CN114314851A - 一种悬浮生态修复人工岛及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬浮生态修复人工岛，涉及河道生态修复技术领域，包括人工构造区和悬浮填料区，人工构造区由固定部和悬浮部构成，包括悬浮载板和混凝土层，浮体的底部均布有多个浮体，悬浮载板上依次设有碎石层、填土层和植被层，悬浮载板与混凝土层之间设有筒状结构的网体，网体内设有多个用于支撑悬浮载板的伸缩支撑机构；悬浮填料区位于网体内，由悬浮填料构成。本发明还提供了一种悬浮生态修复人工岛的施工方法。本发明可使人工岛顶部与河道水面保持固定，确保了人工岛在城市河流生态恢复的作用，采用网体固定悬浮填料，更利于河道水质的净化，也降低了对河道水流的阻碍，对城市河流的生态恢复和水质净化起到积极的作用。

Description

一种悬浮生态修复人工岛及施工方法

技术领域

本发明属于河道生态修复技术领域，具体涉及一种悬浮生态修复人工岛及施工方法。

背景技术

随着城市的发展以及城市居民的迅速增加，人类活动向城市河流中排放的污染物总量也在迅速增加，这大大加重了城市河流的水体污染。为了满足防洪的需要，城市河流往往被进行了工程化的改造，如采用硬质化的堤岸、裁弯取直等，这些工程化的措施的确提升了城市河流的防洪泄洪能力，但其大大破坏了城市河流的生态属性。城市河流的水质恶化以及人类对于城市河流的工程化改造对城市河流生态系统造成了毁灭性的破坏，造成了城市河流中动植物的急剧减少，使得城市河流失去了原有的生命力，沦为城市的排水沟。

城市河流水质净化常采取河道清淤、沿河设置水质净化泵站等工程化治理措施，并取得了阶段性的成就，然而这些工程化治河措施往往花费巨大。在此背景下，我公司经过科研和实践相结合提出一种用于河道水质净化与生态修复的人工岛，对城市河流的生态恢复和水质净化具有重大意思，在施工过程中，也发现一些问题，当河道水位变化较大的情况下，易导致修建的近自然构造区内石块层大量的裸露在水面以上，这样一来不利于河道的美观，更重要的是不利于水生生物进入近自然构造区内，失去了生态修复的意义，同时，在近自然构造区构造时，需要大量的石块，施工量也较大，且对水体的流动阻碍较大。在此基础上，我们又提出了一种悬浮生态修复人工岛及施工方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在上述的缺点，而提出的一种悬浮生态修复人工岛及施工方法。通过人工构造区可随河道水位上下浮动的设计，确保了人工岛顶部与河道水面保持固定，避免人工岛顶部高出水面，采用网体替换原有的石块层，降低了石块施工的工程量，同时更利于河道水质的净化，也降低了对河道水流的阻碍，对城市河流的生态恢复和水质净化起到积极的作用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种悬浮生态修复人工岛，包括人工构造区和悬浮填料区，所述人工构造区由固定部和悬浮部构成，包括悬浮载板和换填底泥的混凝土层，所述浮体的底部沿周向均布有多个浮体，所述悬浮载板上依次设有碎石层、填土层和植被层，所述悬浮载板与混凝土层之间设有筒状结构的网体，所述网体内设有多个用于支撑悬浮载板的伸缩支撑机构；所述悬浮填料区位于所述网体内，由悬浮填料构成；所述网体的外侧周向上设有多个用于网体在水体内横向扩展的牵引机构。

进一步的，所述人工构造区的悬浮部为整体构造或环状构造区，当为环状构造区时，所述悬浮载板的内环上安装有拦截网。

进一步的，所述浮体为充气气囊，浮体的浮力应满足、碎石层处于半潜状态。

进一步的，所述植被层由湿生植被和木本植被构成。

进一步的，所述伸缩支撑机构包括桩体和套筒，所述桩体由混凝土浇筑而成，所述套筒套接在桩体上，所述套筒的自由端固定在悬浮载板上，所述套筒的两侧沿长度方向设有长条状的限位孔，所述桩体的顶部两侧设有与限位孔宽度相适配的限位销，所述限位销插接在限位孔内。

进一步的，所述桩体的底部设有浇筑为一体的基桩。

进一步的，所述网体为不锈钢软网，网体的两端分别通过锁扣件进行固定，所述网体的网孔小于悬浮填料中填料包的球径。

进一步的，所述悬浮填料层的悬浮填料外侧采用高密度聚乙烯网状球包裹，高密度聚乙烯网状球的直径为50-200mm。

进一步的，所述牵引机构包括弯折状态的牵引杆，所述牵引杆的两端分别通过旋转轴座固定在悬浮载板和混凝土层上，牵引杆的中部设有轴连接的对折点，牵引杆中部的轴上设有连接扣件，所述连接扣件通过牵引绳固定在网体上。

