CN111851395A - 一种深水生态堰塘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生态堰塘技术领域,公开了一种深水生态堰塘,包括塘体,塘体包括基础层、设置在基础层上的防渗层和设置在防渗层上的保护层,塘体包括深水区和浅水区,深水区底部到浅水区上端的垂直高度大于2.5m,深水区的防渗层包括钠基膨润土防渗毯,浅水区的防渗层包括防渗黏土层;深水区底部设有调节渗透装置,调节渗透装置包括混凝土围堰、金属筒和浮体,混凝土围堰内侧的防渗层为防渗黏土层,金属筒固定在混凝土围堰上,金属筒的顶部设有开孔;本发明提供的一种深水生态堰塘,能够适应高水位的防渗需求,与此同时也能够满足低水位状态下,保证适当渗漏率,适应低水位的防渗需求,所以不影响地表水与地下水的双向调节,使塘体具有自净能力。

Description

一种深水生态堰塘
技术领域
本发明涉及生态堰塘技术领域,具体涉及一种深水生态堰塘。
背景技术
现有的塘底混凝土硬化处理,会影响地表水与地下水的双向调节,塘体内变成死水,自净能力差,为了实现基底的水文连通性与防水性能相协调,优先选用非完全隔离材料作为防渗层,并根据防渗需求的差别,选用黏土和钠基膨润土防渗毯,黏土和钠基膨润土防渗毯都能保证适当的渗漏率,都具有水体自净能力。
但是现有的防渗设计主要适用于能够保持特定水位的塘体,也即是塘体设计水深小于2.5m时,会采用黏土防渗设计,塘体设计水深大于2.5m时,会采用钠基膨润土防渗毯。
因受气候等环境因素影响,设计水深大于2.5m的塘体也会出现水位长时间处于较低的位置,甚至下降到2.5m以下,若低水位状态也保持较长的时间,则塘体整体采用钠基膨润土防渗毯的防渗设计不能适应低水位的防渗需求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明提供一种深水生态堰塘,能够适应高水位的防渗需求,与此同时也能够满足低水位状态下,保证适当渗漏率,适应低水位的防渗需求,所以不影响地表水与地下水的双向调节,使塘体具有较好自净能力。
本发明所采用的技术方案为:
一种深水生态堰塘,包括塘体,所述塘体包括基础层、设置在基础层上的防渗层和设置在防渗层上的保护层,所述塘体包括深水区和浅水区,所述深水区底部到浅水区上端的垂直高度大于2.5m,所述深水区的防渗层包括钠基膨润土防渗毯,所述浅水区的防渗层包括防渗黏土层;所述深水区底部设有调节渗透装置,所述调节渗透装置包括混凝土围堰、金属筒和浮体,所述混凝土围堰内侧的防渗层为防渗黏土层,所述金属筒固定在混凝土围堰上,所述金属筒的顶部设有开孔,所述浮体位于金属筒外且浮体的下端设有拉绳,所述拉绳自开孔处伸进金属筒内的一端设有用于封堵开孔的塞子,所述拉绳拉紧状态下浮体的上端面与深水区和浅水区之间的交界面平齐。
由于塘体包括深水区和浅水区,所述深水区底部到浅水区上端的垂直高度大于2.5m,所述深水区的防渗层包括钠基膨润土防渗毯,所述浅水区的防渗层包括防渗黏土层,深水区防渗层采用钠基膨润土防渗毯,也即是在水深大于2.5m时,深水区的钠基膨润土防渗毯能够满足容量大、水位深以及较强结构稳定性和防渗的需求,结合调节渗透装置的设置,在水位大于2.5m时,则浮体上浮至最上端,此时通过拉绳拉紧塞子,实现塞子对金属筒上开口的封堵,满足较强的防渗目的;此外,由于浅水区的基底结构稳定性和防渗需求较低,因此浅水区采用防渗黏土层实现防渗,可以大幅度降低塘体渗漏,满足塘的蓄水功能,又不完全隔绝塘内水体与基底的物质能量交换,保持良性双向调节,使塘体具有自净能力。
