מערכות ניקוז עירוניות בערים ברחבי העולם מועסקות יותר ויותר על ידי חומרים מזינים עודף - בעיקר חנקן (N) ומנהלי זרחן (P) - שמקורם בפריצה חקלאית, פריקות תעשייתיות, מים פסולת מקומיים, ומים עירוניים. כאשר חומרים מזינים אלה נכנסים לגופים טבעיים, הם גורמים לאטרופיה, אשר מוביל לפריחה מזיקה, חמצן, דגים מסורתיים, הורג והשפלה כללית של פונקציות סביבתיות כגון: "בעיות זיהום אוויריות" (cookicial) יכולות לעתים קרובות לגרום לתפקודים טבעיים של מחלות סביבתיות, או "מסוגיות" (cookicial) או "לה"מסוגלכאורה" (cookicial) של מחלות למניעת מחלות למניעת מחלות," (cookicial) או "לה" (cookicial) או "להק" (cookicial) של מחלות למניעת מחלות למניעת מחלות למניעת מחלות למניעת מחלות למניעת מחלות סביבתיות) של מחלות," (cookicial) או "להצינורמסוגיות) של מחלות למניעת מחלות," (cookicial) של מחלות למניעת מחלות למניעת מחלות למניעת מחלות," (cookicial) של מחלות למניעת מחלות סביבתיות) ואפקטיביות," (co

הבנה של Wetlands מלאכותי

מה זה Wetlands מלאכותי?

רטובות מלאכותיות, הידועות גם בשם רטובות בנויות, הן מערכות מעשה ידי אדם שנועדו לשכפל את התהליכים הפיזיים, הכימיים והביולוגיים המתרחשים במערכת האקולוגית הטבעית של ארץ רטובה.הם מורכבים מאגן רדוד מלא במצע, כגון נהרות חמורים, חול, או אדמה, נטועים עם אזורים מתפתלים ומסובכים אותם במים מלאכותיים.

סוגי Wetlands מלאכותיים

ישנם מספר תצורה נפוצה בשימוש ביישומים ניקוז עירוני:

  • (FLT:0)Surface Flow Wetlands (SFWssteau): מים 1:1 זורם בחופשיות מעל תת-קרקעית ובתוך צמחייה גלויה.אלה דומים מאוד למרשבים טבעיים ולספק בית גידול חיות בר מעולה.
  • (FLT:0)Subsurface Flow Wetlands (SSFWs): מים זורמים אופקית או אנכית דרך ⁇ substrate (גרלה או חול) מתחת לפני השטח.עיצוב זה מקטין את היבולים ולהפחית החשיפה האנושית לפתוגנים. SSFWs משמשים לעתים קרובות לטיפול במים ביתיים ויכולים להשיג שיעורי הסרה תזונתיים גבוהים יותר ליחידה.
  • (FLT:0)Hybrid Systems:FLT:1ir משלב סוגים רבים של רטובלנד בסדרה (למשל, זרימה אנכית ואחריו זרימה אופקית) יכול לייעל את הסרת חומרים מזינים שונים ומזהמים אחרים, מתן טיפול חזק על פני תנאי זרימה משתנים.

תפקידים מרכזיים ותפקידיהם

לכל רטוב מלאכותי יש ארבעה מרכיבים חיוניים שעובדים יחד כדי להפחית עומסי תזונה:

