一种水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰的制作方法

1.本实用新型所述的一种水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，属于环境工程、生态工程以及水利工程设计领域。


背景技术：

2.近年来，随着城市规模的发展，城市的河道长期受到污染源的污染，导致水体质量下降，而且随着污染的加剧，水体的自净功能丧失，城镇河道出现黑、臭现象。水环境的恶化，与城市总体环境已不相匹配。改善河道水质，恢复河道水清、水美，构建健康水生态，是城区环境建设的迫切需要。
3.目前，国内外河道生态修复面临的最主要问题是河道水量分配不均，水力停留时间短，河道缺乏自净能力。除雨季外，河水大多以沟流形式流走，特别在北方干旱地区尤为严重。
4.河流生态恢复过程中，需要保障河道一定的水位，来维持目标河段最小的生态需水量，保障河道水生态系统正常运行。为解决河道蓄水能力问题，目前的主要方式为构建蓄水设施。
5.cn 103306241 a的专利文献中公开了一种河道橡胶坝蓄水系统；
6.cn 204112283 u的专利文献中公开了一种适用于景观河流的滚水坝；
7.cn 204753516 u的专利文献中公开了一种堰体砾石粒径分级的渗滤堰。
8.以上各文献所公开的技术方案都是各种蓄水设施的构建方式。蓄水设施分为透水性的不透水性的河道堰坝。不透水的堰坝主要包括滚水坝、橡胶坝等，由于阻隔了上下游河道生态系统，且构造较为复杂，渗透性差，前部易形成死水区，恶化水质，同时对行洪有较大影响，在城市河道中应用较小。透水的堰坝主要包括各种渗滤堰，常用的渗滤堰一般易堵塞、行洪时对洪水阻碍较大。