本发明还提出了一种悬浮生态修复人工岛的施工方法，适用上述所述悬浮生态修复人工岛的构建，包括如下步骤：

步骤一，确定河流修建人工岛位置，采用内径大于人工岛的钢筒打入河床，抽出钢筒内的水，清除河床的底泥，采用旋挖机挖出桩孔，插入桩体浇筑模型，采用浇筑的方式浇筑出桩体，同时采用浇筑的方式浇筑出混凝土层；

步骤二，待混凝土层和桩体固化干燥后，安装套筒，并用限位销进行限位，构成缩支撑机构；

步骤三，围绕全部的缩支撑机构套装网体，完成后，采用焊接的方式将悬浮载板焊接在套筒的自由端上，并在悬浮载板的下方根据悬浮载板的载重固定适配的浮体；

步骤四，将网体的两端分别通过锁扣件固定在悬浮载板和混凝土层上，并在网体的周向上安装多个横向的牵引机构；

步骤五，在悬浮载板铺设碎石层和填土层，并在填土层上种植植被形成植被层，最终构成人工构造区。

步骤六，向网体内注入悬浮填料形成悬浮填料区。

步骤七，用拦截网将悬浮填料封装在悬浮填料区内，撤去钢筒，完成悬浮生态修复人工岛的构建。

与现有技术相比，采用本发明提出的一种悬浮生态修复人工岛及施工方法，有益效果在于：

(1)、本发明通过可上下浮动的人工构造区，确保了人工岛的顶部与河道水面保持固定位置，不会受河道水位变化的影响，可有效避免人工岛顶部高出水面，确保了人工岛在城市河流生态恢复的作用。

(2)、本发明，采用网体替换原有的石块层，降低了石块施工的工程量，同时更利于河道水质的净化，也降低了对河道水流的阻碍，对城市河流的生态恢复和水质净化起到积极的作用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1中人工岛的结构示意图；

图2是本发明实施例2中人工岛的结构示意图；

图3是本发明实施例2中人工岛的内部结构示意图；

图4是本发明实施例3中人工岛的结构示意图；

图5是本发明实施例3中人工岛的内部结构示意图；

图6是本发明实施例3中人工岛的随水位变化的示意图；

图中标记为：1、河床；2、悬浮载板；21、拦截网；22、浮体；3、碎石层；4、填土层；5、植被层；6、桩体；61、基桩；62、套筒；63、限位销；64、限位孔；7、混凝土层；8、网体；81、锁扣件；82、牵引杆；83、旋转轴座；84、连接扣件；85、牵引绳；9、悬浮填料。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。

实施例1

参见图1，一种悬浮生态修复人工岛，包括人工构造区和悬浮填料区，人工构造区由固定部和悬浮部构成，人工构造区的悬浮部为整体构造区，包括悬浮载板2和换填底泥的混凝土层7，浮体22的底部沿周向均布有多个浮体22，悬浮载板2上依次设有碎石层3、填土层4和植被层5，浮体22为充气气囊，具有良好的耐候性和耐腐蚀性，浮体22的浮力应满足、碎石层3处于半潜状态，碎石层3采用碎石为平均质量100～500g呈现不规则形状的石块，对填土层4具有良好的固定作用，填土层4采用所述湿生植被层位于天然石块层上，包括水上和水下，所述木本植被层位于填土层上，木本植被层为小型灌木以及耐水性较好的小乔木。植被层5由湿生植被和木本植被构成，湿生植物、小型灌木和小乔木为昆虫、两栖动物、爬行类动物和鸟类等提供了栖息和觅食的场所。同时，生长茂盛的树木还可以消除人工建造痕迹，营造人工岛自然景观效果。半潜的碎石层3行程水体与人工岛的过渡区，为两栖动物提供了可供活动的场所。