在水深小于2.5m时,由于调节渗透装置的设置,拉绳拉紧状态下浮体的上端面与深水区和浅水区之间的交界面平齐,水位小于2.5m时,则浮体会随水位的下降而下降,因此,拉绳处于放松状态,位于金属筒内的塞子也会一定程度的下移,从而打开金属筒上的开孔,实现塘体内与金属筒内部的连通,由于混凝土围堰内侧的防渗层为防渗黏土层,结合开孔的打开,则能够实现塘体内水体与地下水的双向调节,从而使得塘体水位下降至2.5m以下的深水区也能够实现不完全隔绝塘内水体与基底的物质能量交换,保持良性双向调节,使塘体具有自净能力。
综上,本技术方案的生态堰塘采用深水区和浅水区进行区别防渗设计,能够适应高水位的防渗需求,与此同时也能够满足低水位状态下,保证适当渗漏率,适应低水位的防渗需求,所以不影响地表水与地下水的双向调节,不使塘变成死水。同时黏土可以不断吸附水体中的无机磷化物,从而避免湖泊的富氧化过程,避免有毒性的藻类生长,对水质净化有重要作用。
进一步的,为了根据需要调节浮体的悬浮位置,以便拉绳拉紧状态下浮体的上端面与深水区和浅水区之间的交界面平齐,所述浮体为空心金属球或空心金属筒。
可以通过往空心金属球或空心金属筒内充水的方式调节浮体的重量,从而调节浮体的悬浮位置。
需要说明的是,也可以通过调节拉绳的长度实现对浮体悬浮位置的调节。
进一步的,为了更好的实现对钠基膨润土防渗毯的固定铺装,所述深水区和浅水区交界的位置周向开挖有锚固沟,所述钠基膨润土防渗毯紧贴锚固沟的沟壁和沟底,之后回填土体夯实,锚固沟的沟底宽度和深度均大于或等于500mm。
进一步的,所述保护层为在钠基膨润土防渗毯上回覆300mm厚黏土并压实,压实度大于或等于85%,之后再在黏土上覆200mm壤土。
进一步的,所述保护层为在防渗黏土层上再覆200mm厚粘性土为作物生长提供条件。并利用小型打浆机进行打浆,打浆深度控制约200mm,静置沉淀3天后方可进行后续工艺。
整治现状水泥、结构防渗工程良好山坪塘,采用30cm黏土和20cm壤土回填方式,混凝土池壁通过砂石回填形成1:1放坡并上覆黏土和壤土,从而为给水生生物提供生长条件,粘土防渗的施工除碾压铺盖方式外,还可采用水中抛土方式或者两者结合完成。
进一步的,为了达到较好的固定效果,所述混凝土围堰压紧钠基膨润土防渗毯,位于混凝土围堰内侧的钠基膨润土防渗毯上设有开口。
也即是,由于位于混凝土围堰内侧的钠基膨润土防渗毯上设有开口,开口的设计主要是为了实现通过防渗黏土层从而达到不完全隔绝塘内水体与基底的目的,从而实现水体双向调节。同时,混凝土围堰也能够实现对钠基膨润土防渗毯的压紧,从而提高钠基膨润土防渗毯的固定铺装效果。
进一步的,为了达到更好的防渗效果,所述防渗层包括钠基膨润土防渗毯和设置在钠基膨润土防渗毯和基础层之间的基础垫层。所述基础垫层由回覆在基础层上的100mm厚素土形成,所述素土的夯实度大于或等于90%。
进一步的,所述防渗黏土层包括覆盖在基础层上的600mm厚防渗黏土,所述防渗黏土的压实度大于或等于90%。
所述防渗黏土层选择粘性大、渗透系数小即塑性指数大于20的黏土为宜,其中的淤泥、耕土、冻土、膨胀土、砂石以及有机物含量大于或等于8%,渗透系数小于或等于1.0×10-8m/s,并分三次进行分层夯实。
进一步的,所述基础层为基础层黏土或非粘性土壤,当基础层为基础层黏土时,所述基础层黏土的压实度大于或等于93%,当基础层为非粘性土壤时,所述非粘性土壤的压实度大于或等于90%。
进一步的,所述钠基膨润土防渗毯为针刺法钠基膨润土防渗毯,所述针刺法钠基膨润土防渗毯的单位面积质量大于或等于6000g/m2,单幅宽度大于或等于6m。
