水生态工程课题组
Water Eco-engineering Group
1. 课题组简介
水生态工程团队秉承“工程实践引领科学发现”的建队思路,坚持理论与实际相结合,整合团队成员学科专长与特长,以领域内瓶颈问题为导向,开展满足实际科技需求的基础研究和技术攻关,并从优化设计角度开展工程项目建设。
团队现有成员5人,其中博士2人,硕士3人;近5年,主持或参与国家和省部级科研项目10余项,完成成果转化及科技服务项目20余项;发表文章30余篇,获技术专利9项;参与制定国家、行业和地方标准3项;获科学技术成果1项,获省部级科技进步二等奖2项、三等奖1项。
2. 研究方向
1) 3大研发方向
陆域面源生态拦截
陆水界面生态衔接
水体环境生态治理
2) 2大工程领域
面源生态拦截工程
河湖生态治理工程
3. 课题组构成
课题组长:刘福兴
4. 主要研究成果
1)陆域面源生态拦截
从农田排水、城镇径流等面源污染削减角度,开展陆域面源生态拦截技术研发,在工程尺度上,建立了从调查方法、工艺技术配置到工程设计的全流程体系。授权发明专利3项,申请发明专利2项、软著2项;建立调查标准流程方法2套;完成成果转化2项;发表相关研究论文5篇。
开创性提出了农田面源有限空间识别分析方法,为生态拦截工程设计提供了基础参数依据,弥补了设计针对性不足、差异化不显著的缺陷。
建立了“农田面源污染生态拦截工程的生态沟渠空间布局优化方法”、“基于有限空间识别的面源污染生态拦截工程优化方法”,为针对性和差异化布局面源污染生态拦截工程、实现有限空间效率的最大化提供了依据。
建立了农田排水“近源拦截-输移控制-末端净化”的工艺,其中“近源拦截”为首次提出,补齐了排水沿程拦截的短板;明确了各工艺段的工程配置参数,最优配置下,总氮去除效率可达70%。
研发了系列装置,嵌套于农田排水沿程路径中,以节点配置的“小代价”,带动整体生态拦截工程的“高效率”;确立了生态沟渠的最优设计参数,并研发了多种适应不同工况条件的沟渠断面型式;建立了适合农业区生境的多类型湿地-塘系统,拦截、蓄滞、净化、分流农田排水,实现有限空间的高效利用。
陆水界面生态衔接
河湖岸带及护岸受人类活动影响,失去了原有拦截、缓冲等生态功能。以水土微观环境为切入点,构建了空间形态、断面结构、材料及装置的系列改造与优化技术,实现陆水界面的生态衔接。授权发明专利1项及澳大利亚革新专利1项;申请发明专利1项、软著1项;建立敏感区识别标准方法1套以及工艺技术流程1套;代表性研究论文6篇。
结合地形特征、径流分布、地被植物等因素,充分发挥课题组土壤学科优势,建立了岸带径流迁移敏感区识别方法,并研发了针对迁移敏感区岸带进行基于污染径流与土壤颗粒碰撞的生态改良技术措施,建立了1套材料与基质组合改造方法。
针对部分岸带径流拦截净化能力降低的问题,在敏感区识别的基础上,研发了1套以生物炭+改性基质为核心的“两垫一基”组合材料,通过局部的垫层改造,细微断面结构的改变,实现对径流的有效拦截与缓冲,达到保护水体的目的。
针对护岸硬质化带来的陆水生态系统阻隔、岸线生物活性降低等问题,创新提出了生物滤解带技术并研发了相应装置,显著提高了硬质驳岸水体微生物群落功能多样性,对拦截径流污染、提升岸线生物活性、稳定水质等具有极高的应用价值。
水体环境生态治理
秉承“用生态的方法解决生态问题”的思路,从当前水环境治理与生态修复的技术及工程背景出发,吸收、优化与改良技术及工艺,研发产品、材料与装置装备,整合技术系统,建立水生态工程设计的针对性流程。建立了1套针对性较强的设计工作流程以及一系列工艺技术系统;代表性研究论文9篇。
以消除生态风险为原则,利用天然矿物或改性材料(生物炭等),整合研发3大类5种水体生态调节剂。采用“以水治水”的理念,提出了“活性过滤”的水体治理思路,快速提高水体透明度的同时,降低污染物浓度,实现滤后出水微生物活性提高的目的,可用于生态修复先导治理,改善水生植物生境条件,也可用于应急污染处置。
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