悬浮载板2与混凝土层7之间设有筒状结构的网体8，网体8内设有多个用于支撑悬浮载板2的伸缩支撑机构，伸缩支撑机构包括桩体6和套筒62，桩体6由混凝土浇筑而成，桩体6的底部设有浇筑为一体的基桩61，基桩61的设置可增大桩体6的稳定性。套筒62套接在桩体6上，套筒62的自由端固定在悬浮载板2上，套筒62的两侧沿长度方向设有长条状的限位孔64，桩体6的顶部两侧设有与限位孔64宽度相适配的限位销63，限位销63插接在限位孔64内，套筒62可沿桩体6上下滑动，并对悬浮载板2起到良好的侧向支撑作用，当河道水位发生变化后，在浮体22的作用下，可使悬浮载板2保持固定的吃水深度，上下浮动的变量由伸缩支撑机构进行抵消，确保人工岛的顶部与河道水面保持固定位置，不会受河道水位变化的影响，可有效避免人工岛顶部高出水面，确保了人工岛在城市河流生态恢复的作用。

网体8为不锈钢软网，可以发生一定的横向变量，网体8的两端分别通过锁扣件81进行固定，网体8的网孔小于悬浮填料9中填料包的球径，当悬浮载板2随着水位下降时，网体8就会向河流的侧向膨胀，以适应人工岛下降带来的压缩。

悬浮填料区位于网体8内，由悬浮填料9构成，悬浮填料层10的悬浮填料外侧采用高密度聚乙烯网状球包裹，高密度聚乙烯网状球的直径为50-200mm，悬浮填料9采用改性生物活性炭填料，主要原料为椰子壳，该改性生物活性炭填料对水体中的Cr、Pb和Cd等重金属均具有很高的吸附去除率。尤其是对水体中的Cr(Ⅳ)，改性生物活性炭填料的吸附去除率可达99％以上。同时，改性生物活性炭多孔隙以及表面粗糙的结构使得其可作为生物膜的载体，能够富集大量的功能微生物，这些功能微生物可显著削减水体中的COD、N和P等水体污染物，净化城市河流水体。采用网体8替换原有的石块层，降低了石块施工的工程量，同时更利于河道水质的净化，也降低了对河道水流的阻碍，对城市河流的生态恢复和水质净化起到积极的作用，需要进一步说明的，在悬浮载板2随着水位下降时，网体8内的悬浮填料9会随着网体8一起向河流的侧向膨胀，不会阻碍影响悬浮载板2的下降，同时悬浮载板2的下降也不会对悬浮填料9造成破坏。

实施例2

参照图2-3，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于，人工构造区的悬浮部为环状构造区，当为环状构造区时，悬浮载板2的内环上安装有拦截网21，拦截网21避免水生生物掉入悬浮填料区，这种环形结构的设计，一方面可减低悬浮部的自身重量，降低浮体22的体积，同时，在相同重量下，可构建更大面积的人工岛。

实施例3

参照图4-6，作为本发明的另一优选实施例，与实施例2的区别在于，网体8的外侧周向上设有多个用于网体8在水体内横向扩展的牵引机构，牵引机构包括弯折状态的牵引杆82，牵引杆82的两端分别通过旋转轴座83固定在悬浮载板2和混凝土层7上，牵引杆82的中部设有轴连接的对折点，牵引杆82中部的轴上设有连接扣件84，连接扣件84通过牵引绳85固定在网体8上，通过网体8在水体内增加横向扩展的牵引机构后，当悬浮载板2随水位下降时，牵引杆82向外弯折，同时会牵引网体8的中部向外膨胀，使悬浮填料9沿河道的横向铺开，增大横向上对水体的净化面积，另外可使网体8在水体横向上进行由规律的变形。

为了进一步说明，本发明还提供了实施例3的悬浮生态修复人工岛的施工方法，包括如下步骤：

①、确定河流修建人工岛位置，采用内径大于人工岛的钢筒打入河床1，抽出钢筒内的水，清除河床1的底泥，采用旋挖机挖出桩孔，插入桩体浇筑模型，采用浇筑的方式浇筑出桩体6，同时采用浇筑的方式浇筑出混凝土层7；

②、待混凝土层7和桩体6固化干燥后，安装套筒62，并用限位销63进行限位，构成缩支撑机构；

③、围绕全部的缩支撑机构套装网体8，完成后，采用焊接的方式将悬浮载板2焊接在套筒62的自由端上，并在悬浮载板2的下方根据悬浮载板2的载重固定适配的浮体22；

④、将网体8的两端分别通过锁扣件81固定在悬浮载板2和混凝土层7上，并在网体8的周向上安装多个横向的牵引机构；

⑤、在悬浮载板2铺设碎石层3和填土层4，并在填土层4上种植植被形成植被层5，最终构成人工构造区。

⑥、向网体8内注入悬浮填料9形成悬浮填料区。

⑦、用拦截网21将悬浮填料9封装在悬浮填料区内，撤去钢筒，完成悬浮生态修复人工岛的构建。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬浮生态修复人工岛，包括人工构造区和悬浮填料区，其特征在于，所述人工构造区由固定部和悬浮部构成，包括悬浮载板(2)和换填底泥的混凝土层(7)，所述浮体(22)的底部沿周向均布有多个浮体(22)，所述悬浮载板(2)上依次设有碎石层(3)、填土层(4)和植被层(5)，所述悬浮载板(2)与混凝土层(7)之间设有筒状结构的网体(8)，所述网体(8)内设有多个用于支撑悬浮载板(2)的伸缩支撑机构；