相邻的钠基膨润土防渗毯之间形成搭接部,位于塘体底部的搭接部处均匀撒上大于或等于6000g/m2膨润土粉,位于塘体边坡上的搭接部处均匀撒上膨润土胶泥。
搭接部的上下两层钠基膨润土防渗毯之间应该均匀撒上大于或等于6000g/m2膨润土粉。
搭接部避开拐角处,搭接缝距离拐角处距离大于或等于500mm;整体搭接缝的宽度应大于或等于300mm,基础为软弱土层处搭接部的宽度大于或等于500mm。
本发明的有益效果为:由于塘体包括深水区和浅水区,所述深水区底部到浅水区上端的垂直高度大于2.5m,所述深水区的防渗层包括钠基膨润土防渗毯,所述浅水区的防渗层包括防渗黏土层,深水区防渗层采用钠基膨润土防渗毯,也即是在水深大于2.5m时,深水区的钠基膨润土防渗毯能够满足容量大、水位深以及较强结构稳定性和防渗的需求,结合调节渗透装置的设置,在水位大于2.5m时,则浮体上浮至最上端,此时通过拉绳拉紧塞子,实现塞子对金属筒上开口的封堵,满足较强的防渗目的;此外,由于浅水区的基底结构稳定性和防渗需求较低,因此浅水区采用防渗黏土层实现防渗,可以大幅度降低塘体渗漏,满足塘的蓄水功能,又不完全隔绝塘内水体与基底的物质能量交换,保持良性双向调节,使塘体具有自净能力。
在水深小于2.5m时,由于调节渗透装置的设置,拉绳拉紧状态下浮体的上端面与深水区和浅水区之间的交界面平齐,水位小于2.5m时,则浮体会随水位的下降而下降,因此,拉绳处于放松状态,位于金属筒内的塞子也会一定程度的下移,从而打开金属筒上的开孔,实现塘体内与金属筒内部的连通,由于混凝土围堰内侧的防渗层为防渗黏土层,结合开孔的打开,则能够实现塘体内水体与地下水的双向调节,从而使得塘体水位下降至2.5m以下的深水区也能够实现不完全隔绝塘内水体与基底的物质能量交换,保持良性双向调节,使塘体具有自净能力。
综上,本技术方案的生态堰塘采用深水区和浅水区进行区别防渗设计,能够适应高水位的防渗需求,与此同时也能够满足低水位状态下,保证适当渗漏率,适应低水位的防渗需求,所以不影响地表水与地下水的双向调节,不使塘变成死水。同时黏土可以不断吸附水体中的无机磷化物,从而避免湖泊的富氧化过程,避免有毒性的藻类生长,对水质净化有重要作用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1中A处的放大图;
图3是本发明中另一实施例的局部放大图。
图中:塘体1;基础层2;钠基膨润土防渗毯3;保护层4;深水区5;浅水区6;混凝土围堰7;金属筒8;浮体9;拉绳10;塞子11;开孔12;锚固沟13;基础垫层14;防渗黏土层15;开口16。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1:
如图1-图3所示,本实施例提供一种深水生态堰塘,包括塘体1,塘体1包括基础层2、设置在基础层2上的防渗层3和设置在防渗层3上的保护层4,塘体1包括深水区5和浅水区6,深水区5底部到浅水区6上端的垂直高度大于2.5m,深水区5的防渗层3包括钠基膨润土防渗毯3,浅水区6的防渗层3包括防渗黏土层15;深水区5底部设有调节渗透装置,调节渗透装置包括混凝土围堰7、金属筒8和浮体9,混凝土围堰7内侧的防渗层3为防渗黏土层15,金属筒8固定在混凝土围堰7上,金属筒8的顶部设有开孔12,浮体9位于金属筒8外且浮体9的下端设有拉绳10,拉绳10自开孔12处伸进金属筒8内的一端设有用于封堵开孔12的塞子11,拉绳10拉紧状态下浮体9的上端面与深水区5和浅水区6之间的交界面平齐。
