CN110606630A - 基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统及其构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统及其构建方法，其在河道中构建多个人工生态岛、在河道河床铺设沉水植物种植毯、并设置曝气装置，其中人工生态岛的岛体呈中部中空的环状体，并在环状体的底部形成水流通道和支撑部间隔交错排布的方式，通过装填在环状体内的滤料基质对水流进行过滤净化；在环状体的中空位置处设置曝气点，将空气打入该部分中的水体中，可以增加水体中溶解氧的含量，能够改善水质；在环状体的上半部和环状顶部的生物基质土层上栽种挺水植物和浮叶植物，同时在河道河床上铺设已培育好沉水植物的沉水植物种植毯，能够利用这些水生植物对水体进行进一步净化，同时对岛体进行美化。

Description

基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统及其构建方法
技术领域
本发明涉及一种河道生态治理系统及其构建方法，尤其涉及一种基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统及其构建方法，属于河道水治理技术领域。
背景技术
随着社会生产的发展，世界各国的河流都面临着来自工业、农业、生活等方面的不同程度的污染。位于城市附近的河道大多是较为浅窄的河流，但由于水环境容量小且河道浅窄，水体在受到污染后其水体自净能力差，很容易成为居民生活污水、雨水及垃圾的受纳体，从而导致水体溶解氧的大量消耗，造成水体缺氧而呈黑臭状态，使整个生态系统出现危机。
目前现有的针对河道进行生态治理的方式有多种，如在河道表面利用浮床技术并结合栽种在床体上的水生植物对水体表面进行水质治理，这种方式忽视了对河道底部水质的治理；此外现有技术还有通过在河道两岸建立污水处理设备对河道水质进行改善，但这种方式涉及的污水处理设备较多，后期的维护管理较为复杂，且投入较大；还有现有技术通过相应的投放设备向河道中投放各种能够用于水质净化的微生物等材料进行水质改善，但这种方式需要定期投放并严格监控河道中微生物的数量，实际操作起来可控性较差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统及其构建方法，该构建方法施工简便且结构简单，可利用常规材料就地构建，且施工和运行成本低，能够很好地对浅窄河道进行生态治理。
本发明的技术方案是：
本发明公开了一种基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其包括若干个人工生态岛、沉水植物种植毯和曝气装置，其中：
若干个所述人工生态岛间隔交错布设于河道内的河床上，该人工生态岛的岛体呈中部中空的环状体，该环状体的外环面呈缓坡状结构且内环面呈竖直结构，内、外环面和环形顶部均采用网围设起来并与该区域内的河道河床共同形成填充区，该填充区内填充有滤料基质；所述环状体的下半部上形成有间隔排布的用于水流经过的水流通道，相邻两水流通道之间由环状体自身结构构成支撑部，环状体迎水面上的支撑部和背水面上的支撑部交错排布；所述环状体的环形顶部和外环面的上半部上均栽种有浅水区水生植物；
所述沉水植物种植毯铺设于河道底部处，且该沉水植物种植毯上栽种有沉水植物；
所述曝气装置包括与曝气风机出风口连通的曝气管道，该曝气管道的出气口设于人工生态岛环状体的中空位置处。
其进一步的技术方案是：
所述环状体外环面上迎水面一侧的坡度比为1:(2-2.5)，所述环状体的外环面上背水面一侧的坡度比为1:(1-1.5)。
其进一步的技术方案是：
所述滤料基质主要包括70-80wt.％砾石、10-20wt.％粗砂和10-20wt.％陶粒，该滤料基质自填充区底部向顶部铺设堆积，且在环状体的环形顶部和外环面的最外层滤料基质上铺设有30-40cm厚的生物基质土层。
其进一步的技术方案是：
所述水流通道的宽度为15-20cm，所述支撑部的宽度为30-50cm。
其进一步的技术方案是：
