CN101356881A - 可升降沉水植物生长床及其制作和应用方法 - Google Patents

Abstract

可升降沉水植物生长床及其制作方法和应用方法属于生态环境工程技术领域，利用此装置可在水体透明度低、水位波动大，沉水植物难以存活的水域进行沉水植被恢复。该装置由床体、浮力调控系统、固定系统、深度调节系统以及植物及其生长基质五部分组成。其中，床体由竹节、钢架经固定后构成；浮力控制包括浮球组合、浮力竹节组合；固定系统为湖底的固定构件及其与床体的连接线；深度调节系统包括浮球调节绳及测量装置；植物及生长基质包括沉水植物、置泥竹节及植物生长底泥。该发明所设计的装置，可为现有自然条件下难以进行沉水植物恢复的水体提供一个载体，利于沉水植被的恢复。

Description

可升降沉水植物生长床及其制作和应用方法

一、技术领域

本发明属于生态环境工程技术领域，具体涉及一种可随水体透明度变化调节其水中位置，以使沉水植物成活并生长的装置及其应用方法。

二、背景技术

在受污染水体中种植沉水植物一直是受损水生生态系统恢复的重点之一，沉水植物的存活能够为水体提供更高的氧含量，并由此提高其他水生植物存活概率，从而进一步净化水体。然而，受污染水体的透光度低，使沉水植被的恢复受到限制，是水体修复中的难点之一。

经专利及文献检索，国内谢田等人曾设计了应用于沉水植物生长的附着装置，其设计是将上下两个大小相异的竹框用密网包裹，网内种植沉水植物，以重物将此装置固定水下某一水位。万涛等亦曾设计了应用于沉水植物生长的附着装置，其设计为用塑料制框架，四角以沸石提供浮力，通过砝码调节水深。但上述设计存在抗风浪强度小，浮力系统单一，在风浪较大的水域难以应用，亦不能随水体透明度变化调节沉水植物的生长位置；同时，植被生长后，装置下沉，沉水植物不宜恢复。程南宁、朱伟等人对沉床曾有过设计，其设计是使用三层床体作为沉水植物生长基质，四周以小环连接垂吊绳，可以用绳的长短调节水下床体深度；但该设计中，由于分层结构，床体部分往往不够坚固，难以抗击较大风浪，另一方面，在垂吊方面，由于没有提供完善的浮力系统，只能在近岸带进行少量沉水植物恢复，在更大范围的敞水面，恢复将难以展开。

随着水体污染与水体治理的进一步深入，许多大江大湖进入了生态恢复的视野，原来的发明由于种种不足显得不再适用。因而，发明一种可自由沉降的适合受污染水体的沉水植物生长床是非常必要的。

三、发明内容

本发明需要解决的问题是：

发明一种沉水植物的生长装置，该装置能够随透光度变化调节水下生长位置，并利用浮力系统为波浪条件下的沉水植被提供稳定的生长深度，可以解决沉水植物深水条件下由于透光性不足而不能生长的问题。

本发明的技术方案是：

可升降沉水植物生长床包括床体、浮力调控系统、固定系统、深度调节系统、以及植物及生长基质五部分。

床体：生长床外部结构为边长5m的正方形，采用19mm钢筋作为支架，并用同规格钢筋连接对边中点，整体呈田字分布，计6根钢筋。在“田”字方框内部的每个方格内，竖直放置直径15cm，高度65cm竹节，竹节间距10cm，每方框计100个，整个床体共计400个竹节。见图1。竹节上部用以置泥，下部用以提供浮力；每个置泥竹节上方距开口5cm处用正十字交叉方式打四个直径为8mm的小孔，内穿7mm钢丝，纵横相连，计40根钢丝。见图2。

浮力调控系统：包括浮球组合和浮力竹节组合两部分。浮球组合由13个相同的浮球组成，是提供浮力的主要部件；见图1。浮球为塑料质空心球体，直径50cm，壁厚0.5cm；浮球下侧与两侧有一个等腰三角形小耳，三角形小耳侧边与球面呈128度角，侧边长为20cm，厚为3cm，三角形小耳有直径5cm的小孔，通过小孔的渔网绳与装置的钢架连接以及球体间的连接。见图3。浮力竹节组合由400个相同大小的浮力竹节组成，选用直径15cm的粗毛竹完整节，40cm高，由于是完全封闭结构，可以为整个装置提供一定的浮力；见图1、图2。经计算，两部分完全排水体积可达3.68m3，即可提供最大为36800N的浮力，以支持装置对浮力的需要。

固定系统：主要包括床体与定位构件间的连接与固定。于床体中心钢筋交叉处拴一渔网绳，长度随受污水体深度而定，为水体丰水期深度的120％。该绳子的一端与钢架中心相连，另一端固定于混凝土块表面的钢筋环上，混凝土块的尺寸为长0.5m，宽0.5m，高0.4m，钢筋环的直径为0.1m，钢筋环所用钢筋直径为20mm。见图4。混凝土块沉入水底，就能起到固定浮床的作用，而且浮床还能保持浮动性，在大风浪袭击或水位变化的情况下浮床不至于被打翻、下沉或将固定用的尼龙绳折断。

