將覆蓋物用作隔離物,在解決系統冰凍問題方面具有很高的效率。被隔離的人工濕地系統的計算機模型顯示,即使在-20℃的低溫,適當的隔離也可以有效地解決人工濕地系統的冰凍問題。
寒冷的氣候會使人工濕地系統中的水、基質層凍結。對于采用管道布水的濕地系統,更有可能造成管道破裂。只有對其進行隔離、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,保溫效果不是很穩定。另外要采用合適的覆蓋材料進行保溫。理想的覆蓋材料應該滿足:易分解,不會為系統帶來二次有機負荷;營養成分均衡,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。已經經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,填料床內被處理的污水水溫可以保持在15-18℃。當塑料薄膜上有比較厚的積雪時,更能使濕地內水溫有所提高。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、高質量的復合肥都是很好的覆蓋材料。對覆蓋層進行適當設計可提高BOD去除率,處理性能也能適當提高。
(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。在有管道進行布水、收水的濕地系統中,為了防止濕地中管道的凍裂,結合市政工程中采用的管道防凍方法,設計施工中應注意:
(l)優先采用抗凍性能好、施工簡便、價格低廉、強度高、易于推廣的管材,如護頂地埋PE橡膠塑料軟管、PVC薄壁管。它們的抗凍性能較好,宜在經濟條件好的地區推廣應用。
(2)在我國北方寒冷地區,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存水,以免冰凍破壞管道系統。(中國科學院水生生物研究所淡水生態與生物技術國家重點試驗室)