CN107746112A - 立体式水生态修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立体式水生态修复系统，包括至少一个种植单元，所述种植单元包括设置在水面的挺水植物种植单元、设置在水下的沉水植物种植单元及滑轮组，所述滑轮组设置在挺水植物种植单元上，通过滑轮组设有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与沉水植物种植单元相连，所述钢丝绳的另一端固定在挺水植物种植单元上。本发明提供一种立体式水生态修复系统，专门针对目前水生植物生态修复技术中对沉水植物利用的不足进行改进，有效地克服了河道流速对植物的不利影响，同时沉水植物收割方便，避免了沉水植物对水体的二次污染。

Description

立体式水生态修复系统

技术领域

本发明涉及湖泊、河道及水库的水环境治理技术领域，具体涉及一种立体式水生态修复系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，城市污水的排放总量在不断地增加，而污水的处理率未能同步增长，大量废水未经处理直接进入到各式水体中，超出了水体自身能够净化的限度，导致水生态系统破坏越来越严重，水质性缺水已成为一个比较普遍的水生态灾害。由于河流、湖泊与人类的生活密切相关，因此当前严峻的河湖水体污染、水质恶化等问题已严重影响我国社会的发展、人民的生产生活。水生态修复成为目前人类面临的一项严峻挑战，如何改进水修复的方法，优化水修复的技术和工艺、降低水生态修复的资本投入和运行成本、减少水生态修复过程的能源消耗，提高水生态修复的综合效率，并在实际生活中被应用推广，切实解决水生态的修复的问题，成为一个非常迫切的任务。

目前，在水生态修复的各种手段中，水生植物生态修复技术由于能耗低、效果好、运行成本低的优势被广泛研究和应用。水生植物生态修复技术中采用的水生植物主要由4类：沉水植物、挺水植物、漂浮植物和浮叶植物，其中沉水植物在水质净化中起主要作用，占到80％左右，挺水植物占10％左右，沉水植物在生长过程中会大量吸收水体中的污染物质，并通过收割沉水植物的方式转移水体中过量的营养物质，还能够通过自身的光合作用为净化过程提供载体，调节水生态系统的位置循环速速，增加水体生物的多样性，控制藻类的生长，可以说沉水植物的生长是一个水生态修复工程项目能否成功的关键。因此，恢复和重建沉水植物群落是预防与治理水体富营养化等水环境污染的重要环节，然而传统的沉水植物种植受到外界的影响比较大，效果不理想，并且由于沉水植物的根系欠发达，河道流体会对刚种植下去的沉水植物产生伸拉、损动、拖曳作用，尤其是在流速相对较快的河道，沉水植物的存在变得很困难，此外，在收割沉水植物或者是沉水植物自然死亡时所带来的二次水体污染都严重制约着这种水生植物生态修复技术的应用和发展。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种立体式水生态修复系统，专门针对目前水生植物生态修复技术中对沉水植物利用的不足进行改进，有效地克服了河道流速对植物的不利影响，同时沉水植物收割方便，避免了沉水植物对水体的二次污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种立体式水生态修复系统，包括至少一个种植单元，所述种植单元包括设置在水面的挺水植物种植单元、设置在水下的沉水植物种植单元及滑轮组，所述滑轮组设置在挺水植物种植单元上，通过滑轮组设有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与沉水植物种植单元相连，所述钢丝绳的另一端固定在挺水植物种植单元上，当需要收割沉水植物时将固定在挺水植物种植单元上的钢丝绳打开，手动提拉钢丝绳，通过滑轮组的作用就可将沉水植物种植单元提升至水面处，这样方便沉水植物的收割。

所述挺水植物种植单元包括种植盘、“L”型浮板、固定桩和套环，所述固定桩按矩形状设置在水底某处，固定桩的长度视具体的水域和修复系统的规模而定，一般来说要高出常年正常水位1m；将套环嵌入在“L”型浮板的拐角处，四块所述“L”型浮板通过套环分别固定在四根固定桩的露出水面部分，所述的“L”型浮板可以根据水位升落；在四块“L”型浮板的四周设置种植盘，以四个“L”型浮板为内角组成回字形种植盘，所述滑轮组和钢丝绳分别设置在四块“L”型浮板上，四个“L”型浮板和种植盘构成一个回字形的人工浮岛，可以根据水位上升和回落。

