CN216513079U - 一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，包括平台、浮体，所述平台内嵌有土工栅格框；所述土工栅格框内设有柔性基地与砾石层；所述柔性基地上设有水生植物，所述平台上设有圆筒、定滑轮、连接线；所述圆筒一端高、一端低；所述圆筒上，低的端面设有水塞；所述连接线位于定滑轮的转轮上，一端与水塞连接、另一端与承重盒连接；所述承重盒穿过平台；所述承重盒为中空结构，表面与底面为封闭结构，底面设有挡边，侧面设有进水孔。本生态浮岛装置结构清晰明确，丰富城市景观的同时增加生物多样性，具有很强的实施性。

Description

一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛

技术领域

本实用新型涉及一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，应用于水污染生物净化处理和城市水体生态修复中。

背景技术

生态浮岛通常用于生态修复城市、农村的水体污染，也用于建设城市湿地景区等等。传统生态浮岛装置一般由水生植物、曝气结构等构成，以水生植物为主体，运用无土栽培技术原理，以高分子材料等为载体和基质，应用物种间共生关系，充分利用水体空间生态位和营养生态位，从而建立高效人工生态系统，针对富营养化的水质，利用生态工学原理，降解水中的COD、氮和磷；浮岛植物受季节性影响较大，植物越茂密，生态浮岛的结构就会越发不平衡，进而导致生态浮岛倾倒甚至下沉，无法实现连续净化水体。现有技术都是通过对浮筒进水、充气实现浮力的调控，存在成本高、需要人为操作的弊端。目前亟需发明一种耐久性好、稳定性高、具有弹性，同时生态效益突出的具有可调节浮力系统的模块化生态浮岛装置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，该生态浮岛由常规材料制成，具有自动调节浮力的结构，以此来抵消植物生长积累的压力，可以高效的提升生态浮岛的整体景观效果和生态效益。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，包括平台、浮体，所述平台内嵌有土工栅格框；所述土工栅格框内设有柔性基地与砾石层；所述柔性基地上设有水生植物，所述平台上设有圆筒、定滑轮、连接线；所述圆筒一端高、一端低；所述圆筒上，低的端面设有水塞；所述连接线位于定滑轮的转轮上，一端与水塞连接、另一端与承重盒连接；所述承重盒穿过平台；所述承重盒为中空结构，表面与底面为封闭结构，底面设有挡边，侧面设有进水孔；所述挡边位于平台下方。呈高低倾斜状，可以在平台上设置圆筒支架用于倾斜放置圆筒，应用时，在圆筒内先注入水，水塞位于圆筒朝下的表面上，随着时间延长，浮岛逐渐下沉，当进水孔接触水面后，承重盒开始进水，从而承重盒拉动连接线，并拉开水塞，圆筒的水排出，减轻浮岛重量，使得浮岛上浮。承重盒表面与底面为封闭结构，避免雨水影响，也能够在进水后收水重力下沉，平台开槽，承重盒的表面从槽中穿出平台，底面的挡边起到限位，如此结构，承重盒在无水时，定位漂浮在水中，当浮岛下沉时，平台压着挡边往下，承重盒一并往下，到进水孔接触水后，开始注水，进水孔的位置没有特别限定，根据实际使用需要比如平台厚度、水生植物疏密常规设计即可，能够实现初始状态离开水、下沉后可注水即可。作为常识，定滑轮由转轮以及支架构成，支架安装在平台上，定滑轮的作用是使得连接线有一定张力，且尽量避免植物对连接线的影响，比如植物叶子压住连接线。

本实用新型中，柔性基地位于砾石层上方，都位于现有土工栅格框内；柔性基体由柳树枝或芦苇根系组成，为常规产品，柔性基体外部被土工栅格网状结构包裹，网草交织，共同起嵌锁加筋作用，吸附水中有机物，作为植物生长基质；砾石层外由土工格栅包裹，作为微生物、小鱼类栖息的场所，提供生物多样性；砾石的粒径为10-100cm，砾石层孔隙度控制在40%-70%。

本实用新型中，所述平台上设有风机、电源；所述风机的出风口接有曝气管，所述曝气管的端部接有膜式空气扩散器，此为现有技术，电源可以为太阳能电池，这样的结构避免人工控制，使得浮岛可独立运行。曝气时充分吹出微气泡以保证生物高效净水，可以增加水体的溶解氧含量，确保鱼类、牡蛎和其他水生生物能够在低氧环境生存。浮体为现有部件，比如浮船或者浮筒，使得平台浮在水面上。