深度调节系统：包括透明度测量子系统和调节子系统两部分；床体四边中间钢架延伸出30cm，距离钢架端10cm处，用6mm螺丝，各固定一个白色塑料圆盘，上画黑色十字，直径20cm，为透明度测量子系统，至不见白盘时，可得水体透明度指数，以此为参照调节床体深度；见图5。调节子系统由浮球、浮球与床体之间的连接线和与固定构件与床体间的连接线组成；通过调整浮球数量、调节连接绳长度，可进行床体深度的调节；见图1。

沉水植物及其生长基质：包括沉水植物、生长基质及承泥竹节三部分。沉水植物包括轮叶黑藻与苦草；承泥竹节是与浮力竹节相连的半截上开口竹节，高度为25cm承泥竹节内主要承放沉水植物生长基质，为15cm厚的湖泥，供沉水植物根系附着所用；见图2、图6。

本发明的效果是：

获得了一种结构稳定、抗风浪能力强，设计简明，操作简便，稳固性好，且可依据水体透光度调节其深度的可升降沉水植物生长床。通过运用此装置的深度调节系统，在风高浪急、透光度低，沉水植物难以恢复的水域，恢复沉水植被；同时，吸收受污染水体中过量的营养物质，提供水体生态恢复所需的可溶性氧，为其他植被的恢复提供可能。本发明所述可升降沉水植物生长床，可在湖泊、水库、河流水体等透明度变动较大的水域的生态在沉水植物科学研究中的应用。

四、附图说明

图1沉水植物生长床平面图A：浮球体，B：竹节，C：钢架，D：测量用黑白盘，E：竹节连接钢丝；单位：厘米

图2植物生长竹节及浮力筒设计图F：连接小孔，G：底泥，H：浮力竹节；单位：厘米

图3浮球设计图A：浮球体，I：固定耳，J：固定小孔；单位：厘米

图4沉水植物生长床立面图及其固定系统A：浮球体，B：竹节，C：钢架，K：球床连接线，L：球间连接线，M：床锚连接线，N：固定环，O：混凝土锚；单位：厘米

图5生长床深度调节系统A：浮球体，B：竹节，C：钢架，D：测量用黑白盘，K：球床连接线，L：球间连接线，P：黑白盘固定螺丝；单位：厘米

图6承泥竹节平面图B：竹节，E：竹节连接钢丝，Q：沉水植物；单位：厘米

五、具体实施方式

上述可升降沉水植物生长床装置的应用方法，包括组装、安装、后续深度调节及其维护四部分。

组装：取用400个竹节，每个竹节距上端节口5cm处打4个直径为8mm的孔，十字排列，计4个。每100个竹节排列成10x10的竹节方阵，相互之间以7mm的钢丝连接成整体。再将此竹节组合单位以2x2的方式排列组合成床，分别安置于以19mm粗钢筋构成的田字型框架中。竹节组合与粗钢筋框架之间以7mm细钢丝相连。在粗钢筋框架的四周及中心以粗尼龙绳固定3×4+1＝13个浮球，粗钢筋框架十字相交的中心连接粗尼龙绳，绳下端系上带环混凝土锚，作固定用。

安装：选定需恢复地点，测量水深，以水深120％确定锚线长度，定点抛锚，用7mm渔网绳连接水泥质锚体；于承泥竹节中放置15cm底泥；选择沉水植物，种植于承泥竹节；浮球以7mm渔网绳连接于框架之上。根据实验测定所得水体透光度，调整浮球数量、浮球与床体连接线与固定构件与床体连接线，使床体位于适宜的水下深度，即使沉水植物能够处于光照条件之下。

后续深度调节：每隔一段时间，到沉床设置点，观察白盘的情况，若白盘清晰可见，则增加床体与浮球间连线长度，至白盘恰好不可见，并记录此透明度参数；若白盘隐去，则应通过连线长度的调整提升床位，至白盘恰好可见为限，并记录此透明度参数。

维护：经过一个生长季后，收锚靠岸，进行清理、补植等维护，确保植物成活、且不形成二次污染。在台风等大型破坏性天气来临之前，将生长床沉于水底，亦可收锚靠岸，以减少损失。

本发明在无锡太湖亮河湾敞水湖面沉水植物恢复中的应用实例：

无锡太湖亮河湾地处无锡市西南，水质污染严重，水体能见度低，测量得3、4月份透光带为32cm，由恢复目标及当地情况确定沉水植物为轮叶黑藻，按每置泥竹节2株的密度进行种植，调整植物生长床控制线长度为25cm，并根据丰水期水位调整锚线长3m，在石质湖底抛锚固定。每30d重新测量水体透光度，并由此调整沉床深度。一个生长季节后，进行轮叶黑藻清理。由于此地区轮叶黑藻兼负畅水湖面种源基地作用，故保留一些沉水植物生长床不做处理，任沉水植物自由散落。