上述方案中的滑轮组可以用手拉葫芦替代，将手拉葫芦设置在“L”型浮板上，使用时只需轻轻拉动就可以将水下的沉水植物种植盘提升上来。

进一步地，所述回字形种植盘可以是根据实际需要定制的整块种植盘也可以是由若干个边长为50cm的正方形种植盘拼接而成，每个种植盘的四边均设有卡口和卡口带，相邻两个种植盘通过卡口和卡口带配合连接，所述回字形种植盘的长宽比一般为7:1，在这个比例下种植盘中的挺水植物可以发挥最佳的修复效果。

进一步地，所述回字形种植盘的内外四周均设有PPR浮管，所述PPR浮管通过细钢丝固定在种植盘上，所述种植盘和“L”型浮板连接的部分也是通过细钢丝进行固定。

进一步地，在种植盘上种植有挺水植物，挺水植物的种植既可以达到修复水体和美化景观的效果，又能够对水面上的船只起到警示提醒的作用，挺水植物的选用品种视整个修复系统的大小及作用水域的具体情况而定，一般来说，为了不影响到沉水植物的光合作用，挺水植物选用个体为不易生长过高的品种。

所述沉水植物种植单元包括种植床及环绕在种植床四周的不锈钢钢管，所述种植床水平设置，且种植床的边长小于回字形种植盘的内边长，钢丝绳连接在种植床的四个角上，便宜提拉，为了增加种植床的稳定性，在种植床的四周环绕一圈不锈钢钢管，这样就增加了种植床的垂体配重，有效解决了水流对种植床的冲击，避免种植床在水体下晃动。

进一步地，所述种植床的上表面呈矩阵状分布有若干个正六边形的种植槽，在种植槽内种植有沉水植物，沉水植物可选育金鱼藻、矮生苦草、狐尾藻、轮叶黑藻等，具体选育品种视水域情况而定。

进一步地，有助于生物菌群的培养，所述种植盘和种植床之间还设有若干条微生物膜，所述微生物膜的一端与种植床的边缘连接，所述微生物膜的另一端与种植盘的内边缘连接。

本发明针对现有技术的不足，提供了一种立体式水生态修复系统，将原本各自作用的挺水植物和沉水植物有机地结合在一起形成一套立体式的水生态修复系统，并且对该系统进行了优化，其具体有益效果表现在：

1、通过滑轮组和钢丝绳或者手拉葫芦可以将水下的沉水植物种植单元提升或回落至任一位置，这样做使得沉水植物总是处在最佳的生长条件下，对于维持水生态系统发挥更好的作用；同时，在沉水植物需要收割时，可将沉水植物种植单元提升至水面，这样就方便了收割和清理，使得沉水植物的收割不再对水体产生二次污染；

2、挺水植物种植单元可以根据水位的变化进行升落，具有灵活性强的优势；

3、在沉水植物种植床四周环绕一圈不锈钢钢管，增加了种植床的垂体配重，这样就有效解决了水流对种植床的冲击，使得种植床在水下的存在不再困难；

4、在水面种植盘里种植的挺水植物具有很好的观赏性，可以美化环境，同时，挺水植物还可以对过往的船只起到警示作用；

5、在挺水植物种植盘和沉水植物种植床之间设置的微生物膜有助于生物菌群的培养，从而进一步净化水体。

附图说明

图1为本发明一种立体式水生态修复系统的整体结构示意图。

图2为本发明一种立体式水生态修复系统的主视图。

图3为本发明一种立体式水生态修复系统的俯视图。

图4为本发明的单个种植盘结构示意图(去掉了透视部分)。

图5为本发明的多个种植盘的拼接示意图。

图6为本发明的“L”型浮板和种植盘连接方式示意图(保留了种植盘的透视部分)。

图中所示：

100-种植单元，10-挺水植物种植单元，11-种植盘，11.1-卡口，11.2-卡口带，11.3-种植区，11.4-浮力区，12-“L”型浮板，13-固定桩，14-PPR浮管，15-套环，20-沉水植物种植单元，21-种植床，21.1-种植槽，21.2-沉水植物，22-不锈钢钢管，30-滑轮组，40-钢丝绳，50-微生物膜。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明。

