CN110655194A - 一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法 - Google Patents
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Abstract
一种漫滩型河流坝下区侧渗‑漫流系统的构建方法，包括虹吸取水系统、河滩侧渗系统和河滩漫流系统；构建虹吸取水系统，通过虹吸装置将拦水坝上游水体虹吸至坝下两岸的河滩地上；构建河滩侧渗系统，在河滩地开挖侧渗沟，侧渗沟平行水流方向，侧渗沟由河滩坡面至水面延伸；构建河滩漫流系统，在侧渗沟间隔区域放置卵石、种植挺水植物和小型乔灌木；河滩漫流系统与河滩侧渗系统间隔布置，由坝下河滩地的最上一级延伸至河道的常水位区域。本发明提供的一种漫滩型河流坝下区侧渗‑漫流系统的构建方法，投资省、工艺操作简单、针对北方地区多闸坝型河道适用性强，有效净化河道水体及拦截岸带面源污染，具有一定的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于水污染治理与生态修复术领域，具体涉及一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法。
背景技术
本河流漫滩地是介于陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡地带，是一类具有特殊的水文、土壤与生物特征的湿地生态系统，河流漫滩地其特定的位置保证其与周围水体生态系统和陆地生态系统经常进行能量、营养和物种的交换。河流漫滩地可以过滤和截留水体及河岸带污染物，河滩地植物可以降低水体对于土壤的侵蚀，同时可以净化河流水质、营造生物栖息地和提升河道生境多样性。河滩地因其广阔面积具有蓄滞洪水的功能，为河流生态系统减轻洪涝的的压力。部分河滩地通过生境异质性改造，如多样性植被配置、鸟类招引等措施增加了河流生态系统的观赏性，为观光旅游创造了条件。
水资源作为自然生态的核心要素，对我国社会经济的可持续发展有至关重要的作用，伴随着社会与经济飞速发展，我国众多水体流域承受了巨大的环境压力，过量污染物输入造成河流水体污染与生态退化。特别是我国北方部分地域降雨稀少、水资源时空分布不均，构建了众多闸坝用于驻留水体。河道闸坝的建设可以有效缓解水资源短缺的问题，同时也带来了一系列的环境问题，水库、闸坝等人工水利设导致流域生境被大量破碎化，河流网络连续性和完整性受损严重，加上河道水体外源汇入污染严重，造成了水体自净能力严重削弱，区域社会经济发展与水生态环境呈现失衡状态等问题。
闸坝的建设使得闸坝区下游因水量减少而出现大面积的裸露滩地，这类滩地仅在丰水期有水流经过，平水期和枯水期都处于裸露干枯的状态，河道水体大部分时间不能流经该区域，使得该区域发挥的生态功能有限。面对河流日益严峻的环境污染和生境破碎化问题，如何有效的将坝下区的河滩地充分利用，用于净化河道水体和提升河道生物多样性具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，其目的是将坝下浅滩区改造为侧渗-漫流系统，这样一方面可对河道水体进行净化，另一方面增加了水体在河滩地的驻留时间，水体污染物被侧渗-漫流系统截留、吸附、吸收和分解，同时也可有效拦截坝下区河岸带面源污染的汇入。另外，上述装置经过改造，可增加了河滩地区域的生物多样性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，包括虹吸取水系统、河滩侧渗系统和河滩漫流系统；
S1：构建虹吸取水系统，通过虹吸装置将拦水坝上游水体虹吸至坝下两岸的河滩地上；
S2：构建河滩侧渗系统，在河滩地开挖侧渗沟，侧渗沟平行水流方向，侧渗沟由河滩坡面至水面延伸，依次包括第一级侧渗沟、第二级侧渗沟、第三级侧渗沟……第N级侧渗沟；
S3：构建河滩漫流系统，相邻侧渗沟之间的间隔区域为漫流区，在漫流区放置卵石，并种植挺水植物和小型乔灌木；漫流区与侧渗沟间隔布置，由坝下河滩地的最上一级延伸至河道的常水位区域。
