一种湿地水生态修复系统及修复方法与流程

本技术涉及湿地水生态修复的领域，尤其是涉及一种湿地水生态修复系统及修复方法。

背景技术：

1、湿地，作为地球生态系统的重要组成部分，不仅为众多水生植物和动物提供了生存和繁衍的家园，还承担着调节气候、防洪蓄水、净化水质等多重生态功能。然而，随着人类活动的不断扩展，湿地水生态面临着日益严重的威胁。这些问题的存在不仅影响了湿地自身的健康发展，也对周边环境和人类生活产生了负面影响。因此，进行湿地水生态修复，恢复和提升湿地的生态功能，成为了当前生态保护和可持续发展的重要课题。

2、目前，随着社会对湿地水生态修复的日益关注和投入，湿地水生态修复技术已经取得了一定的发展。湿地水生态修复技术起始于基本的物理修复操作，如底泥疏浚和水动力学调整，旨在直接改善湿地的物理环境。随后，随着技术的发展，演进出了化学修复方法，例如化学除藻和絮凝沉淀等，被引入以应对特定污染物，尽管这些方法在一定程度上解决了污染问题，但也引发了对生态环境的潜在负面影响。进入新世纪，生物修复技术，例如人工湿地构建以及生物操控策略等逐渐占据主导地位，生物修复技术侧重于利用自然生物过程恢复湿地生态平衡，减少人为干预的副作用，强调生态系统的自我恢复和长期可持续性。尽管相对于物理修复和化学修复已经有了显著的提升，但是仍存在修复过程较长，限制了快速恢复的需求，以及修复效果受地理位置、气候条件及季节变化显著影响，技术实施的复杂性和不确定性较强的问题。因此，亟需一种修复效率高、适应性强的水生态修复技术。

技术实现思路

1、为了改善湿地水生态生物修复技术存在的修复过程较长、修复受自然环境变化影响显著的问题，本技术提供一种湿地水生态修复系统及修复方法。

2、第一方面，本技术提供一种湿地水生态修复系统，采用如下的技术方案：

3、一种湿地水生态修复系统，包括表流区、垂直潜流区以及连接所述表流区和垂直潜流区的的过渡区；

4、所述表流区中设置有模拟河道，所述模拟河道中种植有水生植物；

5、所述垂直潜流区内设置有填料床，所述填料床表面高度低于所述表流区，所述填料床上种植有耐阴水生植物，所述填料床下方铺设有防渗膜，所述填料床内靠近防渗膜一侧横向间隔铺设有透水分管，所述透水分管共同连接至透水总管，所述透水总管的出水端设置有至少两路出水管，其中一路出水管上设置有泵站，并通向所述表流区进水端；

6、所述过渡区位于表流区与垂直潜流区之间，所述过渡区中设置有闸道，所述闸道一端与模拟河道连接，另一端通往填料床，所述闸道中均设置有用于调整水流流向及流速的导流组件。

7、通过采用上述技术方案，表流区模拟自然河流环境，富含水生植被，促进光合作用和生物多样性；过渡区则通过可调节的导流墙和导流板，灵活控制水流方向和流量，确保水体在进入高效净化的垂直潜流区前得到有效预处理；垂直潜流区则以高效的曝气设施和填料层为核心，实现污染物的深度去除。通过设置表流区、过渡区、垂直潜流区三个紧密相连的部分，形成了一个基于人工自然介入的垂直潜流湿地水生态修复系统，达到高效净化水质，恢复和增强湿地的生态功能的效果，能够有效降低自然环境变化对水生态修复的影响，整体布局科学，通过模块化设计和主动调控，确保了水体处理的高效性和生态修复的可持续性。

8、可选的，还包括智能调控机构，所述智能调控机构包括设置于表流区、过渡区和垂直潜流区的传感器以及与所述传感器电性连接的控制器，所述传感器包括水位传感器和水质传感器，所述控制器与泵站和导流组件均控制连接。

9、通过采用上述技术方案，便于根据水质和水位监测数据，通过控制导流组件自动调整水流流向和速率，以适应水质变化和处理需求，实现表流区与垂直潜流区的高效对接，也可通过控制泵站对水体进行循环处理，提升处理效果。

10、可选的，所述导流组件包括导流板和驱动件，所述导流板转动连接在所述闸道进水口处，所述驱动件用于驱使所述导流板转动以调节流经闸道进水口处的水流方向和速度，所述驱动件与控制器控制连接。

11、通过采用上述技术方案，控制器控制驱动件带动导流板转动即可实现水体流向的调节，通过控制不同的开合角度也可实现对水流流速的影响，简单实用。

12、可选的，所述闸道设置有多组，各所述闸道与模拟河道连接处错位设置，各所述闸道通往填料床的位置也错位设置。

13、通过采用上述技术方案，使得表流区和垂直潜流区能够深度融通，最大限度发挥垂直潜流区的净化作用。

14、可选的，所述表流区中设置有可调节生态浮岛，所述可调节生态浮岛包括：

15、浮水框架，所述浮水框架上设置有多个安装位，

16、植物托盘模块，所述植物托盘模块可拆卸安装于所述浮水框架的安装位上。

17、通过采用上述技术方案，利用可调节生态浮岛的适应性和动态调整能力，即植物托盘模块上种植的植物可以根据水质净化需求和生态适应性进行选择，如根据水质变化和季节更替进行更换或增减，以应对湿地水体条件的季节性变化、水质波动以及生物群落演替等自然过程，同时满足不同时间段或特殊情况下的水质净化与生态修复需求，实现最佳的净化效果和生态效益。