河道的河床上对应环状体的内环面处插设有若干个间隔排布的定位桩，该若干个定位桩呈圈状排布，网依次绕设于该若干个定位桩上形成环状体的内环面；所述环状体的下半部处位于水流通道处在河道的河床上丁额外插设有支撑架，自该支撑架处拉网并向上延伸至环状体的外圈上并继续延伸至环状体的顶部处形成外环面和环形顶部。
其进一步的技术方案是：
所述环状体上位于迎水面一侧上的水流通道的入口处均定位设有一柔性拦污网。
其进一步的技术方案是：
所述浅水区水生植物为挺水植物和浮叶植物中的至少一种。
其进一步的技术方案是：
所述曝气管道包括沿河道一侧岸边设置的曝气总管道，该曝气总管道上对应各人工生态岛环状体的中空位置处均分支形成一曝气分管道，该曝气分管道自河道顶面斜向下延伸至河道底部形成曝气点。
本发明还公开了一种杉树基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统的构建方法，该构建方法包括下述步骤：
S1：根据浅窄河道的河道宽度、水量、水体流动状况在河道内布设若干个间隔交错排布的人工生态岛；
S2：构建单个人工生态岛时，在浅窄河道内布设位置处通过打桩围网并装填滤料基质的方式构建岛体，该岛体呈中部中空且外环面为坡状结构的环状体且内环面呈竖直状结构，其中外环面迎水面的坡度比为1:(2-2.5)，且外环面背水面的坡度比为1:(1-1.5)；环状体下半部上通过插设支撑部并围网的方式形成有供水流经过的水流通道，相邻两水流通道之间由环状体自身结构构成支撑部，环状体迎水面上的支撑部和背水面上的支撑部交错排布，且环状体的环形顶部低于水面30-40cm；
S3：在河道一侧岸边铺设曝气总管道，曝气总管道上对应各人工生态岛环状体的中空位置处均分支形成一曝气分管道，将该曝气总管道的进风口与曝气风机的出风口连通，将曝气分管道自河道顶面斜向下穿过环状体的侧壁后延伸至环状体中空部分的河床上方处；
S4：在环状体上位于迎水面一侧水流通道的入口处通过拉网方式设置柔性拦污网；
S5：在河道底部铺设已培育好沉水植物的沉水植物种植毯，在人工生态岛环状体的环形顶部和外环面的上半部上栽种浅水区水生植物。
其进一步的技术方案是：
步骤S2中构建岛体时，在浅窄河道内布设位置处通过在河道的河床上打桩的方式插设若干个间隔排布的定位桩，该若干个定位桩呈圈状排布，且以该若干个定位桩为支撑点拉网形成内环面；在河道的河床上位于圈状定位桩的外圈处间隔插设若干个支撑架，自该支撑架处拉网并向上延伸至环状体的外圈上并继续延伸至环状体的顶部处形成外环面和环形顶部；内、外环面和环形顶部均采用网围设起来并与该区域内的河道河床共同形成填充区，在该填充区内填充滤料基质，该滤料基质、网、定位桩和支撑架共同形成岛体。
本发明的有益技术效果是：本发明在河道中构建多个人工生态岛，该人工生态岛的岛体呈中部中空的环状体，在环状体内装填有滤料基质，水流在流动过程中经过人工生态岛的岛体时，可以通过滤料基质对水流进行初步的过滤净化，同时环状结构岛体的设计可以使水流穿过岛体时的阻力降低，并能够使水流在经过岛体时经历两次过滤；同时在岛体的下半部通过支撑架形成间隔排布水流通道和支撑部，其中水流通道用于增加通过岛体的水流量，通过支撑部内的滤料基质对水流进行过滤，此外由于岛体迎水面和背水面上的水流通道和支撑部交错排布，因此水流在经过岛体时至少能够经过一层环状体壁厚进行过滤。在环状体的中空位置处设置曝气点，将空气打入该部分中的水体中，可以增加水体中溶解氧的含量，能够改善水质；在环状体的上半部和环状顶部的生物基质土层上栽种挺水植物和浮叶植物，同时在河道河床上铺设已培育好沉水植物的沉水植物种植毯，能够利用这些水生植物对水体进行进一步净化，同时对岛体进行美化。
附图说明
图1是本发明所述治理系统的整体结构示意图，图中箭头为水流方向；
图2是本发明所述岛体的俯视图；
图3是本发明所述岛体的局部剖视图；
其中：
100-人工生态岛；101-环状体；102-外环面；103-内环面；104-滤料基质；105-水流通道；106-支撑部；107-迎水面；108-背水面；111-定位桩；112-支撑架；113-柔性拦污网；
200-沉水植物种植毯；201-沉水植物；
300-曝气装置；301-曝气风机；302-曝气管道；302a-曝气总管道；302b-曝气分管道。