所述虹吸装置包括虹吸管，虹吸管的入水端高于出水端，虹吸管的入水端位于拦水坝的上游水域，虹吸管的出水端位于第一级侧渗沟处；所述虹吸管一侧连接有抽气管，抽气管上安装有抽气机，所述虹吸管的出水端上设有第一单向阀，第一单向阀限制空气从虹吸管的出水端回流到抽气管中；所述抽气管上设有第二单向阀，第二单向阀限制空气回流至虹吸管中。
所述拦水坝上游水位与河滩地之间的高程差大于2.5m；虹吸装置的进水口位于拦水坝上游50m处，进水端安装有滤网；虹吸装置的出水口位于坝下游100m处，出水口处安装有流量阀。
各级侧渗沟之间的间距为5 m -8m，每级侧渗沟的深度在1m-1.5m之间，宽度在1m-1.5m之间，长度不小于500m。
所述第一级侧渗沟不装填基质，其他侧渗沟填充侧渗基质。
漫流区宽度为5 m -8m，对漫滩地进行平整，在漫流区地表面放置卵石，直径5 cm-20cm，放置面积占漫流区的20-30%，同时在漫流区栽植挺水植物和小型乔灌木。
在拦水坝的两侧岸带均可布设该组合系统或根据河岸带厂地限制也可单独在一侧布设。
本发明一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，具有以下技术效果：
1）、本发明利用拦水坝水位高程差，采用虹吸方式引水至坝下浅滩区，相较于从河道抽水或者穿堤取水极大节约成本，虹吸取水构造简单、不产生运维成本。
2）、将坝下浅滩区改造为侧渗-漫流系统，强化了浅滩区对河道水体的净化能力，构造的多级系统增加了水体在河滩地的驻留时间，水体污染物被侧渗-漫流系统截留、吸附、吸收和分解，同时系统也可有效拦截坝下区河岸带面源污染的汇入。
3）、本发明通过在侧渗沟装填基质，为微生物的附着和生长提供条件，同时在漫流区配置挺水植物，可有效去除水体的氮、磷等污染物；侧渗和漫流区的间隔配置也增加了河滩地植被的生物多样性和景观效果。
4）、本发明投资少、操作简便、生态环境效益显著，尤其适用于北方地区的多闸坝型河道，易应用和推广。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明中虹吸装置安装后的俯视图。
图2为本发明中虹吸装置安装后的截面示意图。
图3为图2中A处的局部放大示意图。
图4为本发明中河滩地的局部截面示意图。
图中：虹吸管1，拦水坝2，抽气管3，抽气机4，第一单向阀5，第二单向阀6，河滩地7，河滩地坡面8，侧渗沟9，漫流区10，乔木11，灌木12，挺水植物13，卵石14，一级测渗沟15，二级测渗沟16，三级测渗沟17。
具体实施方式
一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，包括虹吸取水系统、河滩侧渗系统和河滩漫流系统。
S1：构建虹吸取水系统，通过虹吸装置将拦水坝上游水体虹吸至坝下两岸的河滩地上；
S2：构建河滩侧渗系统，在河滩地开挖侧渗沟，侧渗沟平行水流方向，侧渗沟由河滩坡面至水面延伸，依次包括第一级侧渗沟、第二级侧渗沟、第三级侧渗沟……第N级侧渗沟；
S3：构建河滩漫流系统，相邻侧渗沟之间的间隔区域为漫流区，在漫流区放置卵石，并种植挺水植物和小型乔灌木；漫流区与侧渗沟间隔布置，由坝下河滩地的最上一级延伸至河道的常水位区域。
如图2-3所示， 拦水坝上游水位与河滩地具有2.5m以上的高程差，可以保证虹吸装置有效运行。虹吸装置的进水口位于拦水坝上游50m处，进水端安装有滤网；虹吸装置的出水口位于坝下游100m处，出水口处安装有流量阀，流量阀可以调节水量大小，出水口位于河滩侧侧渗系统的第一级侧渗沟处。
具体地，这里的虹吸装置包括虹吸管1，虹吸管1的入水端高于出水端，虹吸管1的入水端位于拦水坝2的上游水域，虹吸管1的出水端位于第一级侧渗沟处；所述虹吸管1一侧连接有抽气管3，抽气管3上安装有抽气机4，所述虹吸管1的出水端上设有第一单向阀5，第一单向阀5限制空气从虹吸管1的出水端回流到抽气管3中；所述抽气管3上设有第二单向阀6，第二单向阀6限制空气回流至虹吸管1中。工作时，启动抽气机4，抽气机将虹吸管1内的空气抽掉，从而使虹吸管1内形成负压，进而使水体经过虹吸管1流出。当虹吸管1内吸水水位形成自动虹吸吸水后，抽气机即可停止工作。
