一种适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统及方法与流程

本发明涉及矿区河流生态修复，具体是一种适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统及方法。

背景技术：

1、我国北方矿区河流长期受历史遗留煤矸石等固废淋溶液地表径流污染影响，水体中重金属、悬浮物及溶解性污染物含量超标，严重威胁黄河流域水生态安全。

2、目前，针对矿区河流污染治理，主要采用以下几种方式：一是常规护岸工程，如硬质混凝土护坡，虽能满足行洪要求但生态性差，无法实现污染水体的原位净化；一些生态护岸，如生态框、格宾石笼，由于体量有限，难以有效净化径流水体。二是在河道外独立设置污水处理设施或人工湿地，对矿区来水进行末端治理。三是针对矿区源头开展煤矸石山覆绿等生态修复工作，减少淋溶液产生量。

3、然而，上述现有技术均存在明显的缺陷。常规护岸及生态护岸无法兼顾行洪安全与污染原位净化功能；独立设置的污水处理设施存在占地大、运维成本高、易受洪水冲毁等问题，难以适应矿区河流汛期流量波动大、行洪安全要求高、少运行维护的特点；源头治理周期长、见效慢，且无法拦截已形成的岸坡汇流污染。总体而言，现有技术缺乏针对岸坡汇流污染的河道原位拦截净化技术，没有充分利用河道自身削减矿区固废淋溶液对下游水体的污染负荷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统及方法，有效解决上述背景技术中的问题。

2、本发明是这样实现的，一种适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统，所述系统沿河道内部现有区域布置，包括沿河道断面从下至上依次设置的：

3、防渗层，铺设于设计净化区，用于阻断污染物向地下渗透，同时防止地下水倒灌污染；

4、填料净化区，设置于所述防渗层上部，所述填料净化区包括煤矸石基多孔材料，用于作为净化基质与载体；

5、反滤层，设置于所述填料净化区上方，用于反滤并防止泥沙堵塞；

6、岸坡防护层，设置于所述反滤层上方，为格宾石笼岸坡，用于稳固岸坡并保障行洪安全；

7、生态种植层，设置于所述系统两岸顶部，包括生态种植土和本土植物，用于构建岸坡生态系统。

8、作为本发明进一步的方案：所述防渗层为两布一膜结构，包括上层土工布、中层防渗膜和下层土工布。

9、作为本发明进一步的方案：所述填料净化区包括煤矸石基多孔材料，所述煤矸石基多孔材料由煤矸石和水泥制成。

10、作为本发明进一步的方案：所述反滤层包括砂砾石垫层及设置于砂砾石垫层下方的土工无纺布。

11、作为本发明进一步的方案：所述格宾石笼岸坡采用水平防护加垂向镇脚的结构形式，格宾石笼岸坡顶部高程不低于设计水位。

12、作为本发明进一步的方案：所述生态种植土为煤矸石和河道清淤底泥的混合制品。

13、本发明还提供一种适用于矿区河流的原位净化生态河道构方法，包括以下步骤：

14、对河道进行清淤疏浚，修整岸坡至设计坡比，平整河床至设计净化区高程；

15、在河床及岸坡基底铺设防渗层，并在防渗层上部铺设砂砾石垫层及土工无纺布作为反滤层；

16、在所述防渗层上方铺设包括煤矸石基多孔材料的填料，分层填筑并压实；

17、在所述反滤层上方施工格宾石笼，形成格宾石笼岸坡；

18、在系统两岸顶部铺设生态种植土，栽种本土植物。

19、作为本发明进一步的方案：所述防渗层的搭接宽度为25cm，规格为300g/m2无纺布、0.5mm防渗膜、300g/m2无纺布。

20、作为本发明进一步的方案：格宾石笼岸坡顶宽度为0.5m，护坡边坡为1:3，护坡厚度为0.5m，水平护脚铺设长度为5m，镇脚尺寸为1.0m宽、1.2m深。

21、作为本发明进一步的方案：所述生态种植土的铺设厚度为50cm，栽种的本土植物包括柠条、白刺和沙打旺。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果：

23、本发明依托河道岸坡及底部空间布局填料净化区，直接在河道原位拦截并净化矿区固废淋溶地表径流与河道干流污染水体，能够高效截留悬浮物、吸附重金属离子、降解溶解性有机及无机盐类污染物，从污染产生源头削减入河污染负荷，克服了场外集中式污水处理征地成本高、管线布设复杂、运维难度大以及难以管控煤矸石堆淋溶径流突发性污染的问题。同时，本发明采用岸坡径流导排、过滤与内部填料分层净化相结合的耦合结构，能够适应矿区淋溶水波动大的特点，解决了常规人工湿地、生态滤池易淤堵、额外占地大、净化寿命短的技术难题。此外，本发明将矿区河流存在的煤矸石、淤泥等废弃资源再生回用于河道生态系统，构建了煤矸石废弃资源、河道净化填料和生态修复基质的闭环利用体系，不仅有助于河道生态环境功能提升，同时改善了河道景观，提升了区域生态多样性，促进了地区废弃资源的再生利用。本发明的净化结构贴合护坡体系设计，能够满足河道防洪行洪要求，兼顾生态性与安全性，大幅降低了矿区水环境治理的征地、土建及后期运维成本，具有净化效果好、不额外占用土地资源、促进废弃资源利用、保障河道安全等优点，兼顾生态性、安全性、稳定性与经济性，能够最大限度发挥河道生态服务功能。

1.一种适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统，其特征在于，所述系统沿河道内部现有区域布置，包括沿河道断面从下至上依次设置的：

2.根据权利要求1所述的适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统，其特征在于，所述防渗层（1）为两布一膜结构，包括上层土工布、中层防渗膜和下层土工布。

3.根据权利要求1所述的适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统，其特征在于，所述填料净化区（2）包括煤矸石基多孔材料，所述煤矸石基多孔材料由煤矸石和水泥制成。

4.根据权利要求1所述的适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统，其特征在于，所述反滤层包括砂砾石垫层（4）及设置于砂砾石垫层（4）下方的土工无纺布（3）。

5.根据权利要求1所述的适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统，其特征在于，所述格宾石笼岸坡（5）采用水平防护加垂向镇脚的结构形式，格宾石笼岸坡（5）顶部高程不低于设计水位。

6.根据权利要求1所述的适用于矿区河流的原位净化生态河道构建系统，其特征在于，所述生态种植土（6）为煤矸石和河道清淤底泥的混合制品。

7.一种适用于矿区河流的原位净化生态河道构方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述防渗层（1）的搭接宽度为25cm，规格为300g/m2无纺布、0.5mm防渗膜、300g/m2无纺布。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，格宾石笼岸坡（5）顶宽度为0.5m，护坡边坡为1:3，护坡厚度为0.5m，水平护脚铺设长度为5m，镇脚尺寸为1.0m宽、1.2m深。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述生态种植土（6）的铺设厚度为50cm，栽种的本土植物（7）包括柠条、白刺和沙打旺。