CN208949095U - 一种人工湖水体的导流净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种人工湖水体的导流净化系统，所述导流净化系统包括在人工湖水体内围绕入湖口设置的第一石笼导流坝，所述第一石笼导流坝将所述人工湖水体分隔成进水区与净化汇流区，所述净化汇流区内种植有水生植物，所述第一石笼导流坝包括设置在人工湖水体底部上的坝体以及设置在所述坝体的背水面的背水坡，所述背水坡的坡面为透水材料层，所述背水坡的坡面与坝体之间填充石渣，所述坝体由石笼堆砌而成，所述石笼包括外部框架的石笼网、填充在所述石笼网内部的土工袋以及填充在所述土工袋内的布水净化填料。本实用新型不仅能够促进人工湖水体在整个湖区循环，净化水质，还能够减少能量损耗，增强人工湖的景观效果。

Description

一种人工湖水体的导流净化系统

技术领域

本实用新型涉及生态环境领域，特别是涉及一种人工湖水体的导流净化系统，尤其适合在水体流动能力较差的人工湖水体中使用。

背景技术

城市人工湖因其在改善城市水环境、美化城市景观和提升城市历史与文化特色方面发挥的重要作用而得到越来越广泛的应用。与自然湖泊形成的天然流场和水生态系统不同，城市人工湖在水源补给、水循环构建等方面具有一定灵活性，但同时也会带来一些不确定的后果。如利用改造河道构建水循环时对，来水水质变化或流场等因素的估计不足，以及人工湖自身生态系统的脆弱性而导致的富营养化现象时有发生。且城市人工湖一般面积不大，流动性也较差，很难通过自身的生态系统，来实现自我维持，净化水质。而往往采用混凝土铸造的湖底与护岸，使水环境更为封闭，生物群落不稳定，很容易受到污染，再加上设计人工湖时对其生态系统的建设考虑不全面，公园游人随意丢弃垃圾等诸多因素，均可造成了人工湖的水体污染。

人工湖水体污染形势严峻。虽然为了营造城市更美的生态景观而修建了很多的城市人工景观湖泊，但全国范围内的大多数人工景观湖泊水质并不理想，甚至有些景观湖的水质已经达到了污染周围环境的地步。据调查，城市人工湖一半以上都受到了污染，水体中氮、磷含量超标，多为劣V类水，并不能达到国家规定的地面水环境标准。水体中的主要污染物质与全国范围的水体污染物质相同，都是以氮磷为主的水体富营养化物质。严重的水体污染已经影响了景观效果，并且大量的先污染后治理的人工修复法，增加了经济投入，如此污染严重的人工湖水体己经不能满足人们的需求。

城市人工湖水体污染的主要原因之一是水体流动性问题。人工湖由人工建造而成，受到地形、气候、降雨、经济、人工等自然与社会因素的影响，具有较大的封闭性，且大部分人工湖的水源是由附近河流挖渠引水，非自然形成的河道。因此，城市人工湖急需通过有效的手段实现湖内水体循环，从而改善人工湖水质现状，减少经济投入。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上问题，提出一种人工湖水体的导流净化系统，通过在人工湖中构建导流净化系统，以促进人工湖水体在整个湖区循环，净化水质，减少人工湖对电力机械净化设备的依赖，在最大限度上减少能量的损耗，并且增强人工湖的景观效果。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种人工湖水体的导流净化系统，所述导流净化系统包括在人工湖水体内围绕入湖口设置的第一石笼导流坝，所述第一石笼导流坝将所述人工湖水体分隔成进水区与净化汇流区，所述净化汇流区内种植有水生植物，所述第一石笼导流坝包括设置在人工湖水体底部上的坝体以及设置在所述坝体的背水面的背水坡，所述背水坡的坡面为透水材料层，所述背水坡的坡面与坝体之间填充石渣，所述坝体由石笼堆砌而成，所述石笼包括外部框架的石笼网、填充在所述石笼网内部的土工袋以及填充在所述土工袋内的布水净化填料。

