水体富营养化是由营养物质输入输出的失衡所引起的生态退化程,是目前世界范围内面临的主要水环境问题,已成为人类社会、经济可持续发展的重要限制因素。因此,开展河流、湖泊等富营养化水体生态修复的理论与应用研究具有十分重要的意义。人工湿地技术是一项建造和运行费用低、对富营养化水体具有较好净化效果的生态工程技术,但该项技术的应用在我国还处于起步阶段,尤其是在处理富营养化河水上的应用还不多见。基于此,本文针对目前河流水体富营养化污染物浓度低、水量大、水位变化频繁、污染物浓度随季节变化较大等特点,提出了一种河道人工湿地的构建方法,该方法与传统陆上湿地系统相比,其结构简单,管理方便,运行成本较低。本文河道人工湿地构建的关键是湿地床体的构建与湿地植物的选择。而目前,湿地床体的构建设计往往主要借助经验公式和实际工程经验,影响了人工湿地净化效果的有效发挥。笔者为了优化河道人工湿地床体主要构建参数,改善湿地内部水流条件,运用均匀设计法构建了8组河道人工湿地水流三维数值模拟的计算方案,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准k -ε湍流模型,合理给定边界条件,运用SIMPLEC算法,对河道人工湿地内部水流进行三维数值模拟计算。通过对具体实例的数值计算,分析比较了各组计算方案中人工湿地内部的水流条件,并在此基础上,得出了该实例湿地床体主要构建参数的最优值,即S=2.5D、B=0.7D;同时从河道水流流场、断面平均流速沿程分布、断面流速横向分布以及河道断面流量分配比四方面初步分析了最优计算方案中人工湿地对河道水流的影响,结果表明人工湿地对河道水流的影响幅度均相对较小。此外,本文运用层次分析法,从湿地植物去污能力、抗逆性、生态美学价值以及经济价值四方面,建立了河道人工湿地植物组合优化综合评价模型。运用该模型对具体实例中4种湿地植物组合进行了优化选择,结果表明美人蕉与水葱组合的综合效益最优。以上研究可为人工湿地优化设计和高效运行提供参考,同时也为我国河流水体富营养化污染的处理提供了一种新的思路与方法。