CN112225318B - 一种城市河道阻水消洪净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市河道阻水消洪净化系统，包括拦水坎、生态浮岛、水位杆和隔离墩，利用生态浮岛来净化城镇河道水域。同时浮岛套连在水位杆上，在河道水位上升后浮岛脱离水位杆，卡在位于下游的拦水坎上的隔离墩之间起到拦截洪水的作用。利用生态浮岛构成人工湿地吸附、吸收和降解水中的营养物质，环保且可持续性强，并且浮岛上植物能够提供一定的观赏价值，增加城镇景观效果。在净化河道的利用浮岛漂浮的特性，使其在雨季能够封挡下游的河道，起到防洪的作用从源头上减少流入河道水量，减缓河道流速，能在一定程度上避免城镇内涝发生。

Description

一种城市河道阻水消洪净化系统

技术领域

本发明涉及生态改造工程的技术领域，尤其是涉及一种城市河道阻水消洪净化系统。

背景技术

近年来随着社会经济的飞速发展，环保越来越受到人们的广泛重视。其中在城镇化推进的过程中出现的众多人工河道，由于该类型河道临近城镇生活人群，尤其受到城镇居民的关注。而且该类型河道主要用于接纳城市生活、工业尾水、城市雨水管网系统汇入、城镇周边农田灌溉汇入、河道周边未接入管网的污水直排、河岸带面源汇入等水体，从而导致河道水体具有较高的悬浮物、河道水体水质不达标、生活垃圾众多，使河水呈现明显的颜色变化，河道淤积堵塞，并破坏河流环境的生态平衡，严重时甚至造成水体发黑发臭。

河流受到污染后,其自然生态系统遭到破坏,鱼虾等水生动物逐渐减少,甚至发生珍稀水生动物的灭绝现象。严重污染使河流变得五颜六色，气味难闻，影响景观。沿流域的地区和城市,由于河流水质被污染,在饮用水源中已发现有机污染物2000余种, 其中114种是具有或怀疑具有致癌、致畸、致突变的“三致”物质。另外水中的重金属和水中致病微生物等有害物质还会导致大规模的疾病爆发和流行,对人们的生活和健康危害极大。河流污染也可能会使水中可食用生物中毒,并且通过食物链危害人类的健康。工业化学品突然泄漏,造成河流污染事件,会影响较多人的生命安全。

同时每到夏季由于雨水增多，城镇河道容易出现洪水内涝，影响人们的正常生活，威胁人们的生命财产安全。目前解决城镇内涝的主要方法一是增加城镇排水能力，二是减少河道来水量。然而现有的城镇排水系统难以短时间升级改造，因此在源头减少洪峰水量，使洪水平稳通过河道将是一个行之有效的解决方案。

目前的城市河道治理方案，大多仅针对上述问题中的一项进行，因此在治理污染或是洪涝的同时兼顾另一项的治理，将是一个很好的研究方向。

发明内容

针对上述城市河道治理中存在的问题，本发明提供一种修建于城市河道上游入口区域的生态环保型的净化系统，同时能够雨季期能够起到防洪防涝功能的城市河道防洪净化系统。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种城市河道阻水消洪净化系统，修建于城市河道上游入口区域，包括拦水坎、生态浮岛、水位杆和隔离墩，河道横向修筑混凝土基础形成拦水坎，拦水坎上侧相间隔修筑多个混凝土隔离墩，相邻隔离墩之间形成锥形导流道口；在拦水坎上游河床分布固定多组水位杆，每组水位杆与相应道口位置对应，每组水位杆的数量可根据现场实际情况确定；水位杆上套连有生态浮岛，生态浮岛的宽度小于其下游道口入口宽度，大于其下游道口出口的宽度，自下游到上游各级别水位杆的高度依次增高，且相邻水位杆高度差不小于各生态浮岛的厚度，各级生态浮岛分别通过挂环活动套装在相应水位杆外侧，所述挂环最好是固定在生态浮岛侧面的上方，当河道水位上涨后，各生态浮岛随水位上浮直至相应级别的生态浮岛挂环脱离其水位杆后，顺水向下漂流卡入对应的道口。

