CN102942254A - 一种河流岛屿净化生态系统 - Google Patents

Abstract

一种河流岛屿净化生态系统，包括河道和位于河道内的岛屿，所述岛屿包括位于岛屿水面以上表面，由水生植物构成的第一水生植物层。具体的，所述岛屿从下至上依次为大颗粒石层、砾石层、石沙层、泥沙层、第一水生植物层；所述大颗粒石层、砾石层、石沙层、泥沙层的粒径依次递减。当所述河道呈S形时，所述岛屿包括一面是凹形的凹形岛和一面是凸形的凸形岛。优选的，所述岛屿水面以下部分外表面上还有由水生植物构成的第二水生植物层。采用本发明所述的河流岛屿净化生态系统，集河道污水处理、河道观赏性、防洪性、河道生态效益性为一体，提供了一种具有环保、生态和经济效益的一种生态处理模式。

Description

一种河流岛屿净化生态系统

技术领域

本发明涉及一种河流岛屿净化生态系统。

背景技术

目前，我国正处于工业化中期向工业化中后期的发展进程中，工业污染仍然严重；且随着城镇化进程的加快，生活污水也越来越多、量越来越大；还有城市暴雨径流和农业面源污染等排放的大量污水废水，河道污染严重，我国目前的引进污水厂进行处置排放的方式已不能满足生态环境治理要求和社会的飞速发展。污水处理厂耗资巨大、占地面积广，存在收集污水能力有限、废水不收集且不产生直接的经济效益等缺点。

我国河流经济效益低，未能得到充分利用；河道观赏性能较差；部分河道时有洪水灾害发生，随着河道的河堤修缮和钢筋水泥化，河道中原有生态系统遭到破坏，部分地区鱼虾绝迹，生态系统脆弱。

现有技术中在河流中人工构建岛屿多是为景观或造地考虑，利用工程建设中产生的建筑废料或多余土方在河道水道中无序堆砌形成人工岛屿，未有专门为实现河流环保目标而有针对性的设计一种具备较强环保功能，综合利用河道水流自然特性，水生植物特性和岛屿本体结构等因素建造的河流岛屿净化生态系统。

发明内容

为利用河道水流，水生植物和岛屿本体结合对河道水道进行生态保护，本发明提供一种河流岛屿净化生态系统。

本发明所述河流岛屿净化生态系统，包括河道和位于河道内的岛屿，所述岛屿包括位于岛屿上表面，由水生植物构成的第一水生植物层。

所述岛屿为人工构建的岛屿，河道可以是天然河道也可以人工建造的河道

具体的，所述岛屿从下至上依次为大颗粒石层、砾石层、石沙层、泥沙层、第一水生植物层；所述大颗粒石层、砾石层、石沙层、泥沙层的粒径依次递减。

进一步的，所述大颗粒石层、砾石层、石沙层的上表面均呈中心向四周高度递增的凹状。

更进一步，所述大颗粒石层、砾石层、石沙层的上表面中心向四周高度递增的高度递增率是递减的。

进一步的，所述泥沙层的上表面呈中心向四周高度递减的圆弧凸状。

更进一步的，所述泥沙层的最低点高度高于所述河道的枯水期水位线且低于平水期水位线，所述泥沙层的最高点高度不低于丰水期水位线。

优选的，所述岛屿形状为两端小、中间大的流线型梭状。

具体的，所述河道为S形河道，河道的河岸包括向河心延伸的凸起河岸部和远离河心收缩的凹陷河岸部，所述岛屿包括一面是凹形的凹形岛和一面是凸形的凸形岛，所述凹形岛位于S形河道中靠近凸起河岸部的部分，凹形一面面向凸起河岸部，所述凸形岛位于S形河道中靠近凹陷河岸部的部分，凸形一面面向凹陷河岸部。

优选的，所述河道为S形河道，所述岛屿还包括向被水流冲刷河岸方向延伸的延伸部分。

优选的，所述岛屿水面以下部分外表面上还有由水生植物构成的第二水生植物层。

采用本发明所述的河流岛屿净化生态系统，集河道污水处理、河道观赏性、防洪性、河道生态效益性为一体，修建该系统耗时耗资小，系统运行维护费用低，生态环保功能显著，综合利用河道水流自然特性，水生植物和岛屿本体结构等因素，提供了一种具有环保、生态和经济效益的一种生态处理模式。

附图说明

图1示出本发明的一种具体实施方式示意图；

图2示出本发明的另一种具体实施方式示意图；

图3示出本发明所述岛屿的剖面示意图；

各图中附图标记名称为： 1.大颗粒石层，2.砾石层，3 .石沙层，4.泥沙层，5.第一水生植物层，6.岛屿，7. 凹型岛，8.凸型岛，9.S型河道，10.河道，11.枯水期水位线，12.平水期水位线，13.丰水期水位线；