由于塘体1包括深水区5和浅水区6,深水区5底部到浅水区6上端的垂直高度大于2.5m,深水区5的防渗层3包括钠基膨润土防渗毯3,浅水区6的防渗层3包括防渗黏土层15,深水区5防渗层3采用钠基膨润土防渗毯3,也即是在水深大于2.5m时,深水区5的钠基膨润土防渗毯3能够满足容量大、水位深以及较强结构稳定性和防渗的需求,结合调节渗透装置的设置,在水位大于2.5m时,则浮体9上浮至最上端,此时通过拉绳10拉紧塞子11,实现塞子11对金属筒8上开口的封堵,满足较强的防渗目的;此外,由于浅水区6的基底结构稳定性和防渗需求较低,因此浅水区6采用防渗黏土层15实现防渗,可以大幅度降低塘体1渗漏,满足塘的蓄水功能,又不完全隔绝塘内水体与基底的物质能量交换,保持良性双向调节,使塘体1具有自净能力。
在水深小于2.5m时,由于调节渗透装置的设置,拉绳10拉紧状态下浮体9的上端面与深水区5和浅水区6之间的交界面平齐,水位小于2.5m时,则浮体9会随水位的下降而下降,因此,拉绳10处于放松状态,位于金属筒8内的塞子11也会一定程度的下移,从而打开金属筒8上的开孔12,实现塘体1内与金属筒8内部的连通,由于混凝土围堰7内侧的防渗层3为防渗黏土层15,结合开孔12的打开,则能够实现塘体1内水体与地下水的双向调节,从而使得塘体1水位下降至2.5m以下的深水区5也能够实现不完全隔绝塘内水体与基底的物质能量交换,保持良性双向调节,使塘体1具有自净能力。
综上,本技术方案的生态堰塘采用深水区5和浅水区6进行区别防渗设计,能够适应高水位的防渗需求,与此同时也能够满足低水位状态下,保证适当渗漏率,适应低水位的防渗需求,所以不影响地表水与地下水的双向调节,不使塘变成死水。同时黏土可以不断吸附水体中的无机磷化物,从而避免湖泊的富氧化过程,避免有毒性的藻类生长,对水质净化有重要作用。
实施例2:
本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定。
为了根据需要调节浮体9的悬浮位置,以便拉绳10拉紧状态下浮体9的上端面与深水区5和浅水区6之间的交界面平齐,浮体9为空心金属球或空心金属筒。
可以通过往空心金属球或空心金属筒内充水的方式调节浮体9的重量,从而调节浮体9的悬浮位置。
需要说明的是,也可以通过调节拉绳10的长度实现对浮体9悬浮位置的调节。
实施例3:
本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化限定。
为了更好的实现对钠基膨润土防渗毯3的固定铺装,深水区5和浅水区6交界的位置周向开挖有锚固沟13,钠基膨润土防渗毯3紧贴锚固沟13的沟壁和沟底,之后回填土体夯实,锚固沟13的沟底宽度和深度均大于或等于500mm。
实施例4:
本实施例是在上述实施例3的基础上进行优化限定。
保护层4为在钠基膨润土防渗毯3上回覆300mm厚黏土并压实,压实度大于或等于85%,之后再在黏土上覆200mm壤土,满足种植要求即可。
实施例5:
本实施例是在上述实施例4的基础上进行优化限定。
保护层4为在防渗黏土层15上再覆200mm厚粘性土为作物生长提供条件。并利用小型打浆机进行打浆,打浆深度控制约20cm,静置沉淀3天后方可进行后续工艺。
整治现状水泥、结构防渗工程良好山坪塘,采用30cm黏土和20cm壤土回填方式,混凝土池壁通过砂石回填形成1:1放坡并上覆黏土和壤土,从而为给水生生物提供生长条件,粘土防渗的施工除碾压铺盖方式外,还可采用水中抛土方式或者两者结合完成。
实施例6:
