CN107459142A - 一种用于城市景观河道的生态潜坝系统及施工方法 - Google Patents

一种用于城市景观河道的生态潜坝系统及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于城市景观河道的生态潜坝系统及施工方法。所述生态潜坝系统包括潜坝、消力池、水车、沉水植物、排泥槽；所述消力池包括护坦和尾坎；所述潜坝和消力池由挂膜石笼网箱建造。从坝顶跌落的水流驱动水车旋转，不断将消力池内水体卷起、跌落，使得水体沿程充分掺气溶氧，促进生物膜分解水中富营养物质，产生的污泥自动汇入排泥槽排出；尾坎处沉水植物吸收水中剩余富营养物质，进一步净化水体。所述施工方法如下：一、清理河床；二、制作挂膜石笼网箱；三、现场安装固定。本发明驱动下泄水体自动掺气溶氧，采用生物膜法、植物修复等生态技术持续净化河道水体，具有净水效果好、生态美观、施工简单、维护方便、成本低等优点。

Description

一种用于城市景观河道的生态潜坝系统及施工方法
技术领域
本发明属于水利工程及环境工程领域，特别涉及一种用于城市景观河道的生态潜坝系统及施工方法。
背景技术
城市景观河道因集雨面积小、与周边水系连通性差，常常出现河道水体污染、流量小甚至断流现象，严重影响城市的生态环境。潜坝作为一种兼具“蓄水”与“泄水”功能的低水头水工建筑物，能有效调节坝前水位和下泄流量，保障了河道生态流量和景观用水，在城市景观河道中得到广泛应用。然而，由于拦蓄作用，水速减缓，传统潜坝易加剧河道水体富营养化，破坏河道生态环境，影响城市景观。
目前，解决传统潜坝加剧城市河道水体富营养化问题的方法主要有三类。第一，修建净水厂或连通人工湿地，将富营养化水体引入净化后再输回。该方法建设成本高、运行管理复杂。第二，利用动力曝气装置对水体进行强制增氧，促使河道内生物吸附分解水体中富营养物质，净化水体。该方法需安装动力曝气装置，建设与运行成本高，运行管理也不方便。第三，定期向水体投入化学药剂，通过化学反应净化水体。该方法需使用化学药剂，成本高，会给水生环境造成新污染。上述三类方法虽能较好解决河道水体富营养化问题，但存在成本高、运行管理不方便、或不生态等不足。
发明内容
针对传统潜坝加剧城市河道水体富营养化问题，本发明驱动下泄水体自动掺气溶氧，采用生物膜法、植物修复等生态技术持续净化河道水体，提供了一种具有净水效果好、生态美观、施工简单、维护方便、成本低等优点的生态潜坝系统及施工方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下。
本发明公开了一种用于城市景观河道的生态潜坝系统及施工方法。所述生态潜坝统包括潜坝、消力池、水车、沉水植物、排泥槽；所述消力池包括护坦和尾坎；所述潜坝和消力池由挂膜石笼网箱建造；所述水车位于所述潜坝的下游和护坦首端的上方；所述沉水植物位于尾坎坎顶。
进一步地，所述潜坝和消力池采用的挂膜石笼网箱，其网孔大小为0.04m~0.13m，其填充的碎石粒径大小为0.05m~0.15m，所选用的碎石粒径必须大于石笼网箱网孔的直径，并在碎石上挂生物膜。
进一步地，所述潜坝的坝高为0.5m~3m，跌坎高度为0.1m~0.4m。
进一步地，所述水车上游端距所述潜坝下游面1~3m，底部淹没深度为叶片高度的0.5~1倍，沿坝轴线方向依次布置水车，各个水车之间的间距为1~3m。
进一步地，所述消力池尾坎坎顶高程与下游河床高程一致。
进一步地，所述沉水植物采用生长在水下的植物，如：苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等。
进一步地，所述施工方法具体如下：第一，河床清理。对坝址处的河床进行开挖清理。第二，挂膜石笼网箱制作。在预制工厂按照设计要求将生物膜挂在碎石上形成挂膜碎石，同时制作石笼网箱，最后将挂膜碎石填入石笼网箱内，形成特定的挂膜石笼网箱。第三，现场安装固定。利用吊车将在预制工厂完成的挂膜石笼网箱吊装在清理好的河床上，并对各个石笼网箱之间进行搭接加固处理，形成所述潜坝、消力池等结构，完成主体施工，将所述沉水植物种植在所述尾坎坎顶，最后将所述水车安装完毕即可。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几个方面。
1、持续净水、效果好。从坝顶跌落的水流驱动水车旋转，不断将消力池内水体卷起、跌落，造成水体沿程充分掺气溶氧，高含氧水体流经由挂膜石笼网箱组成的潜坝和消力池时，其中富营养物质与生物膜发生氧化反应，被吸附分解，产生的污泥自动汇入排泥槽排出；尾坎处沉水植物吸收水中剩余富营养物质，进一步净化水体。整个生态潜坝系统位于河道内，全天候自动运行，通过生物膜法、植物修复等生态技术共同作用实现了对河道水体的持续净化，效果好。
2、生态美观。一方面，整个系统具备良好的净水效果，对景观河道的生态环保起到了极好的作用；另一方面，潜坝、消力池均采用石笼网箱搭建并且消力池尾坎上种植沉水植物，同时潜坝跌水、水车旋转和消力池掺混等现象，均具有极好的美观效果。
3、施工简单、维护方便。施工时，按照设计要求将填充好挂膜碎石的石笼网箱吊装到清基河床内固定，再逐一连接好各石笼网箱即可；在运行维护中若更换石笼网箱，只需直接吊装更换即可。