所述悬浮填料区位于所述网体(8)内，由悬浮填料(9)构成；所述网体(8)的外侧周向上设有多个用于网体(8)在水体内横向扩展的牵引机构。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮生态修复人工岛，其特征在于，所述人工构造区的悬浮部为整体构造或环状构造区，当为环状构造区时，所述悬浮载板(2)的内环上安装有拦截网(21)。

3.根据权利要求1所述的一种悬浮生态修复人工岛，其特征在于，所述浮体(22)为充气气囊，浮体(22)的浮力应满足、碎石层(3)处于半潜状态。

4.根据权利要求1所述的一种悬浮生态修复人工岛，其特征在于，所述植被层(5)由湿生植被和木本植被构成。

5.根据权利要求1所述的一种悬浮生态修复人工岛，其特征在于，所述伸缩支撑机构包括桩体(6)和套筒(62)，所述桩体(6)由混凝土浇筑而成，所述套筒(62)套接在桩体(6)上，所述套筒(62)的自由端固定在悬浮载板(2)上，所述套筒(62)的两侧沿长度方向设有长条状的限位孔(64)，所述桩体(6)的顶部两侧设有与限位孔(64)宽度相适配的限位销(63)，所述限位销(63)插接在限位孔(64)内。

6.根据权利要求5所述的一种悬浮生态修复人工岛，其特征在于，所述桩体(6)的底部设有浇筑为一体的基桩(61)。

7.根据权利要求1所述的一种悬浮生态修复人工岛，其特征在于，所述网体(8)为不锈钢软网，网体(8)的两端分别通过锁扣件(81)进行固定，所述网体(8)的网孔小于悬浮填料(9)中填料包的球径。

8.根据权利要求1所述的一种悬浮生态修复人工岛，其特征在于，所述悬浮填料层(10)的悬浮填料外侧采用高密度聚乙烯网状球包裹，高密度聚乙烯网状球的直径为50-200mm。

9.根据权利要求1所述的一种悬浮生态修复人工岛，其特征在于，所述牵引机构包括弯折状态的牵引杆(82)，所述牵引杆(82)的两端分别通过旋转轴座(83)固定在悬浮载板(2)和混凝土层(7)上，牵引杆(82)的中部设有轴连接的对折点，牵引杆(82)中部的轴上设有连接扣件(84)，所述连接扣件(84)通过牵引绳(85)固定在网体(8)上。

10.一种悬浮生态修复人工岛的施工方法，其特征在于，适用于权利要求1-9任一项所述悬浮生态修复人工岛的构建，包括如下步骤：

步骤一，确定河流修建人工岛位置，采用内径大于人工岛的钢筒打入河床(1)，抽出钢筒内的水，清除河床(1)的底泥，采用旋挖机挖出桩孔，插入桩体浇筑模型，采用浇筑的方式浇筑出桩体(6)，同时采用浇筑的方式浇筑出混凝土层(7)；

步骤二，待混凝土层(7)和桩体(6)固化干燥后，安装套筒(62)，并用限位销(63)进行限位，构成缩支撑机构；

步骤三，围绕全部的缩支撑机构套装网体(8)，完成后，采用焊接的方式将悬浮载板(2)焊接在套筒(62)的自由端上，并在悬浮载板(2)的下方根据悬浮载板(2)的载重固定适配的浮体(22)；

步骤四，将网体(8)的两端分别通过锁扣件(81)固定在悬浮载板(2)和混凝土层(7)上，并在网体(8)的周向上安装多个横向的牵引机构；

步骤五，在悬浮载板(2)铺设碎石层(3)和填土层(4)，并在填土层(4)上种植植被形成植被层(5)，最终构成人工构造区。

步骤六，向网体(8)内注入悬浮填料(9)形成悬浮填料区。

步骤七，用拦截网(21)将悬浮填料(9)封装在悬浮填料区内，撤去钢筒，完成悬浮生态修复人工岛的构建。

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