优选的，所述平台下表面设有气袋；所述气袋的进气口通过软管与风机的出风口连通；所述软管被圆筒压住；所述气袋接有空心柱；所述空心柱内设有浮球；所述空心柱侧壁设有泄气孔；优选的，所述空心柱由圆柱与圆台组成，所述圆台的小面积一端接在气袋上；圆柱侧壁设有泄气孔。气袋为现有产品，充气后膨胀，其可以粘在平台下方，初始时不提供浮力，因为圆筒内有水，重力大，压住软管，避免气袋充气，当圆筒内的水排出后，软管开始通气，气袋膨胀起到浮力作用，为了避免气袋内气压过高，本实用新型设计泄气装置，由圆柱与圆台组成空心柱，其内部设有浮球，浮球的外径与圆柱的内径一致，也与圆台的大面积一端的内径一致，在无需泄气时，浮球位于圆柱圆台接触面，起到封气的作用，当气袋需要泄气时，浮球被顶起，漏出泄气孔，排出气体；泄气孔的位置以及大小没有限定，根据气袋大小、软管直径常规选择即可，只要能够在气袋膨胀后缓慢排出气体即可。

本实用新型中，所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛设有固定绳，生态浮岛与岸边通过绳索连接，防止浮岛随河流走；所述承重盒与固定绳连接，便于承重盒沉没的时候打捞回收。

本实用新型中，水生植物常规种植在柔性基地上。水生植物株高较高的可选美人蕉、香蒲、鸢尾、花叶芦竹、菖蒲、旱伞草种于中下层区域，株高较矮的可选香菇草、水葫芦、狐尾藻种于上层区域。水生植物根系吸收水体中的养分，削减了富集水体中的氮、磷及有机污染物质，可有效降解水中的N、P及有机物等营养物质，以自然生态的方式达到平衡、净化水质的目的，使水质在短时间内就能得到有效改善。

本实用新型首次公开了一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，创造性在于公开了定滑轮、承重盒、连接线、水塞、圆筒构成的泄水增加浮力的系统，圆筒呈高低倾斜状，较低一端设有圆孔，水塞设于圆孔内；连接线在定滑轮上，一端连接承重盒，一端连接水塞，承重盒侧边设有圆孔，底部设有一个圆形挡边与浮岛下表面相接触，平台设有开槽放置承重盒，承重盒飘浮，在水面不乱移动；圆筒优选竹子材料，有利于配合生态浮岛整体景观效果和生态效益。进一步的，利用生态浮岛现有曝气系统，设计气袋和空心圆柱装置，气袋设于生态浮岛下表面，空心圆柱装置底部为圆台状，空心圆柱包括圆形小球作为浮球，圆柱侧壁设有微型气孔，防止气袋持续进气发生爆炸，软管压在圆筒与支架连接处下面，便于中间气袋在圆筒里的水倒完之后持续进气，体积膨胀，提高生态浮岛的浮力。

本实用新型采用现有材料制成生态浮岛，将定滑轮上的尼龙线分别与承重盒和橡胶水塞连接，当植物生长茂盛，重量加重时，浮岛下沉，带动承重盒进水，产生向下的作用力，将尼龙绳另一端连接的橡胶水塞拽出，圆筒中的水自动排出，减轻了浮岛的重量，抵消植物生长的累积，来达到自动调节浮力的作用，通过曝气组件与空气输送管道相结合，连续曝气，增加水体溶氧量、减轻富营养化状态，能够实现污染水体的净化和水生态的修复，装置简单，能够不借助人力实现自动调节浮力的作用，为生态浮岛自动调节浮力提供新的设备。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步具体说明

图1为实施例一基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛的结构示意图；

图2为本实用新型承重盒结构示意图；

图3为本实用新型气袋结构示意图；

图4为本实用新型圆筒结构示意图；

图5为本实用新型空心圆柱结构示意图；

图6为本实用新型风机结构示意图；

图7为本实用新型包裹柔性基地与砾石层的土工栅格框结构示意图；

图中相同部件标示一处，比如连接线都为7，其余类似；图中，平台1、浮体2、土工栅格框3、柔性基地31、砾石层32、水生植物4、圆筒5、水塞51、定滑轮6、连接线7、承重盒8、风机9、电源10、曝气管11、气袋12、软管13、挡边14、进水孔15、膜式空气扩散器16、空心柱18、浮球19、泄气孔20。