4、成本低。一方面，本发明的主体结构均由工厂预制，现场吊装完成，降低了施工费用，且该结构位于河道内，无需占用土地资源，减少了土地费用；另一方面，本发明利用潜坝跌水、水车自动旋转和消力池掺混等多种联合作用方式使水体充分溶氧，整个系统充分利用水流运动特性，在运行期间无需提供动力。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
在图中：1—潜坝；2—消力池；3—水车；4—沉水植物；5—排泥槽。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步的详细的说明。
实施例1。
本发明公开了一种用于城市景观河道的生态潜坝系统及施工方法。所述生态潜坝统包括潜坝1、消力池2、水车3、沉水植物4、排泥槽5；所述消力池2包括护坦和尾坎；所述潜坝1和消力池2由挂膜石笼网箱建造；所述水车3位于所述潜坝1的下游和所述消力池2护坦首端的上方；所述沉水植物4位于尾坎坎顶。从坝顶跌落的水流驱动水车3旋转，不断将消力池2内水体卷起、跌落，造成水体沿程充分掺气溶氧，高含氧水体流经由挂膜石笼网箱组成的潜坝1和消力池2时，其中的富营养物质与生物膜发生氧化反应，被吸附分解，产生的污泥自动汇入排泥槽5排出；尾坎处沉水植物4吸收水中剩余富营养物质，进一步净化水体。
进一步地，所述潜坝1和消力池2采用的挂膜石笼网箱，其网孔直径为0.04m~0.13m，优选0.04m；其填充的碎石粒径大小为0.05m~0.15m，优选0.05m；所选用的碎石粒径必须大于石笼网箱网孔的直径，并在碎石上挂生物膜。填充小粒径碎石一方面可以增加比表面积，加大了生物膜与水体的接触面积，有利于水中富营养物质与生物膜反应；另一方面，减小了所述潜坝1的渗透系数，保证了上游蓄水水量。
进一步地，所述潜坝1的坝高为0.5m~3m，优选1m；跌坎高度为0.1m~0.4m，优选0.2m。坝高和跌坎高度影响到跌水曝气效果，同时也影响结构美观性。
进一步地，所述水车3上游端距所述潜坝1下游面1~3m，优选2m；底部淹没深度为叶片高度的0.5~1倍，优选0.5倍；沿坝轴线方向依次布置水车3，各个水车之间的间距为1~3m，优选2m。保证潜坝1的跌水带动所述水车3转动，促进水体自动溶氧增氧。
进一步地，所述消力池2尾坎坎顶高程与下游河床高程一致。保证生态潜坝系统与下游河床的衔接，同时由于河床渗透性差，所以对流经所述尾坎的水流有阻水作用，降低了其流速，保证了所述沉水植物4对水体中氮、磷等富营养物质的吸收，同时使得水体中净化产生的污泥沉积，最终汇入排泥槽5。
进一步地，所述沉水植物4采用生长在水下的植物，如：苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等。保证通过尾坎的水流中的富营养物质得到进一步吸收。
实施例2。
本发明还提供了一种用于景观河道的潜坝系统的施工方法具体如下：第一，河床清理。对坝址处的河床进行开挖清理。第二，挂膜石笼网箱制作。在预制工厂按照设计要求将生物膜挂在碎石上形成挂膜碎石，同时制作石笼网箱，最后将挂膜碎石填入石笼网箱内，形成特定的挂膜石笼网箱。第三，现场安装固定。利用吊车将在预制工厂完成的挂膜石笼网箱吊装在清理好的河床上，并对各个石笼网箱之间进行搭接加固处理，形成所述潜坝1、消力池2等结构，完成主体施工，将所述沉水植物4种植在所述消力池2尾坎坎顶，最后将所述水车3安装完毕即可。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改和者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种用于城市景观河道的生态潜坝系统，其特征在于，所述生态潜坝统包括潜坝、消力池、水车、沉水植物、排泥槽；所述消力池包括护坦和尾坎；所述潜坝和消力池由挂膜石笼网箱建造；所述水车位于所述潜坝的下游和所述护坦首端的上方；所述沉水植物位于所述尾坎坎顶。
2.根据权利要求1所述一种用于城市景观河道的生态潜坝系统，其特征在于，所述潜坝和消力池采用的挂膜石笼网箱，其网孔直径大小为0.04m~0.13m，其填充的碎石粒径大小为0.05m~0.15m，所选用的碎石粒径必须大于石笼网箱网孔的直径，并在碎石上挂生物膜。
3.根据权利要求1所述一种用于城市景观河道的生态潜坝系统，其特征在于，所述潜坝的坝高为0.5m~3m，跌坎高度为0.1m~0.4m。
4.根据权利要求1所述一种用于城市景观河道的生态潜坝系统，其特征在于，所述水车上游端距所述潜坝下游面1~3m，底部淹没深度为叶片高度的0.5~1倍，沿坝轴线方向依次布置水车，各个水车之间的间距为1~3m。
5.根据权利要求1所述一种用于城市景观河道的生态潜坝系统，其特征在于，所述消力池尾坎坎顶高程与下游河床高程一致。
6.根据权利要求1-5所述一种用于城市景观河道的生态潜坝系统的施工方法，其特征在于，所述施工方法具体如下：第一，对坝址处的河床进行开挖清理；第二，在预制工厂按照设计要求将生物膜挂在碎石上形成挂膜碎石，同时制作石笼网箱，最后将挂膜碎石填入石笼网箱内，形成特定的挂膜石笼网箱；第三，利用吊车将在预制工厂完成的挂膜石笼网箱吊装在清理好的河床上，并对各个石笼网箱之间进行搭接加固处理，形成所述潜坝、消力池等结构，完成主体施工，将所述沉水植物种植在所述尾坎坎顶，最后将所述水车安装完毕即可。
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