CN212581601U - 一种箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置。布置在湾口中间偏主湖区位置，利用深吃水的生态浮岛改变湖区风生流表层流场，促进或阻止表层湖流进入湖湾，从而达到改善湖湾湖流结构的目的。独立的深吃水浮箱通过铰链相互链接组成生态浮岛，并固定于湖底锚链，形成一定的表层流阻力。在需要改变湖心、湖湾交换水量时，可通过增减浮箱数量实现生态浮岛长度的改变，从而改变过流断面的大小。生态浮岛通过重力锚固定于湖底，不同季节，不同主体风向时，可以人工改变布置姿态实现导流或阻滞水流的目的：在冬季低藻浓度时促进湖湾内水体与大湖区的交换，避免水体长期不交换而影响水质；在夏季高藻浓度时，阻止大湖区蓝藻进入湖湾累积。

Description

一种箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置

技术领域

本发明涉及湖湾换水动力治理，具体涉及一种箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置。

背景技术

蓝藻的暴发性繁殖是水体富营养化的直接后果。随着社会的快速发展，湖泊、水库富营养日趋严重，而湖湾则是蓝藻累积最为严重的水域。湖湾中水体缺乏必要的循环，水中溶解氧过低，水生动、植物生存的环境变差，使水体逐渐失去自净能力，湖底淤泥得不到分解，使底泥不断释放分解为N、P等营养盐，导致水体富营养化加剧，水体逐渐变绿，藻类疯长。蓝藻堆积死亡后产生异味，最后导致湖泛的发生。目前湖湾湖流的治理还没有有效的措施，因此，急需提出一种基于改善湖湾水动力实现抑藻控藻的目的新的技术方案：冬季时，适当提高湖湾水体区域与大湖区的水体交换能力，能有效改善湖湾水质；夏季时，减弱大湖区高藻浓度水体进入湖湾，可防止湖湾内大量蓝藻水华堆积而死亡和湖泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，以实现根据不同季节、风向、水位条件，改变生态浮岛长度、水下深度、轴线形状以及与水流的夹角等布置方式，以实现冬季增强湖湾水动力，夏季拦截高藻水进入湖湾的目的；同时，本发明的工程也不影响自然景观，符合景观、生态等技术要求。本发明具体的技术方案如下：

一种箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，所述的装置包括由至少3 个生态浮箱依次链接成的箱式生态浮岛、重力锚、固定索、起锚浮力球、鼓气管；

所述的生态浮岛两端的生态浮箱通过固定索连接重力锚固定于的湖湾湾口湖床；所述的生态浮箱外侧采用一体成型的玻璃钢船箱；所述的玻璃钢船箱上沿处处安装框架；所述的框架上安装了方钢纵梁和方钢横梁；所述的生态浮箱通过固定于框架上的铰链依次铰接；所述的起锚浮力球，固定于重力锚重心线中心上方的铁环上；所述的鼓气管一端采用铰接的方式连接于浮力球最上端，另一端固定在玻璃钢船箱上；所述生态浮箱上种植挺水植物。

进一步的，所述的方钢横梁(11)为5根；所述的方钢纵梁(10) 为2根。

进一步的，所述的生态浮箱吃水深度须达到0.5m以上。

进一步的，所述的生态浮箱宽度12m-18m，优选13m，长度 29m-31m,优先30m。

进一步的，所述的固定索一端固定于两端生态浮岛框架上的铰链，另一端固定于重力锚重心线中心上方的铁环上；

优选的，所述的起锚浮力球采用直径2.5m的高强度橡胶材料球。

进一步的，所述的重力锚为一体浇铸而成，所述重力锚的锚脚宽度尺寸1.4m-16m，优选1.5m，上盘宽度尺寸2.3m-2.7m,优选2.5m，整个重力锚设计重量达到5吨。优选的，所述的起锚浮球浮力达到重力锚重量的1.5倍以上。

进一步的，所述的生态浮箱填料采用2层分层填铺，下层采用渗透性能较好的轻质EPS泡沫材料填充，填充厚度20cm，以避免植物根系腐烂；上层填料厚40cm，采用当地湖泊清淤弃土干化而成的土，上层填料种植植物，以低株高的挺水植物为佳。

