CN104195985A - 一种用于改善河渠水质的植物格栅 - Google Patents
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Abstract
本发明属于面源污染（非点源）控制技术领域，具体为一种用于改善河渠水质的植物格栅。该植物格栅主要由格栅、外端稳定墙（包括进水墙、排水墙等）及填料区组成，整个装置建于渠道或内河中，格栅设置于沟渠或内河前端，外端稳定墙采用钢混或砖混结构，设置于格栅下游。本发明用于生长微生物及水生植物，改善水泥硬化沟渠及内河径流水质，主要解决沟渠及内河堤岸和河床的硬化导致其内难以生长植物、光滑的内界面缺失了微生物附着生长的介质、水泥及混凝土制品隔断其径流与土壤的接触，散失了土壤的自净能力等问题，适用于农村农业径流、城市径流的处理，特别适用于以后水泥硬化沟渠及内河径流的处理。
Description
技术领域
本发明属于面源污染（非点源）控制技术领域，具体涉及一种用于改善河渠水质的植物格栅。
背景技术
近几年来，水泥及混凝土制品广泛的运用于城市及农村排水渠道、内河的建设，杜绝了渠道及内河杂草的生长，有利于渠道及内河排水通畅，保证渠道及内河的泄洪，同时，水泥硬化渠道也有效的保持了渠道及内河水土流失，减少了疏通沟渠及内河所带来的人工及机械开支，减小了管理成本。但同时，沟渠及内河堤岸和河床的硬化导致其内难以生长植物；光滑的内界面缺失了微生物附着生长的介质；水泥及混凝土制品隔断其径流与土壤的接触，散失了土壤的自净能力等，这些新的情况产生也一系列的生态环境问题，例如，内河水体变黑变臭；黑臭水体排入河湖引起下游水体水质恶化等。针对这些问题，生态沟渠、生态护坡及堤岸等的发明和应用，在很大的程度上提高了排水沟渠、内河的沿程自净能力，有效的改善了城市、农村径流的水质，而生态沟渠等系列技术运用于原有水泥硬化的沟渠及内河时，需要对混凝土拆除后重新设计及建设，建设成本较高。
本发明提及的植物格栅，针对水泥及混凝土制品带来的一系列问题，提供了一种生态补救措施，具有微生物及水生植物生长良好、径流水质改善明显、投资省、且不影响沟渠或内河原有排水及泄洪功能等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于改善河渠（包括内河或沟渠）水质的植物格栅，以解决沟渠及内河堤岸和河床的硬化导致其内难以生长植物，光滑的内界面缺失了微生物附着生长的介质，水泥及混凝土制品隔断其径流与土壤的接触，散失了土壤的自净能力等问题。
本发明提出的植物格栅，设置于沟渠或内河中，其结构如图1和图2所示，包括格栅1、外端稳定墙以及填料区4；格栅1设置在河渠前端 ，外端稳定墙以及填料区4构成一处理单元，处理单元位于河渠中、格栅1的下游10—80米处。
对于宽度较大（如宽度大于4米）的河渠，所述稳定墙包括进水墙2、排水墙3和连接墙5，与河渠堤岸一侧形成直角梯形，直角梯形围成的区域即为填料区4；稳定墙和填料区组成一处理单元，河渠中至少设置2个这样的处理单元，这2个处理单元分别靠河渠堤岸的一侧；在直角梯形中，河渠堤岸一侧为直角梯形底边，进水墙2为直角梯形斜边，迎着水流方向，排水墙3为直角梯形的直角边，背着水流方向，连接墙5连接于进水墙2和排水墙外端之间，为直角梯形的上底边；直角梯形的高度a（即河渠堤岸与连接墙5之间的距离，也是排水墙3的长度）为河渠宽度的一半，上底长c：高度a比值为1-5，（下底长b-上底长c）: 高度a比值为1-3，2个处理单元之间的距离d：高度a比值为1-2。
本发明中，稳定墙可采用钢筋砖混结构。
本发明中，所述的格栅1可用于截留径流所携带的固体垃圾，格栅1中的栅条间距为1cm-5cm。
本发明中，所述的外端稳定墙上平面在同一水平位，墙体高度为30-50 cm。具体由河渠深度确定。
所述的进水墙2水流方向留有孔道，便于水流通过，孔道口面积为进水墙2面积的10-50%。所述的排水墙3水流方向留有与进水墙2上类似大小的孔道。
所述的进水墙2截面为下宽上窄的直角梯形，梯形斜边迎着水流方向。
所述的排水墙3和连接墙5为直立墙，截面为矩形。
本发明中，所述的填料区4中所使用的填料可为卵石、碎石、青石、粗砂及吸湿性的颗粒填料，如陶粒中的一种或多种。
所述的填料区4中可种植香蒲、芦苇、水葱、茭白等宿根类挺水植物。
本发明中，若植物格栅建设地点渠道及内河宽度比较窄（<4m），植物格栅的处理单元可采用矩形形状，即外端稳定墙包括进水墙2、排水墙3，进水墙2及排水墙3两端分别与两侧堤岸相接，构成矩形（这里没有连接墙5），取植物格栅长度f：宽度e的比值为2-5，矩形格栅至少建设1个，其余条件保持不变。
本发明的植物格栅一般建于沟渠或内河水流平缓地带，若水流较急，应在上游建立拦水坝或拦水墙，以减缓水流速度。
本发明提供的植物格栅，可使微生物及水生植物生长良好，投资省，可用于水泥硬化沟渠及内河径流水质改善。适用于农村农业径流、城市径流的处理，特别适用于以后水泥硬化沟渠及内河径流的处理。
附图说明
图1为处理单元为直角梯形的植物格栅结构图示 。
图2为处理单元为矩形的植物格栅结构图示 。
