CN108951545A - 多孔箱式净水护岸系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种多孔箱式净水护岸系统，包括：降雨径流控制机构、内源净化机构及附属结构机构；其中降雨径流控制机构包括岸顶透水性铺装、岸坡植被过滤带及带状入渗沟；岸顶透水性铺装设置在岸顶上，岸坡植被过滤带设置在岸坡上，带状入渗沟设置在水域内；内源净化机构包括吸附净化单元、植物净化单元及曝气辅助单元；附属结构机构包括清洗单元及基础结构。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：将“降雨径流控制技术”、“生物膜技术”、“微生物净化技术”、“曝气复氧技术”等多种水质净化技术与多孔式箱式生态护岸结构相组合，综合各种净化技术所长应用于河道护岸结构上，避免单一水质净化技术带来的缺陷和不足。
Description
技术领域
本发明涉及净水护岸技术，具体地，涉及一种多孔箱式净水护岸系统。
背景技术
根据新形势下对生态文明建设的重视，在河道护岸结构设计思路上，由原先满足防 汛除涝、水土保持等基本功能的“工程型护岸”结构转变为不仅考虑工程的安全、经济、有效，更加注重景观性和避免破坏河道原有的水生态系统的“生态型护岸”结构。
目前，相关的净化型护岸发明专利有：净水石笼护岸、柔性排护岸和净水箱护岸。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种精密可控直线驱动装置及其组合。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种多孔箱式净水护岸系统，包括：降雨径流控制机构、内源净化机构及附属结构机构；其中所述降雨径流控制机构包括岸顶透水 性铺装、岸坡植被过滤带及带状入渗沟；所述岸顶透水性铺装设置在岸顶上，所述岸坡 植被过滤带设置在岸坡上，所述带状入渗沟设置在水域内；所述内源净化机构设置在水 域内，所述内源净化机构包括吸附净化单元、植物净化单元及曝气辅助单元；所述附属 结构机构设置在水域内，所述附属结构机构包括清洗单元及基础结构。
优选地，所述岸顶透水性铺装包括依次层叠的路床、垫层、基层、缓冲层及透水砖。
优选地，所述带状入渗沟包括封闭组件及设置在所述封闭组件内的滤料。
优选地，所述吸附净化单元包括：多孔箱式生态砌块和砌块外侧封边块石，所述多孔箱式生态砌块和所述砌块外侧封边块石围成中空结构；滤料，所述滤料填充在所述 中空结构内；固化微生物，所述固化微生物设置在所述中空结构内。
优选地，所述植物净化单元包括：种植基床，所述种植基床设置在所述带状入渗沟及所述吸附净化单元上，在所述种植基床上种植水声植物。
优选地，所述曝气辅助单元包括：驱动件；曝气管，所述曝气管设置在所述带状入渗沟及所述吸附净化单元内，所述曝气管与所述驱动件连接。
优选地，所述曝气辅助单元还包括人工曝气装置，所述人工曝气装置设置在河道内， 所述人工曝气装置与所述曝气管连接。
优选地，所述清洗单元包括：清洗件；冲洗管，所述冲洗管设置在所述带状入渗沟及所述吸附净化单元内，所述冲洗管与所述清洗件连接。
优选地，所述带状入渗沟及所述吸附净化单元设置在所述基础结构上。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、将“降雨径流控制技术”、“生物膜技术”、“微生物净化技术”、“曝气复氧技 术”等多种水质净化技术与多孔式箱式生态护岸结构相组合，综合各种净化技术所长应 用于河道护岸结构上，避免单一水质净化技术带来的缺陷和不足，同时大大降低了单一 技术带来的应用影响条件；造价相对多种技术单一水质净化技术成本大大降低，经济效 益显著。
2、“降雨径流控制机构”中广泛地借鉴了“海绵城市”建设相关理念，通过路面透水层、植被过滤带、带状入渗沟，不仅可以净化降雨径流污染水体，还兼具备降雨防洪、 旱天蓄水功能，同时其结构简单易实施、造价低廉、就地取材，可推广性强；填补了现 有技术对初期雨水污染的解决措施的空白。
3、采用大孔隙比的多孔生态箱式结构，透水性能大幅度提高，净化效果更加明显，净化时间大大缩短。
4、“曝气复氧技术”与多孔式箱式生态护岸结构相组合，提高河道溶解氧浓度，避免微生物在水体溶解氧较低的情况下存活率小，解决传统净水结构发挥由于水质较差， 净水结构发挥不稳定问题。