优选地，所述背水坡的坡面与人工湖底夹角为50°～70°；所述坝体的高度为人工湖底至常水位高度的80％～90％，所述坝体的宽高比为1:(2～3)。

优选地，所述布水净化填料包括填充在外侧的沸石与钢渣混合填料层和砾石填料层；所述沸石与钢渣混合填料层中沸石与钢渣的粒径均为10～100mm，所述砾石填料层中砾石的粒径为20～110mm，并且所述沸石与钢渣混合填料层和砾石填料层由坝体一端延坝体方向至另一端粒径渐变增大或减小铺设。

优选地，所述沸石与钢渣混合填料层中的沸石与钢渣的体积比为3：1。

优选地，所述净化汇流区根据水体经过第一石笼导流坝后的流速由慢至快依次分为第一净化汇流区、第二净化汇流区、第三净化汇流区，三个汇流区面积相等；其中，所述第一净化汇流区与第一石笼导流坝中沸石与钢渣填料粒径为10～40mm、砾石填料层粒径为20～50mm的区段相接，所述第二净化汇流区与第一石笼导流坝中沸石与钢渣填料粒径为40～70mm、砾石填料层粒径为50～80mm的区段相接，所述第三净化汇流区与第一石笼导流坝中沸石与钢渣填料粒径为70～100mm、砾石填料层粒径为80～110mm的区段相接。

优选地，所述导流净化系统还包括设置在人工湖水体的不规则边缘区的分流浮块，所述分流浮块截面呈三角形外形，所述分流浮块一角正对在人工湖水体的不规则边缘区的凹陷处的中心，所述分流浮块上种植有水生植物。

优选地，所述分流浮块的底部在三个角的位置设有圆柱形孔洞，同时人工湖水体底部正对所述圆柱形孔洞处设有固定立柱，所述固定立柱嵌入所述圆柱形孔洞内。

优选地，当所述人工湖水体的入湖口与出湖口之间的连线近似平分整个人工湖水体时，人工湖水体内围绕出湖口设有第二石笼导流坝，所述第二石笼导流坝的布水净化填料中粒径变化与所述第一石笼导流坝的粒径变化方向相反。

优选地，所述第一净化汇流区内种植的水生植物包括睡莲、梭鱼草或千蕨菜，所述第二净化汇流区内种植的水生植物包括大漂、浮萍、萍蓬草或凤眼莲，所述第三净化汇流区内种植的水生植物包括芦苇、蒲草、荷花、水葱、金鱼藻、狐尾藻或苦草。

基于上述技术方案，本实用新型的优点是：

本实用新型的人工湖水体的导流净化系统通过在人工湖中构建导流净化系统，先由入湖口位置的石笼导流坝对进入人工湖的水体进行分割与引导，再根据水体流出石笼导流坝后的不同流速采取不同的净化处理措施，不仅能够促进人工湖水体在整个湖区循环，净化水质，还能够减少人工湖对电力机械净化设备的依赖，在最大限度上减少能量的损耗，并且增强人工湖的景观效果。

1)本实用新型通过构建人工湖水体的导流净化系统，不仅有助于增加人工湖水体的流动性，并且将水体不同流速区域与净化措施结合，有效降低水中的悬浮物、氮磷总量，提升了人工湖的生态与景观效果。

2)本实用新型通过将石笼导流坝设置于入湖口处，对进入人工湖的水源起到初步净化与过滤的作用。并通过不同粒级的布水净化填料，根据湖水流经的路径长短来调整人工湖水体不同区域流速，基本解决了人工湖水体循环困难的难题。

3)本实用新型根据湖中不同流速区域设置不同的净化措施，并结合微生物与植物净化水体的技术，能够有效降低人工湖的水体污染程度，并且运行过程中不需要其他能源，降低了系统运营成本。

4)本实用新型相对于人工湖水体处理措施，在整体上增加了人工湖水体流动循环能力，降低了水中的悬浮物、氮磷总量，有效促进了人工湖水生生态系统的发展。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为人工湖水体的导流净化系统示意图；