图1和图2中箭头表示河道水流方向。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述河流岛屿净化生态系统，包括河道和位于河道内的岛屿，所述岛屿包括位于岛屿上表面，由水生植物构成的第一水生植物层。

所述岛屿为人工构建的岛屿，河道可以是天然河道也可以人工建造的河道。

在自然河道或人工河道内构造岛屿，可以利用岛屿与水流的接触面吸附阻挡河道中的悬浮物杂质，利用第一水生植物层的水生植物根系部分，对河道中的污染物进行生物吸附，岛屿上布置第一水生植物层同时起到河道美化作用。

具体的，所述岛屿从下至上依次为大颗粒石层、砾石层、石沙层、泥沙层、第一水生植物层；，所述大颗粒石层、砾石层、石沙层、泥沙层的粒径依次递减。

在河道中，岛屿位于水面以下的部分长期受河水冲刷，从下至上各层主要成分的粒径依次减少，利于在长期受水流冲刷时保持稳固状态。

进一步的，所述大颗粒石层、砾石层、石沙层的上表面均呈中心向四周高度递增的凹状。大粒径层中间低周边高，为较小粒径层创造了一个相对封闭的保护空间，便于保护较小粒径层不易被河水冲走，且免受河中具备一定质量和冲击力的悬浮物冲击。优选的，可以在大粒径层的迎水面，也就是冲刷面方向加强大粒径层的抗冲击性，例如增加大粒径层在迎水面的厚度或颗粒直径，或增强颗粒之间的咬合度，例如在迎水面使用打碎的大块碎石。

更进一步，所述大颗粒石层、砾石层、石沙层的上表面中心向四周高度递增的高度递增率是递减的。如图3所示，岛屿中大颗粒石层1、砾石层2、石沙层3、泥沙层4、水生植物层5紧密结合、中间无缝隙、无层间障碍，大颗粒石层的上表面中心向四周高度递增的递增率最大，使大颗粒石层上表面最高点与最低点的高度差最大，砾石层次之，石沙层最小。该结构实际增强了大粒径层在四周部分的厚度，增强了岛屿水线以下部分的抗冲刷性能。

进一步的，所述泥沙层的上表面呈中心向四周高度递减的圆弧凸状。

上述岛屿各层一个具体的实施例为：大颗粒石层粒径为50-100毫米，砾石层粒径为15-40毫米，石沙层粒径为2-10毫米，泥沙层粒径为1-3毫米。

再一个具体的实施例为：大颗粒石层1、砾石层2、石沙层3的上表面呈顶点向下的倒扣椭圆锥状，圆锥顶角在各个截面的大小不同，但整体呈递减，圆锥的顶角分别为100-110度、120-130度、135-150度。

泥沙层实际是岛屿本体的最上层，泥沙层上表面呈圆弧凸状，泥沙层中部较厚，高度较高可以防止岛屿表层积水，提高泥沙层的使用寿命。

更进一步的，所述泥沙层的最低点高度高于所述河道的枯水期水位线，且低于平水期水位线，所述泥沙层的最高点高度不低于丰水期水位线。一方面减少泥沙层被水流冲刷，在来水量大时利用水中泥沙补充泥沙层在平时的流失，同时利于枯水期泥沙层完全裸露时维护人员上岛修整岛屿。

优选的，所述岛屿形状为两端小、中间大的流线型梭状。流线型梭状易于减少水流冲刷度，延长岛屿寿命，并且减少了对水流的阻挡，利于洪水季节行洪。在图1所示的直流河道中，优选将岛屿设置在离河边缘1/2-1/3河道整体宽度之间，防冲刷和行洪效果较好。

具体的，所述河道为S形河道，河道的河岸包括向河心延伸的凸起河岸部和远离河心收缩的凹陷河岸部，在S形河道中有一面是凹形的凹形岛和一面是凸形的凸形岛，所述凹形岛位于S形河道中靠近凸起河岸部的部分，凹形一面面向凸起河岸部，所述凸形岛位于S形河道中靠近凹陷河岸部的部分，凸形一面面向凹陷河岸部。凹形岛和凸形岛的设置增大了S形河道弯曲部分的水流与岛屿的接触面，利于对悬浮物的吸附处理。

优选的，所述河道为S形河道，所述岛屿还包括向被水流冲刷河岸方向延伸的延伸部分。岛屿前端靠近被冲刷河岸，这样能把水流分开，减少对被冲刷河岸的冲刷，同时减少被冲刷对岸的泥沙淤积。

