河道多层式生态保护修复装置及方法与流程

1.本发明属于河道生态保护修复领域，具体涉及一种河道多层式生态保护修复装置及方法。


背景技术：

2.本部分的描述仅提供与本技术公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
3.生态河道建设是时代生态城市建设中一个重要的环节，随着越来越多的河道贯穿于各个城市，其环境治理所需要的人力物力财力都得到了较大的提升，于是人们对于河道的生态环境治理和保护工作显得略法吃力。且在随着经济快速的发展过程中，工业发展对生态环境的破坏较为严重，城市工厂剧增导致河道污染，进而导致了河道水质的下降、水资源短缺的问题，沿河道近案的植物遭到了严重破坏，植被的水源涵养能力下降，导致了生态环境的不平衡。另外在农业生产中，由于生产结构和水利配套设施的不完善，造成水体污染现象严重。由于水体受到外部污染，水体富营养化现象尤为严重，严重破坏水体生态平衡。由此可见城市河道的治理对于城市发展、人们的生活质量、环境修复方面而言均具有十分重要的意义。
4.目前一般的河道生态保护装置采用箱体结构，并在其内部设置能够拦截淤泥的装置，通过过滤带淤泥的河水来实现污泥清洁，比如中国实用新型专利，申请日2020.12.15，申请号202011481783.1公开了一种河道环境保护用的污泥清理装置，该装置通过旋转的壳体，将河道中的污浊通过离心旋转，将水中的淤泥分离过滤并抽出，实现了对河中水体道污泥的清理，但该装置单次能清理的淤泥的量十分有限，且对河道生态环境的改善能力较为单一，无法解决河道中水体富营养化的水源问题，比如中国实用新型专利申请日2021.01.29，申请号202110128222.1公开了一种河道生态环境保护装置及其整治方法，该装置为可漂浮于河道水面的浮岛，将浮岛连接在岸边，通过在浮岛上种植植物净化水质，但该装置无法实现对深层水体净化的问题、且植物容易受水流冲击而倾覆。因此，设计一种具有稳定性，且能多层次改善河道水体环境，实现河道生态环境保护和改善的装置很有必要。
5.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种能够多层次保护和修复河道生态环境的河道多层式生态保护修复装置及方法，用于解决河道生态环境因水体环境富营养化而失衡，以及减缓在河道弯道处，由于水流冲击河岸侧壁造成河岸周边的水土流失和植被无法生存的问题。
7.本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种河道多层式生态保护修复装置及方法，包括浮基，其特征是：浮基上四个角设置有基柱且基柱之间设有太阳能板，太阳能板底面设有阻水板件，浮基上开有多个种植孔，
浮基两侧设有贯通的进流口，进流口内设有导流弯板且进流口相邻的两侧设有浮筒和弯钩，浮基底面四周通过底柱连接有绳体，绳体之间连接有柔性网且在其下端连接有配重块，配重块内设有流水组件，浮基上方设有曝气机，曝气机下方连接曝气管且曝气管底端连接曝气盘，浮基上端面还设有蓄电池与控制组件浮基之间通过连接组件互相连接，连接组件与固定柱连接并安装于河道。浮基四角设置的四个基柱为浮基提供防护。浮筒为浮基增加水面漂浮力，通过在浮基上种植水生植物，辅以菌落群帮助改善水体环境，基柱之间设置太阳能板为蓄电池充电，蓄电池将电能供给曝气机，曝气机通过曝气管连接曝气盘，再通过控制器控制曝气机对深层水体曝气，实现水体的净化，多个浮基之间可通过连接组件连接，形成的连接体通过固定柱固定在河岸，配重块为装置配重且限制漂浮区域。
