CN107399826A - 一种利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于河道水质生态治理领域,具体涉及一种利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法及装置。该方法将水位控制在设定的上限值和下限值之间,将水质控制在设定的国家水质标准以上,该装置至少包括上游橡胶坝、下游橡胶坝、气体管道、输气站、在线监测水位装置、在线监测水质装置、生态浮岛和旋转装置。该技术方案的有益效果在于利用在线水位监测装置控制输气站对橡胶坝充气或放气,自动控制上游橡胶坝和下游橡胶坝之间河道的水位,利于生态浮岛上种植的植物生长;利用在线水质监测装置控制旋转装置,在水质较好时生态浮岛不旋转,减少了对水体的阻拦,在水质较差时生态浮岛进行旋转,既增加了植物与水体的接触面积,又增加了水体中的溶解氧。

Description

一种利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法及装置
技术领域
本发明属于河道水质生态治理领域,具体涉及一种利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法及装置。
背景技术
近年来,随着工业的发展和人口的增多,人类对水资源的污染越来越严重,生活污水、雨水等因素造成河段水体富营养化严重,水质恶化现象严重。有些河道的深度较浅,或者在平水期和枯水期水位较低,无法进行有效的治理。我国大部分水体的要求是水质达到四类水标准,一般的河流都无法达到这个标准,如何采用生态的办法治理水质已经成为饱受关注的热点问题。
现有的河水净化技术分为易位处理技术和原位处理技术,易位处理技术需要修建其他的构筑物,其投资太大,不适合大面积的推广,原位处理技术则通过生态的方法来实现水体的净化,比较易于推广。现有的河水净化技术都需要人工来进行后期的维护,不利于长期进行下去,在河水治理的过程中水质是实时变化的,会受到天气、水位等的影响,采用一成不变的方法来对待不能发挥最大的效果。目前常见的河水净化都会选择在河道中国建设生态浮岛,在中国实用新型专利“一种太阳能治理污染水体的生态浮岛”(CN201520168936)中提出了一种利用太阳能驱动生态浮岛浮床上的两个生物转轮,从而扰动水体增加植物对水体净化效果的方法。但是实际应用时该方法存在河道水位过低导致植物死亡、以及植物与水体接触面积小、净化效果差的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种能够自动控制河道水位利于生态浮岛的植物生长,水质不达标时增加生态浮岛的植物与水体接触面积的技术方案。
本发明的技术方案提供了一种利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法,包括以下步骤:
(1)在一段河道的上下游分别设置上游橡胶坝和下游橡胶坝,当监测到河道水位高于设定的上限值时,对上游橡胶坝充气,对下游橡胶坝放气;当在线水位监测装置监测到水位低于设定的下限值时,对上游橡胶坝放气,对下游橡胶坝充气;将水位控制在设定的上限值和下限值之间;
(2)在两个橡胶坝之间设置一个以上生态浮岛,在生态浮岛上种植植物,当监测到河道水质低于设定的国家水质标准时,生态浮岛旋转;将水质控制在设定的国家水质标准以上。
而且,根据上述方法本发明还提供了一种用于实施利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法的装置,至少包括上游橡胶坝、下游橡胶坝、气体管道、输气站、在线监测水位装置、在线监测水质装置、生态浮岛和旋转装置,上游橡胶坝位于河道上游,下游橡胶坝位于河道下游,上游橡胶坝和下游橡胶坝均通过气体管道与输气站连接,气体管道与输气站之间设有气阀,气阀和输气站均与在线监测水位装置连接,在线水位监测装置至少包括水位探头、电缆和水位控制模块;设于两个橡胶坝之间的生态浮岛与旋转装置连接,旋转装置与在线监测水质装置连接,旋转装置至少包括固定桩,电机和中心转轴,在线监测水质装置至少包括水质探头、电缆和水质控制模块。
而且,旋转装置的固定桩插入水底,电机设置在固定桩上,中心转轴与生态浮岛相连。
而且,生态浮岛上种植的植物为挺水植物,挺水植物为黑麦草、美人蕉、水竹、芦苇、香蒲、香菇草、水芹、空心菜、鸢尾、睡莲、狐尾藻中的一种或两种以上的任意组合。
而且,生态浮岛包括浮岛框架和一个以上种植盘,种植盘呈阵列分布于浮岛框架内。
而且,所述电缆、水位控制模块和水质控制模块表面均设有防水层。
而且,所述水位探头和水质探头位于距离生态浮岛1m以内的水中。