5、通过引入人工水草，防止在水体污染程度高、透明度低的条件下，沉水植物或者水生植物无法存活，解决传统净水结构易在河道底部形成净化“死角”。
6、引入“清洗单元”，防止附着物堵塞颗粒孔隙导致净化效果减退或者消失。对养护管理条件差的区域可以降低养护成本和频繁更换和清洗砂砾和滤料带来的费用和负担；解决传统净水结构需要定期更换滤料等材料，养护成本高的问题。
7、可根据场地具体条件以及河道水质现状，有针对性地选择一种或多种净化技术与多孔生态砌块载体相组合，可选择方案多，适应范围广。
8、多孔箱式净水护岸结构绝大部分材料为预制结构，可通过厂家采购，直接组合安装，施工速度快。
说明书附图
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明多孔箱式净水护岸系统结构示意图；
图2为本发明多孔箱式净水护岸系统岸顶透水性铺装结构示意图；
图3为本发明多孔箱式净水护岸系统带状入渗沟结构示意图；
图4为本发明多孔箱式净水护岸系统内源净化机构结构示意图；
图5为本发明多孔箱式净水护岸系统曝气辅助单元结构示意图；
图6为本发明多孔箱式净水护岸系统清洗单元结构示意图。
具体实施方式
下面采用具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进， 这些都属于本发明的保护范围。
如图1～图6所示，本发明提供的一种多孔箱式净水护岸系统，新型多孔箱式净水护岸按照功能和作用的不同，可分为“降雨径流控制机构”、“内源净化机构”、“结构 载体系统”以及“附属结构机构”等四大部分。
(1)降雨径流控制机构
“降雨径流控制机构”由岸顶透水性铺装10、路岸坡植被过滤带20和带状入渗沟30组成。
岸顶透水性铺装10是沿河道岸顶设置的一条狭长的带状透水铺装路面，从上至下是由透水砖11、缓冲层12(可由粗砂、矿渣等柔性透水材料组成)、基层13(一般由碎 石、矿渣等材料压实而成)、垫层14(一般由素砼、透水砼等刚性材料组成)以及路床 15(压实素土层)组成。降雨时能够有效地促进雨水滞留、入渗，降低雨水径流量，对 于去除COD、BOD5、SS、氨氮、重金属有一定的效果，是阻止雨水径流入河污染水体防 护的第一道防线。
路岸坡植被过滤带20是指护岸后一定范围内种植的绿化缓冲带，该缓冲带可以按照现场地形采取缓坡或者平坡方式，基层一般由土质基层构成，其上种植密度相对较高 的植被，作为阻止雨水径流入河污染水体防护的第二道防线。
带状入渗沟30是紧贴护岸结构后侧的具有一定宽度的、沿河道呈带状结构的防渗过滤结构，由封闭组件31(本实施例采用土工反滤材料或者采用一定墙体结构进行封闭)和砂石滤料32构成，雨水径流通过路岸坡植被过滤带20消减一部分入河污染物后，然 后进入带状入渗沟30进行沉淀、过滤。带状入渗沟30是阻止雨水径流入河污染水体防 护的第三道防线。
(2)内源净化机构
“内源净化机构”又可细分为“吸附净化单元40”、“植物净化单元”及“曝气辅助 单元”。
“吸附净化单元40”系指多孔箱式生态砌块内填充的滤料41，包括多孔箱式生态砌块42和砌块外侧封边块石43，多孔箱式生态砌块42是由钢筋砼经高压养护预制成的 四周开孔的薄壁箱式结构，该结构应具备孔隙率大(不低于50.0％的孔隙率，以满足渗 透需求)，同时应该满足一定的强度的要求(混凝土等级不低于C25，钢筋配筋率满足最 小配筋率需求)，同时应有一定的重量以满足结构整体稳定性要求。箱式块体间应有良 好的连接措施，如高强螺栓等联系结构，能保持结构的整体性良好。砌块外侧封边块石 43一般采用质地坚硬的、完整、强度高、无风化、具有良好抗水性的岩浆岩块石，页岩、 泥灰岩、黏土岩以及扁平细长和已经风化的块石均不得采用。为保证滤料完整地保留在 箱体内，块石大小应稍比箱体开孔孔口面积大且块石与块石之间能够良好地咬合在一起， 保持河道水体自由流通同时保护滤料不流失。滤料41根据现场实际情况，选用普通砂 子、砾石、钢渣、高炉渣、煤灰渣、沸石、陶粒、无烟煤、石英砂、高密度矿石等材料。
在整个净化过程初期，滤料41由于自身的物理结构性质特点(颗粒小、多孔隙、 比表面积大等)可以通过物理和化学作用吸附水中悬浮颗粒、有机和无机分子成份。同 时，水中各种细菌等微生物附着在颗粒上，变成固化微生物44，一定时间后形成一道生 物膜。