8.优选地，浮基上端面向下开设有种植孔，且种植孔为方形孔且对称分布，浮基在底面设有多个生根孔，浮基侧面的两个对立面设有贯通的进水口，且种植孔和生根孔均与进水口连通，进水口内壁等间距布设有多个导流弯板，导流弯板为流水波浪形，浮基上不设有进水口的两侧面上设有浮筒。种植孔内便于水生植物的种植和生长，浮基底面的生根孔有利于种植的水生植物的根茎向下生长并依附，提升了所种植的植物的牢固性，浮基侧壁开设的贯通进水口与种植孔、生根孔连通，有利于水体与植物及其根茎接触和换水，从而提升水生植物对水体净化程度，导流弯板能够将进入进水口的水流速度减慢，防止水流冲击过大而冲散植物根茎和附着的生物群落。
9.优选地，浮基上端面的四个角各设置有基柱，基柱为方形柱且每两个基柱之间连接太阳能板，太阳能板相对于浮基上端面有一定倾斜角度，太阳能板底端连接有阻水板件，太阳能板通过电线连接蓄电池。浮基四个角上设置的基柱，在一定程度上保护水生植物和浮基受外部物体撞击，同时岸边人工进行回收和调整干预时，可通过勾住基柱来进行回收和推动等，太阳能板相对水平面有一定倾斜角度，便于采集阳光，每个太阳能板底部设置挡水板件，对于流过太阳能板底部冲向植物的水体进行阻拦，太阳能板通过电线连接蓄电池并为将收集到的太阳能转化为电能储存到蓄电池中。
10.优选的，阻水板件包括第二板体，第二板体为倾斜设置，第二板体竖直间隔布设在太阳能板底面且互相平行，间隔布设的第二板体之间横向连接有多个第三板体，在相邻的第二板体之间的多个第三板体倾斜设置，且倾斜角度各不相同，第二板体竖直底面通过第一板体连接，第一板体相对浮基上端面有倾斜角度，且与浮基表面接触。在水面波动的时候，水面的水流冲向浮基内的植物的时候，部分水流向上冲击与太阳能板底部的第三板体或第二板体接触，大大降低了水体与太阳能板接触的机会，也降低水体冲击到浮基内部与电气部件和种植的植物的接触，且第二第三板体可将风进行导流作用，实现将风分别引导至太阳能板底面与浮基体表面两个方向，这样能够降低太阳能板底面温度起到散热效果，也避免太阳能板底面过于潮湿附作生物，导致整体装置重量过大而无法漂浮。
11.优选的，浮基底部四角各设有绳体，绳体一端通过底柱与浮基连接，另一端通过绳体分支连接有配重块，两个相邻绳体之间竖直连接有一层柔性网，且在绳体底端靠近配重块处也水平连接有一层柔性网，柔性网为可透水的网衣材质，底层的柔性网穿过曝气管且位于曝气盘上方。底柱用于绳体与浮基的连接，绳体底端各连接的配重块为装置提供水下重量，提升装置漂浮时的稳定性并限制装置的飘浮范围，避免植物在受水体冲击产生较大位移而发生脱离，绳体之间的柔性网在侧面可组织水生生物靠近或群聚在曝气管上造成曝
气管的堵塞，连接于曝气管上的柔性网可将曝气盘产生的气流分割并细化成气泡，且可抑制因水中气流扰动带起的水底沉积物和微生物群向上悬浮。
12.优选的，配重块为四方体结构，其内部为中空且在任一面都开有透水孔，配重块内部中空位置设有流水组件，流水组件包括网架体，网架体是由铁丝构成的镂空水瓶状架构且网架体在瓶口处设有橡胶塞，网架体无法穿过透水孔，网架体内部放置有多个浮球，且浮球无法穿过网架体的空隙。配重块上的透水孔可来避免底部水流直接接触配重块侧壁造成配重块的位移，便于水流通过透水孔来减小冲击力，在配重块内部设置的网架体以及浮球可对河道底部的沉积物起到截留效果，在有水流冲击的情况下，沉积物经过网架体的时候，体积较大沉积物被网架体拦截在外，，而较小的沉积物在通过内部浮球时水流流速降低，有助于较小颗粒在网架体内的截留，对于聚集在配重块及其内部的生物群落而言，可避免因为水流冲击力过大而造成生物群落的分散或破坏，同时配重块可在一定程度上截取曝气盘曝气产生的气流，以供配重块附近生物群落利用。