具体实施方式
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，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本具体实施例详细介绍了一种基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统及其构建方法，该生态治理系统包括若干个人工生态岛100、沉水植物种植毯200和曝气装置300。该生态治理系统的构建如下所述：
S1：在构建人工生态岛之前，需要实地考察该浅窄河道的具体情况，如河道宽度、河道深度、水量、水体流动状况等，根据上述实地考察的结果在河道内布设若干个间隔交错排布的人工生态岛。一般在河道的宽度方向间隔交错设置1-2个人工生态岛，在河道内沿水流方向上前方1-2个人工生态岛与后方1-2个人工生态岛之间间隔200-250m。其中1-2个人工生态岛之间相隔距离根据河道宽度和水质状况进行设置，一般不低于20-30m。本具体实施例中以某一河道为例进行说明，设置两组共4个人工生态岛，其间隔交错布设于河道内的河床上。
S2：构建单个人工生态岛。构建单个人工生态岛时，在浅窄河道内布设位置处通过打桩围网并装填滤料基质的方式构建岛体，该岛体呈中部中空的环状体101，该环状体的外环面102呈缓坡状结构且内环面103呈竖直结构，其中外环面迎水面一侧的坡度比为1:(2-2.5)，且外环面背水面一侧的坡度比为1:(1-1.5)。内、外环面和环形顶部均采用网围设起来并与该区域内的河道河床共同形成填充区，该填充区内填充有滤料基质104，该滤料基质主要包括70-80wt.％砾石、10-20wt.％粗砂和10-20wt.％陶粒，该滤料基质自填充区底部向顶部铺设堆积，且在环状体的环形顶部和外环面的最外层滤料基质上铺设有30-40cm厚的生物基质土层。
环状体的下半部上通过插设支撑部并围网的方式形成有间隔排布的供水流经过的水流通道105，相邻两水流通道之间由环状体自身结构构成支撑部106，环状体迎水面107上的支撑部和背水面108上的支撑部交错排布，其中水流通道的宽度可优选为15-20cm，支撑部的宽度可优选为30-50cm，且环状体的环形顶部低于水面30-40cm。
构建过程中：在浅窄河道内布设位置处通过在河道的河床上对应环状体的内环面处打桩的方式插设若干个间隔排布的定位桩111，该若干个定位桩呈圈状排布，且以该若干个定位桩为支撑点拉网形成内环面。在河道的河床上位于圈状定位桩的外圈处间隔插设若干个支撑架，该若干个支撑架呈与环宽度匹配的具有一定强度结构的金属支架，其位于环状体的下半部，自该支撑架处拉网并向上延伸至环状体的外圈上并继续延伸至环状体的顶部处形成外环面和环形顶部。内、外环面和环形顶部均采用网围设起来并与该区域内的河道河床共同形成填充区，在该填充区内填充滤料基质，该滤料基质、网、定位桩和支撑架共同形成岛体。
S3：在河道一侧岸边铺设曝气总管道302a，曝气总管道上对应各人工生态岛环状体的中空位置处均分支形成一曝气分管道302b，由该曝气总管道和曝气分管道共同构成曝气管道302，将其中曝气总管道的进风口与曝气风机301的出风口连通，将曝气分管道自河道顶面斜向下穿过环状体的侧壁后延伸至环状体中空部分的河床上方处形成曝气点。
S4：在岛体的环状体上位于迎水面一侧水流通道的入口处通过拉网方式设置柔性拦污网，其可以采用绳编网等柔性材料制成的网，便于适应水流通道入口处的曲面形状，该柔性拦污网的主要作用是拦截水流中体积较大的物质，防止其进入水流通道后将水流通道堵塞。
S5：在河道底部铺设已培育好沉水植物201的沉水植物种植毯200，并在人工生态岛环状体的环形顶部和外环面的上半部上栽种浅水区水生植物，该浅水区水生植物为挺水植物和浮叶植物中的至少一种。
该构建好的浅窄河道生态治理系统，主要包括若干个人工生态岛100、沉水植物种植毯200和曝气装置300。
