一种新型雨水滤清系统的初步设计与试验验证
发布时间：2021-09-30 00:07
干旱缺水和水土流失是黄土高原经济社会发展面临的主要矛盾之一。随着退耕还林政策的执行及生态环境建设的推进，耕地资源减少，发展坡地高效农业逐渐成为黄土高原农业发展的重要方向，而发展坡地高效农业需要在水资源短缺、水土流失严重、降雨径流含沙量高的情况下利用清洁水源进行节水灌溉。本研究针对黄土高原发展坡地高效农业面临的缺水及水源水质差而传统微型沉沙池效率低，清淤困难，远距离引水灌溉成本高等问题，基于调控降雨径流，高效利用水土资源的理念，根据生物与物理净化的不同特点，设计出一套生态环保型高效雨水滤清净水系统并进行模拟试验验证，得出如下结论：1.植被滤清系统组成。基于生物和物理净化的特点，设计系统包括集流面、柳枝稷植被过滤带和滤清池。由于黄土高原降雨径流中泥沙、氮磷等污染物的含量高，本系统通过集流面收集降雨径流，将其引入植被过滤带，通过植被过滤带的拦截净化作用，过滤泥沙及其它污染物，再由滤清池过滤经植被过滤带拦截净化后径流中的剩余污染物，最后将径流引入水窖贮存，为发展高效农业提供洁净灌溉水源。2.经试验验证结果表明植被滤清系统的拦污净化效果明显。通过试验模拟不同降雨强度下植被滤清系统对降雨径流污染物...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滤清系统平面图和纵断面图
对安塞土壤的颗粒机械组成进行了分析，得出了安塞土壤颗粒级配曲线，如图2-2：图 2-2 安塞马家沟流域颗粒级配曲线Figure 2-2 Ansai Majiagou river basin soil grading curve由此得出安塞土壤的中值粒径为 0.025 mm，经公式 2-5 计算可得，泥沙的沉降速度vc= 0.00058 m/s，带入公式 2-3 可得，沉砂池长度为 L=2 m，从而得到沉砂池宽度为 B=1m，深度 H 1.0 m 均可，本设计中取 1 m。通过以上公式初步确定了滤清池在黄土高原去安塞马家沟流域的布置尺寸。由滤清池出来的要进入水窖
图 3-1 黄土丘陵沟壑区侵蚀性降雨年内分布Figure 3-1 In loess hilly-gully region distribution of erosive rainfall years.3.2 试验设计本系统验证试验场地位于西北农林科技大学节水博览园。用安塞马家沟流域黄绵土植两条植被过滤带，种植抗寒，抗旱，耐水性能较好的柳枝稷，柳枝稷过滤带出口布滤清池。柳枝稷过滤带布置在裸坡下，模拟实际产流产沙。在裸坡段表层铺 20 cm 厚安塞土壤，坡面不种植任何作物，为 6 m×1 m 裸坡，坡度 15 度；平坡段种植 5 m×1 m柳枝稷过滤带，播种量为 1.5 g/m2，试验初期柳枝稷植株平均高度 22.9 cm，为保证柳稷成活进行不定期灌水。每次试验前换掉裸坡段的土壤并施加尿素和磷酸二氢钾模拟肥土壤。每次降雨模拟试验完成后放水冲刷植被过滤带和滤清池，使得植被过滤带表和滤清池滞留污染物被冲走，试验三天进行一次，使土壤含水率接近初次试验状态。柳枝稷过滤带的出口处设置滤清池，在其中由下往上分别铺设 5 mm 以下、5-10 mm、0-20 mm 以及 20 mm 以上的砂石，每层厚度 20 cm，主要拦截实际中由暴雨径流从植过滤带带来枯叶和柴草。在过滤带周围布设三个高为 8 m 的降雨器，进行模拟降雨。
【参考文献】：
期刊论文
[1]草本植被过滤带对径流中泥沙和除草剂的去除效果[J]. 肖波,萨仁娜,陶梅,王庆海. 农业工程学报. 2013(12)
[2]牧草调控绵沙土坡面侵蚀机理[J]. 赵春红,高建恩,徐震. 应用生态学报. 2013(01)
[3]能源牧草堪当未来生物能源之大任[J]. 程序. 园林. 2013(01)
[4]植被过滤带防治农业面源污染研究进展[J]. 陶梅,萨仁娜. 山西农业科学. 2012(01)
[5]坡面植被对径流的减流减沙作用机理及试验研究[J]. 游珍,李占斌. 泥沙研究. 2011(03)
[6]美国能源草柳枝稷的研究进展[J]. 杜菲,杨富裕,M.D.Casler,张蕴薇. 安徽农业科学. 2010(35)
[7]植被过滤带对地表径流中污染物的净化效果[J]. 李怀恩,邓娜,杨寅群,史冬庆. 农业工程学报. 2010(07)
[8]河岸植被缓冲带的功能及其设计与管理[J]. 曾立雄,黄志霖,肖文发,雷静品,潘磊. 林业科学. 2010(02)
[9]黄土高原侵蚀产沙与高含沙水流空间分异对比分析[J]. 廖建华,李丹勋,王兴奎,许炯心,阎云霞. 自然资源学报. 2010(01)
[10]模拟降雨条件下坡面径流、泥沙与磷素质量浓度变化特征[J]. 张志玲,郭成久,范昊明. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2009(S2)
博士论文
[1]黄土高原植被建设的生态水文效应研究[D]. 庞敏.西安理工大学 2010