13.优选的，曝气机设于浮基上端面中心，曝气机顶端连通有曝气管，曝气管为中空管体且贯穿整个浮基，曝气管在伸出浮基底面以下的部分，其侧壁上间隔布设有曝气孔且间隔较大，曝气管底部连通有第一曝气盘和第二曝气盘，第一曝气盘位于第二曝气盘上方。曝气管上设置的曝气孔为细小孔，且较大间隔布置，一部分气流从曝气孔流出，实现对水体不同水层之间进行曝气，且较大的间隔不会使曝气气流过多流失，而难以到达第一和第二曝气盘进行曝气，第一曝气盘和第二曝气盘侧壁密集分布有曝气孔，并通过曝气机工作使第一第二曝气盘向外曝气，净化水质。
14.优选的，连接组件包括连接块，连接块两侧开有定位孔，连接块通过钩杆与弯钩连接，连接块之间通过连接杆互相连接，且在连接块内部的杆与杆之间设有压缩弹簧，在末端的连接块连接固定柱，固定柱固定于河岸上。浮基之间通过连接组件互相连接，钩杆用于连接浮基上的弯钩和连接块，连接杆用于连接相邻的两个连接块，任一连接块内设有一个压缩弹簧，用于缓冲水流冲击力带给装置的位移变化，连接组件末端的连接块连接于固定柱，固定柱固定于河岸实现装置的布设。
15.本发明由于采用了在浮基上种植水生植物治理水体，通过安装在基柱上的太阳能板对曝气机供电实施水下曝气，并辅以柔性网对曝气进行细化处理来辅佐水体净化，因此具有以下有益效果：1）种植的水生植物根茎依附在生长孔内，通过基柱防护，既通过植物治理水体，也保证了植物不易受水流冲击而散落；2）太阳能板采集太阳能为曝气机持续曝气而供电，实现装置长时间工作，减少人工操作成本；3）曝气管设曝气孔，以及下方的第一第二曝气盘，实现了对多层次水体的净化；4）配重块为装置提供稳定性，且内部流水组件有利于生物群落依附，帮助改善水体环境。
16.因此，本发明是一种能够多层次保护和修复河道生态环境的河道多层式生态保护修复装置及方法。
附图说明
17.图1为河道多层式生态保护修复装置及方法示意图；图2为种植孔示意图；图3为生根孔示意图；图4为导流弯板示意图；图5为柔性网示意图；图6为配重块示意图；图7为流水组件示意图；图8为挡水板件示意图；图9为曝气机示意图；图10为连接组件示意图；图11为连接块示意图；图12为固定柱示意图。
18.图中：1、浮基；2、基柱；3、太阳能板；4、种植孔；5、进水口；6、浮筒；7、弯钩；8、绳体；9、柔性网；10、配重块；11、流水组件；12、曝气机；13、导流弯板；31、阻水板件；41、生根孔；50、连接组件；51、连接块；52、钩杆；53、连接杆；54、压缩弹簧；55、固定柱；61、灯带；81、底柱；111、网架体；112、浮球；113、橡胶塞；114、透水孔；121、曝气管；122、第一曝气盘；123、第二曝气盘；124、曝气孔；201、蓄电池；202、控制器；311、第二板体；312、第三板体；313、第一板体。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
20.一种河道多层式生态保护修复装置及方法，包括浮基1，其特征是：浮基1为方形板体，为整个装置提供浮力，浮基1上端面向下开设有种植孔4，且种植孔4为方形孔且对称分布，种植孔4内用于水生植物的种植和生长，浮基1在底面设有多个生根孔41，生根孔41同样为对称分布，有利于种植的水生植物的根茎向下生长依附，提升了所种植的植物的牢固性，且实现了植物与下方的水体换水，浮基1的两个相对侧端面设有贯通的进水口5，进水口5为矩形通孔且其对应方向与河道水流流向对应，种植孔4和生根孔41均与进水口5连通，在进水口5的上下内壁等间距布设有多个导流弯板13，导流弯板13为波浪形薄板，进水口5的相邻侧面设有浮筒6，用于为装置提升浮力，并提高其在水面上漂浮稳定性，进入到进水口的单向水流能够沿导流弯板13流动，一定程度降低了通过进水口5水流的流速，避免植物根茎被水流冲毁以及生物群落被冲散破坏，实现对生物庇护从而形成良好的生态环境，同时导流弯板13减缓流速的功能，在一定程度上能够减缓上层水体对河岸的冲击，减少河道的急水流冲击河岸岸边泥土造成水土流失。