“植物净化单元”由水生植物(包括水生植物下设置的种植基床51)、沉水植物及人工水草共同构成的整个水域植物净化体系。“植物净化单元”，其分为3个子类。由 水生植物(悬垂型水生植物亦是水生植物的一种，此处设置悬垂型水生植物主要为增加 景观效果)、种植基床51(种植基床材料一般由纤维质材料、三维土工网垫(格栅)等 化工聚合物材料等形成的固土结构，同时亦能给水生植物提供一定养分)和沉水植物或 人工水草(水生植物可结合当地气候、水文、地质特点选用，常见种类有：芦苇、三棱 草、李氏禾、水葱、香蒲、菖蒲等；若水体透明度较低或者加强水质净化能力需要时， 可在水下一定范围内设置人工水草，常见人工水草有：生态基、生物填料和碳纤维生态 水草三种)。
“曝气辅助单元”是内源净化机构的辅助设施，通过向结构内曝气，增加水中溶解氧浓度，提高微生物和植物存活率，为“微生物净化系统”和“植物净化单元”提供保 障。同时，其本身也对改善河道水质起到一定的积极作用。该系统由埋置于带状入渗沟 30和多孔箱式生态砌块42底部的曝气管61网组成，分为4个子类。驱动件62为小型 埋地式气泵间(该结构占地面积很小，由埋地的外侧墙体结构和置于墙体内的鼓风装置 组成，鼓风装置可选择小型气泵或者鼓风机等设备，具体型号根据河道现状水质以及需 氧量确定，河道较长时可沿河道岸线设置若干个小型埋地式气泵间以满足曝气供氧需 求)、曝气管61(该结构为多孔式管状结构，即在管道上密布微小气孔，鼓风装置通过 曝气管吹入空气，通过曝气管道上微小气孔形成大量微气泡，增加河道溶解氧)、管道 连接件63(该结构为连接平行曝气管的构建，一般为二通、三通或工字定型管道附件) 和人工曝气装置64(若水体溶解氧浓度较低和BOD较高时，应采用曝气埋管或者辅助人 工曝气装置64，或者两者结合使用，以利于降解微生物存活，人工曝气装置64可选用 太阳能曝气机、水下射流曝气设备或者叶轮式增氧机等)。
(3)附属结构机构
“附属结构机构”由两部分组成，一类是“清洗单元”，另一类是“基础结构80”。
“清洗单元”其分为3个子类。清洗件71为小型埋地式污水泵间(该结构占地面 积很小，由埋地的外侧墙体结构和置于墙体内的冲洗动力装置组成，冲洗动力装置可选 择小型污水泵或者离心泵等设备，具体型号根据带状入渗沟30和滤料堵塞情况、河道 保养情况以及河道规模等隐私确定，河道较长时可沿河道岸线设置若干个小型埋地式污 水泵间以满足淤泥冲洗需求。若当地河道保养条件较好，河道定期清淤，可结合河道清 淤用外界水力冲洗清洗，可不必再单独设置“清洗单元”。根据河道规模情况，也可将 “清洗单元”与“曝气管网系统”相合并，平时采用小功率进行曝气，清淤时采用大功 率清洗)、清洗管72(该结构为多孔式管状结构，即在管道上密布一定孔径的气孔，冲 洗动力装置通过抽入河水，进入清洗管道，通过清洗管上气孔喷射出高压水流，冲散带 状入渗沟30和滤料间堵塞淤泥)、管道连接件73(该结构为连接平行清洗管的构建，一 般为二通、三通或工字定型管道附件)。
基础结构80为承载多孔式箱式生态净水护岸结构的基础结构，可为钢筋砼底板、素砼底板、块石垫层，土层承载力较差时尚需基础处理措施，基础结构80视当地土质 条件确定。
工作原理：河道遭遇降雨时，雨水冲刷和携带河道岸后地表聚集的一系列污染物质 (如油脂、氮、磷、重金属、有机物等)首先被岸顶透水性铺装10过滤渗透一部分水体， 降低雨水径流入河量，同时去除了雨水径流入河水体中的一部分COD、BOD5、SS、氨氮、 重金属。其后，多余径流水体沿岸坡汇入路岸坡植被过滤带20，路岸坡植被过滤带20 通过植物与土壤共同组成的缓冲带，沉降、过滤、拦截了相当一部分的悬浮颗粒污染物 和重金属，通过植物摄取和吸收了一部分营养盐，通过过滤带土壤吸附一部分溶解污染 物。径流雨水经过植被过滤带过滤相当一部分污染物后，再进入带状入渗沟30内，在 重力作用下通过入渗沟内砂石层的沉淀和吸附作用再次取出一部分污染物，同时，入渗 沟外侧土工反滤材料层能去除残余的较大颗粒的污染物。经过新型多孔箱式净水护岸的 “降雨径流控制机构”消除了大部分雨水径流污染物，剩余少量的污染物横向通过多孔 箱式内形成的“内源净化机构”进一步进行消减。