  • (ב) ⁇ :0) substrate (שמן, קבר, חול): 1FLT מספק תמיכה פיזית צמחים, מציע שטח פני השטח עבור ביופילים מיקרוביאליים, ומאפשר סינון של מוצקים מושעה וחומרים מזינים בשפע.
  • (ב) [ה][דרוש מקור]] [ב]]: [ה] [ה] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]][ה]]]][ה]]]], [ה[[המאה ה-20], ו[[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]],]], [[המאה ה[[המאה ה-20]],]],]],]], [[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה-20]],]],]],]],]],]],]],]],]], [[המאה ה[[1924]],]],]],]], [[המאה ה[[1924]],]],]],]],]],]], [[1924]], [[1924]], [[ה[[1924]]]]]], [[המאה ה[[1924]], [[ה[[1924]], [[המאה ה[[1924]]]]]],]], [[1924]],]], [[1924]], [[ה[[1924]]]], [[ה[[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924
  • (FLT:0Microbialקהילות: FLT:1 Bacteria ופטריות המצורפות לשורשי הצמח חלקיקים תת-סטריט לבצע שינויים מרכזיים כגון ניטציה (הסתירה של אמוניה לניטראט) ו denitrification (הסתירה של ניטר לגז חנקן לא מזיק).
  • נתיב זרימת המים:0 (FLT:1) זמן המגורים הידראולי, עומק מים ומשטר זרימה לקבוע כמה זמן שלמזהמים נחשפים לתהליכי טיפול.

מכניזם של חומרים מזינים נשלל ב Wetlands מלאכותי

חנקן ו זרחן בניקוז העירוני כרוך בחבילה של תהליכים פיזיים, כימיים וביולוגיים תלותיים.הבנת מנגנונים אלה היא קריטית לתכנון רטובות הפוגות במטרות של צמצום תזונתי ספציפי.

הצמח Uptake

צמחים Wetland סופגים חנקן מומס (כמו nitrate, ammonium) ו זרחן (כמו אורתאופט) מעמודת המים דרך השורשים שלהם. חלק משמעותי של חומרים מזינים אלה משולבים ביומסה צמחית - עלים, גזעים ושורשים. Harvesting את צמחייה לעיל-קרקע מסירים באופן זמני חומרים מזינים אלה מן המערכת לצמיתות.

טרנספורמציה מיקרוביאלית

מיקרובים הם העורכים של הסרת חומרים מזינים, במיוחד עבור חנקן. שני תהליכים מרכזיים מתרחשים באזורים נפרדים בתוך הרטובלנד:

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ (באזורים אנאירוביים (במעמקים) או המשקעים), חיידקים מרתיעים הופכים את הטפטראט לגז חנקן (NIRLT:203:203FLT 3:203), אשר בורחים ללא נזק לאטמוספירה.

עבור זרחן, הטמעה מיקרוביאלית מתרחשת, אבל זה לעתים קרובות זמני אלא אם המיקרובים מוסרים מהמערכת.שמירת זרחן לטווח ארוך מסתמכת יותר על שטף ומשקעים.

סליחות ושוד

סופהווטר ומשפכים לעתים קרובות נושאים מוצקים מושעה המכילים חנקן חלקיקים ו זרחן.כאשר מים מאטים באגן הרטובלנד, חלקיקים אלה מתיישבים על ידי הכבידה.השכבות התת-סטריטות מסננות פיזית חלקיקים בסדר גמור.

ציד וכימיה

Phosphorus יכול לקשור חלקיקים קרקעיים, מינרלים חימר ו תחמוצת מתכת (במיוחד ברזל, אלומיניום וסידן) באמצעות מודעות. חלק תת-סטריטים, כמו אבן גיר או מדיה מונדסת במיוחד, נבחרים עבור יכולת הפחתת זרחן גבוהה שלהם. משקעים כימיים של זרחן או זרחן ברזל עלולים להתרחש גם תחת תנאי pH מתאימים ואדום, כך דורש החלפה, או החלפה, כך עלולים להיות.

דרישות עיצוב להגדרות עירוניות

יישום רטובות מלאכותיות באזורים עירוניים מפותחים בצפיפות מציג אתגרים ייחודיים והזדמנויות.מגבלות האתר, תשתיות ניקוז קיימות, ודפוסי שימוש בקרקע חייבים להיחשב כולם.

דרישות חלל ומקומות

רטובות מלאכותיות דורשות טביעת רגל מסוימת יחסית לאזור שהם מרוקנים - באופן חד-משמעי 1–5% מאזור התפוסה התורמים לטיפול במי סערות יעיל. בערים שבהן הקרקע היא נדירה, אפשרויות מיקום יצירתיות כוללות חללים ירוקים בפארקים, סלילי כבישים, שפע תעשייתי נטוש, ושילוב של רטובות לתוך אגן של שליטה על שיטפון קיים. גגות רטובות או חומות רטובות רטובות הם חידושים להגדרות אולטרה-פרבנים.

