CN108585211B - 用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统 - Google Patents

用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，涉及水环境生态修复技术领域。主要采用的技术方案为：一种用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其包括：生态潜坝，生态潜坝包括潜坝和底栖生物，底栖生物投放在潜坝上；潜坝包括第一潜坝和多个第二潜坝，第一潜坝距离岸边预定距离并沿岸边的长度方向设置；多个第二潜坝间隔的与第一潜坝连接并向湖心的方向延伸；沉水植物，沉水植物种植在岸边与第一潜坝之间的位置处；浮叶植物，浮叶植物种植在第一潜坝和第二潜坝之间的湖泊间隙中。本发明提供的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其具有消浪作用的同时，还能够对水体进行净化。

Description

用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统
技术领域
本发明涉及水环境生态修复技术领域，特别是涉及一种用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统。
背景技术
近年来，湖泊富营养化引起的生态退化导致水体逐渐演变为浊水藻型已成为河湖水环境的主要问题之一。
目前，已有湖泊治理的经验表明，沉水植物、底栖生物恢复是构建清水草型湖泊的重要环节。但在浅水湖泊生态修复中，强烈的风浪容易导致沉积物的再悬浮,降低水体透明度，影响水质的改善和滨湖岸带的稳定,同时还会导致沉水植物表面形成附着层,并造成水生植物的机械损伤，且靠近岸边的部分受风浪影响的情况更加严重。因此，现有技术中提出了建造实体坝堤消浪、透空消浪桩消浪和浮式竹排消浪等来解决风浪的问题。
但是，在进行发明创造的过程中，发明人发现现有技术存在如下缺陷：实体坝虽然消浪效果好、使用年限长、结构稳定，但实体坝投资较大，施工比较复杂，对湖泊水动力影响和景观影响较大，不能保持水面完整，同时也影响了湖滨区的物质、能力交换；透空消浪桩虽然结构简单、易于施工和成本较低，适用于水深相对较浅的水域，但排式刚性消浪桩底部的基底在较短时间内很容易被水流掏空，造成消浪排桩连根倒塌，维护成本高；浮式竹排虽然具有取材方便、成本低等特点，且可结合挺水植物的种植，形成一道既美观又具有良好消浪效果的保护带，但是消浪体本身不具备净化水质、提高底栖生物多样性的功能，且后期的维护成本较高。
发明内容
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明实施例提出的一种用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其包括：
生态潜坝，所述生态潜坝包括潜坝和底栖生物，所述底栖生物投放在所述潜坝上；
其中，所述潜坝包括第一潜坝和多个第二潜坝，所述第一潜坝距离岸边预定距离并沿岸边的长度方向设置；多个所述第二潜坝间隔的与所述第一潜坝连接并向湖心的方向延伸；
沉水植物，所述沉水植物种植在岸边与所述第一潜坝之间的位置处；
浮叶植物，所述浮叶植物种植在第一潜坝和第二潜坝所围隔的浅水湖泊的空间中。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中所述潜坝由盛装有石头的石笼网箱组成，所述石笼网箱中盛装的石头包括石灰石和沸石。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中，
所述石灰石与沸石的体积比为5:1-8:1。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中所述石灰石的粒径范围为30-50cm，所述沸石的粒径范围为4-6cm；
