1.一种扰动识别与底质重构协同的底泥洗脱方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:获取待修复水体中沉积物的原位信息,所述原位信息包括表层图像数据与粒径反演图;基于所述原位信息进行团聚体识别,得到包含空间分布与扰动敏感性的团聚体识别结果;
基于团聚体识别结果,在富集区域开展用以实现对团聚体可控扰动并抑制突发性释放的定向扰动操作;
在定向扰动操作前或定向扰动操作过程中,向目标区域同步投加用于同步吸附扰动诱导释放的氮、磷类内源污染物的微胶囊型吸附颗粒;
定向扰动操作完成后,向扰动区域铺设通透性的底质重构材料,用于构建具有高通气性、高稳定性和适宜植物根系生长的底质结构;
在底质重构完成后24~72小时内,引种沉水植物并基于水质指标的动态监测结果,实现扰动频率、吸附材料投加速率与底质重构方案的协同优化调节。
2.根据权利要求1所述的底泥洗脱方法,其特征在于,所述定向扰动操作的方式为脉冲‑1式径向喷流,扰动深度控制不超过5cm,扰动剪切速率控制在3~10s ;
所述微胶囊型吸附颗粒的粒径为0.1~0.8mm,且具有多孔吸附内核与可生物降解外壳。
3.根据权利要求1所述的底泥洗脱方法,其特征在于,所述底质重构材料包括粒径为
0.5~2.0cm的天然沸石、轻质陶粒或石英砂;
所述水质指标包括透明度、电导率、溶解氧和氧化还原电位。
4.一种用于实现如权利要求1‑3任一项所述底泥洗脱方法的底泥洗脱装置,其特征在于,包括:联合感知模块(1),用于获取沉积物的原位图像与粒径信息,并构建团聚体空间分布模型;
团聚体识别处理模块(2),用于对图像特征与粒径数据进行融合分析,输出扰动敏感性分级图层;
扰动执行模块(3),用于在团聚体富集区内实施可控的定向扰动操作;
吸附颗粒投加模块(4),用于同步向扰动区域投加微胶囊型吸附颗粒以实现污染物协同控制;
底质重构模块(5),用于在扰动后向目标区域均匀释放通透性的底质重构材料,构建适宜植物生长的底质结构;
反馈控制系统(6),用于实时监测水质参数并动态调节各模块的运行状态,实现扰动识别与底质重构的闭环联动控制。
5.根据权利要求4所述的底泥洗脱装置,其特征在于,所述联合感知模块(1)包括用于获取沉积物表层可视图像的水下图像采集装置(101),所述表层可视图像的分辨率不低于
1920×1080,用于图像边缘与纹理特征提取;
以及多频超声探头(102),用于获取沉积物剖面反射信号并反演粒径分布信息,频率范围为1~10MHz;
所述水下图像采集装置(101)与多频超声探头(102)输出信号同步上传至团聚体识别处理模块(2),用于构建图像‑粒径融合输入数据集。
6.根据权利要求4所述的底泥洗脱装置,其特征在于,所述团聚体识别处理模块(2)包括:基于改进型YOLO图像识别算法的图像特征提取单元,用于从水下图像中提取团聚体包括边缘形态、颜色纹理与区域密度的图像特征;
基于多频超声反演的粒径分析单元,用于获取团聚体对应区域包括颗粒粒径分布、沉积厚度的粒径数据;
基于图像特征与粒径数据融合的团聚体敏感性评估函数模块,所述团聚体敏感性评估函数模块采用GTI‑Cluster法对团聚体扰动敏感性进行分级评分,评分函数为:;
其中, 为第 个团聚体区域的扰动敏感性得分; 为边缘清晰度指标; 为纹理变化率; 为粒径标准差; 为团聚体沉积厚度,由超声信号反演获得; 为单位面积团聚体分布密度; 为Sigmoid归一函数,用于归一化输出得分; 、 、 、 、 为由训练数据确定的权重系数;
所述团聚体识别处理模块(2)根据扰动敏感性得分 输出团聚体空间分布图层及扰动优先级控制参数,用于指导扰动执行模块(3)按敏感等级优化扰动路径与强度分布。
7.根据权利要求4所述的底泥洗脱装置,其特征在于,所述扰动执行模块(3)包括:多个呈阵列分布设于底泥洗脱装置底部的径向喷流喷头(301),其具备可调节喷射角度与出流速率的电动控制结构(302);
与径向喷流喷头(301)连接的脉冲变频水泵系统,能够在0.1~0.5s间隔内周期性输出‑1扰动脉冲,剪切速率控制范围为3~10s ,扰动深度控制在不超过5cm;
与团聚体识别处理模块(2)联动的控制单元,所述控制单元基于扰动敏感性评分 输出的优先级参数,自动调整各径向喷流喷头(301)的工作频率、喷射角度与扰动强度,实现对团聚体富集区的定向扰动及扰动强度分级控制。
8.根据权利要求4所述的底泥洗脱装置,其特征在于,所述吸附颗粒投加模块(4)所投加的微胶囊型吸附颗粒具有包括内核与外壳的双层结构,包括:2
内核为比表面积不低于200m/g的多孔吸附材料(401),选自富铁黏土、生物炭或改性沸石,用于选择性吸附扰动释放过程中产生的氮、磷类内源污染物;
外壳为厚度为20~100μm的可生物降解聚合物包覆层(402),采用聚乳酸PLA、聚己内酯PCL或其共聚物构成,用于控制颗粒释放速率、增强水中悬浮稳定性并防止团聚;
所述微胶囊型吸附颗粒的粒径控制在0.1~0.8mm;
所述吸附颗粒投加模块(4)还包括压力喷射系统(403),用于使所述微胶囊型吸附颗粒均匀分布于扰动区域,并与扰动执行模块(3)的定向扰动操作实现同步协同控制。
9.根据权利要求4所述的底泥洗脱装置,其特征在于,所述底质重构模块(5)包括:设置于底泥洗脱装置下部的通透性改良材料储仓(501),所述储仓(501)内填充粒径为
0.5~2.0cm的天然沸石、轻质陶粒或石英砂,用于提供良好的孔隙结构与水气通透性;
与储仓(501)连接的定量投放机构(502),采用螺旋输送器或重力流控装置控制通透性改良材料的释放速率;
所述通透性改良材料投放过程与扰动执行模块(3)联动,用以在定向扰动操作结束后的预设时间窗口内完成通透性改良材料的均匀铺设,形成适宜沉水植物扎根的高通气性底质结构,并进一步包括用于引入生物活性微粒或有益菌群的投加单元,以促进植物定植。
10.根据权利要求4所述的底泥洗脱装置,其特征在于所述反馈控制系统包括:设置于扰动区域上方的多参数水质传感器,用于实时监测包括透明度、电导率EC、溶解氧DO和氧化还原电位ORP的水质指标;
数据处理与控制单元,基于多参数水质传感器采集数据与预设阈值进行比较,采用扰动调控反馈模型实现全过程优化调控,扰动调控反馈模型的表达式为:;
其中, 为扰动强度调节函数; 、 、 分别为当前值与设定值的差值;
、 、 为调节权重因子;
所述数据处理与控制单元根据扰动强度调节函数 自动调整扰动执行模块(3)的脉冲频率与剪切速率,吸附颗粒投加模块(4)的投加速率,以及底质重构模块(5)的释放速率,实现扰动频次、材料输入与生境稳定性的动态协调。