进一步的，所述的挺水植物种植于上层填料中，所述的挺水植物优选为香蒲、茭草、美人蕉、梭鱼草。

本发明的所述的箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置尤其适用具有 0.1m/s以下流速的湖湾湖流。

以上技术方案，生态浮箱宽度保障了对浅水湖泊风浪具有一定的消浪作用；生态浮箱吃水深度0.5m以上保障了对浅水湖泊风生流的阻流作用；起锚浮力球浮力达到重力锚的1.5倍自重，保障了起锚功能不受影响；重力锚的重量达到5吨以上，能抵抗300m生态浮岛10 个生态浮箱所受到0.1m/s流速风生流的垂直冲击力。

由于受浅水湖泊作业时水深的影响，起锚浮力球的直径不宜再大，再大会影响该装置的适用水深范围。目前设计的浅水湖泊作业水深不小于3.0m。当组成生态浮岛的生态浮箱超过10个时，宜采取分段实施的方式，即由若干个生态浮岛组成岛链的形式形成湖流阻力控制。

本发明的设计原理：

本发明所述的生态浮岛设置在湾口湖流的流线上，由于风生流主体流动在水体表层0.5m内，浮岛能形成一定的阻力，使得部分水流进入湖湾形成交换环流，部分水流经浮岛外侧和下侧流过；该生态浮岛由于需要固定在湖底底床上，设计有所述的重力锚。为便于起锚移动，在重力锚中心线上侧布置了起锚浮球，该浮球通过直流高压鼓气泵鼓气后利用水体浮力起锚；为适应不同季节不同主导风向的要求，并调节湾内水体置换能力，浮岛设计采用铰链相互链接的若干个浮箱组成，长度和轴线形状调节方便。浮箱之间采用固定在框架上的直径 5cm铰链铰接。若干个浮箱组成生态浮岛。冬季时，箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置布置在湾口中央位置，约1/2浮岛长度超过湾口。这样形成对湾口水平湖流的阻水效应，使得部分湖流进入湖湾，促进湖湾水体与大湖区水体的交换，从而提高湖湾内水体环境容量，改善水质。

夏季时，蓝藻容易在湖湾累积，来源主要是大湖区随湖流输入的。为阻止蓝藻输入，需要改变生态浮岛的形态和位置。本发明的两端浮箱利用高压直流鼓风机通过鼓风管将起锚浮力球充气至重力锚启浮悬浮于水体中，此时起锚浮力球应达到水面。起锚后利用动力船牵引的方式改变生态浮岛在湖湾湾口的位置或增减浮箱。待拖动到湾口迎湖流方向阻水合适的位置后，打开充气管气阀泄气即可下锚，直到起锚浮力球在水压作用下排完气体，实现下锚固定于湖床。

生态浮岛设计采用铰链相互依次链接的若干个浮箱组成，长度和轴线形状调节方便。生态浮箱之间采用固定框架上的直径5cm铁锚链铆接。若干个浮箱组成生态浮岛。

有益效果：

本发明具有以下显著的有益效果：

(1)本发明通过浮箱铰链组成的吃水深达到0.5m以上的生态浮岛，阻隔了原来的湖流，形成分割进入湖湾的湖流，从而促进了湖湾内的水体交换。既改善了湖湾水体的交换能力，也不会破坏水生态环境。

(2)本发明生态浮岛填料主体为当地湖泊底泥清淤干化材料，既符合当地生态环境友好性，又节省造价和运费。

(3)本发明生态浮岛式可以适应不同的水位要求，随着水位变化自动适应阻挡表层风生湖流的要求。

(4)本发明浮球起锚方式方便了运行维护期间因季节性主导风向的变化而需要起锚改变浮岛姿态。

(5)本发明箱式浮岛的效益还体现在浮岛的长度调整方便，增加长度和减小长度只要增减中间浮箱。

附图说明

图1本发明改善装置系统的侧视图。

图2生态浮箱俯视图。

图3重力锚结构纵剖面图。

图4重力锚结构横剖面图。

图5夏季时在湖湾中的布置图。

图6夏季时在湖湾中的布置图。

图中：1：生态浮箱；2：重力锚；3：固定索；4：起锚浮力球； 5：鼓气管；6：铰链；7：挺水植物；8：锚脚；9：上盘；10：纵梁； 11：横梁；12：玻璃钢船箱；13：框架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明的一部分实施例，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，都属于本发明的保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