本发明所提供的装置的一种具体使用方法为:当在线水位监测装置监测到水位高于1.6m时,气阀打开,输气站对上游橡胶坝充气,对下游橡胶坝放气;当在线水位监测装置监测到水位低于1.4m时,气阀打开,输气站对上游橡胶坝放气,对下游橡胶坝充气;当在线水位监测装置监测到水位为1.4m-1.6m时,气阀关闭,由此可以将上游橡胶坝和下游橡胶坝之间河道的水位控制在1.4m-1.6m。当在线监测水质装置监测到水质低于四类标准时,旋转装置的电机工作带动中心转轴旋转,中心转轴带动生态浮岛旋转;当在线监测水质装置监测到水质达到四类标准以上时,生态浮岛不旋转,由此将水质控制在设定的国家水质标准以上。其中水质的四类标准是指依照国家环保总局发布的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的,主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
本发明的有益效果在于:1.利用在线水位监测装置控制输气站对橡胶坝充气或放气,自动控制上游橡胶坝和下游橡胶坝之间河道的水位,利于生态浮岛上种植的植物生长;2.通过设置两个橡胶坝既能延长河水的停留时间,又能使河水与种植盘里的植物充分接触,增加了净化效果,同时两橡胶坝之间的河道成为了一个具备调蓄功能的水体;3.生态浮岛内的植物能够直接从河水中吸收营养物质,为其生长所利用,通过定期的收割,使水体中营养物质得到有效的控制,从而起到生态修复的作用;4.利用在线水质监测装置控制旋转装置,在水质较好时生态浮岛不旋转,减少了对水体的阻拦,在水质较差时生态浮岛进行旋转,既可以增加植物与水体的接触面积,又可以增加水体中的溶解氧;5.生态浮岛中的植物可以吸附水体中的悬浮物,增加水体的透明度;6.生态浮岛中的植物可以增加河道的景观效果;
附图说明
图1是用于实施利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法的装置的平面示意图。
图2是旋转装置的结构示意图。
其中:1.上游橡胶坝;2.气体管道;3.气阀;4.输气站;5.电缆;6.水位控制模块;7.水位探头;8.下游橡胶坝;9.旋转装置;10.生态浮岛;11.水质探头;12.水质控制模块;13.电机;14.中心转轴;15.固定桩;16.水底;17.河道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细具体说明。
本发明提供了一种利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法,包括以下步骤:
(1)在一段河道的上下游分别设置上游橡胶坝和下游橡胶坝,当监测到河道水位高于设定的上限值时,对上游橡胶坝充气,对下游橡胶坝放气;当在线水位监测装置监测到水位低于设定的下限值时,对上游橡胶坝放气,对下游橡胶坝充气;将水位控制在设定的上限值和下限值之间;
(2)在两个橡胶坝之间设置一个以上生态浮岛,在生态浮岛上种植植物,当监测到河道水质低于设定的国家水质标准时,生态浮岛旋转;将水质控制在设定的国家水质标准以上。
根据上述方法,本发明还提供了一种用于实施利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法的装置,图1是用于实施利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法的装置的平面示意图,至少包括上游橡胶坝1、下游橡胶坝8、气体管道2、输气站4、在线监测水位装置、在线监测水质装置、生态浮岛10和旋转装置9,上游橡胶坝1位于河道17上游,下游橡胶坝8位于河道17下游,所述橡胶坝是充气式橡胶坝,上游橡胶坝1和下游橡胶坝8均通过气体管道2与输气站4连接,气体管道2与输气站4之间设有气阀3,气阀3和输气站4均与在线监测水位装置连接,在线水位监测装置至少包括水位探头7、电缆5和水位控制模块6;设于两个橡胶坝之间的生态浮岛10与旋转装置9连接,旋转装置9与在线监测水质装置连接,旋转装置9至少包括固定桩15,电机13和中心转轴14,在线监测水质装置至少包括水质探头11、电缆5和水质控制模块12。
该装置的使用方法是当在线水位监测装置监测到水位高于1.6m时,水位控制模块控制气阀打开,输气站对上游橡胶坝充气,对下游橡胶坝放气;当在线水位监测装置监测到水位低于1.4m时,水位控制模块控制气阀打开,输气站对上游橡胶坝放气,对下游橡胶坝充气;当在线水位监测装置监测到水位为1.4m-1.6m时,水位控制模块控制气阀关闭,输气站不充气也不放气。由此可以将上游橡胶坝和下游橡胶坝之间河道的水位控制在1.4m-1.6m。