具体实施方式

本实用新型由水生植物浮载模块、静态浮力模块、动态浮力模块组成，并结合曝气增氧组件可以组成一种具有可调节浮力系统的模块化生态浮岛装置；具有景观效果好、成本低、易维护、丰富生物多样性等优点，对重营养化污染水体治理效果佳，效益高。本实用新型的方位关系为实际位置关系。本实用新型采用的部件都是现有产品，具体位置关系为浮岛实际应用时的位置关系，各部件的互相连接或者安装为常规技术。

实施例一

参见图1至图7：

一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，由平台1、浮体2、圆筒5、定滑轮6、连接线7、承重盒8、风机9、电源10、曝气管11、气袋12、软管13组成，平台内嵌有土工栅格框3，土工栅格框内设有柔性基地31与砾石层32，柔性基地上设有水生植物4；

平台为常规网格结构，利于排水以及减轻重量，包裹柔性基地与砾石层的土工栅格框常规嵌入平台内，一面朝上用于常规放置水生植物，一面朝下在水中，砾石层以及部分柔性基底位于水中；圆筒一端高、一端低；圆筒上，低的端面开圆孔并设有水塞51；连接线位于定滑轮的转轮上，一端与水塞连接、另一端与承重盒连接；承重盒穿过平台，为中空结构，表面与底面为封闭结构，底面设有挡边14，侧面设有进水孔15，承重盒侧边设有圆孔，底部设有一个圆形挡边与浮岛下表面相接触，平台设有开槽放置承重盒，承重盒飘浮，在水面不乱移动；

电源给风机供电，风机的出风口接有曝气管，曝气管的端部接有膜式空气扩散器16，都为现有产品；

平台下表面粘有气袋，气袋的进气口17通过软管与风机的出风口连通，软管被圆筒压住；气袋接有空心柱18，空心柱由圆柱与圆台组成，圆台的小面积一端接在气袋上，空心柱内设有浮球19，浮球位于圆柱圆台接触面，圆柱侧壁设有泄气孔20，位于浮球上方。

圆筒的数量以及大小没有限定，根据平台以及水生植物常规选择，本实施例为两个，对应的定滑轮也为两个，承重盒为一个。

应用实验

选择毛竹筒作为圆筒，一个端面开圆孔，进水后，塞上橡胶水塞，倾斜放置，未发现漏水；市购气袋，将空心柱小端插入远离进气口的地方并密封，空心柱内放有圆球，风机常规进气，气袋鼓起，到一定程度浮球浮动，泄气孔有出气。

实验室选择试验水池，将上述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛置入池内，浮岛稳定，采用尼龙绳作为连接线，在定滑轮上，一端连接承重盒，一端连接水塞；平台设有开槽放置承重盒，承重盒飘在水面。开启风机，观察发现，气袋并未鼓起，气密性良好，通下水下的曝气管有泡泡不停翻滚，曝气装置良好，在平台上加上若干砝码模拟植物生长累积的重量，平台下沉带动塑料承重盒下沉，砝码达到一定重量后，承重盒上端周围一圈圆孔开始进水，带动尼龙绳往下，拽下橡胶水塞，毛竹筒中灌满的水流出，浮岛重新上浮，压在毛竹筒下方软管内的空气进入到气袋内，气袋膨胀，进一步提高了平台的浮力，多余的气体通过空心圆柱装置内上方的微型气孔排出，气袋没有爆炸，通向水下的导管有气泡不停翻滚，曝气装置密封性良好。

柔性基体由柳树枝或芦苇根系组成，具体制备方法为常规编织，可以放置固定水生植物即可，不影响本系统技术效果的实现，所用材料生态环保，基体为植物提供生长基质的同时多水体的净化有一定作用，通过吸附水中有机营养物质为浮岛上植物提供生长养料，基体的空隙结构也为水中微生物，小型生物提供生长的环境；柔性基体外部被土工栅格网状结构包裹，网草交织，共同起嵌锁加筋作用，吸附水中有机物，作为植物生长基质；砾石层外由土工格栅包裹，作为微生物、为小鱼类栖息的场所，砾石的粒径为10-100cm，砾石层孔隙度控制在50%左右，以利于水体流动及微生物的附着；净水方面：通过曝气组件连续曝气，增加水体溶氧量、减轻富营养化状态，能够实现污染水体的净化和水生态的修复；栖息地营造方面：能够在典型水体中营造微生境，为水中鱼类等生物微生物提供栖息场所，丰富景观效果的同时在城市环境中显著改善生物多样性；生态浮岛弹性方面：延长了常规浮式湿地系统的使用寿命，增加可调节浮力系统，减轻了因生物质积累和人为维护而增加的重量，从而降低成本。无需通过固定螺杆安装和拆卸，相比于现有的生态浮岛装置，更加有利于生态浮岛快速扩容，从而提高水体修复效率。