如图1-3所示，本实施例提供一种立体式水生态修复系统，包括一个种植单元100，所述种植单元100包括设置在水面的挺水植物种植单元10、设置在水下的沉水植物种植单元20及滑轮组30，所述滑轮组30设置在挺水植物种植单元10上，通过滑轮组30设有钢丝绳40，所述钢丝绳40的一端与沉水植物种植单元20相连，所述钢丝绳40的另一端固定在挺水植物种植单元10上。

所述挺水植物种植单元10包括种植盘11、“L”型浮板12及固定桩13，所述固定桩13设置在水底，所述“L”型浮板12的拐角处设有套环15，所述套环15嵌入在“L”型浮板12中，所述“L”型浮板12通过套环15固定在固定桩13的露出水面部分，所述滑轮组30和钢丝绳40分别设置在四块“L”型浮板12上，所述种植盘11设置在四块“L”型浮板12的四周，并且以四个“L”型浮板12为内角拼接成回字形种植盘，在回字形种植盘11的内外四周均设有PPR浮管14。

进一步地，所述回字形种植盘11由若干个边长为50cm的正方形种植盘拼接而成，如图4、图5所示，每个种植盘11的四边均设有卡口11.1和卡口带11.2，相邻两个种植盘11通过卡口11.1和卡口带11.2配合连接，所述种植盘11上还设有用于种植挺水植物的种植区11.3和浮力区11.4，回字形种植盘11通过浮力区11.4的作用漂浮在水面。

进一步地，如图6所示，所述“L”型浮板12与其周围的种植盘11通过细钢丝连接。

所述沉水植物种植单元20包括种植床21及环绕在种植床21四周的不锈钢钢管22，所述种植床21水平设置，且种植床21的边长小于回字形种植盘11的内边长。

进一步地，如图3所示，所述种植床21的上表面呈矩阵状分布有若干个正六边形的种植槽21.1，所述种植槽21.1内种植有沉水植物21.2。

进一步地，所述种植盘11和种植床21之间还设有若干条微生物膜50，所述生物膜50的一端与种植床21的边缘连接，所述生物膜9的另一端与种植盘11的内边缘连接。

本实施例提供的一种立体式水生态修复系统的组装过程和使用方法如下：

首先，根据水域情况使用打桩机进行固定桩13的打桩作业，所述固定桩13选用直径为16cm的不锈钢钢管，将固定桩13打入水底入泥1到2米，固定桩13高于水域常年正常水位1到2米，如图1所示，固定桩13的个数为4根，形状为矩形；其次，在打桩作业的同时，进行“L”型浮板12的切割，切割形状为“L”型，所述“L”型浮板12是高密度泡沫外包不锈钢钢板制作而成的，其厚度为15cm，具有浮力大、使用时间长、对环境污染小的优点，在“L”型浮板12的拐角处嵌入一不锈钢套环15，通过套环15将“L”型浮板12固定在4根固定桩上，接下来进行种植盘11的拼接，多个种植盘11之间通过卡口11.1和卡口带11.2配合连接，拼接好后在种植盘11四周固定安装PPR浮管14，将种植盘11固定成一个整体后以四个“L”型浮板12为内角，安装在“L”型浮板12的周围形成回字形种植盘，该回字形种植盘可以随着水位的涨落而升降，至此挺水植物种植单元10安装完成，可在挺水植物种植单元10中种植相应的挺水植物，如多年生矮鸢尾和矮美人蕉等；

再次，进行沉水植物种植单元20的组装，将沉水植物种植床21水平设在挺水植物回字形种植盘11的正下方，种植床21的上表面设有种植槽21.1，沉水植物21.2种植在种植槽21.1内，所述沉水植物21.2的种类和初始固定密度为：菹草20-200/平方米，轮叶黑藻10-15芽/丛、5-60丛/平方米，矮生苦草30-200株/平方米，金鱼藻20-25芽/丛、10-75丛/平方米，所述种植床21的的边长要小于回字形种植盘11的内边长，如此在沉水植物种植单元20上升的过程中沉水植物能够顺利地露出水面；在种植床21的四周固定安装直径是12cm的不锈钢钢管22，如此可以增加种植床21的配重，有效解决水体对种植床21的冲击，避免种植床21在水体下的晃动。