图2为石笼导流坝截面示意图；

图3为存在不规则边缘区时的导流净化系统示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种人工湖水体的导流净化系统，如图1～图3所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。本实用新型的人工湖水体的导流净化系统通过第一石笼导流坝3分隔为进水区2和净化汇流区两部分。

具体地，所述导流净化系统包括在人工湖水体内围绕入湖口1设置的第一石笼导流坝3，所述第一石笼导流坝3将所述人工湖水体分隔成进水区2与净化汇流区，所述净化汇流区内种植有水生植物，所述第一石笼导流坝3包括设置在人工湖水体底部上的坝体15以及设置在所述坝体15的背水面的背水坡16，所述背水坡16的坡面为透水材料层13，所述背水坡16的坡面与坝体15之间填充石渣14，所述坝体15由石笼堆砌而成，所述石笼包括外部框架的石笼网11、填充在所述石笼网11内部的土工袋以及填充在所述土工袋内的布水净化填料。

如图1所示，所述石笼导流坝3围绕人工湖的入湖口1设置，分为坝体15与背水坡16两部分。优选地，所述背水坡16的坡面与人工湖底夹角为50°～70°，更优选地，所述背水坡16的坡面与人工湖底夹角为60°。所述背水坡16的坡面为透水材料层13，透水材料可采用高强度、耐腐蚀的透水混凝土、金属网等。所述背水坡16的坡面与坝体15之间填充振捣压密的石渣14。

所述坝体15的高度为人工湖底至常水位高度的80％～90％，可根据人工湖深度适当调整，所述坝体15的宽高比为1:(2～3)，以获得较高的结构强度，抗水流冲刷。

如图2所示，石笼网11由高抗腐蚀、高强度、具有延展性的低碳钢丝或者包覆PVC的以上钢丝使用机械编织，石笼网11内为土工袋，袋内装填布水净化填料。优选地，所述布水净化填料包括填充在外侧的沸石与钢渣混合填料层12和砾石填料层10，所述沸石与钢渣混合填料层12中的沸石与钢渣的体积比为3：1。所述沸石与钢渣混合填料层12中沸石与钢渣的粒径均为10～100mm，所述砾石填料层10中砾石的粒径为20～110mm，并且所述沸石与钢渣混合填料层12和砾石填料层10由坝体15一端延坝体15方向至另一端粒径渐变增大或减小铺设。

进一步，所述石笼导流坝3平均分为9段，所述沸石与钢渣混合填料层12由坝体15一端延坝体方向至另一端粒径分别为：10～20mm、20～30mm、30～40mm、40～50mm、50～60mm、60～70mm、70～80mm、80～90mm、90～100mm。砾石填料层10由坝体一端延坝体方向至另一端粒径分别为20～30mm、30～40mm、40～50mm、50～60mm、60～70mm、70～80mm、80～90mm、90～100mm、100～110mm。沸石、钢渣与砾石的粒径由坝体15一端延坝体方向至另一端逐步变化，即其中一端沸石、钢渣与砾石选用最小粒径，另一端的沸石、钢渣与砾石选用最大粒径。坝体15中的每个石笼网11的四角处，用钢丝缝合绳把上下、左右石笼网绑定，以增强竖向整体稳定性。

优选地，所述净化汇流区根据水体经过第一石笼导流坝3后的流速由慢至快依次分为第一净化汇流区4、第二净化汇流区6、第三净化汇流区7；其中，所述第一净化汇流区4与第一石笼导流坝3中沸石与钢渣填料粒径为10～40mm、砾石填料层粒径为20～50mm的区段相接，所述第二净化汇流区6与第一石笼导流坝3中沸石与钢渣填料粒径为40～70mm、砾石填料层粒径为50～80mm的区段相接，所述第三净化汇流区7与第一石笼导流坝3中沸石与钢渣填料粒径为70～100mm、砾石填料层粒径为80～110mm的区段相接。

净化汇流区顺水流方向设置于石笼导流坝3后方，根据水体经过石笼导流坝3后的不同流速分为第一净化汇流区4、第二净化汇流区6、第三净化汇流区7三个区，第一净化汇流区4与第一石笼导流坝3中石笼网11孔径及布水净化填料粒径较小的区段相接，第二净化汇流区6与第一石笼导流坝3中部石笼网11孔径及布水净化填料粒径中等的区段相接，第三净化汇流区7与第一石笼导流坝3中石笼网11孔径及布水净化填料粒径较大的区段相接。