其中，所述沸石使用多个网袋分装后在放入石笼网箱中，每个所述网袋能够盛装预定质量的沸石。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中所述石笼网箱由锌-5％铝-混合稀土合金钢丝编制而成。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中所述第一潜坝距离所述岸边的距离为1-3m；
相邻两个所述第二潜坝的距离为8-10m，所述第二潜坝的长度为3-5m。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中所述潜坝的截面为梯形；
所述潜坝的高度小于等于所设置处的浅水湖泊的最低枯水位；
所述潜坝的截面宽度值为0.5-0.8m。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中所述的底栖生物包括三角帆蚌、无齿蚌、河蚬、褶纹冠蚌、铜锈环棱螺、长角涵螺或方格短沟蜷中的一种或多种。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中所述沉水植物的种植密度为15-25株/m2；所述浮叶植物的种植密度为5-8株/m2。
可选的，前述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其中所述沉水植物为密齿苦草，所述浮叶植物为荇菜或菱角。
借由上述技术方案，本发明用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统至少具有下列优点：
本发明实施例中，用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统包括距离岸边预定距离并沿岸边长度方向设置的第一潜坝、多个伸向湖心并第一潜坝连接的第二潜坝、投放在潜坝上的底栖生物、种植在岸边与第一潜坝之间的沉水植物、以及种植在第一、第二潜坝围隔的浅水湖泊的空间中的浮叶植物，其具有如下的技术效果：
其一、由于第一、第二潜坝设置在水中并位于水面以下，并且距离岸边预定的距离，所以能够阻缓涌向岸边较强的风浪，使风浪由高浪减小为浅水推进波，减小了风浪的动力，湖面处于柔缓的水流交换状态，有效减少该区域的水底沉积物再悬浮，使该区域的水质透明度提高；
其二、投放在潜坝上的底栖生物，底栖生物能够通过滤食消耗掉大量有机碎屑、浮游植物，进步一起到净化水质的作用，且底栖生物能够疏通堵塞在潜坝缝隙中的淤泥，保持潜坝缝隙的通透；底栖生物经过一定时期的生长之后，能够栖息在沉水植物和浮叶植物上，通过自然代谢附着在沉水植物和浮叶植物上的悬浮颗粒以及浮游生物，保证沉水植物和浮叶植物的生长不受影响，提高水体中生物多样性的同时可带来一定的经济效益；
其三、沉水植物和浮叶植物的组合，能够的吸收水体中的营养盐，进一步的提高水体的透明度，同时沉水植物和浮叶植物可以定期进行收割，进而获得一定的经济效益；
其四、沉水植物以及浮叶植物种植在潜坝所在的岸边浅水区，该区域由于潜坝的存在使波浪阻缓，有效的减少了沉水植物以及浮叶植物受波浪的伤害，以及由于潜坝阻止了水底沉积物的再次悬浮，避免了沉积物附着在沉水植物以及浮叶植物种植表面，保证了二者的正常生长。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统的结构示意图；
图2是图1的A-A截面示意图；
图3是图1的B-B截面示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图1-图3所示，本发明的实施例提出的一种用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其包括：生态潜坝、沉水植物3以及浮叶植物4；所述生态潜坝包括潜坝1和底栖生物(图中未示出)，所述底栖生物投放在所述潜坝1上；其中，所述潜坝1包括第一潜坝11和多个第二潜坝12，所述第一潜坝11距离岸边2预定距离并沿岸边2的长度方向设置；多个所述第二潜坝12间隔的与所述第一潜坝11连接并向湖心的方向延伸；所述沉水植物3种植在岸边2与所述第一潜坝11之间的位置处；所述浮叶植物4种植在第一潜坝11和第二潜坝12所围隔的浅水湖泊的空间中。