[2]竹林河岸带对氮磷截留转化作用的研究[D]. 黄玲玲.中国林业科学研究院 2009
硕士论文
[1]黄土高原地区53年来降水量时空演变特征分析[D]. 万龙.西北农林科技大学 2011
[2]不同类型河岸带对溪流氮素输入的截留转化效率研究[D]. 于红丽.东北林业大学 2005
[3]上海市农业面源污染控制的滨岸缓冲带体系初步研究[D]. 董凤丽.上海师范大学 2004
[4]黑河流域非点源污染控制规划研究[D]. 毛战坡.西安理工大学 2000
本文编号：3414720
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滤清系统平面图和纵断面图
对安塞土壤的颗粒机械组成进行了分析，得出了安塞土壤颗粒级配曲线，如图2-2：图 2-2 安塞马家沟流域颗粒级配曲线Figure 2-2 Ansai Majiagou river basin soil grading curve由此得出安塞土壤的中值粒径为 0.025 mm，经公式 2-5 计算可得，泥沙的沉降速度vc= 0.00058 m/s，带入公式 2-3 可得，沉砂池长度为 L=2 m，从而得到沉砂池宽度为 B=1m，深度 H 1.0 m 均可，本设计中取 1 m。通过以上公式初步确定了滤清池在黄土高原去安塞马家沟流域的布置尺寸。由滤清池出来的要进入水窖
图 3-1 黄土丘陵沟壑区侵蚀性降雨年内分布Figure 3-1 In loess hilly-gully region distribution of erosive rainfall years.3.2 试验设计本系统验证试验场地位于西北农林科技大学节水博览园。用安塞马家沟流域黄绵土植两条植被过滤带，种植抗寒，抗旱，耐水性能较好的柳枝稷，柳枝稷过滤带出口布滤清池。柳枝稷过滤带布置在裸坡下，模拟实际产流产沙。在裸坡段表层铺 20 cm 厚安塞土壤，坡面不种植任何作物，为 6 m×1 m 裸坡，坡度 15 度；平坡段种植 5 m×1 m柳枝稷过滤带，播种量为 1.5 g/m2，试验初期柳枝稷植株平均高度 22.9 cm，为保证柳稷成活进行不定期灌水。每次试验前换掉裸坡段的土壤并施加尿素和磷酸二氢钾模拟肥土壤。每次降雨模拟试验完成后放水冲刷植被过滤带和滤清池，使得植被过滤带表和滤清池滞留污染物被冲走，试验三天进行一次，使土壤含水率接近初次试验状态。柳枝稷过滤带的出口处设置滤清池，在其中由下往上分别铺设 5 mm 以下、5-10 mm、0-20 mm 以及 20 mm 以上的砂石，每层厚度 20 cm，主要拦截实际中由暴雨径流从植过滤带带来枯叶和柴草。在过滤带周围布设三个高为 8 m 的降雨器，进行模拟降雨。
【参考文献】：
期刊论文
[1]草本植被过滤带对径流中泥沙和除草剂的去除效果[J]. 肖波,萨仁娜,陶梅,王庆海. 农业工程学报. 2013(12)
[2]牧草调控绵沙土坡面侵蚀机理[J]. 赵春红,高建恩,徐震. 应用生态学报. 2013(01)
[3]能源牧草堪当未来生物能源之大任[J]. 程序. 园林. 2013(01)
[4]植被过滤带防治农业面源污染研究进展[J]. 陶梅,萨仁娜. 山西农业科学. 2012(01)
[5]坡面植被对径流的减流减沙作用机理及试验研究[J]. 游珍,李占斌. 泥沙研究. 2011(03)
[6]美国能源草柳枝稷的研究进展[J]. 杜菲,杨富裕,M.D.Casler,张蕴薇. 安徽农业科学. 2010(35)
[7]植被过滤带对地表径流中污染物的净化效果[J]. 李怀恩,邓娜,杨寅群,史冬庆. 农业工程学报. 2010(07)
[8]河岸植被缓冲带的功能及其设计与管理[J]. 曾立雄,黄志霖,肖文发,雷静品,潘磊. 林业科学. 2010(02)
[9]黄土高原侵蚀产沙与高含沙水流空间分异对比分析[J]. 廖建华,李丹勋,王兴奎,许炯心,阎云霞. 自然资源学报. 2010(01)
[10]模拟降雨条件下坡面径流、泥沙与磷素质量浓度变化特征[J]. 张志玲,郭成久,范昊明. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2009(S2)
博士论文
[1]黄土高原植被建设的生态水文效应研究[D]. 庞敏.西安理工大学 2010
[2]竹林河岸带对氮磷截留转化作用的研究[D]. 黄玲玲.中国林业科学研究院 2009
硕士论文
[1]黄土高原地区53年来降水量时空演变特征分析[D]. 万龙.西北农林科技大学 2011
[2]不同类型河岸带对溪流氮素输入的截留转化效率研究[D]. 于红丽.东北林业大学 2005
[3]上海市农业面源污染控制的滨岸缓冲带体系初步研究[D]. 董凤丽.上海师范大学 2004
[4]黑河流域非点源污染控制规划研究[D]. 毛战坡.西安理工大学 2000
本文编号：3414720
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