其中，第一净化汇流区4中水体的流动路径最短，但与第一净化汇流区4相接的第一石笼导流坝3区段净化与过滤效果最好，且水体流动速度较慢，因此在第一净化汇流区4湖床底部做自然化处理，不设人工设施，并以景观类水生植物为主、生态型水生植物为辅，作为人工湖生态系统的保留区域。第二净化汇流区6水体流速适中，通过投加以反硝化菌为主的微生物菌剂作为第二净化汇流区6水体净化措施，并定期投放碳源，促进微生物的反硝化作用。第三净化汇流区7的水体流动速度较快，同时水体流动路径较长，因此在第三净化汇流区7投加以硝化菌为主的微生物菌剂，并配合种植沉水与挺水水生植物，增加水体含氧量，促进微生物的硝化作用。

如图1所示，所述导流净化系统还包括设置在人工湖水体的不规则边缘区9的分流浮块8，所述分流浮块8截面呈三角形外形，所述分流浮块8一角正对在人工湖水体的不规则边缘区9的凹陷处的中心，所述分流浮块8上种植有水生植物。在人工湖的不规则边缘区9(死角处)还可设置分流浮块8，根据边缘凹陷区的大小可调整三角形分流浮块8的角度。分流浮块8整体的十分之九没于水面以下，留十分之一露出水面。优选地，所述分流浮块8的底部在三个角的位置设有圆柱形孔洞，同时人工湖水体底部正对所述圆柱形孔洞处设有固定立柱，所述固定立柱嵌入所述圆柱形孔洞内，使分流浮块8能随水位上下移动，并防止分流浮块8左右平移。

如图3所示，当所述人工湖水体的入湖口1与出湖口5之间的连线近似平分整个人工湖水体时，人工湖水体内围绕出湖口5设有第二石笼导流坝17，所述第二石笼导流坝17的布水净化填料中粒径变化与所述第一石笼导流坝3的粒径变化方向相反。优选地，所述第一净化汇流区4内种植的水生植物包括睡莲、梭鱼草或千蕨菜，所述第二净化汇流区6内种植的水生植物包括大漂、浮萍、萍蓬草或凤眼莲，所述第三净化汇流区7内种植的水生植物包括芦苇、蒲草、荷花、水葱、金鱼藻、狐尾藻或苦草。

本实用新型的人工湖水体的导流净化系统通过在人工湖中构建导流净化系统，先由入湖口位置的石笼导流坝对进入人工湖的水体进行分割与引导，再根据水体流出石笼导流坝后的不同流速采取不同的净化处理措施，不仅能够促进人工湖水体在整个湖区循环，净化水质，还能够减少人工湖对电力机械净化设备的依赖，在最大限度上减少能量的损耗，并且增强人工湖的景观效果。

本实用新型的人工湖水体的导流净化系统可参照如下步骤进行构建：

A、构建所述第一石笼导流坝3，其中石笼制作由内至外依次完成布水净化填料、土工袋、石笼网15，石笼采用分层的方式堆砌形成坝体15，同时采用石渣14构筑背水坡16，并在所述背水坡16的坡面铺设透水材料层13。

第一石笼导流坝3与入湖护岸所围成区域为进水区，约占整个人工湖的1/8～1/5。石笼采用分层的方式堆砌，每层顺水流方向依次为砾石填料层10、沸石与钢渣混合填料层12与背水坡16，并可根据高度确定堆砌层数。入湖口1来水首先经过砾石石笼均匀布水，再经过沸石与钢渣混合填料层12过滤，最后通过背水坡16排出。