具体的，潜坝1是设置在水面以下、具有调整水面比降及限制波浪冲刷等功能的河道整治建筑物，潜坝1的高度、宽度以及长度需要根据的浅水湖泊的具体情况进行设置，潜坝1可以是由石头、水泥块等堆成、也可以由盛装有石头的石笼网箱组成；第一潜坝11的设置方式为沿岸边2的长度方向，且距离岸边2最好有一定的距离，这样第一潜坝11和岸边2之间的水体区域为风浪最小的区域，此处可以种植沉水植物3，第一潜坝11距离岸边2的距离数值可以不做具体的限定，可以为水深达到1-2.5m的位置处；另外，第一潜坝11需要随着岸边2的弯曲形状相应的进行设置，且第一潜坝11的长度可以根据具体需要进行设定，但是考虑到成本以及使用效果，第一潜坝11的长度最好大于20m；第二潜坝12需要与第一潜坝11连接并向湖心的方向延伸，其延伸的长度可以根据具体的设置需要进行设定，例如延伸到水深5m处，第二潜坝12的数量可以根据第一潜坝11的长度而定，相邻两个第二潜坝12之间的距离也可以根据整个潜坝的长度以及覆盖面积进行确定，但是需要注意的是两个相邻的第二潜坝12之间的距离不可过大，以保证两个相邻第二潜坝12与第一潜坝11连接围城的区域中的波浪不会影响浮叶植物4生长为准；第二潜坝12与第一潜坝11的截面形状可以相同；另外，第二潜坝12向湖心延伸时，其相对于第一潜坝11可以具有合适的夹角，以保证水浪是冲击在第二潜坝12的长度方向的表面。底栖生物附着在潜坝上进行生长，可以是双壳纲软体动物和/或腹足纲的软体动物，其投放的数量可以根据实际需要进行设置，其投放的时期最好使潜坝投入使用一段时间之后，即最好是水质改善到满足底栖生物生长的水平再投放；或者在设置潜坝的初期水体的水质就能够满足底栖生物生存的，可以在设置潜坝的同时投放底栖生物；底栖生物可以净化水质、提高水体中生物多样性，并且还可以带来一定的经济效益。沉水植物3的种植位置为岸边2与第一潜坝11之间的水体底部，此处位置处于波浪最小的位置，能够保证水底的沉积物不被悬浮起来，给沉水植物3一个适合的生长环境；由于第一潜坝11和第二潜坝12所围成浅水湖泊的空间相对于沉水植物3种植的区域波浪要大一些，所以此区域水体底部的悬浮物会被波浪带起，悬浮物的浓度要大一些，且由于浮叶植物4能够在具有一定悬浮物的水体中生长，所以将浮叶植物4种植在第一潜坝11和第二潜坝12所围隔的浅水湖泊的空间中，起到吸收消化该区域中营养盐的作用。
本发明实施例中，用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统包括距离岸边预定距离并沿岸边长度方向设置的第一潜坝、多个伸向湖心并第一潜坝连接的第二潜坝、种植在岸边与第一潜坝之间的沉水植物、以及种植在第一潜坝和第二潜坝所围隔的浅水湖泊的空间中的浮叶植物，其具有如下的技术效果：由于第一潜坝和第二潜坝设置在水中并位于水面以下，并且距离岸边预定的距离，能够阻缓涌向岸边较大的风浪，使风浪由高浪减小为浅水推进波，降低了风浪的动力，使岸带的湖面处于柔缓水流交换状态，同时有效减少该区域的水底沉积物再次悬浮，提高该区域的水体透明度；投放在潜坝上的底栖生物能够通过滤食消耗掉大量有机碎屑、浮游植物，进一步起到净化水质的作用，且底栖生物能够疏通堵塞在潜坝缝隙中的淤泥，保持潜坝缝隙的通透；底栖生物经过生一定时期的生长之后，栖息在沉水植物和浮叶植物上，通过自然代谢附着在沉水植物和浮叶植物上的悬浮颗粒以及浮游生物，保证沉水植物和浮叶植物的生长不受影响，提高水体生物多样性的同时还可以带来一定的经济效益；沉水植物和浮叶植物的组合，能够的吸收水体中的营养盐，进一步的提高水体的透明度，同时沉水植物和浮叶植物可以定期进行收割，进而获得一定的经济效益；沉水植物以及浮叶植物种植在潜坝所在的岸边浅水区，该区域由于潜坝的存在使波浪阻缓，有效的减少了沉水植物以及浮叶植物受波浪的伤害，以及由于潜坝阻止了水底沉积物的再次悬浮，避免了沉积物附着在沉水植物以及浮叶植物种植表面，保证了二者的正常生长。