优选的，所述岛屿水面以下部分外表面上还有由水生植物构成的第二水生植物层。

第二水生植物层可以利用自然形成，在河道中构造岛屿后，经历一段时间，岛屿周边会自动附着水生植物形成所述第二水生植物层，第二水生植物层对水中固体悬浮物和溶解化学污染成分具备生物消化和沉淀滞留等功能。并且鱼类等水生动物会在第二水生植物层周边或者内部居住繁殖，利于河道生态系统多样性和完整性的维持和恢复，并可创造一定的经济效益和景观效应。

所述第一水生植物层的水生植物可以包括芦苇，美人蕉、菖蒲等成活率高，生长周期长并适合湿地地区生长的植物。第二水生植物层除上述植物外，还可以种植莲藕、水草等在水面和水面以下生长，并具备一定经济效益的水生植物。

本发明所述的河流岛屿净化生态系统构建时可以利用现有河道，也可以通过在人工开凿的河道水道中构造岛屿实现，使用天然水道时，可以利用天然水道内的自然岛屿进行改造续接。使用过程中可以对岛屿进行定期巡察、修整、使岛屿不阻碍水流、不无限制扩大、不阻碍交通运输。

发明人对本发明所述河流岛屿净化生态系统的进行了包括下表中三个实施例的验证，三个实施例中河道为宽度20米左右的天然河道，利用天然河道中的自然岛屿改造和续接以及人工构造岛屿对本发明进行验证，岛屿面积均长20-40米，宽3-10米，面积约在150-250平米左右，建造成本、维护成本以及可计算的经济效益具体内容见表一：    表一

	例1	例2	例3
				岛屿来源	改造岛屿	续接岛屿	人工岛屿
岛屿所在河道	S型河道	S型河道	直行河道
				收获水草/月	450kg	530 kg	320 kg
收获蔬菜/月	50 kg	78 kg	23 kg
				修缮周期	一个月一次	一个月一次	一个月一次
修建时耗资	5000元	2万元	5万元

从表一可见，本发明所述的河流岛屿净化生态系统可以采用人工构造和对天然岛屿改造实现，一次修建完成后，每月或更长时间定期维护一次即可，可以通过在第一水生植物层和第二水生植物层种植具有经济价值的水草或蔬菜实现一定的维护收益，，节约了维护成本。

采用本发明所述的河流岛屿净化生态系统，集河道污水处理、河道观赏性、防洪性、河道生态效益性为一体，修建该系统耗时耗资小，系统运行维护费用低，生态环保功能显著，综合利用河道水流自然特性，水生植物和岛屿本体结构等因素，提供了一种具有环保、生态和经济效益的一种生态处理模式。

前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或显然以另一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种河流岛屿净化生态系统，包括河道（10）和位于河道（10）内的岛屿(6)，其特征在于：所述岛屿（6）包括位于岛屿上表面，由水生植物构成的第一水生植物层（5）。

2.如权利要求1所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述岛屿（6）从下至上依次为大颗粒石层（1）、砾石层（2）、石沙层（3）、泥沙层（4）、第一水生植物层（5）；所述大颗粒石层（1）、砾石层（2）、石沙层（3）、泥沙层（4）的粒径依次递减。

3.如权利要求2所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述大颗粒石层（1）、砾石层（2）、石沙层（3）的上表面均呈中心向四周高度递增的凹状。

4.如权利要求3所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述大颗粒石层（1）、砾石层（2）、石沙层（3）的上表面中心向四周高度递增的高度递增率递减。

5.如权利要求2所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述泥沙层（4）的上表面呈中心向四周高度递减的圆弧凸状。

6.如权利要求5所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述泥沙层（4）最低点高度高于所述河道的枯水期水位线（11）且低于平水期水位线（12），所述泥沙层最高点高度不低于丰水期水位线（13）。

7.如权利要求1所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述岛屿（6）形状为两端小、中间大的流线型梭状。

8.如权利要求1所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述河道为S形河道（9），所述S形河道（9）的河岸包括向河心延伸的凸起河岸部和远离河心收缩的凹陷河岸部，所述岛屿包括一面是凹形的凹形岛（7）和一面是凸形的凸形岛（8），所述凹形岛（7）位于S形河道（9）中靠近凸起河岸部的部分，凹形一面面向凸起河岸部，所述凸形岛（8）位于S形河道（9）中靠近凹陷河岸部的部分，凸形一面面向凹陷河岸部。

9.如权利要求1所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述河道为S形河道（9），所述岛屿(6)还包括向被水流冲刷河岸方向延伸的延伸部分。

10.如权利要求1所述的河流岛屿净化生态系统，其特征在于：所述岛屿水面以下部分外表面上还有由水生植物构成的第二水生植物层。

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