B、将构建好的第一石笼导流坝3平均分为三段，所述布水净化填料的粒径依次增加或降低，所述净化汇流区根据水体经过第一石笼导流坝3后的流速由慢至快依次分为第一净化汇流区4、第二净化汇流区6、第三净化汇流区7，第一净化汇流区4、第二净化汇流区6、第三净化汇流区7之间不做隔离措施。其中，所述第一净化汇流区4与第一石笼导流坝3中沸石与钢渣填料粒径为10～40mm、砾石填料层粒径为20～50mm的区段相接，所述第二净化汇流区6与第一石笼导流坝3中沸石与钢渣填料粒径为40～70mm、砾石填料层粒径为50～80mm的区段相接，所述第三净化汇流区7与第一石笼导流坝3中沸石与钢渣填料粒径为70～100mm、砾石填料层粒径为80～110mm的区段相接。

C、根据人工湖水体的入湖口1与出湖口5的相对位置确定第一净化汇流区4、第二净化汇流区6、第三净化汇流区7三区及布水净化填料的粒径渐变方向。当所述人工湖水体的入湖口1与出湖口5之间的连线近似平分整个人工湖水体时，则布水净化填料粒径渐变方向无要求，在人工湖水体内围绕出湖口5设置第二石笼导流坝17，所述第二石笼导流坝17的布水净化填料中粒径变化与所述第一石笼导流坝3的粒径变化方向相反。

若出湖口5与入湖口3之间的连线不能够近似平分整个湖体，则出湖口5与入湖口3之间连线所在一端所在的区域为第一净化汇流区4，且相接的石笼导流坝填料粒径较小，向另一端粒径逐渐变大，同时可不设置出湖口5处的第二石笼导流坝17。

D、在所述净化汇流区内种植水生植物，第一净化汇流区4、第二净化汇流区6、第三净化汇流区7三区域种植的水生植物不同。其中，所述第一净化汇流区4内种植的水生植物包括睡莲、梭鱼草或千蕨菜，所述第二净化汇流区6内种植的水生植物包括大漂、浮萍、萍蓬草或凤眼莲，所述第三净化汇流区7内种植的水生植物包括芦苇、蒲草、荷花、水葱、金鱼藻、狐尾藻或苦草。

具体地，第一净化汇流区4流速较慢且水质较好，以睡莲、梭鱼草或千蕨菜等景观植物为主；第二净化汇流区6属于湖心区，且反硝化作用需要厌氧环境，因此种植少量大漂、浮萍、萍蓬草或凤眼莲等漂浮植物；第三净化汇流区7的挺水植物以芦苇、蒲草、荷花及水葱为主，配合种植金鱼藻、狐尾藻或苦草等沉水植物，创造良好的根系有氧环境。

第三净化汇流区7植物根系附近因为氧气充足形成的好氧区使硝化菌群强劲生长，并将大量的氨氮类物质转化为硝态氮和亚硝态氮类物质；且第三净化汇流区7水体流速较快，在经硝化作用后水体汇集入第二净化汇流区6，通过远离水生植物群落与湖心区的垂直深度形成厌氧环境，促进反硝化作用。第三净化汇流区7水生植物残体随水流进入第三净化汇流区7，由于流速降低沉积在湖底，可作为反硝化作用的碳源。

E、当人工湖水体存在不规则边缘区9时，则在不规则边缘区9的水面上设置分流浮块8，且所述分流浮块8一角正对在人工湖水体的不规则边缘区9的凹陷处的中心，并在所述分流浮块8上种植水生植物，增加其景观效果。

通过本实施例中的构建方法构建的人工湖水体的导流净化系统其至少具有以下优点：

1)本实用新型通过构建人工湖水体的导流净化系统，不仅有助于增加人工湖水体的流动性，并且将水体不同流速区域与净化措施结合，有效降低水中的悬浮物、氮磷总量，提升了人工湖的生态与景观效果。

2)本实用新型通过将石笼导流坝设置于入湖口处，对进入人工湖的水源起到初步净化与过滤的作用。并通过不同粒级的布水净化填料，根据湖水流经的路径长短来调整人工湖水体不同区域流速，基本解决了人工湖水体循环困难的难题。

3)本实用新型根据湖中不同流速区域设置不同的净化措施，并结合微生物与植物净化水体的技术，能够有效降低人工湖的水体污染程度，并且运行过程中不需要其他能源，降低了系统运营成本。