如图1、图4所示，所述河滩侧渗系统为由河滩坡面至水面延伸的多级侧渗沟，多级侧渗沟平行于水流方向。多级侧渗沟依次包括第一级侧渗沟、第二级侧渗沟、第三级侧渗沟……第N级侧渗沟；第一级侧渗沟深度1m，宽度1m，两侧用生态袋装填卵石护砌，长度一般不小于500m，第一级侧渗沟不装填基质，用于沉降水体杂质、拦截河岸带面源污染及控制沿程漫流水位。第一级侧渗沟中水位根据漫流情况可根据出水口的阀门进行调节，如雨天等情况可关闭仅用于接纳岸带的面源污染汇入。
第二级侧渗沟向河道延伸距第一级侧渗沟5-8m，尺寸规格与第一级相同，侧渗沟中填充侧渗基质。基质一般选择卵石（直径5-10cm）、陶粒（粒径4-10cm）和火山石（粒径5-10cm）等吸附性好的一种或多种组合配置。后续多级侧渗沟规模与第二级相同，直至延伸到河道常水位区域。
如图3所示，具体地，所述河滩漫滩系统为多级漫流区，一般宽度为5-8m，对漫流区进行平整，在表面放置卵石，直径5-20cm不等，放置面积一般占漫流区的20-30%，用于分水确保侧渗沟的水体均匀通过漫流区表面并减缓水土流失，同时在漫流区栽植挺水植物（挺水植物的选取芦苇、菖蒲、香蒲、鸢尾等本地种的一种或多种组合种植）和小型乔灌木（一般选择柽柳、小叶黄杨、石楠、水杨梅等中的一种或多种）。河滩漫滩系统依托于河滩侧渗沟设置，间隔排布直至延伸到河道常水位区域。
优选地，在拦水坝的两侧岸带均可布设该组合系统，提升系统对河道水体的处理能力，因河岸带厂地限制也可单独在一侧布设。
Claims (7)
1.一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，其特征在于：包括虹吸取水系统、河滩侧渗系统和河滩漫流系统；
S1：构建虹吸取水系统，通过虹吸装置将拦水坝上游水体虹吸至坝下两岸的河滩地上；
S2：构建河滩侧渗系统，在河滩地开挖侧渗沟，侧渗沟平行水流方向，侧渗沟由河滩坡面至水面延伸，依次包括第一级侧渗沟、第二级侧渗沟、第三级侧渗沟……第N级侧渗沟；
S3：构建河滩漫流系统，相邻侧渗沟之间的间隔区域为漫流区，在漫流区放置卵石，并种植挺水植物和小型乔灌木；漫流区与侧渗沟间隔布置，由坝下河滩地的最上一级延伸至河道的常水位区域。
2.根据权利要求1所述的一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，其特征在于：所述虹吸装置包括虹吸管（1），虹吸管（1）的入水端高于出水端，虹吸管（1）的入水端位于拦水坝（2）的上游水域，虹吸管（1）的出水端位于第一级侧渗沟处；所述虹吸管（1）一侧连接有抽气管（3），抽气管（3）上安装有抽气机（4），所述虹吸管（1）的出水端上设有第一单向阀（5），第一单向阀（5）限制空气从虹吸管（1）的出水端回流到抽气管（3）中；所述抽气管（3）上设有第二单向阀（6），第二单向阀（6）限制空气回流至虹吸管（1）中。
3.根据权利要求1所述的一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，其特征在于：所述拦水坝上游水位与河滩地之间的高程差大于2.5m；虹吸装置的进水口位于拦水坝上游50m处，进水端安装有滤网；虹吸装置的出水口位于坝下游100m处，出水口处安装有流量阀。
4.根据权利要求1所述的一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，其特征在于：各级侧渗沟之间的间距为5 m -8m，每级侧渗沟的深度在1m-1.5m之间，宽度在1m-1.5m之间，长度不小于500m。
5.根据权利要求4所述的一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，其特征在于：所述第一级侧渗沟不装填基质，其他侧渗沟填充侧渗基质。
6.根据权利要求1所述的一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，其特征在于：漫流区宽度为5 m -8m，对漫滩地进行平整，在漫流区地表面放置卵石，直径5 cm -20cm，放置面积占漫流区的20-30%，同时在漫流区栽植挺水植物和小型乔灌木。
7.根据权利要求1所述的一种漫滩型河流坝下区侧渗-漫流系统的构建方法，其特征在于：在拦水坝的两侧岸带均可布设该组合系统或受河岸带厂地限制也可单独在一侧布设。
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