其中若干个人工生态岛100间隔交错布设于河道内的河床上，该人工生态岛的岛体呈中部中空的环状体101，该环状体的外环面102呈缓坡状结构且内环面103呈竖直结构，环状体101外环面上迎水面一侧的坡度比为1:(2-2.5)，环状体的外环面上背水面一侧的坡度比为1:(1-1.5)。内、外环面和环形顶部均采用网围设起来并与该区域内的河道河床共同形成填充区，该填充区内填充有滤料基质104，该滤料基质104主要包括70-80wt.％砾石、10-20wt.％粗砂和10-20wt.％陶粒，该滤料基质自填充区底部向顶部铺设堆积，且在环状体的环形顶部和外环面的最外层滤料基质上铺设有30-40cm厚的生物基质土层。环状体的下半部上形成有间隔排布的用于水流经过的水流通道105，相邻两水流通道之间由环状体自身结构构成支撑部106，环状体迎水面107上的支撑部和背水面108上的支撑部交错排布，其中水流通道105的宽度为15-20cm，所述支撑部106的宽度为30-50cm。环状体101上位于迎水面一侧上的水流通道的入口处均定位设有一柔性拦污网113。且在环状体的环形顶部和外环面的上半部上均栽种有浅水区水生植物，该浅水区水生植物为挺水植物和浮叶植物中的至少一种。
沉水植物种植毯200铺设于河道底部处，且该沉水植物种植毯上栽种有沉水植物201。
曝气装置300包括与曝气风机301出风口连通的曝气管道302，该曝气管道的出气口设于人工生态岛环状体的中空位置处。其中曝气管道302包括沿河道一侧岸边设置的曝气总管道302a，该曝气总管道上对应各人工生态岛环状体的中空位置处均分支形成一曝气分管道302b，该曝气分管道自河道顶面斜向下延伸至河道底部形成曝气点。
本发明在河道中构建多个人工生态岛，该人工生态岛的岛体呈中部中空的环状体，在环状体内装填有滤料基质，水流在流动过程中经过人工生态岛的岛体时，可以通过滤料基质对水流进行初步的过滤净化，同时环状结构岛体的设计可以使水流穿过岛体时的阻力降低，并能够使水流在经过岛体时经历两次过滤；同时在岛体的下半部通过支撑架形成间隔排布水流通道和支撑部，其中水流通道用于增加通过岛体的水流量，通过支撑部内的滤料基质对水流进行过滤，此外由于岛体迎水面和背水面上的水流通道和支撑部交错排布，因此水流在经过岛体时至少能够经过一层环状体壁厚进行过滤。在环状体的中空位置处设置曝气点，将空气打入该部分中的水体中，可以增加水体中溶解氧的含量，能够改善水质；在环状体的上半部和环状顶部的生物基质土层上栽种挺水植物和浮叶植物，同时在河道河床上铺设已培育好沉水植物的沉水植物种植毯，能够利用这些水生植物对水体进行进一步净化，同时对岛体进行美化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其特征在于，包括若干个人工生态岛(100)、沉水植物种植毯(200)和曝气装置(300)，其中：
若干个所述人工生态岛(100)间隔交错布设于河道内的河床上，该人工生态岛的岛体呈中部中空的环状体(101)，该环状体的外环面(102)呈缓坡状结构且内环面(103)呈竖直结构，内、外环面和环形顶部均采用网围设起来并与该区域内的河道河床共同形成填充区，该填充区内填充有滤料基质(104)；所述环状体的下半部上形成有间隔排布的用于水流经过的水流通道(105)，相邻两水流通道之间由环状体自身结构构成支撑部(106)，环状体迎水面(107)上的支撑部和背水面(108)上的支撑部交错排布；所述环状体的环形顶部和外环面的上半部上均栽种有浅水区水生植物；
所述沉水植物种植毯(200)铺设于河道底部处，且该沉水植物种植毯上栽种有沉水植物(201)；
所述曝气装置(300)包括与曝气风机(301)出风口连通的曝气管道(302)，该曝气管道的出气口设于人工生态岛环状体的中空位置处。
2.根据权利要求1所述的基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其特征在于：所述环状体(101)外环面上迎水面一侧的坡度比为1:(2-2.5)，所述环状体的外环面上背水面一侧的坡度比为1:(1-1.5)。
3.根据权利要求1所述的基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其特征在于：所述滤料基质(104)主要包括70-80wt.％砾石、10-20wt.％粗砂和10-20wt.％陶粒，该滤料基质自填充区底部向顶部铺设堆积，且在环状体的环形顶部和外环面的最外层滤料基质上铺设有30-40cm厚的生物基质土层。
