濕地系統(tǒng)的計算機模型顯示,即使在-20℃的低溫,適當(dāng)?shù)母綦x也可以有效地解決人工濕地系統(tǒng)的冰凍問題。
寒冷的氣候會使人工濕地系統(tǒng)中的水、基質(zhì)層凍結(jié)。對于采用管道布水的濕地系統(tǒng),更有可能造成管道破裂。只有對其進(jìn)行隔離、防凍處理,才能保證濕地在低溫條件下正常運行。
1、水溫保持
北方人工濕地的保溫措施一般采用冰、雪以及空氣層等覆蓋的方式,但是受氣候條件的約束比較大,保溫效果不是很穩(wěn)定。另外要采用合適的覆蓋材料進(jìn)行保溫。理想的覆蓋材料應(yīng)該滿足:易分解,不會為系統(tǒng)帶來二次有機負(fù)荷;營養(yǎng)成分均衡,有高纖維含量來提供好的熱保溫效果;保證種子外層與覆蓋物接觸良好,能幫助種子在來年發(fā)芽;有良好的保持水分的能力,使種子不會遭遇干早。非理想的覆蓋物對植物的生長不利。像樹木碎片這類材料的C/N較高,在植物生長期會引起N的缺乏,或者材料的碎片太緊密,會影響植物根的滲水速度。已經(jīng)經(jīng)過檢驗的一些保溫措施有:
(l)冬季將濕地植物蘆葦、美人蕉、燈心草等收割鋪在濕地表面,再在上面覆蓋一層薄膜,填料床內(nèi)被處理的污水水溫可以保持在15-18℃。當(dāng)塑料薄膜上有比較厚的積雪時,更能使?jié)竦貎?nèi)水溫有所提高。此方法對表面流、潛流濕地都有很好的保溫效果。
(2)潛流濕地的污水流人面積比較小,單位覆蓋區(qū)的人水熱量損失小,從土壤吸收的熱量多,易做污水覆蓋隔離。樹皮、樹桿、木屑、蘆葦一莎草泥塊、高質(zhì)量的復(fù)合肥都是很好的覆蓋材料。對覆蓋層進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計可提高BOD去除率,處理性能也能適當(dāng)提高。
(3)初冬時加大水深,水位上升至冰凍面后形成一冰層,然后使水位下降,在水位與冰層之間形成絕緣空氣層,污水在下面流動。植物密實的地上莖對冰層的形成起到了支撐的作用,枯死的植物所積聚的雪層也為濕地提供了一層絕緣雪毯。該方法適合于潛流濕地,加拿大安大略省利用這一方法成功地完成了濕地的越冬工程。
2、水管的防凍
低壓輸水管道凍裂原因一般有:在凍層內(nèi)因不均勻凍脹而造成管路破壞;給水栓豎管受凍拔力破壞,拔出或拔斷;管材受凍融影響,降低使用年限。在有管道進(jìn)行布水、收水的濕地系統(tǒng)中,為了防止?jié)竦刂泄艿赖膬隽,結(jié)合市政工程中采用的管道防凍方法,設(shè)計施工中應(yīng)注意:
(l)優(yōu)先采用抗凍性能好、施工簡便、價格低廉、強度高、易于推廣的管材,如護(hù)頂?shù)芈馪E橡膠塑料軟管、PVC薄壁管。它們的抗凍性能較好,宜在經(jīng)濟(jì)條件好的地區(qū)推廣應(yīng)用。
(2)在我國北方寒冷地區(qū),采用適宜管材后,注意合理埋深。低壓輸水管埋深宜為0.8-lm,防止給水栓凍拔破壞。
(3)為防止給水栓豎管凍拔破壞,可在管周捆扎秸桿或涂油外包塑料膜以減小磨擦,也可采用換沙土等。
(4)當(dāng)管道必須要淺埋于凍土層中時,對管路施工要求較高,一定要掌握好管路的比降,保證凍前排空管道內(nèi)存水,以免冰凍破壞管道系統(tǒng)。(中國科學(xué)院水生生物研究所淡水生態(tài)與生物技術(shù)國家重點試驗室)