实施例二

在实施例一的基础上，基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛设置固定绳；承重盒与固定绳连接。具体设置为常规技术，能够防止浮岛漂移即可。

本实用新型的生态浮岛将定滑轮上的尼龙线分别与承重盒和橡胶水塞连接，当植物生长茂密时，重量加重，浮岛高度开始慢慢下沉，承重盒底部设有一圈圆形挡边和平台下表面相咬合，带动承重盒下沉，承重盒周围一圈圆孔开始进水，承重盒进水，重量加重，通过定滑轮牵动尼龙线往下沉，受到承重盒本身重量和进水的重量，尼龙线把另一端的橡胶水塞拽出，圆筒中灌满的水自动排出，流回到河里，风机持续在空气输送管道中进气，圆筒中灌满的水流尽，压在圆筒与支架间的软管没有压力，能够向气袋中持续给气，气袋慢慢鼓起，提高了浮岛的浮力，多余的气体流向空心圆柱装置，气体将空心圆柱装置内的圆球顶起，空心圆柱装置上端设有微型气孔，方便排气，防止气袋持续进气导致爆炸，气袋浮起，浮岛重量减轻，浮力增大，生态浮岛重新回到水面，以此来抵消植物生长的累积，保证了浮岛不下沉，空气输送管道向水下曝气时充分接触不断游走的微小气泡以保证高效净水，承重盒带动尼龙线和橡胶水塞沉没河里，承重盒底部与岸上通过绳索连接，方便打捞回收，再利用。

本实用新型能够通过圆筒里水的自动排出实现自动调节浮力，抵消植物生长的累积，气袋装置为生态浮岛持续续航提供了保证，增大了生态浮岛的浮力，避免生态浮岛沉没，曝气组件与空气输送管道相结合，连续曝气增加水体溶氧量、减轻富营养化状态，运用环保高效的生物处理技术达到净化水体的目的，实现污染水体净化和水生态的修复，装置简单，使用成本较低，节约了大量人力，根据水生植物的一般生长规律，本实用新型的结构可符合常规植物生长、清理周期，为生态浮岛自动调节浮力提供新的设备，具有广阔的的应用前景，且能够在典型水体中营造微生境，为水中鱼类等生物微生物提供栖息场所，丰富景观效果的同时在城市环境中显著改善生物多样性。

Claims (10)

1.一种基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，包括平台、浮体，其特征在于，所述平台内嵌有土工栅格框；所述土工栅格框内设有柔性基地与砾石层；所述柔性基地上设有水生植物，所述平台上设有圆筒、定滑轮、连接线；所述圆筒一端高、一端低；所述圆筒上，低的端面设有水塞；所述连接线位于定滑轮的转轮上，一端与水塞连接、另一端与承重盒连接；所述承重盒穿过平台；所述承重盒为中空结构，表面与底面为封闭结构，底面设有挡边，侧面设有进水孔。

2.根据权利要求1所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述平台上设有风机、电源；所述风机的出风口接有曝气管。

3.根据权利要求2所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述曝气管的端部接有膜式空气扩散器。

4.根据权利要求2所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述平台下表面设有气袋；所述气袋的进气口通过软管与风机的出风口连通；所述软管被圆筒压住。

5.根据权利要求4所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述气袋接有空心柱；所述空心柱内设有浮球；所述空心柱侧壁设有泄气孔。

6.根据权利要求5所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述空心柱由圆柱与圆台组成，所述圆台的小面积一端接在气袋上；圆柱侧壁设有泄气孔。

7.根据权利要求1所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛设有固定绳。

8.根据权利要求7所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述承重盒与固定绳连接。

9.根据权利要求1所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述柔性基地位于砾石层上方。

10.根据权利要求1所述基于自动调节浮力结构的多样性生态浮岛，其特征在于，所述挡边位于平台下方。

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