本实施例是在上述实施例5的基础上进行优化限定。
为了达到较好的固定效果,混凝土围堰7压紧钠基膨润土防渗毯3,位于混凝土围堰7内侧的钠基膨润土防渗毯3上设有开口16。
也即是,由于位于混凝土围堰7内侧的钠基膨润土防渗毯3上设有开口16,开口16的设计主要是为了实现通过防渗黏土层15从而达到不完全隔绝塘内水体与基底的目的,从而实现水体双向调节。同时,混凝土围堰7也能够实现对钠基膨润土防渗毯3的压紧,从而提高钠基膨润土防渗毯3的固定铺装效果。
实施例7:
本实施例是在上述实施例6的基础上进行优化限定。
如图3所示,为了达到更好的防渗效果,防渗层3包括钠基膨润土防渗毯3和设置在钠基膨润土防渗毯3和基础层2之间的基础垫层14。基础垫层14由回覆在基础层2上的100mm厚素土形成,素土的夯实度大于或等于90%。
实施例8:
本实施例是在上述实施例7的基础上进行优化限定。
防渗黏土层15包括覆盖在基础层2上的600mm厚防渗黏土,防渗黏土的压实度大于或等于90%。
防渗黏土层15选择粘性大、渗透系数小即塑性指数大于20的黏土为宜,其中的淤泥、耕土、冻土、膨胀土、砂石以及有机物含量大于或等于8%,渗透系数小于或等于1.0×10-8m/s,并分三次进行分层夯实。
实施例9:
本实施例是在上述实施例8的基础上进行优化限定。
基础层2为基础层2黏土或非粘性土壤,当基础层2为基础层2黏土时,基础层2黏土的压实度大于或等于93%,当基础层2为非粘性土壤时,非粘性土壤的压实度大于或等于90%。
实施例10:
本实施例是在上述实施例9的基础上进行优化限定。
钠基膨润土防渗毯3为针刺法钠基膨润土防渗毯3,针刺法钠基膨润土防渗毯3的单位面积质量大于或等于6000g/m2,单幅宽度大于或等于6m。
相邻的钠基膨润土防渗毯3之间形成搭接部,位于塘体1底部的搭接部处均匀撒上大于或等于6000g/m2膨润土粉,位于塘体1边坡上的搭接部处均匀撒上膨润土胶泥。
搭接部的上下两层钠基膨润土防渗毯3之间应该均匀撒上大于或等于6000g/m2膨润土粉。
搭接部避开拐角处,搭接缝距离拐角处距离大于或等于500mm;整体搭接缝的宽度应大于或等于300mm,基础为软弱土层处搭接部的宽度大于或等于500mm。
需要说明的是,塘体1内配置有水生植物群落,水生植物群落包括位于深水区5底部的沉水植物、位于水面的浮叶植物和位于浅水区6的挺水/湿生植物,浮叶植物小于塘体1/3水面面积,沉水植物与浮叶植物竖向错位布设,保障足够的光热能量进入并参与塘系统的物质能量循环。
基于适应性和功能性原则,选择具有良好耐寒和对水质净化、景观优化功能的本土物种,并根据各植物生长习性和所具有的水质净化、景观效果进行配置。
具体的,沉水植物可以采用黑藻或金鱼藻,浮叶植物采用荇菜、水鳖或睡莲,挺水/湿生植物采用菖蒲、茭白、水葱或灯芯草。
塘体1施工工艺:
(1)、根据图纸测放塘体1坝体具体位置,并标出塘体1坎体的实际位置、大小、形状,结合耕作、灌溉等要求,控制好塘体1坝体的观感线形质量。
(2)、施工前准备:
1)将塘(改建)内的水全部放干;
2)利用潜水泵将塘内基础范围内的地表水和地下水抽干。满足开挖塘体1基础时不受地表水和地下水影响。
(3)、塘底基础施工要求:
1)在开挖过程中,挂线作业,保持观感线形;
2)在开挖塘底基础过程中,应按设计要求对塘体1塘底进行放坡(放坡比例应满足相关的放坡规范),确保施工工作面和施工安全;
(4)、当塘底基础为基岩时,需用机械凿打才能达到设计基础底标高;当塘低基础为老土层时,采用夯实措施处理并整平;当基础为软弱土层时,采用换土或其他相应措施对地基进行处理,达到设计要求的地基承载力;