图2是旋转装置9的结构示意图,旋转装置9的固定桩15插入水底16,电机13设置在固定桩15上,中心转轴14与生态浮岛10相连,当在线监测水质装置监测到水质低于四类标准时,水质控制模块控制电机13工作,电机13工作带动中心转轴14旋转,中心转轴14带动生态浮岛10旋转;当在线监测水质装置监测到水质达到四类标准以上时,生态浮岛10不旋转。其中水质的四类标准是指依照国家环保总局发布的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的,主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
生态浮岛上种植的植物为挺水植物,挺水植物为黑麦草、美人蕉、水竹、芦苇、香蒲、香菇草、水芹、空心菜、鸢尾、睡莲、狐尾藻中的一种或两种以上的任意组合,植物的根系可以吸收水体中的营养物质,从而改善水质,生态浮岛的旋转装置与在线监测水质装置相连,水质低于四类标准时生态浮岛开始旋转,旋转时增加了植物根系和水体的接触面积,能够吸收更多的营养物质,在旋转时也能够扰动水体增加水体中的溶解氧;水质达到四类标准以上时生态浮岛停止旋转,减少对水体的阻拦;将上游橡胶坝和下游橡胶坝之间河道的水位控制在1.4m-1.6m之间更有利于挺水植物的根系在水中生长。
生态浮岛包括浮岛框架和种植盘,浮岛框架的水平横截面是长6m宽3m的长方形,种植盘呈阵列分布于浮岛框架内,由于种植盘有多个,种在种植盘上的挺水植物的数量和种类可以根据实际需要选取。
电缆、水位控制模块和水质控制模块表面均设有防水层,水位探头和水质探头位于距离生态浮岛1m以内的水中。
以下是本技术方案的两个具体实际实用例。
实际实用例1:在北方一条水位较低的河道中采用本项技术,两橡胶坝之间的长度为2km,河道的宽度为13m,生态浮岛的大小为宽3m长6m高0.2m,生态浮岛位于河道的中央,种植的植物包括芦苇、香蒲、美人蕉和水竹,在线监测水质装置设置在在线监测水位装置的对岸,本河道由于地处北方,所以河道水位较低,采用本项技术后,该段河道水位升高,有效防止河道干涸,该段河道的溶解氧含量一直保持在较高的水平,水质也一直保持在四类标准左右。
实际实用例2:在一条污染严重的河道中采用本项技术,两橡胶坝之间的距离为3km,河道的宽度为12m,由于处理河段较长且水质较差,因此在河道中设置了两个宽3m长6m高0.4m的生态浮岛,使生态浮岛吸收营养物质的能力更强,种植的植物包括芦苇、香蒲、香菇草、空心菜、鸢尾和狐尾藻,由于本条河流污染较严重,因此生态浮岛长期保持在旋转的状态,但是治理效果明显,河道水体的透明度明显变好。

Claims (7)

1.一种利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在一段河道的上下游分别设置上游橡胶坝和下游橡胶坝,当监测到河道水位高于设定的上限值时,对上游橡胶坝充气,对下游橡胶坝放气;当在线水位监测装置监测到水位低于设定的下限值时,对上游橡胶坝放气,对下游橡胶坝充气;将水位控制在设定的上限值和下限值之间;
(2)在两个橡胶坝之间设置一个以上生态浮岛,在生态浮岛上种植植物,当监测到河道水质低于设定的国家水质标准时,生态浮岛旋转;将水质控制在设定的国家水质标准以上。
2.一种用于实施权利要求1所述的利用橡胶坝和生态浮岛修复河道生态的方法的装置,其特征在于:至少包括上游橡胶坝、下游橡胶坝、气体管道、输气站、在线监测水位装置、在线监测水质装置、生态浮岛和旋转装置,上游橡胶坝位于河道上游,下游橡胶坝位于河道下游,上游橡胶坝和下游橡胶坝均通过气体管道与输气站连接,气体管道与输气站之间设有气阀,气阀和输气站均与在线监测水位装置连接,在线水位监测装置至少包括水位探头、电缆和水位控制模块;设于两个橡胶坝之间的生态浮岛与旋转装置连接,旋转装置与在线监测水质装置连接,旋转装置至少包括固定桩,电机和中心转轴,在线监测水质装置至少包括水质探头、电缆和水质控制模块。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:旋转装置的固定桩插入水底,电机设置在固定桩上,中心转轴与生态浮岛相连。
4.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:生态浮岛上种植的植物为挺水植物,挺水植物为黑麦草、美人蕉、水竹、芦苇、香蒲、香菇草、水芹、空心菜、鸢尾、睡莲、狐尾藻中的一种或两种以上的任意组合。
5.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:生态浮岛包括浮岛框架和一个以上种植盘,种植盘呈阵列分布于浮岛框架内。
6.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述电缆、水位控制模块和水质控制模块表面均设有防水层。
7.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述水位探头和水质探头位于距离生态浮岛1m以内的水中。
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