生态水质地形西高东低

1 试验区概况与研究方法

1.1 试验区概况

试验地点位于大理市湾桥镇（100°00′5″~100°09′08″ N,典型25°44′48″~25°49′22″ E），覆盖面积63.8 km2，生态水质地形西高东低，拦截位于苍山与洱海之间的措施宽谷平坝区，属北亚热带高原季风气候，净化受西南季风控制，效果冬无严寒，研究夏无酷暑，典型年平均气温15.5 ℃，生态水质年均降雨量1080 mm，拦截但85%~96%的措施降雨集中在5-10月份，海拔1980 m，净化年均气温 14.6 ℃。效果

1.2 试验设计

在不影响农田沟渠和库塘正常的研究灌排水功能前提下，对现有的典型沟渠和库塘进行改造提升。即根据实际情况进行清淤疏浚、合理配置水生植物群落，适当配置水位调节闸门，在沟渠和库塘周边适当生态植草、放置生态多孔砖和种植经济林果等（表1），以延长沟渠和库塘内的水力滞留时间，削减农田排水中的污染物的含量。其中4种生态拦截系统沟壁和塘壁均为带孔预制板，孔内配置水生植物，沟底为土工沟底，配置水生植物群落。潜流库塘为水平潜流人工库塘，采用基质搭配与植物配置相结合的形式，系统分为进水区、滤料区和出水区，其中进水区和出水区搭配基质从下到上为石灰岩细碎石、砾石和火山岩，铺设厚度分别为0.4 m、 0.25 m和1 m，各层铺设宽度均为5 m，铺设完后在进水区和出水区填泥，并生态植草，滤料区（系统土工沟底）石灰岩细碎石填料层先铺设厚 0.4 m, 然后再用砾石铺设厚 0.25 m。系统改造提升后，分别在进水口和出水口定时采集水样，测定污染净化效果，具体试验工程系统和试验措施见表2。

1.3 样品采集与分析方法

所有工程建设于2019年8月完成后，在监测期内（2019年9月-2020年8月），每周于4个工程区的进水口、出水口采集水样1次（2020年2月因受疫情影响未采集），计算经4个工程区后，污染物去除率，方法见下式（1），主要分析指标和具体分析方法均选用国标测试方法[17]。同时参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）和《国家农田灌溉水质标准》（GB 5084-2005）对4个系统的污水处理效果进行综合评价。

r = (C1 -C2) /C1×100 （1）

式中：r 为污染物（COD、TN和TP ）的去除率（%）；C1 为系统或某污染物的进水浓度（mg·L-1）；C2 为经生态拦截系统后某污染物出水浓度（mg·L-1）。

1.4 数据处理与分析

采用 Microsoft Excel 2010 软件对数据处理后，用 SPSS13.0 软件进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 不同生态拦截系统对TN净化效果的影响

由图1可知，与进水口TN浓度相比，经生态拦截系统净化后，各系统各月出水口TN浓度均有所下降，绝大多数月份出水口TN浓度均显著低于进水口TN浓度。各措施TN浓度变化范围为进水时1.98~9.24、1.68~7.47、0.69~2.52 mg·L-1和3.47~12.46 mg·L-1，出水时0.98~3.20、1.03~5.35、0.48~2.06 mg·L-1和1.47~4.41 mg·L-1，TN净化率变化范围依次是13.50%~76.08%、16.31%~71.52%、18.25%~64.77%、19.57%~86.59%。平均进水TN浓度由高到低为生态沟渠+表流库塘（8.06 mg·L-1）>表流库塘（4.77 mg·L-1）>生态沟渠（3.86 mg·L-1）>潜流库塘（1.35 mg·L-1），但平均削减效果由大到小却分别是生态沟渠+表流库塘（59.66%）、潜流库塘（42.13%）、生态沟渠（40.59%）、表流库塘（37.60%）。4个生态拦截系统各月削减率变幅均较大，且呈不同的削减趋势。4个措施的进水浓度分别是9.24 mg·L-1（10月）和4.55 mg·L-1（11月）、5.26 mg·L-1（3月）和4.88 mg·L-1（4月）、1.36~1.79 mg·L-1（5~8月）、10.40~12.46 mg·L-1（12月和4-8月）时，系统对污染物的净化效果较高，对应的净化率分别是76.08%和61.98%、61.22%和71.52%、55.88%~64.77%、69.25%~86.59%。

出流TN浓度参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），生态沟渠有4个月可以达到Ⅴ类水水质要求（4、5、11和12月），2个月可以达到Ⅳ类水水质要求（5和12月）；表流库塘有3个月可以达到Ⅴ类水水质要求（1、4和12月），2个月可以达到Ⅳ类水水质要求（1和4月）；潜流库塘有10个月（9月除外）可以达到Ⅳ类水水质要求；生态沟渠+表流库塘有3个月可以达到Ⅴ类水水质要求（1、7和8月），1个月可以达到Ⅳ类水水质要求（1月）。

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