18、可选的，所述可调节生态浮岛还包括高度调节机构，所述高度调节机构包括：

19、定位锚，所述定位锚固定于模拟河道河底，所述定位锚上安装有穿线环；

20、卷扬机，所述卷扬机固定于浮水框架底部一侧，所述卷扬机缆绳绕过穿线环固定于浮水框架远离穿线环的一侧，所述卷扬机的电机做防水处理或采用水下电机。

21、通过采用上述技术方案，卷扬机与定位锚配合即可实现对可调节生态浮岛的漂浮高度调节，使得植物层高度可以根据季节性水位变化或特定的净化目标进行上下调整，以确保植物根系始终处于最佳的水下深度，促进其生长和污染物吸收，提升修复效果，发挥最大修复作用。

22、可选的，所述高度调节机构还包括缆绳清理组件，所述缆绳清理组件包括：

23、支架，所述支架固定在浮水框架底部，且跨设在所述卷扬机卷辊上；

24、夹线对轮，所述夹线对轮包括两个转动连接在支架上的滚轮，两所述滚轮相对设置于卷扬机缆绳两侧，所述缆绳运动带动两所述滚轮转动；

25、清理对轮，所述清理对轮设置于夹线对轮远离支架的一侧，包括两个转动连接在所述支架上的毛刷轮，两所述毛刷轮相对设置于卷扬机缆绳两侧，所述毛刷轮的刷毛旋转轨迹于缆绳相交；

26、齿轮组，所述齿轮组设置有两组，每组所述齿轮组均包括与一滚轮和一毛刷轮同轴连接且相互啮合的两个齿轮。

27、通过采用上述技术方案，缆绳在收到卷扬机收卷时，会带动夹线对轮转动，进而通过齿轮组的作用带动清理对轮转动，对缆绳进行清理，以去除缆绳在水下粘附上的水草等杂物，确保收卷和后续放卷工作顺利，降低维护成本。

28、第二方面，本技术提供一种湿地水生态修复方法，采用如下的技术方案：

29、一种湿地水生态修复方法，采用上述任意一项所述的湿地水生态修复系统，包括：

30、步骤一：现场勘查与设计，根据湿地实际条件，进行现场勘查，划定表流区、过渡区以及垂直潜流区位置；

31、步骤二：施工布置，在所述步骤一划定区域内施工布置表流区、过渡区以及垂直潜流区；

32、步骤三：植物种植与初期监测：根据设计配置种植水生植物，监测初期水质与生态变化，对表流区、过渡区以及垂直潜流区布置和/或种植的水生植物进行调整优化；

33、步骤四：持续监测与维护：系统运行后，持续监测水质、植物生长与生态状况，定期调整植物配置。

34、通过采用上述技术方案，利用系统化的设计、施工与管理，不仅能够有效恢复和提升湿地的水环境质量，还能促进湿地生态系统的全面恢复。具体的，通过表流区、过渡区和垂直潜流区的科学布局，水体在流经不同区域时，植物根系、基质及微生物群落能够有效吸附、过滤和降解水中的营养盐（如氮、磷）、有机物、重金属等污染物，显著提升水质，减少水体富营养化现象。合理配置的水生植物不仅能够净化水质，还能为水鸟、昆虫、鱼类等提供丰富的栖息地和食物来源，促进湿地生态系统的生物多样性，增强生态系统的稳定性与自我恢复能力。持续的监测与维护确保了修复系统的长期有效性，通过数据反馈调整植物配置和管理策略，实现对湿地生态修复的精准管理，保障修复成果的持续性和优化，为实现水生态修复的可持续发展奠定坚实的基础。

35、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

36、通过设置表流区、过渡区、垂直潜流区三个紧密相连的部分，形成了一个基于人工自然介入的垂直潜流湿地水生态修复系统，达到高效净化水质，恢复和增强湿地的生态功能的效果，能够有效降低自然环境变化对水生态修复的影响，整体布局科学，通过模块化设计和主动调控，确保了水体处理的高效性和生态修复的可持续性；

37、利用可调节生态浮岛的适应性和动态调整能力，即植物托盘模块上种植的植物可以根据水质净化需求和生态适应性进行选择，如根据水质变化和季节更替进行更换或增减，以应对湿地水体条件的季节性变化、水质波动以及生物群落演替等自然过程，同时满足不同时间段或特殊情况下的水质净化与生态修复需求，实现最佳的净化效果和生态效益；

38、本技术所采用的修复方法，利用系统化的设计、施工与管理，不仅能够有效恢复和提升湿地的水环境质量，还能促进湿地生态系统的全面恢复。