进一步，所述生态浮岛包括浮体框和种植槽，浮体框为框架结构，分为上层和下层以及内腔，浮体框上层设置有种植槽，侧面固定有挂环，用于套装在水位杆上，浮体框上下层均分布有贯穿的通孔，上层通孔方便种植槽内植物根系向下延伸，下层通孔可以方便水生生物进出浮岛内腔栖息，有助于河道生态恢复。

进一步，所述生态浮岛为沿水流方向的纺锥形，减少水流对浮岛的冲击力，在水位上升浮岛脱离水位杆的情况下，纺锥形的浮岛更易于卡进下游的锥形导流道口。

进一步，所述拦水坎迎水面底部安装有排淤管，定期将拦水坎迎水面淤积的淤泥抽出净化河水疏通河道，防止淤泥堆积堵塞河道。

进一步，所述隔离墩之间挂装有拦污网，拦污网位于隔离墩之间形成锥形导流道口的出口位置，拦截河道内漂浮物，通过定期清理减少河道垃圾对下游影响。

进一步，所述拦水坎设置多重，增加淤泥拦截效果。

本发明的有益效果

本发明利用生态浮岛进行河道水体净化，避免了建设专用净化设施的高成本大工程的不便，通过合理的组合利用植物构成人工湿地吸附、吸收和降解水中的营养物质，利用拦网阻拦河道漂浮物统一收集处理，同时利用拦水坎拦截河底淤泥，通过排淤管抽走淤泥，一次性完成河道多种污染的治理。

生态浮岛有净化水质、美化水面景观、提供水生生物栖息空间及进行环境教育等多种功能。生态浮岛技术较其他水体修复技术有明显的优越性：

1.其最大的优点就是直接利用水体水面面积，不另外占地。充分利用我国广阔的水域面积，将景观设计与水体修复相结合；

2.可选作的浮岛植物的种类较多，载体材料来源广，成本低，多用抗氧化材质，无污染，耐腐蚀，经久耐用；

3.浮岛的浮体结构新颖，形状变化多样，易于制作和搬运，不受水位限制，不会造成河道淤积；

4.跟人工湿地相比，植物更容易栽培；

5.生态浮岛管理方便，只需要定期清理维护，极大程度上减少了人工资源，降低了维护成本和设备的运行费保养费。

6.生态浮岛净化效果好。国内、外研究结果表明，生态浮岛与人工湿地在同等面积条件下，生态浮岛的净水效率比人工湿地高出70%以上。

而且本发明所述净化系统还具有在雨季期能够防洪防涝功能，当河道水位上涨时，生态浮岛顺河流冲入下游道口封堵河道，从源头上减少流入河道水量，减缓河道流速，能在一定程度上避免城镇内涝发生，起到阻拦洪水的作用。

附图说明

图1：城市河道阻水消洪净化系统结构示意图。

图2：城市河道阻水消洪净化系统防洪状态侧视结构示意图。

图3：城市河道阻水消洪净化系统中生态浮岛侧视图。

图4：城市河道阻水消洪净化系统中生态浮岛仰视图。

图5：城市河道阻水消洪净化系统利用抽淤车清理淤泥的结构示意图。

图6：城市河道阻水消洪净化系统利用抽淤车清理淤泥的侧视图。

图7：加装有外框架的生态浮岛侧视图。

图8：加装有外框架的生态浮岛仰视图。

图中标号：拦水坎1，生态浮岛2，水位杆3，隔离墩4，排淤管11，钢索21，浮体框22，种植槽23，轨道111，抽淤车112，抽淤管道113。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明详细说明。

实施例1：一种城市河道阻水消洪净化系统，修建于城市河道上游入口区域，包括拦水坎1、生态浮岛2、水位杆3和隔离墩4，其中河道横向修筑混凝土基础形成拦水坎1，拦水坎1上侧相间隔修筑多个混凝土隔离墩4，相邻隔离墩4之间形成锥形导流道口；在拦水坎1上游河床分布固定多组水位杆3，每组水位杆3与相应道口位置对应，水位杆3上套连有生态浮岛2，生态浮岛2的宽度小于其下游道口入口宽度，大于其下游道口出口的宽度，自下游到上游各级别水位杆3的高度依次增高，且相邻水位杆3高度差不小于各生态浮岛2的厚度。各级生态浮岛2分别通过挂环活动套装在相应水位杆3外侧，当河道水位上涨后，各生态浮岛2随水位上浮直至相应级别的生态浮岛2挂环脱离其水位杆后，顺水向下漂流卡入对应的道口。