(5)、当塘底宽度、深度将要达到设计要求时,预留20cm的厚度、深度,采用人工清理整平;
(6)、塘底基础层2进行夯实度时夯实度不低于93%。
项目基坑开挖前,对于塘体1系统(新建)先对表层土壤进行20cm的表土剥离,对于塘体1系统(改建)则进行30cm厚的底泥剥离备用,然后再将基础开挖至设计断面,断面各方向最小边坡系数小于或等于1:1.5。
本发明不局限于上述可选实施方式,任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深水生态堰塘,其特征在于:包括塘体,所述塘体包括基础层、设置在基础层上的防渗层和设置在防渗层上的保护层,所述塘体包括深水区和浅水区,所述深水区底部到浅水区上端的垂直高度大于2.5m,所述深水区的防渗层包括钠基膨润土防渗毯,所述浅水区的防渗层包括防渗黏土层;所述深水区底部设有调节渗透装置,所述调节渗透装置包括混凝土围堰、金属筒和浮体,所述混凝土围堰内侧的防渗层为防渗黏土层,所述金属筒固定在混凝土围堰上,所述金属筒的顶部设有开孔,所述浮体位于金属筒外且浮体的下端设有拉绳,所述拉绳自开孔处伸进金属筒内的一端设有用于封堵开孔的塞子,所述拉绳拉紧状态下浮体的上端面与深水区和浅水区之间的交界面平齐。
2.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述浮体为空心金属球或空心金属筒。
3.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述深水区和浅水区交界的位置周向开挖有锚固沟,所述钠基膨润土防渗毯紧贴锚固沟的沟壁和沟底,之后回填土体夯实。
4.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述保护层为在钠基膨润土防渗毯上回覆300mm厚黏土并压实,压实度大于或等于85%,之后再在黏土上覆200mm壤土。
5.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述保护层为在防渗黏土层上再覆200mm厚粘性土。
6.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述混凝土围堰压紧钠基膨润土防渗毯,位于混凝土围堰内侧的钠基膨润土防渗毯上设有开口。
7.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述防渗层包括钠基膨润土防渗毯和设置在钠基膨润土防渗毯和基础层之间的基础垫层。
8.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述防渗黏土层包括覆盖在基础层上的600mm厚防渗黏土,所述防渗黏土的压实度大于或等于90%。
9.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述基础层为基础层黏土或非粘性土壤,当基础层为基础层黏土时,所述基础层黏土的压实度大于或等于93%,当基础层为非粘性土壤时,所述非粘性土壤的压实度大于或等于90%。
10.根据权利要求1所述的一种深水生态堰塘,其特征在于:所述钠基膨润土防渗毯为针刺法钠基膨润土防渗毯,所述针刺法钠基膨润土防渗毯的单位面积质量大于或等于6000g/m2,单幅宽度大于或等于6m。
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