如图2和图3所示，在具体实施中，其中所述潜坝1由盛装有石头的石笼网箱组成，所述石笼网箱中盛装的石头包括石灰石和沸石；其中，所述石灰石与沸石的体积比为5:1-8:1。
具体的，为了保证潜坝的整体强度，最好将体积较小的石头盛装在石笼网箱中，构成体积较大重量较重的潜坝组成单元；用于建造潜坝的石头可以是就地取材，即可以直接使用浅水湖泊所在地附近所出产的石头。此外，为了增加潜坝的功能，使其具有减弱波浪功能的同时还具有吸附和降解水中氨氮和无机磷的作用，可以将石笼网箱中盛装的石头设置为石灰石或者沸石，或者石灰石和沸石的组合体，其中考虑到成本以及吸附、降解的效果，可以将石笼网箱中的石头设置为石灰石和沸石的组合体，并且石灰石与沸石的体积比为5:1-8:1时，能够起到良好的吸附和降解效果。另外，通过使用石灰石和沸石来建造潜坝，石灰石和沸石能够即将水体底部悬浮起来的氨氮和无机磷吸附，达到净化水质的效果，同时随着潜坝设置时间的延长，潜坝表面附着的藻类会消耗大量的氮、磷等营养盐，同时释放氧气，提高水体溶解氧含量。
在具体实施中，其中所述石灰石的粒径范围为30-50cm，所述沸石的粒径范围为4-6cm；其中，所述沸石使用多个网袋分装后在放入石笼网箱中，每个所述网袋能够盛装预定质量的沸石。
具体的，将石灰石的粒径范围设置为30-50cm，将沸石的粒径设置为4-6cm，能够有效的增加石灰石和沸石与水体的接触面积，且该粒径的石灰石和沸石更加便于向石笼网箱中盛装；另外，由于沸石的粒径较小，为了防止沸石被水浪冲散，以及避免将石笼网箱支座的网孔过小而增加成本，最好将沸石预先盛装在网袋中，然后在放入石笼网箱中，其中优选每袋沸石的重量为8kg，吸氨氮量177.47mmol/100g，也可以根据具体使用需求设置每袋沸石的重量以及吸氨氮量。
在具体实施中，其中所述石笼网箱由锌-5％铝-混合稀土合金钢丝编制而成。
具体的，使用锌-5％铝-混合稀土合金钢丝编制石笼网箱，不仅强度高、耐腐蚀，且该成分的石笼网箱不会对水体产生二次污染。
如图1-图3所示，在具体实施中，其中所述第一潜坝11距离所述岸边2的距离为1-3m；相邻两个所述第二潜坝12的距离为8-10m，所述第二潜坝12的长度为3-5m。
具体的，由于浅水湖泊的水位通常较潜，所以将第一潜坝11设置在岸边2距离1-3m的位置处，此处的水深能够满足潜坝不会漏出水面，同时岸边2距离1-3米处的水底通常为沉积物较多的位置，这样将第一潜坝11设置在该位置处能够有效的避免水底沉积物被波浪带起而导致水体浑浊，使水体透明度提升，再配合沉水植物3的种植能够进一步的使水底的沉积物固定，提升水体透明度；相邻两个第二潜坝12的距离可以根据所适用的水体环境进行选择，其中较佳的为8-10m，第二潜坝12的长度可以根据浅水湖泊的深度进行设置，以保证第二潜坝12能够起到消浪的作用，其中较佳的为3-5m，此距离和长度能够保证第二潜坝12与第一潜坝11围城的区域波浪处于较小的状态，使其具有消浪的效果，以及适合种植浮叶植物4。
如图2和图3所示，在具体实施中，其中所述潜坝1的截面为梯形；所述潜坝1的高度小于等于所设置处的浅水湖泊的最低枯水位；所述潜坝1的截面宽度值为0.5-0.8m。
具体的，将潜坝的截面设置为梯形，能够提高潜坝的抗冲击能力，延长潜坝的使用时间，潜坝的高度需要保证不会漏出水体表面，所以其高度需要小于浅灰湖泊最低枯水位，其中较佳的为近十年浅水湖泊的最低枯水位。
在具体实施中，其中底栖生物可以在本发明提供的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统投入使用一定时间后，水质达到一定要求后进行投放；所述的底栖生物包括双壳纲软体动物中的三角帆蚌、无齿蚌、河蚬、褶纹冠蚌中的一种或多种，其初期投放密度可为8-12个/m2，最佳的投放密度可为10个/m2；或，所述的底栖生物可以包括腹足纲的软体动物中的铜锈环棱螺、长角涵螺或方格短沟蜷中的一种或多种，其初期投放密度可为40-60个/m2，最佳的投放密度可为50个/m2；另外，投放的底栖生物也可以是上述双壳纲软体动物和腹足纲的软体动物的组合。