如图1和2所示的一种城市河道阻水消洪净化系统，采用H1、H2和H3三种不同高度的水位杆3来组成净化系统，当河水水位上涨的情况下，H1水位杆上的浮岛先行脱离其所在的水位杆向下游漂去，卡进下游的锥形导流道口阻挡上游洪水，起到消减下游洪水的效果。

当水位持续上涨的情况下，位于上游H2和H3上的浮岛依次脱离，卡进下游道口形成如图2所示状态，起到在不同水位下阻水消洪有效降低下游河道水量和流速，降低城市内涝发生的风险。

同时如图2所示生态浮岛2下方连接钢索21，钢索21另一端固定连接在对应的水位杆3上，钢索21在正常情况下处于松弛状态，当由于水位上涨而导致生态浮岛2飘走时，钢索21可以提供保护防止浮岛未被下游道口卡住时被河流冲走，在河道水位下降洪水退去后，利用钢索21可以将生态浮岛2拉回，重新布置。

如图3和图4所示的生态浮岛2为框架式结构外观类似于纺锥形，不仅可以减少水流对浮岛的冲击力，在脱离水位杆3时也更容易卡进下游的锥形道口内。同时生态浮岛2分为上层、下层和位于中间的内腔，上下层分别固定有浮体，浮体中有上下贯通的通孔，上层浮体上方设置有种植槽23，用于种植生态植物。生态浮岛2在水中能够漂浮在水面上。

利用生态浮岛2在河道中形成人工湿地，通过植物根系吸收和降解水中的营养物质，避免水体富营养化造成藻类大量繁殖影响水质，同时生态浮岛2为水生生物提供栖息场所，有利于城镇河道生态恢复。为了增强河道净化效果，可以在河道较宽的位置单独固定一些生态浮岛，以便于使浮岛完整覆盖河道水域。

实施例2：城镇河道引用外部河水作为水流源头，因此河水中泥沙等较多，进入城镇河道后，由于水流变缓泥沙沉积，需要设置拦水坎拦截沉淀泥沙定时清理以保证河道通畅。

因此在实施例1的基础上，为了达到更好的净化河道效果，在河道中设置多重的拦水坎1用来拦截沉淀在河道底部的淤泥，同时在拦水坎1的迎水面底部安装排淤管11，排淤管11横贯河道底部，端部连接大功率抽水装置，定期开启抽水装置将拦水坎1迎水面淤积的淤泥抽出到河岸规划排淤区域，净化河水疏通河道，多重设计的拦水坎11能够将河底泥沙进行多次过滤，减少流入下游城镇河道中的泥沙。

同时隔离墩4的出口位置挂装拦污网，在前述拦水坎11将河道底部泥沙拦截过滤的基础上拦截河道内漂浮物，通过定期清理减少河道漂浮垃圾对下游影响，进一步从源头减少河道污染物。

实施例3：由于浮体框采用轻质能够漂浮的材料制作而成，该种类型材料通常较为容易磨损，尤其是浮岛在洪水期间还要作为封堵物卡在下游隔离墩之间，水泥浇筑的隔离墩表面粗糙，对于这种轻质材料伤害较大，因此为了增强浮体框的耐用性和使用时间，需要对所述浮体框进行加固处理。同时浮体框卡在下方隔离墩之间，没有其他固定措施很容易因为水流过大使得浮体框没办法卡定位置不动，一旦浮体框因为水流过大上浮移动，又会影响后续的浮体框封堵，。

因此在前述实施例的基础上，生态浮岛2还包括有外框架，外框架采用金属等较为坚固的材料制成以保护生态浮岛，避免浮岛在洪水中由于碰撞的问题造成损坏。同时外框架两侧至少各有一条刃边，在水流冲击下浮岛卡进道口时，利用刃边锥度小的特点可以将浮岛卡的更紧，防止浮岛在道口卡不紧随水位提升，影响后续高水位浮岛的卡入，从而让浮岛拦截洪水的功能打折扣。