4)本实用新型相对于人工湖水体处理措施，在整体上增加了人工湖水体流动循环能力，降低了水中的悬浮物、氮磷总量，有效促进了人工湖水生生态系统的发展。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种人工湖水体的导流净化系统，其特征在于：所述导流净化系统包括在人工湖水体内围绕入湖口(1)设置的第一石笼导流坝(3)，所述第一石笼导流坝(3)将所述人工湖水体分隔成进水区(2)与净化汇流区，所述净化汇流区内种植有水生植物，所述第一石笼导流坝(3)包括设置在人工湖水体底部上的坝体(15)以及设置在所述坝体(15)的背水面的背水坡(16)，所述背水坡(16)的坡面为透水材料层(13)，所述背水坡(16)的坡面与坝体(15)之间填充石渣(14)，所述坝体(15)由石笼堆砌而成，所述石笼包括外部框架的石笼网(11)、填充在所述石笼网(11)内部的土工袋以及填充在所述土工袋内的布水净化填料。

2.根据权利要求1所述的导流净化系统，其特征在于：所述背水坡(16)的坡面与人工湖底夹角为50°～70°；所述坝体(15)的高度为人工湖底至常水位高度的80％～90％，所述坝体(15)的宽高比为1:2～3。

3.根据权利要求1所述的导流净化系统，其特征在于：所述布水净化填料包括填充在外侧的沸石与钢渣混合填料层(12)和砾石填料层(10)；所述沸石与钢渣混合填料层(12)和砾石填料层(10)由坝体(15)一端延坝体(15)方向至另一端粒径渐变增大或减小铺设。

4.根据权利要求3所述的导流净化系统，其特征在于：所述沸石与钢渣混合填料层(12)中的沸石与钢渣的体积比为3：1。

5.根据权利要求3所述的导流净化系统，其特征在于：所述净化汇流区根据水体经过第一石笼导流坝(3)后的流速由慢至快依次分为第一净化汇流区(4)、第二净化汇流区(6)、第三净化汇流区(7)；其中，所述第一净化汇流区(4)与第一石笼导流坝(3)中沸石与钢渣填料粒径为10～40mm、砾石填料层粒径为20～50mm的区段相接，所述第二净化汇流区(6)与第一石笼导流坝(3)中沸石与钢渣填料粒径为50～80mm、砾石填料层粒径为40～70mm的区段相接，所述第三净化汇流区(7)与第一石笼导流坝(3)中沸石与钢渣填料粒径为70～100mm、砾石填料层粒径为80～110mm的区段相接。

6.根据权利要求1所述的导流净化系统，其特征在于：所述导流净化系统还包括设置在人工湖水体的不规则边缘区(9)的分流浮块(8)，所述分流浮块(8)截面呈三角形外形，所述分流浮块(8)一角正对在人工湖水体的不规则边缘区(9)的凹陷处的中心，所述分流浮块(8)上种植有水生植物。

7.根据权利要求1所述的导流净化系统，其特征在于：分流浮块(8)的底部在三个角的位置设有圆柱形孔洞，同时人工湖水体底部正对所述圆柱形孔洞处设有固定立柱，所述固定立柱嵌入所述圆柱形孔洞内。

8.根据权利要求3所述的导流净化系统，其特征在于：当所述人工湖水体的入湖口(1)与出湖口(5)之间的连线近似平分整个人工湖水体时，人工湖水体内围绕出湖口(5)设有第二石笼导流坝(17)，所述第二石笼导流坝(17)的布水净化填料中粒径变化与所述第一石笼导流坝(3)的粒径变化方向相反。

9.根据权利要求5所述的导流净化系统，其特征在于：所述第一净化汇流区(4)内种植的水生植物包括睡莲、梭鱼草或千蕨菜，所述第二净化汇流区(6)内种植的水生植物包括大漂、浮萍、萍蓬草或凤眼莲，所述第三净化汇流区(7)内种植的水生植物包括芦苇、蒲草、荷花、水葱、金鱼藻、狐尾藻或苦草。