עיצוב הידרוקולי

הרטלנד חייבת להיות בגודל כדי להתמודד עם זרימת השיא מאירועי סערה תוך מתן מספיק זמן לשימור עבור פרמטרים עיצוב תזונתי כוללים:

  • (FLT:0) זמן החזרה ההילוכים (HRTura): FLT:1 הזמן הממוצע מבלה מים ביבשה.
  • (FLT:0) מעמקי מים:0) ,1:1 רוב הרטובים פועלים עם עומק של 0.3-0.6 מ' לאזורים רדודים ובריכות עמוקות יותר.
  • (ב) התפלגות:0) התפלגות: 1 (בלטינית: 1) מבנים כגון עשבים או צינורות מחוסנים התפשטו בזרימה, אפילו כדי למנוע עיגול קצר.

ביצועים אקלים ועונה

יעילות הסרה תזונתית יכולה להשתנות עם טמפרטורה, דפוסי גשם, מחזורי צמיחה עונתיים.אקלים קר להפחית פעילות מיקרוביאלית ועלייה צמחית, המוביל לשיעורי הסרה נמוכים יותר בחורף.אסטרטגיות עיצוב כדי לשמור על אגן ביצועים לאורך כל השנה כוללים אגן עמוק יותר עבור מבולת תרמי, שימוש במינים צמחיים סובלניים, או שילוב של הקרקע רטובה עם זרימה תת-קרקעית כדי לבודד את אזור הטיפול.

טיפול ומערכות עקף

כדי להגן על הרטב מפני עומסי סימנט כבדים והריסות, מכשירים מוקדמים כגון אגן סידמנט, מפרשי שמן, או עבור eBays צריך להיות מותקן במעלה הזרם.בנוסף, לאירועים סערה גדולים, מערכת עקיפה יכולה לחלוף מעבר זרימה סביב הקרקע רטובה כדי למנוע שטף של אבקה מצטברים ונזק לצמחייה.

יתרונות מעבר להפחתה

בעוד הפחתה של עומס תזונתי היא המטרה העיקרית, רטובות מלאכותיות לספק מגוון רחב של שותפים משותפים שהופכים אותם לאפשרות המועדפת עבור ניקוז עירוני בר קיימא.

בסביבה הקרובה של Stormwater Management

Wetlands מאיץ את סופת השיא על ידי אחסון זמני, צמצום הסיכון של שיטפונות באזורי במורד הזרם.הם גם לטעון מחדש את מי הקרקע (אם מיועד לחדירה) ולהפחית את נפח השחרור במערכות תפירה משולבות, להקל על הלחץ על צמחי טיפול במים פסולת.

מגוון ביולוגי ויצירה

רטובות לבנות לספק מזון, מקלט ושטח רבייה עבור ציפורים, אמפיביאנים, חרקים ואורגניזמים מימיים. בערים בנויות, חללים ירוקים-כחול אלה פועלים כאבנים מתפתלות אקולוגיות, תומכים במגוון ביולוגי עירוני.הם יכולים להיות מעוצבים עם מיקרו-האביאטים מגוונים - מים פתוחים, מים פתוחים, מרשים רטובים, כדי למשוך מגוון רחב של מינים.

ערך תזונתי ואדמה

רטובות מעוצבות היטב משפרות את הערעור החזותי של שכונות, המציעות לתושבים נתיבים טבעיים של הליכה, לוחות ופלטפורמות צפייה הופכות אגן טיפול למתקנים קהילתיים שמקדמים רווחה פיזית ונפשית.

עמידות אקלים וגניבת פחמן

צמחים וקרקעות של פחמן ספקולטיבי, לתרום לשינוי האקלים מיגנציה.הם גם מספקים קירור evapotranspirative, צמצום אפקט האי החום העירוני. בערים החוף, רטובות יכולות לטבול נגד סערות ועלייה ברמת הים אם משולב עם ניהול החוף.