如图1-2；本发明提供一种箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，通过箱式浮箱链接组成生态浮岛，生态浮岛长度可根据湖湾尺度条件，一般为湖湾湾口至湾顶距离的1/4～1/3。本发明提供的箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置包括由至少3个生态浮箱1由铰链6依次链接成的箱式生态浮岛、重力锚2、固定索3、起锚浮力球4、鼓气管5；所述的生态浮岛两端生态浮箱1通过固定索3连接重力锚2固定于湾口湖流湖床；；所述的生态浮箱1外侧采用一体成型的玻璃钢船箱12；所述的玻璃钢船箱12上沿处处安装框架13；所述的框架13上安装了方钢纵梁10和方钢横梁11；所述的生态浮箱1通过固定于框架13 上的铰链6依次铰接；所述的起锚浮力球4，固定于重力锚2重心线中心上方的铁环上。

所述的鼓气管5一端采用铰接的方式连接于浮力球4最上端，另一端固定在玻璃钢船箱12上；所述的挺水植物7种植于生态浮箱1。

浮箱1采用一体成型的玻璃钢船箱12，船型为长方体深吃水体型。由于需要一定的深度形成阻水，船型深0.8m，吃水深度须达到 0.5m以上。为生态浮岛具备足够抵抗波浪的能力，根据大型浅水湖泊风浪波长一般小于13m的特点，所述的生态浮箱1宽度12m-18m，长度29m-31m。本实施例设计宽度13m，长度30m的浮箱。为了抵抗波浪，船箱内以钢框架结构加固，设5根40mm*40mm方钢横梁 11和2根60*60m方钢纵梁10，钢梁安装与玻璃钢船型12上沿处。既保证了强度，也保证了浮箱1填料不会在波浪作用下流失。浮箱1 填料采用2层分层填铺，下层采用渗透性能较好的轻质EPS泡沫材料填充，填充厚度20cm，以避免植物根系腐烂。上层填料厚40cm，采用当地湖泊清淤弃土干化而成的土。上层填料种植植物，以低株高的挺水植物7为佳，如香蒲、茭草、美人蕉、梭鱼草。

浮箱之间采用固定在框架13上的直径5cm铁铰链5铆接。若干个浮箱组成生态浮岛。

为保证生态浮岛不在风浪作用下漂移，浮岛两端采用固定索3连接重力锚2的形式固定于湖床。固定索3采用链径1cm的铁链，长度为水深的2倍。固定索3一端固定于生态浮箱1端部的框架13上的直径5cm铁铰链6，另一端固定于重力锚2重心。重力锚2采用铸铁一体浇铸而成，如图3-图4所示，有4个锚脚8对称布置和一个上盘9，锚脚8宽度尺寸1.5m，上盘9宽度尺寸2.5m。整个重力锚设计重量达到5吨。起锚方式采用起锚浮力球4起锚。起锚浮力球4采用直径2.5m的高强度橡胶材料球，固定于重力锚2重心线中心上方的铁环。充气管5为管壁厚0.5cm的高强度橡胶管，内径3cm，外径 4cm，长度与固定索3长度一致。充气管5一端与浮力球4采用胶接的方式连接于浮力球4最上端，另一端固定在船箱12上。完全充气的条件下起锚浮力可达8吨，保证了起锚后重力锚能悬浮于水体中。

以上技术方案，生态浮箱宽度保障了对浅水湖泊风浪具有一定的消浪作用；生态浮箱吃水深0.5m以上保障了对浅水湖泊风生流的阻流作用；起锚浮力球浮力达到重力锚的1.5倍自重，保障了起锚功能不受影响；重力锚的重量达到5吨以上，能抵抗300m生态浮岛(10 个生态浮箱)所受到0.1m/s流速风生流的垂直冲击力。