在浮基1其上端面四个角分别设置有基柱2，基柱2为方形立柱，基柱2实现对浮基1的防护，避免浮基1与河道中物体的撞击，同时保护种植孔4内的水生植物不受破坏，而且对于岸边人工操作而言，操作人员可通过勾住基柱2来推动和调
整浮基1的位置对其进行回收和布设。进水口5的相邻侧面设有浮筒6用于为装置提升浮力，提高其漂浮稳定性，同时为水生植物、生物提供群集或附着的空间。
21.相邻两个基柱2之间设有太阳能板3，太阳能板3相对于浮基上端水平面有一定倾斜角度，有利于太阳能的收集，浮基1上端面设有带保护壳的蓄电池201，太阳能板3通过电线连接到蓄电池201为其蓄电，太阳能板3底面设有阻水板件31，阻水板件31包括第二板体311，第二板体311为不规则四边形薄板，第二板体311通过竖直间隔布设在太阳能板3底面且板之间互相平行，每两个相邻的第二板体311之间，沿太阳能板3斜上方向间隔布设有多个第三板体312，任一第三板体312均相对水平面倾斜且倾斜角度各不相同，间隔布设的第二板体311竖直底面通过第一板体313连接，第一板体313相对浮基1上端面有倾斜角度，且与浮基1上端面接触。在水面波动的时候，荡起的水流冲向浮基1内的植物的时候，部分水流向上冲击与太阳能板3底部的第三板体312或第二板体311接触，大大降低了水体与太阳能板3底面接触的机会，同时也降低水体冲击到浮基1内部与电气部件和种植的植物的接触，且第二板体311与第三板体312可对风进行导流作用，实现将风分别引导至太阳能板3底面与浮基1上端面两个方向，流向太阳能板3底面的风一方面能够降低太阳能板3底面温度，起到散热效果，另一方面对太阳能板3底面风干，防止其因过于潮湿附作生物，导致整体装置重量过大而无法漂浮；而流向浮基1的风吹向植物位于种植孔4的接触部分，该部分植物以及其根茎较为坚韧不易倒伏，由于种植孔4下部大多为种植植物的根部，由此方法引导大量的风向种植孔4流动，在增加风与种植孔表面的水体接触的情况下，增加了溶氧量，进而提高该区域范围内的水体含氧量以及其他气体含量，来达到净化水质的功能。
22.浮基1底面四周通过底柱81连接有绳体8，且在其下端连接有配重块10，配重块10内设有流水组件11，配重块10为四方体结构，其内部为中空且在任一面都开有圆形透水孔114，配重块10内部中空位置设有流水组件11，流水组件11包括网架体111，网架体111是由铁丝构成的镂空水瓶状架构，网架体111无法穿过透水孔114，网架体111内部放置有多个浮球112，网架体111瓶口处安装有橡胶塞113用于限制浮球112，且浮球112无法穿过网架体111铁丝间的空隙。配重块10上的透水孔114可来避免底部水流直接接触配重块10侧壁造成配重块10的位移，便于水流通过透水孔114来减小冲击力，在配重块10内部设置网架体111以及浮球112的来对河道底部的沉积物起到截留效果，在有水流冲击的情况下，沉积物经过网架体111的时，体积较大沉积物被网架体111拦截在外，而较小的沉积物在通过内部浮球112时水流流速降低，有助于较小颗粒在网架体111内的截留，减缓的水流对于聚集在配重块10及其内部的生物群落而言，可避免水流过急造成生物群落的分散或破坏，同时配重块10可在一定程度上截取曝气盘曝气产生的气流，以供配重块10附近生物群落利用。