如图2和图3所示，在具体实施中，其中所述沉水植物3为密齿苦草，所述浮叶植物4为荇菜或菱角；所述沉水植物3的种植密度为15-25株/m2；所述浮叶植物4的种植密度为5-8株/m2。
具体的，沉水植物3可以为匍匐茎繁殖的物种，其中较佳的为密齿苦草，潜坝建设后，密齿苦草的种植密度可以15-25株/m2，最佳的为20株/m2，当浅水湖泊的水体净化一段时间后，可以根据水体的承受情况进行种植密度的设置。浮叶植物4需要选择随波浪漂荡而不易折断的物种，较佳的为荇菜或菱角，这两种植物可以单一种植也可以混合种植，种植方式为冬季播种或者春季播种幼苗，较佳的种植密度为5-8株/m2。
进一步的，为了使上述的水生植物带来一定的经济效益，可以在每年10-11月份打捞收割对浮叶植物4进行打捞收割；在使用本发明提供的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统一段时间，浅水湖泊的水体得到一定净化后，沉水植物3可作为种群库来换取经济效益，拔苗后保证密度大于20株/m2，每年可进行1次。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，其包括：
生态潜坝，所述生态潜坝包括潜坝和底栖生物，所述底栖生物投放在所述潜坝上；
其中，所述潜坝包括第一潜坝和多个第二潜坝，所述第一潜坝距离岸边预定距离并沿岸边的长度方向设置；多个所述第二潜坝间隔的与所述第一潜坝连接并向湖心的方向延伸；所述第一潜坝距离所述岸边的距离为1-3m；相邻两个所述第二潜坝的距离为8-10m，所述第二潜坝的长度为3-5m；
沉水植物，所述沉水植物种植在岸边与所述第一潜坝之间的位置处；
浮叶植物，所述浮叶植物种植在第一潜坝和第二潜坝所围隔的浅水湖泊的空间中。
2.根据权利要求1所述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，
所述潜坝由盛装有石头的石笼网箱组成，所述石笼网箱中盛装的石头包括石灰石和沸石。
3.根据权利要求2所述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，
所述石灰石与沸石的体积比为5:1-8:1。
4.根据权利要求2所述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，
所述石灰石的粒径范围为30-50cm，所述沸石的粒径范围为4-6cm；
其中，所述沸石使用多个网袋分装后在放入石笼网箱中，每个所述网袋能够盛装预定质量的沸石。
5.根据权利要求2所述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，
所述石笼网箱由锌-5%铝-混合稀土合金钢丝编制而成。
6.根据权利要求1所述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，
所述潜坝的截面为梯形；
所述潜坝的高度小于等于所设置处的浅水湖泊的最低枯水位；
所述潜坝的截面宽度值为0.5-0.8m。
7.根据权利要求1所述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，
所述的底栖生物包括三角帆蚌、无齿蚌、河蚬、褶纹冠蚌、铜锈环棱螺、长角涵螺或方格短沟蜷中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，
所述沉水植物的种植密度为15-25株/m2；所述浮叶植物的种植密度为5-8株/m2。
9.根据权利要求1所述的用于高风浪、低透明度水体区域的多级净化生态消浪系统，其特征在于，
所述沉水植物为密齿苦草，所述浮叶植物为荇菜或菱角。
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