4.根据权利要求1所述的基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其特征在于：所述水流通道(105)的宽度为15-20cm，所述支撑部(106)的宽度为30-50cm。
5.根据权利要求1所述的基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其特征在于：河道的河床上对应环状体的内环面处插设有若干个间隔排布的定位桩(111)，该若干个定位桩呈圈状排布，网依次绕设于该若干个定位桩上形成环状体的内环面；所述环状体的下半部处位于水流通道处在河道的河床上丁额外插设有支撑架(112)，自该支撑架处拉网并向上延伸至环状体的外圈上并继续延伸至环状体的顶部处形成外环面和环形顶部。
6.根据权利要求1所述的基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其特征在于：所述环状体(101)上位于迎水面一侧上的水流通道的入口处均定位设有一柔性拦污网(113)。
7.根据权利要求1所述的基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其特征在于：所述浅水区水生植物为挺水植物和浮叶植物中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统，其特征在于：所述曝气管道(302)包括沿河道一侧岸边设置的曝气总管道(302a)，该曝气总管道上对应各人工生态岛环状体的中空位置处均分支形成一曝气分管道(302b)，该曝气分管道自河道顶面斜向下延伸至河道底部形成曝气点。
9.一种权利要求1至8中任一权利要求所述基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统的构建方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1：根据浅窄河道的河道宽度、水量、水体流动状况在河道内布设若干个间隔交错排布的人工生态岛；
S2：构建单个人工生态岛时，在浅窄河道内布设位置处通过打桩围网并装填滤料基质的方式构建岛体，该岛体呈中部中空且外环面为坡状结构的环状体且内环面呈竖直状结构，其中外环面迎水面的坡度比为1:(2-2.5)，且外环面背水面的坡度比为1:(1-1.5)；环状体下半部上通过插设支撑部并围网的方式形成有供水流经过的水流通道，相邻两水流通道之间由环状体自身结构构成支撑部，环状体迎水面上的支撑部和背水面上的支撑部交错排布，且环状体的环形顶部低于水面30-40cm；
S3：在河道一侧岸边铺设曝气总管道，曝气总管道上对应各人工生态岛环状体的中空位置处均分支形成一曝气分管道，将该曝气总管道的进风口与曝气风机的出风口连通，将曝气分管道自河道顶面斜向下穿过环状体的侧壁后延伸至环状体中空部分的河床上方处；
S4：在环状体上位于迎水面一侧水流通道的入口处通过拉网方式设置柔性拦污网；
S5：在河道底部铺设已培育好沉水植物的沉水植物种植毯，在人工生态岛环状体的环形顶部和外环面的上半部上栽种浅水区水生植物。
10.根据权利要求9所述的构建方法，其特征在于：步骤S2中构建岛体时，在浅窄河道内布设位置处通过在河道的河床上打桩的方式插设若干个间隔排布的定位桩，该若干个定位桩呈圈状排布，且以该若干个定位桩为支撑点拉网形成内环面；在河道的河床上位于圈状定位桩的外圈处间隔插设若干个支撑架，自该支撑架处拉网并向上延伸至环状体的外圈上并继续延伸至环状体的顶部处形成外环面和环形顶部；内、外环面和环形顶部均采用网围设起来并与该区域内的河道河床共同形成填充区，在该填充区内填充滤料基质，该滤料基质、网、定位桩和支撑架共同形成岛体。
CN201911015868.8A 2019-10-24 2019-10-24 基于人工生态岛的浅窄河道生态治理系统及其构建方法 Active CN110606630B (zh)

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