最后，在四个“L”型浮板上分别安装滑轮组(30)，通过每个滑轮组(30)都设置一钢丝绳40，所述钢丝绳40的一端伸入水下固定在沉水植物种植床21的四角，另一端固定在“L”型浮板12上，手动拽拉钢丝绳40沉水植物种植床21就会进行上下移动，以此可以调节沉水植物的最佳生长环境，当需要收割沉水植物21.2时，手动拉钢丝绳40将种植床21向上提直至沉水植物露出水面，方便收割，避免了因收割给水体造成的二次污染。

本实施例中在挺水植物种植单元10和沉水植物种植单元20之间还设有多条微生物膜50，所述微生物膜50的设置有助于生物菌群的培养。

需要说明的是，本实施例描述的是一个种植单元的结构和使用方法，在实际的水生态修复系统中，可以根据具体水域的具体情况来设定种植单元的数量，所述种植单元中的挺水植物和沉水植物也是根据具体水域需要而具体设计的，将本实施例提供的立体式水生态修复系统投入某湖泊使用1个月后，根据挺水植物和沉水植物的成活率进行适当补种、调整，使用3个月后，水体水质透明达到1.5m或以上的景观效果，随机抽取十个样点的水质进行检测，各指标的平均值为BOD53.3mg/L，氨氮0.78mg/L，总氮0.89mg/L，总磷0.16mg/L，均达到了地表水环境质量标准Ⅳ类标准。

说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

Claims (7)

1.一种立体式水生态修复系统，包括至少一个种植单元(100)，其特征在于：所述种植单元(100)包括设置在水面的挺水植物种植单元(10)、设置在水下的沉水植物种植单元(20)及滑轮组(30)，所述滑轮组(30)设置在挺水植物种植单元(10)上，通过滑轮组(30)设有钢丝绳(40)，所述钢丝绳(40)的一端与沉水植物种植单元(20)相连，所述钢丝绳(40)的另一端固定在挺水植物种植单元(10)上，其中：

所述挺水植物种植单元(10)包括种植盘(11)、“L”型浮板(12)及固定桩(13)，所述固定桩(13)设置在水底，四块所述“L”型浮板(12)分别固定在四根固定桩(13)的露出水面部分，所述种植盘(11)设置在四块“L”型浮板(12)的四周，并且以四个“L”型浮板(12)为内角组成回字形种植盘，所述滑轮组(30)分别设置在四块“L”型浮板(12)上。

2.根据权利要求1所述的一种立体式水生态修复系统，其特征在于：所述回字形种植盘(11)由若干个边长为50cm的正方形种植盘拼接而成，每个种植盘(11)的四边均设有卡口(11.1)和卡口带(11.2)，相邻两个种植盘(11)通过卡口(11.1)和卡口带(11.2)配合连接。

3.根据权利要求2所述的一种立体式水生态修复系统，其特征在于：所述回字形种植盘(11)的内外四周均设有PPR浮管(14)。

4.根据权利要求1所述的一种立体式水生态修复系统，其特征在于：所述“L”型浮板(12)的拐角处设有套环(15)，所述套环(15)嵌入在“L”型浮板中，所述“L”型浮板通过套环(15)与固定桩(13)配合连接。

5.根据权利要求1所述的一种立体式水生态修复系统，其特征在于：所述沉水植物种植单元(20)包括种植床(21)及环绕在种植床(21)四周的不锈钢钢管(22)，所述种植床(21)水平设置，且种植床(21)的边长小于回字形种植盘(11)的内边长。

6.根据权利要求5所述的一种立体式水生态修复系统，其特征在于：所述种植床(21)的上表面呈矩阵状分布有若干个正六边形的种植槽(21.1)，所述种植槽(21.1)内种植有沉水植物(21.2)。

7.根据权利要求1-5任意项所述的一种立体式水生态修复系统，其特征在于：所述种植盘(11)和种植床(21)之间还设有若干条微生物膜(50)，所述生物膜(50)的一端与种植床(21)的边缘连接，所述生物膜(9)的另一端与种植盘(11)的内边缘连接。