技术实现要素：

9.本实用新型针对上述问题，本实用新型提供了减少渗滤堰的堵塞风险；同时通过高度上设置不同粒径，保证不同的过水量，减少对洪水的阻碍的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰。
10.本实用新型采用如下技术方案：
11.本实用新型所述的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，该生态渗滤堰由沉降区、生态渗滤堰、后置防冲区组成；位于生态渗滤堰上游区域建立沉降区，生态渗滤堰的下游区域建立防冲区；所述的沉降区的底部经过硬质化处理，边坡采用硬质化护坡，坡度比小于或等于1:2。
12.本实用新型所述的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，所述的生态渗滤堰成多段式布置在河道中。
13.本实用新型所述的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，所述的生态渗滤堰由
固定木桩及砾石石笼组成；所述的固定木桩布置在河道底部，固定木桩围合在砾石石笼外形成滤堰结构；砾石石笼由多个石笼组成，多个所述的石笼依次层叠形成阶梯状结构。
14.本实用新型所述的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，所述的砾石石笼中每个石笼上设有网孔，石笼中填装不同粒径的砾石；所述的依次层叠形成阶梯状结构的石笼内的砾石的粒径由底层至顶层依次逐渐增大；所述每层石笼的网孔孔径小于该层填装的砾石最小粒径。
15.本实用新型所述的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，所述的后置防冲区的铺设水流方向的长度为2
‑
3m。
16.本实用新型所述的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，所述的生态渗滤堰底部铺设垫层，所述的垫层的顶端面与河底线齐平，所述的垫层由碎石层或素混凝土垫层组成，所述的垫层的厚度为100
‑
200mm。
17.有益效果
18.本实用新型提供的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，该生态渗滤堰设置前置沉降区，减少渗滤堰的堵塞风险；同时通过高度上设置不同粒径，保证不同的过水量，减少对洪水的阻碍，超出行洪范围可越流，保证河道行洪要求；同时通过砾石的过滤和砾石间的生物膜作用，对河水中ss、cod、氨氮、总磷等污染物有一定的净化作用，且构造简单，造价低廉。
19.本实用新型提供的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，设置前置沉降区，增加渗滤堰前河流蓄水量，可以对河水进行预先沉降处理，减缓生态渗滤堰堵塞的时间，最大程度的介绍运行维护费用。
20.本实用新型提供的水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，主体结构从上而下分三层设置，通过不同粒径的砾石可以应对不同水量对渗滤堰的影响：常水位和枯水位时，河道河水较少，生态渗滤堰作用为水质净化。河水通过最下层石笼，小粒径的砾石可以减缓河水通过的时间，有效的实现蓄水的目的；同时小粒径的砾石孔径小，可以更有效的过滤河水中的ss，对河流中藻类可以起到一定的过滤作用，净化水质，减少蓝藻爆发；同时小粒径的砾石比表面积大，更容易形成微生物膜，有利于微生物附着，增强微生物对河水中cod、氨氮、总磷等污染物的去除，可以有效地改善枯水期和平水期的水位。
21.小雨时，河水流量略微增加，河水水位略有上升，生态渗滤堰作用以净化为主，行洪为辅。可通过中层内装粒径20
‑
30mm砾石石笼过水，随着砾石粒径增加，增大过水能力；同时大部分河水仍然通过最底层通过，保证大部分的净化效果。
22.中雨时，河水流量继续增大，对河道的过水能力要求提高，生态渗滤堰作用以行洪为主，净化为辅。可通过上层内装粒径40
‑
60mm砾石石笼过水，大幅度增大过水能力，同时保证一定的净化效果。
23.大雨时，河水流量很大，洪水可通过渗滤堰上方越流，进而保证河道的行洪功能。
24.本实用新型设置后置防冲区，可以减少大雨时洪水越流对堰后河床的冲击，增加生态渗滤堰的稳定性，增加使用时间。
附图说明
25.图1为本实用新型一种水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰平面布置图；
26.图2为本实用新型一种水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰1
‑
1剖面图；
27.图3为本实用新型的砾石石笼的结构构造图。
28.图中标号说明：
29.1、沉降区，2、生态渗滤堰，3、防冲区，4、沉降区硬质护底， 5、顶层砾石石笼，6、中层砾石石笼，7、下层砾石石笼，8、固定木桩，9、镀锌石笼网框，10、砾石。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.如图1所示：一种水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，该生态渗滤堰由沉降区1、生态渗滤堰2、防冲区3组成；位于生态渗滤堰上游区域建立沉降区1该沉降区为前置沉降区，生态渗滤堰2的下游区域建立防冲区3；沉降区1的底部经过硬质化处理，可选用钢混或砖混结构，边坡采用硬质化护坡，坡度比小于或等于1:2。生态渗滤堰成多段式布置在河道中。
32.如图2所示：水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰，生态渗滤堰由固定木桩8及砾石石笼组成；所述的固定木桩8布置在河道底部，固定木桩8围合在砾石石笼外形成滤堰结构；砾石石笼由多个石笼组成，多个所述的石笼依次层叠形成阶梯状结构。砾石石笼中每个石笼上设有网孔，石笼中填装不同粒径的砾石10；依次层叠形成阶梯状结构的石笼内的砾石的粒径由底层至顶层依次逐渐增大；所述每层石笼的网孔孔径小于该层填装的砾石最小粒径。生态渗滤堰底部铺设垫层，所述的垫层的顶端面与河底线齐平，所述的垫层由碎石层或素混凝土垫层组成，所述的垫层的厚度为100
‑
200mm。
33.一种水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰的设计方法，步骤如下：
34.步骤一：根据实际河道中河流流速及ss 浓度，计算得到沉降区1在该河道中的尺寸；通过沉降区总有效容积计算：
[0035][0036]
v——沉降区总有效容积，m3；qmax——中雨时河道流量，m3/s；t——中雨时沉降区停留时间，min，一般取30
‑
120min。
[0037]
将得到的沉降区总有效容积结合沉降区宽度为河道宽度b，沉降区有效水深h可取2
‑
4m。
[0038]
计算得到沉降区长度l即得到河道中ss 浓度：
[0039][0040]
v——沉降区总有效容积，m3；
[0041]
b——河道宽度，m；
[0042]
h——中雨时沉降区有效水深，m，一般取2
‑
4m。
[0043]
步骤二、确定该河道中常规水位，小雨水位，中雨水位，大雨水位；
[0044]
常规水位：常规水位为河道常水位，根据近10年内河道平水期平均水位确定；
[0045]
小雨水位：降雨量为4mm时河道水位，根据近10年内河道水文资料确定；
[0046]
中雨水位：降雨量为6mm时河道水位，根据近10年内河道水文资料确定；
[0047]
大雨水位：大于6mm的降水水位。
[0048]
步骤三、通过该河道中流洪水期流速和现场地质情况设计，确定生态渗滤堰中固定木桩的间距及长度；根据洪水对渗滤堰的冲击力和现场底层的承载力确定木桩的间距和长度，需进行结构稳定性计算，确保渗滤堰稳定性，不被洪水冲毁。
[0049]
一种水质净化与泄洪排涝耦合的生态渗滤堰的构建方法，步骤如下：
[0050]
步骤一、在河道中挖设沉降区，通过钢混或砖混结构对沉降区的底部进行硬质化处理，坡采用硬质化护坡，确认坡度比小于或等于1:2；
[0051]
步骤二、在边坡的下游河底处铺设与河底线齐平的的碎石垫层或素混凝土垫层，确认该垫层厚度为100mm
‑
200mm；
[0052]
步骤三、根据确认的固定木桩间距及长度，在步骤二中的垫层上建立两排固定木桩；在两排固定木桩中间放置底层石笼，底层石笼中填装粒径8
‑
15mm粒径的砾石；
[0053]
底层石笼上防止中层石笼，中层石笼中填装粒径20
‑
30mm粒径的砾石；
[0054]
中层石笼上防止顶层石笼，顶层石笼中填装粒径40
‑
60mm粒径的砾石；
[0055]
底层石笼、中层石笼及顶层石笼之间通过镀锌铁丝绑扎固定及形成渗滤堰；
[0056]
步骤四、位于渗滤堰的下游铺设防冲区，防冲区的底部为抛石护底，长度2
‑
3m；完成生态渗滤堰；
[0057]
步骤五、根据需要在该河道内通过步骤一至步骤四再次构建生态渗滤堰形成多段渗滤堰。
[0058]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。