图中标号：1为格栅，2为进水墙，3为排水墙，4为填料区，5为连接墙。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：
基本资料：某城市内河径流，主要为雨水径流、污水管网跑冒滴漏及沿河居民排水，水流平缓，水质为劣五类，水体中含大量的固体垃圾，SS高达200，上面生长了大量的浮萍，内河宽度10m，平日水深为40cm，汛期水深3m，内河河床及河堤硬化时间为3年。
参照图1所示，由外端稳定墙（包括进水墙2、排水墙3和连接墙5）及填料区4组成，外端稳定墙采用砖混结构，说明如下：
在处理单元上游50m处设置格栅，格栅为角铁焊制，格栅的栅条间距为3cm，高度为50cm，环卫工人每周清理格栅1次。设置图1直角梯形处理单元2对共4个，其中，高度a=5m，下底长b=20m，上底长c=10m，2个处理单元之间的距离d=15m。外端稳定墙（包括进水墙2、排水墙3和连接墙5）墙体离河床高度为30cm，进水墙2为穿孔花墙，孔尺寸为12mm×12cm，进水墙上端面宽度24cm，下底面宽度为50cm，排水墙3和连接墙5宽度为24cm直立墙。填料区4内使用的填料为：下层为10cm粒径4-8cm的碎石，中层为10cm粒径1-2cm的净水陶粒，上层为粒径2-4cm的碎石。各处理单元填料区4内种植相同品种的水生植物，由水流方向，前2个种植芦苇，后2个分别种植香蒲及水葱。
本发明的有益效果：经过2个月的运行，水体变清，表面浮萍及固体垃圾消失，SS减小到40，同时，对COD、TN、TP都有一定的去除效果，并且形成了沿河的湿地景观。
实施例2：
基本资料：某农村排水渠道，主要为农业及居民排水等，水体呈黑色，发臭，水体表面含有大量的固体垃圾，夏日可见黑膜产生，渠道宽度3m，渠道深度1m，平日水深为30cm，流速不超过1m/日，汛期满渠，硬化时间达5年，为该村有名的臭水沟。
参照图2所示，外端稳定墙（包括进水墙2、排水墙3）及填料区4组成，采用砖混结构。说明如下：
在处理单元上游10m处设置格栅，格栅为角铁焊制，格栅的栅条间距为4cm，高度为50cm，村委会组织工人每周清理格栅1次。设置图2矩形植物格栅单元3个，其中，宽度e=3m，长度f=10m，格栅间距5m，进水墙2、排水墙3直接与渠堤相接，墙体离河床高度为40cm，进水墙2为穿孔花墙，孔尺寸为12mm×12cm，进水墙上端面宽度24cm，下底面宽度为50cm，排水墙3和连接墙5宽度为24cm直立墙。填料区4内使用的填料为混合砂石料。第一个处理单元填料区4内种植芦苇，第二三个处理单元填料区4内种植多种宿根类挺水植物，主要有芦苇、香蒲、水葱及茭白等。
经过3个月的运行，水质明显变清，某次的监察数据如下：
。
Claims (8)
1.一种用于改善河渠水质的植物格栅，设置于沟渠或内河中，其特征在于包括格栅、外端稳定墙以及填料区；格栅设置在河渠前端，外端稳定墙以及填料区构成一处理单元，处理单元位于河渠中、格栅的下游；
对于宽度大于4米的河渠，所述外端稳定墙包括进水墙、排水墙和连接墙，与河渠堤岸一侧围成直角梯形，直角梯形围成的区域即为填料区；稳定墙和填料区组成一处理单元，河渠中至少设置2个这样的处理单元，这2个处理单元分别靠河渠堤岸的一侧；在直角梯形中，河渠堤岸一侧为直角梯形底边，进水墙为直角梯形斜边，迎着水流方向，排水墙为直角梯形的直角边，背着水流方向，连接墙连接于进水墙和排水墙外端之间，为直角梯形的上底边；直角梯形的高度a为河渠宽度的一半，上底长c：高度a比值为1-5，（下底长b-上底长c）：高度a比值为1-3，2个处理单元之间的距离d：高度a比值为1-2；
对于宽度小于4米的河渠，所述外端稳定墙包括进水墙、排水墙，进水墙2及排水墙两端分别与两侧堤岸相接，构成矩形，矩形长度f：河渠宽度e的比值为2-5，矩形格栅至少建设1个。
2.根据权利要求1所述的用于改善河渠水质的植物格栅，其特征在于所述的外端稳定墙采用钢筋砖混结构。
3.根据权利要求1所述的用于改善河渠水质的植物格栅，其特征在于所述的格栅中的格子间距为1cm-5cm。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于改善河渠水质的植物格栅，其特征在于所述的外端稳定墙上平面在同一水平位，墙体高度为30-50 cm。
5.根据权利要求1、2或3所述的用于改善河渠水质的植物格栅，其特征在于所述的进水墙水流方向留有孔道，孔道口面积为进水墙2面积的10-50%；所述的排水墙3水流方向留有与进水墙2上类似大小的孔道。
6.根据权利要求1、2或3所述的用于改善河渠水质的植物格栅，其特征在于所述的进水墙截面为下宽上窄的直角梯形，梯形斜边迎着水流方向。
7.根据权利要求1、2或3所述的用于改善河渠水质的植物格栅，其特征在于所述的填料区中所使用的填料为卵石、碎石、青石、粗砂及吸湿性的颗粒填料中的一种或多种。
8.根据权利要求1、2或3所述的用于改善河渠水质的植物格栅，其特征在于所述的填料区中种植香蒲、芦苇、水葱、茭白等宿根类挺水植物。
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