河道内水体流经护岸时，护岸的“吸附净化单元40”中滤料和“植物净化单元”中沉水植物及人工水草能够有效地吸附水中污染物质，同时，水中一些微生物(如细菌、 真菌、原生动物及藻类等)附着于滤料等介质上形成一层生物膜，生物膜通过其内部大 量活性分解微生物，可以很快消耗水中有机物，使得水质得到改善。种植基床51上部 种植的水生植物和下部种植的沉水植物和人工水草也吸收和降解水中的相当一部分的 污染物质，同时植物系统通过其根系作用，吸收降解书中污染物的同时可排出有利于生 物膜内微生物生长的微量元素，这样就构成了一个水生植物、微生物、水中富营养物质 的一个良好的生态链。通过新型多孔箱式净水护岸的“内源净化机构”不仅可以改善河 道内水质，同时也可以进一步改善由带状入渗沟30排出的水体。
为解决河道内水体溶解氧浓度低时，大部分微生物、水生植物和沉水植物存活率低 的问题，引入了“曝气辅助单元”。通过气泵和曝气管网向结构内曝气，增加水中溶解氧，提高微生物和植物存活率，增加微生物和植物的降解活性。需要时，可通过在河道 中安装人工曝气装置64来大幅度提高河道整体水质中溶解氧浓度。
为解决护岸净化时间长，砂砾及滤料易堵塞问题，引入了“清洗单元”。通过污水泵或者离心泵和淤泥清洗管网按照养护周期时间要求对护岸内砂砾及滤料进行清洗。以保障“内源净化机构”和“降雨径流控制机构”长期有效良好地运行。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改， 这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的 特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，包括：降雨径流控制机构、内源净化机构及附属结构机构；其中
所述降雨径流控制机构包括岸顶透水性铺装、岸坡植被过滤带及带状入渗沟；所述岸顶透水性铺装设置在岸顶上，所述岸坡植被过滤带设置在岸坡上，所述带状入渗沟设置在水域内；
所述内源净化机构设置在水域内，所述内源净化机构包括吸附净化单元、植物净化单元及曝气辅助单元；
所述附属结构机构设置在水域内，所述附属结构机构包括清洗单元及基础结构。
2.根据权利要求1所述的多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，所述岸顶透水性铺装包括依次层叠的路床、垫层、基层、缓冲层及透水砖。
3.根据权利要求1所述的多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，所述带状入渗沟包括封闭组件及设置在所述封闭组件内的滤料。
4.根据权利要求1所述的多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，所述吸附净化单元包括：
多孔箱式生态砌块和砌块外侧封边块石，所述多孔箱式生态砌块和所述砌块外侧封边块石围成中空结构；
滤料，所述滤料填充在所述中空结构内；
固化微生物，所述固化微生物设置在所述中空结构内。
5.根据权利要求1所述的多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，所述植物净化单元包括：
种植基床，所述种植基床设置在所述带状入渗沟及所述吸附净化单元上，在所述种植基床上种植水声植物。
6.根据权利要求1所述的多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，所述曝气辅助单元包括：
驱动件；
曝气管，所述曝气管设置在所述带状入渗沟及所述吸附净化单元内，所述曝气管与所述驱动件连接。
7.根据权利要求6所述的多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，所述曝气辅助单元还包括人工曝气装置，所述人工曝气装置设置在河道内，所述人工曝气装置与所述曝气管连接。
8.根据权利要求1所述的多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，所述清洗单元包括：
清洗件；
冲洗管，所述冲洗管设置在所述带状入渗沟及所述吸附净化单元内，所述冲洗管与所述清洗件连接。
9.根据权利要求1所述的多孔箱式净水护岸系统，其特征在于，所述带状入渗沟及所述吸附净化单元设置在所述基础结构上。
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