在生态浮岛2外侧加装防护框架，也能够更进一步保护浮岛避免损伤，同时因为加装外框架的原因，浮岛在河道中漂浮能够更加的稳定，面对雨季洪峰时不会在水浪冲击下倾覆翻倒。

实施例4：在前述实施例中，拦水坎迎水面底部采用排淤管道进行淤泥清理方式，由于管道沉在河道底部水流阻力极大，抽排河道底部淤积物时需要在河岸上安装大功率抽排设备，否则功率不足难以将淤积物处理干净。

因此拦水坎1迎水面淤积的淤泥可以采用如图5和6所示的抽淤设备进行定期清理。所述抽淤设备包括轨道111、抽淤车112和抽淤管道113，轨道111铺设在隔离墩4顶部，抽淤车111安装在轨道上可以沿轨道111横向在河道上移动，抽淤管道113上端连通到抽淤车112的车斗内，下端伸入拦水坎迎水面下端淤积的淤泥中，抽淤车112车斗内安装抽水机等能够抽取河道污泥的装置与抽淤管道113连通，抽淤车112底部还可以安装驱动装置，使抽淤车112自行在轨道上移动。

具体实施方式是：在隔离墩4顶部最好是靠上游的一边设置轨道111，抽淤车112安置在轨道111可以沿轨道滑行，抽淤车112在靠上游一侧安装抽淤管道113，需要清理淤泥时，将抽淤管道113伸入到拦水坎1迎水面的根部淤泥中进行抽取，利用抽淤车112在轨道111滑行将拦水坎1拦截的淤泥抽出清理。同时为了防止抽淤车112由于抽淤管道113的影响在轨道上不便保持平衡，可以在抽淤车112另一侧加装配重体使其稳定。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种城市河道阻水消洪净化系统，修建于城市河道上游入口区域，其特征在于，包括拦水坎（1）、生态浮岛（2）、水位杆（3）和隔离墩（4），河道横向修筑混凝土基础形成拦水坎（1），拦水坎（1）上侧相间隔修筑多个混凝土隔离墩（4），相邻隔离墩（4）之间形成锥形导流道口；在拦水坎（1）上游河床分布固定多组水位杆（3），每组水位杆（3）与相应道口位置对应，水位杆（3）上套连有生态浮岛（2），生态浮岛（2）的宽度小于其下游道口入口宽度，大于其下游道口出口的宽度，自下游到上游各级别水位杆（3）的高度依次增高，且相邻水位杆（3）高度差不小于各生态浮岛（2）的厚度，各级生态浮岛（2）分别通过挂环活动套装在相应水位杆（3）外侧，当河道水位上涨后，各生态浮岛（2）随水位上浮直至相应级别的生态浮岛（2）挂环脱离其水位杆后，顺水向下漂流卡入对应的道口。

2.根据权利要求1所述的一种城市河道阻水消洪净化系统，其特征在于，所述生态浮岛（2）包括浮体框（22）和种植槽（23），浮体框（22）为框架结构，分为上层和下层以及内腔，浮体框（22）上层设置有种植槽（23），侧面固定有挂环，用于套装在水位杆（3）外侧，浮体框（22）上下层均分布有贯穿的通孔。

3.根据权利要求1所述的一种城市河道阻水消洪净化系统，其特征在于，所述生态浮岛（2）为沿水流方向的纺锥形，减少水流对浮岛的冲击力。

4.根据权利要求1所述的一种城市河道阻水消洪净化系统，其特征在于，所述拦水坎（1）迎水面底部安装有排淤管（11），定期将拦水坎（1）迎水面淤积的淤泥抽出，净化河水疏通河道。

5.根据权利要求1所述的一种城市河道阻水消洪净化系统，其特征在于，所述隔离墩（4）之间挂装有拦污网，拦污网位于隔离墩（4）之间形成锥形导流道口的出口位置。

6.根据权利要求1所述的一种城市河道阻水消洪净化系统，其特征在于，所述拦水坎（1）设置多重，增加淤泥拦截效果。

Images