Claims (4)

1.一种可升降沉水植物生长床，其特征是由包括床体、浮力调控系统、固定系统、深度调节系统、以及植物及生长基质五部分组成。

2.根据权利要求1所述的可升降沉水植物生长床的制作方法，其特征是：

(1)生长床床体外部结构为边长5m的正方形，采用19mm钢筋作为支架，并用同规格钢筋连接对边中点，整体呈田字分布，计6根钢筋，在“田”字方框内部的每个方格内，竖直放置直径15cm，高度65cm竹节，竹节间距10cm，每方框计100个，整个床体共计400个竹节，竹节上部用以置泥，下部用以提供浮力，每个置泥竹节上方距开口5cm处用正十字交叉方式打四个直径为8mm的小孔，内穿7mm钢丝，纵横相连，计40根钢丝；

(2)浮力调控系统包括浮球组合和浮力竹节组合两部分，浮球组合由13个相同的浮球组成，是提供浮力的主要部件，浮球为塑料质空心球体，直径50cm，壁厚0.5cm，浮球下侧与两侧有一个等腰三角形小耳，三角形小耳侧边与球面呈128度角，侧边长为20cm，厚为3cm，三角形小耳有直径5cm的小孔，通过小孔的渔网绳与装置的钢架连接以及球体间的连接，浮力竹节组合由400个相同大小的浮力竹节组成，选用直径15cm的粗毛竹完整节，40cm高，由于是完全封闭结构，可以为整个装置提供一定的浮力；

(3)固定系统主要包括床体与定位构件间的连接与固定，于床体中心钢筋交叉处拴一渔网绳，长度随受污水体深度而定，为水体丰水期深度的120％，该绳子的一端与钢架中心相连，另一端固定于混凝土块表面的钢筋环上，混凝土块的尺寸为长0.5m，宽0.5m，高0.4m，钢筋环的直径为0.1m，钢筋环所用钢筋直径为20mm，混凝土块沉入水底，就能起到固定浮床的作用，而且浮床还能保持浮动性，在大风浪袭击或水位变化的情况下浮床不至于被打翻、下沉或将固定用的尼龙绳折断；

(4)深度调节系统包括透明度测量子系统和调节子系统两部分，床体四边中间钢架延伸出30cm，距离钢架端10cm处，用6mm螺丝，各固定一个白色塑料圆盘，上画黑色十字，直径20cm，为透明度测量子系统，至不见白盘时，可得水体透明度指数，以此为参照调节床体深度，调节子系统由浮球、浮球与床体之间的连接线和与固定构件与床体间的连接线组成，通过调整浮球数量、调节连接绳长度，可进行床体深度的调节；

(5)沉水植物及其生长基质包括沉水植物、生长基质及承泥竹节三部分，沉水植物包括轮叶黑藻与苦草，承泥竹节是与浮力竹节相连的半截上开口竹节，高度为25cm，承泥竹节内主要承放沉水植物生长基质，为15cm厚的湖泥，供沉水植物根系附着所用。

3.根据权利要求1所述的可升降沉水植物生长床的应用方法，其特征是取用400个竹节，每个竹节距上端节口5cm处打4个直径为8mm的孔，十字排列，计4个，每100个竹节排列成10×10的竹节方阵，相互之间以7mm的钢丝连接成整体，再将此竹节组合单位以2×2的方式排列组合成床，分别安置于以19mm粗钢筋构成的田字型框架中，竹节组合与粗钢筋框架之间以7mm细钢丝相连，在粗钢筋框架的四周及中心以粗尼龙绳固定3×4+1＝13个浮球，粗钢筋框架十字相交的中心连接粗尼龙绳，绳下端系上带环混凝土锚，作固定用，选定需恢复地点，测量水深，以水深120％确定锚线长度，定点抛锚，用7mm渔网绳连接水泥质锚体，于承泥竹节中放置15cm底泥，选择沉水植物，种植于承泥竹节，浮球以7mm渔网绳连接于框架之上，根据实验测定所得水体透光度，调整浮球数量、浮球与床体连接线与固定构件与床体连接线，使床体位于适宜的水下深度，即使沉水植物能够处于光照条件之下，每隔一段时间，到沉床设置点，观察白盘的情况，若白盘清晰可见，则增加床体与浮球间连线长度，至白盘恰好不可见，并记录此透明度参数，若白盘隐去，则应通过连线长度的调整提升床位，至白盘恰好可见为限，并记录此透明度参数，经过一个生长季后，收锚靠岸，进行清理、补植等维护，确保植物成活、且不形成二次污染，在台风等大型破坏性天气来临之前，将生长床沉于水底，亦可收锚靠岸，以减少损失。

4.根据权利要求1所述的可升降沉水植物生长床在湖泊、水库、河流水体透明度变动较大的水域的生态恢复以及在沉水植物科学研究中的应用。

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