由于受浅水湖泊作业时水深的影响，起锚浮力球的直径不宜再大，再大会影响该装置的适用水深范围。目前设计的浅水湖泊作业水深不小于3.0m。当组成生态浮岛的生态浮箱超过10个时，宜采取分段实施的方式，即由若干个生态浮岛组成岛链的形式形成湖流阻力控制。

需改变生态浮岛位置或形状时，采用鼓气泵向起锚浮球充气即可利用浮力起锚，避免使用大型作业船才能完成的起锚任务。

冬季时，箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置布置在湾口中央位置，约1/2浮岛长度超过湾口，生态浮岛浮箱吃水水深不小于0.5m，操作时通过填充土壤厚度调节吃水深，布置如图5所示。这样形成对湾口水平湖流的阻水效应，使得部分湖流进入湖湾，促进湖湾水体与大湖区水体的交换，从而提高湖湾内水体环境容量，改善水质。

夏季时，蓝藻容易在湖湾累积，来源主要是大湖区随湖流输入的。为阻止蓝藻输入，应改变生态浮岛的形态和位置。此时，只需在两端浮箱利用高压直流鼓风机通过鼓风管5将起锚浮力球4充气至重力锚启浮悬浮于水体中。此时起锚浮力球4应达到水面，根据重力锚3的重力自适应调节浮力球5在水体中的吃水位置。起锚后利用动力船牵引的方式改变生态浮岛3在湖湾湾口的位置或增减浮箱。待拖动到湾口迎湖流方向阻水合适的位置后，打开充气管气阀泄气即可下锚，直到起锚浮力球4在水压作用下排完气体，实现下锚固定于湖床，布置如图6所示。

Claims (9)

1.一种箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的装置包括由至少3个生态浮箱(1)依次链接成的箱式生态浮岛、重力锚(2)、固定索(3)、起锚浮力球(4)、鼓气管(5)；

所述的生态浮岛两端的生态浮箱(1)通过固定索(3)连接重力锚(2)固定于湖湾湾口湖床；

所述的生态浮箱(1)外侧采用一体成型的玻璃钢船箱(12)；所述的玻璃钢船箱(12)上沿处安装框架(13)；所述的框架(13)上安装了方钢纵梁(10)和方钢横梁(11)；

所述的生态浮箱(1)通过固定于框架(13)上的铰链(6)依次铰接；

所述的起锚浮力球(4)，固定于重力锚(2)重心线中心上方的铁环上；

所述的鼓气管(5)一端采用铰接的方式连接于浮力球(4)最上端，另一端固定在玻璃钢船箱(12)上；

所述的生态浮箱(1)上种植挺水植物(7)。

2.如权利要求1所述的箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的方钢横梁(11)为5根；所述的方钢纵梁(10)为2根。

3.如权利要求1所述箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的生态浮箱(1)吃水深度须达到0.5m以上。

4.如权利要求1所述箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的生态浮箱(1)宽度12m-18m，长度29m-31m。

5.根据权利要求1所述的箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的固定索(3)一端固定于两端生态浮箱(1)框架(13)上的铰链(6)，另一端固定于重力锚(2)重心线中心上方的铁环上。

6.如权利要求1所述的箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的起锚浮力球(4)采用直径2.5m的高强度橡胶材料球。

7.如权利要求1所述箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的重力锚(2)为一体浇铸而成，所述重力锚(2)的锚脚(8)宽度尺寸1.4m-1.6m，上盘(9)宽度尺寸2.3m-2.7m,整个重力锚(2)设计重量达到5吨。

8.如权利要求1所述的箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的起锚浮力球(4)浮力达到重力锚(2)重量的1.5倍以上。

9.根据权利要求1所述的箱式生态浮岛湖湾湖流改善装置，其特征在于，所述的生态浮箱(1)填料采用2层分层填铺，下层采用渗透性能较好的轻质EPS泡沫材料填充，填充厚度20cm；上层填料厚40cm，采用当地湖泊清淤弃土干化而成的土。

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