אתגרים ופתרונות

למרות ההבטחה שלהם, רטובות מלאכותיות אינן פתרון בגודל אחד לכל האתגרים המשותפים יש לטפל באמצעות תכנון ותחזוקה זהירים.

Mosquito Breeding

מים סטרנטינים ברטבים יכולים להפוך לקרקע רבייה עבור יתושים, העלאת חששות בריאות הציבור.

  • עיצוב זרימת תת-קרקעית שבו ניתן.
  • שמירה על תנועת מים באמצעות משאבות החלמה או קסקיות.
  • דגים בעלי יתושים (למשל, גרוביה) באזורי מים פתוחים.
  • הבטחת ניהול צמחייה נאותה למנוע ייצור יתר של משחה ו detritus.

דרישות תחזוקה

ביצועים לטווח ארוך תלויים במשימות תחזוקה רגילות:

  • (ב) ,0) הסרת ההסרה של ה-FLT:1 מ- Forebays ותאים מרכזיים כל 5-10 שנים.
  • (ב) ,0) ניהול התחזוקה של ניהול ה- 1:1 כולל איסוף חומרים מזינים מצטברים ולשלוט במינים פולשניים.
  • (ב) ,0) ,9.10.10.10.10.10.10.
  • (ב) ,0) ,ממונה על איכות המים 1:1 כדי להבטיח את מטרות ההסרה.

יצירת תוכנית תחזוקה ומימון ייעודי במהלך שלב העיצוב מונע הזנחה.

שינוי ביצועים

יעילות הסרה תזונתית יכולה להשתנות עקב אירועים סופות אקראיות, בצורת או עומסי הלם מזוהמים.שימוש במספר תאי הרטובלנד במקביל או סדרה מספק פיקוח בזמן אמת וניהול הסתגלות (למשל, התאמת רמות מים או שבילי זרימה) יכול לעזור לשמור על ביצועים עקביים.

זמינות קרקע ועלויות

בארץ עירונית בעלת ערך גבוה, העלות של רכישת שטח עבור רטובות יכולה להיות מונעת.עם זאת, כאשר בהשוואה לבירה ולעלויות התפעוליות של צמחי טיפול קונבנציונליים, רטובות לעתים קרובות להוכיח יותר כלכלית על פני 20-30 שנה תוחלת חיים.שותף עם מחלקות פארקים, באמצעות הקלות, או ערימה של פונקציות רטובות עם תשתיות ירוקות אחרות (למשל, ביו-שוואלס, גשם) יכול להפחית את עלויות הקרקע.

תוצאות ו- Performance Data

יישום בעולם האמיתי מדגים את יעילות של רטובות מלאכותיות בצמצום עומסי תזונה מניקוז עירוני.

Lake Manassas, Virginia, ארצות הברית

ה-Broad Run Builted Wetland, מערכת בת 27 דונם שמתייחסת למים מהסופה מ-3,400 דונם, השיגה הסרת עקבית של 40-60 אחוזים מכלל החנקן ו-50–70% מסך זרחן מוחלט מאז בנייתו ב-2008, גם את זרימת השיא מופחתת ב-50%, ובכך מורידה משמעותית את סחף הזרם.

סין, סין - תמיכה במיזם City Initiative

כחלק מתוכנית העיר Sponge בסין, הרבה רטובות מלאכותיות משולבות ברשתות ניקוז עירוניות. במחוז Yizhuang, מערכת 15ha רטובה מטפלות בזרימות תפירה וממים סערה, השגת פחתות חנקן הכוללות של 55% ו-phosphorus הפחתות של 70%.הרטים מספקים גם אחסון ומרחב פנאי מפרויקט זה מדגיש את החשיבות של האגודה עבור שני המחקרים על בסיס מים יבשים: 0vFRE:

וייקטו, ניו זילנד - כיבוש

במלכודות חקלאיות הנקזות לאזורים עירוניים, בלוטות קצה שדה הותקנו כדי ליירט מטבוליזם עשיר מזין-תזונה.מחקר של 12 ניו זילנדים בנוי באזור וויקטו מצא כי שיעור ההסרה של 50% עבור חנקן ו-45% עבור זרחן.המחקר מדגיש כי רטובות עם זמני שימור הידראוליים ארוכים יותר (>5 ימים) מבוצעות באופן משמעותי יותר, ראה ביצועים LT:0 מקודדים שנבנו על ביצועים מקודמים על פני שטח 1F: 1.

דוגמאות אלה מראות כי עם עיצוב ותחזוקה מתאימים, רטובות מלאכותיות יכול להפחית באופן אמין עומסי תזונה על ידי 40-70% או יותר, מה שהופך אותם מרכיב בר קיימא של אסטרטגיות ניהול תזונתי עירוני.

שילוב עם מערכות דרוויג עירוני

כדי למקסם את ההשפעה, רטובות מלאכותיות לא צריך להיחשב כפתרונות עמידה, אלא כחלק מ"רכבת טיפול משולבת" הכוללת שליטה מקור, ניהול העברה וצעדים מלוטשים.

רכבת טיפול מתקרב

רכבות טיפול ניקוז עירוני טיפוסי להתחיל עם גגות ירוקים, סולמות חד משמעיות, ומסוף מים גשם קציר כדי להפחית את ההפוגה במקור. מוגזם לרוץ ואז זורם דרך ביושולים או ערוצים מעושבים המספקים טיפול ראשוני וחדירה.סוף סוף, המים נכנסים לסלע בנוי ללטש לפני קבלת מים.

חידוש תשתיות קיימות

ערים רבות יש בריכות מים סערות או אגן מעצר שניתן לבצע רטרופוץ לתוך רטובות על ידי הוספת צמחים רטובים, שינוי הידרולוגיה, והבאת אזורים רדודים כאלה הם לעתים קרובות זול יותר מאשר בניית רטובות חדשות ויכולים להמיר תשתיות בשימוש לתוך טיפול יקר ונכסי בית גידול.

פיקוח על Wetland

ההתקדמות בטכנולוגיית חיישן ו-IoT מאפשרת ניטור בזמן אמת של רמת מים, זרימה, ריכוזים מזינים ובריאות צמחית.מערכות בקרה אוטומטיות יכולות להתאים עומק מים או לזרום לייעל את ההסרה בהתבסס על עומסים נכנסים.גישה זו "ירוקה חכמה" היא יותר סבירה ועוזרת למנהלים להפגין ביצועים הרגולטורים והציבור.

מסקנה

רטובות מלאכותיות מייצגות פתרון חזק, מבוסס טבע לצמצום עומסים מזינים במערכות ניקוז עירוניות.על ידי רתום של צמחי, פעילות מיקרוביאלית, סימנטציה, וכושר שכנוע, מערכות אלה יכולות להשיג פחתות משמעותיות במערכות ניקוז ו זרחן עירוני - לעתים קרובות 40–70% - תוך מתן שורה של כישרונות משותפים כולל שליטה, גידול, אחסון פחמן, ערך, ומימוש יעיל של אקלים, כמו גם דרישות קפדניות, כמו גם החלמה, כמו גם אקלים, כמו גם החלמה, כמו גם החלמה מקומית, כמו גם התחממות יעילה, כמו גם החלמה, תחזוקה, תחזוקה, תחזוקה יעילה, תחזוקה, תחזוקה קפדנית, כמו גם דינמית, כמו גם דינמית, כמו גם חסכונית, תחזוקה, תחזוקה, תחזוקה, תחזוקה, תחזוקה יעילה, תחזוקה יעילה, תחזוקה, תחזוקה יעילה, וכן חסכונית, חסכונית, תחזוקה, חסכונית, תחזוקה, תחזוקה, דינמית, דינמית, תחזוקה יעילה יותר, דינמית, ועוד.