23.曝气机12设于浮基1上端面中心并通过电线连接于控制器202和蓄电池201，并通过蓄电池201为曝气机12供电，曝气机12底端连通有曝气管121，曝气管121为中空管体且贯穿整个浮基1，曝气管121在伸出浮基1底面以下的部分，其侧壁上间隔布设有曝气孔124，曝气管121底部连通有第一曝气盘122和第二曝气盘123，第一曝气盘122位于第二曝气盘123上方，通过控制器202开启曝气机12工作，此时一部分气流从曝气孔124曝气排出，实现对该部分水体不同水层之曝气，且较大的间隔不会使从曝气孔流失的曝气气流过多，而难以到达第一曝气盘122和第二曝气盘123，第一曝气盘122和第二曝气盘123侧壁密集分布有曝气孔124，第一爆气盘122与第二气盘123为扁盘形状，一方面便于爆出的气体能够在该水层的
水平方向有更远的扩散效果，另一方面盘状底面能够获得较好水浮力，为整个装置提供水下稳定性，两个曝气盘的口径不同且呈上小下大的分布，实现在不同水层且不同扩散范围的曝气，净化水质。
24.绳体8绳与绳之间竖直连接有一层柔性网9，且通过绳体8在靠近配重块10处也水平布设有柔性网9，柔性网9为可透水的丝网材质，底层水平布设的柔性网9穿过曝气管121且位于曝气盘上方。柔性网9在侧面可阻止水生生物靠近或群聚在曝气管121上造成曝气管121的堵塞，连接于曝气管121上的柔性网9可将曝气盘产生的向上曝气气流分割并细化成更小更多的气泡，扩大了曝气的范围和效果，同时避免了较大气泡向上流动，带起的水底沉积物和微生物群向上悬浮，造成生物群落破坏，柔性网9连接各个绳体8，可起到稳定绳体8在水中的浮动范围的作用，另外柔性网9还可以供部分生物栖息且不会导致曝气组件堵塞，有助于周围水质改善。
25.浮基1之间通过连接组件50互相连接并通过固定柱55固定于河岸，连接组件50包括连接块51，连接块51两侧开有定位孔，浮基1设有浮筒6的同侧还设有弯钩7，连接块51为长方体空壳且两侧开有定位孔，钩杆52一端为勾体另一端为方板，钩杆52的勾体一端与弯钩7形成连接，钩杆52穿过连接块51的定位孔且其另一端的方板位于连接块5内，连接块51另一侧定位孔穿插有连接杆53，连接杆53两端都方板，且任一连接杆53的方板均位于连接块51内，在连接块51内部的方板之间设有压缩弹簧54，在末端的连接块51连接固定柱55，固定柱55为带槽的方向柱且固定于河岸上。钩杆52用于实现浮基1与连接组件50，连接组件50用于实现浮基1之间的连接，并通过末端的连接块51与固定柱55连接完成装置在河岸的布设与固定。
26.在浮基1进水口同侧上设有灯带61，夜间灯带61亮起，可吸引鱼群等生物靠近辅助改善生态环境，同时避免路过河道的船只，因夜间灯光昏暗而误撞装置，灯带61也在一定程度上有助于美化河道环境。
27.使用时，在浮基1的种植孔4内种植好水生植物后，将浮基1上的弯钩7与钩杆52连接，通过钩杆52与连接组件50连接，形成多个浮基1之间的连接，将固定柱55固定在河道岸边，末端的连接块51安装于固定柱55槽内完成连接，再将装置置于水中完成布设，装置浮于水面，浮筒6为装置增加浮力，河道水流经进水口5接触植物及其根茎实现水体净化，通过控制器202打开曝气机12进行水下爆气，太阳能板3为蓄电池201供电，蓄电池201为曝气机持续供电，绳体8连接的配重块10为装置配重，增加装置水下稳定性并限制装置漂浮范围，第一曝气盘122和第二爆气盘123在水下爆气，爆气气流通过柔性网9辅助提升爆气效果，夜间时灯带61感光自动亮起，警示船只并吸引鱼群，人工可在岸边通过钩住基柱2来调整装置位置和回收装置。
28.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。