[發明專利]一種大尺度表面流濕地短流和堵塞的探測方法及系統

有效

• 申請號: 202011291966.7
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112505094B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 王啟爍;周紫陽;韋翠珍;王彥博;王成
• 申請（專利權）人: 中國科學院水生生物研究所;常州智騰環境科技有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;C02F3/32;G01J5/00
• 代理公司: 常州易瑞智新專利代理事務所(普通合伙) 32338
• 代理人: 譚典

本發明公開了一種大尺度表面流濕地短流和堵塞的探測方法及系統，通過對大尺度表面流濕地進行變溫灌水，表面流濕地過流溫度發生顯著變化的情況下，通過空中遙感濕地檢測目標區域的紅外成像變化，觀測大尺度濕地的不同位點水體溫度變化趨勢，從而了解表面流濕地堵塞和短流情況。本發明的優點在于方便對大型人工濕地進行檢測。

技術領域

本發明屬于環境監測技術領域，具體涉及一種大尺度表面流濕地短流和堵塞的探測方法及系統。

背景技術

人工濕地作為一種污水生態處理工藝由于其投資少、能耗低、效果好、維護管理簡單等優勢，已廣泛的應用于生活污水、暴雨徑流、污水處理廠的尾水處理以及河流、湖泊的污染防治。人工濕地在運行一段時間后，通過對濕地基質的沖刷和堵塞物質的積累，會形成習慣性的過流通路，這些通路中水流的過流阻力會比較小，顯著影響其它部分基質的過水量。同時，部分基質區域也會發生堵塞情況，使得人工濕地有效工作空間縮小，濕地工況變壞。檢測基質堵塞位點的快捷手段，一直是人工濕地設計、建設與維護人員的研究焦點。

專利號為201611159664.8中國發明專利公開了一種潛流人工濕地堵塞的探測方法，該發明基于潛流濕地堵塞區域所含沉積物會導致其持水能力增強的特點，利用潛流濕地排空水分后，濕地床含水率隨著堵塞程度增加而增加， 進而造成濕地床視電阻率隨著堵塞程度增加而降低的特點，采用溫納法電阻率測量技術，測量并計算出測定區域的視電阻率，并根據視電阻率大小定位堵塞區域以及判斷堵塞程度。本發明可以準確定位堵塞區域，并能判斷出堵塞區域的相對堵塞程度，對潛流人工濕地的可持續運行提供了技術支撐，該方案具有以下三個缺點：首先，必須在濕地工作停歇排空的情況下，才能工作。如果是浸泡式的潛流濕地，假若沒有底排空結構，則無法使用該方法；其次，電極只可定性評判某個區域的堵塞情況，卻無法實時評價某個點位在整體系統中所處的堵塞程度等級；最后，由于人工濕地填料在水平和垂直方向上亦非同材質均勻分布、而且材質自身的電導率與背景值的差異情況都會嚴重干擾到最后的檢測結果。本方法需要操作人員對目標濕地材質結構極為熟悉，布點位置明晰準確，這在實操中有較大障礙。

專利號為201810656942.3的中國發明專利公開了一種強化電阻率差異的人工 濕地堵塞區域探測方法。通過添加NaCl溶液的方 式來強化堵塞區域與未堵塞區域的電阻率差異。 添加NaCl溶液后，堵塞區域中短時間內無法流進 NaCl溶液，所以堵塞區域的電阻率會比未堵塞的 區域電阻率高。因此，未加入和加入NaCl溶液測 得的電阻率分布存在較大差異，而NaCl溶液飽和 人工濕地中由于堵塞區域的存在，相較于未加入 NaCl溶液的人工濕地電阻率分布變化較大，其電阻率分布圖上出現的高阻區域即為堵塞區域，實現人工濕地堵塞區域的監測和定位，該方案實用性、經濟型、可自動化程度都較高。但是對于水中背景離子濃度較高的情況便幾乎失去了工作能力（在沿海或鹽堿化程度較高的地區，較為常見）。并且水體鹽度變化本身，對于濕地生物膜也是一種沖擊。

以上幾種監測人工濕地堵塞的方法，除了上述缺點外，還都只適用于小型人工濕地，對于大尺度的人工濕地監測，操作起來就頗感困難。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供如下技術方案： 一種大尺度表面流濕地短流和堵塞的探測方法，包括以下步驟：

A 設置檢測點，置檢測點，通過對選定的大尺度表面流濕地進行區域布點劃分，每個區域點為一個檢測點；每個區域點的面積小于濕地總體面積的5%，每個區域點的面積大于濕地總體面積的0.5%；；

B觀察各檢測點初始溫度圖，通過空中遙感紅外探測方法觀察各檢測點初始溫度圖；

C 控制變溫，向濕地進行變溫通水，對濕地各檢測點進行變溫；

D 數據收集，在大尺度表面流濕地中各檢測點的水溫發生顯著變化時，觀測大尺度濕地的不同檢測點的水體溫度變化趨勢，收集相應的變化數據；

E 數據分析，根據收集到的信息進行分析，溫度變化幅度較大的檢測點的為短流點，溫度變化幅度較小的為堵塞點。