一种硬质护岸工程的岸坡生态化改造结构

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1.本实用新型涉及护岸改造技术领域，特指一种硬质护岸工程的岸坡生态化改造结构。


背景技术：

2.过去，为保障防洪安全及岸坡稳定，很多河道大量采用了混凝土、浆砌石等材料砌筑的传统硬质护岸，这些护岸工程虽然具有较强的稳定性和安全性，但其白化、刚性、透水性差等缺点造成了水生态和水景观的加速退化甚至恶化。
3.随着生态河流、健康河流、幸福河流等理念的提出，传统护岸技术已不适用于新时期河流岸坡整治工程。当前提出的大量生态护岸技术如采用生态混凝土、预制混凝土砌块等材料砌筑的护岸工程主要适用于岸坡重建，且对岸侧土地空间有较高的要求；而现实情况是，已建的传统护岸工程两侧往往分布有大量田地、房屋、埋设管网、道路等设施，将原有护坡拆除、再新建生态型护岸工程不仅会对岸侧土地造成较大的扰动，而且施工难度高、建设成本高、工程量大、施工周期长，短期内会造成一定的防汛压力；尽管近年来一些专家学者提出了诸如悬挂或安装种植箱、表面铺装多孔轻质材料制成的混凝土植生板等岸坡生态改造技术，但这些技术手段仅能起到岸坡表面绿化的效果，并不能真正实现河岸带与河流自由交换水体及物质的功能，且均存在抗冲性差、后期维护成本高等缺陷，难以在实际工程中得到广泛应用。
4.有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硬质护岸工程的岸坡生态化改造结构。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该硬质护岸工程的岸坡生态化改造结构包括：护岸基础、设置于护岸基础上的护岸以及设置于护岸非岸坡一侧的填土，所述护岸基础上设置有雷诺护垫，该雷诺护垫内填充有石块，且该雷诺护垫靠在护岸的岸坡上，并位于常水位以下；所述雷诺护垫上设置有若干层生态袋，该生态袋还通过锚固棒固定于护岸的岸坡上，并位于常水位以上；所述雷诺护垫外表面种植水生植物，该生态袋外表面种植有耐旱耐淹绿植；所述雷诺护垫外表面和生态袋外表面以及形成生态化改造坡面，并位于护岸基础上方。
7.进一步而言，上述技术方案中，还包括用于对耐旱耐淹绿植智慧浇灌的智慧浇灌与水体交换一体化系统和用于对智慧浇灌与水体交换一体化系统供电的供电系统。
8.进一步而言，上述技术方案中，所述智慧浇灌与水体交换一体化系统包括有设置于填土中的储水井、用于检测储水井水深的水位传感器、用于检测生态袋内土体湿度的土壤湿度传感器、可实现抽水和排水功能的正反转水泵、与正反转水泵的第一接口连接的第一水管、与正反转水泵的第二接口连接的第二水管、与第二水管连接并沿岸坡方向分布的
第三水管、与第三水管上端连接的第四水管、设置于第三水管与第四水管连接处的第二电动球阀、设置于第三水管上并位于第四水管下方的第一电动球阀、设置于第四水管上的喷灌头和用于控制正反转水泵、第一电动球阀和第二电动球阀工作的控制装置，该第一水管另一端还伸入储水井内，该第三水管下端还置于常水位下方；所述控制装置及正反转水泵均与供电系统电性连接。
9.进一步而言，上述技术方案中，所述第一水管另一端的末端设置有第一滤网；所述第三水管下端的末端设置有第二滤网。
10.进一步而言，上述技术方案中，所述填土上端设置有透水路面，所述正反转水泵埋设于透水路面下方；所述储水井设置于透水路面下方。
11.进一步而言，上述技术方案中，所述控制装置包括有nodemcu和与nodemcu电性连接的继电器，所述水位传感器和土壤湿度传感器与该nodemcu电性连接；所述继电器与正反转水泵、第一电动球阀和第二电动球阀电性连接及供电系统电性连接。
12.进一步而言，上述技术方案中，所述储水井由填土沿其上端面向下挖设而成，该储水井的井壁内侧及底部均设置有反滤土工布，且该反滤土工布完全包裹储水井的井壁内侧及底部。
13.进一步而言，上述技术方案中，所述储水井的井口处设置有井盖，且该储水井的井壁采用透水性盲管材料制成的管状结构。
14.进一步而言，上述技术方案中，所述透水路面由透水砖、细砂层、无纺土工布、碎石层由上至下铺设而成。
15.进一步而言，上述技术方案中，所述供电系统包括有护岸或填土上方的支架以及安装于该支架上端的蓄电池和固定于支架顶部并遮盖蓄电池的光伏发电装置，该光伏发电装置与蓄电池电性接；所述控制装置设置于该支架上。
16.采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：
17.1、本实用新型是在原有的护岸基础上摆放雷诺护垫、生态袋，其中，
18.该雷诺护垫通过内部石块的重力直接倾斜依靠在护岸的岸坡，而该生态袋还通过锚固棒固定于护岸的岸坡上，并且在雷诺护垫外表面种植水生植物，在该生态袋外表面种植有所述的耐旱耐淹绿植，使所述雷诺护垫外表面和生态袋外表面以及形成生态化改造坡面，其无需拆除原有的护岸基础及护岸，且施工难度低、建设成本低、工程量小、施工周期短，并且不仅能起到岸坡表面绿化的效果，还具有抗冲性良好、后期维护成本低等优点，可在实际工程中得到广泛应用。
19.2、所述智慧浇灌与水体交换一体化系统在正常运行时，当水位传感器检测到储水井内水深过低(低于cm)时，控制装置控制第一电动球阀打开及控制正反转水泵工作，此时，该正反转水泵自动从河道抽水补充至储水井，当储水井内的水深高于井深时，正反转水泵自动排水，直至储水井内的水深降至井深以下，从而实现河岸带与河流自由交换水体及物质的功能。另外，当土壤湿度传感器检测到生态袋内土体湿度过低时，控制装置控制第一电动球阀关闭、第二电动球阀打开及控制正反转水泵工作，此时，由正反转水泵将储水井内的水抽至第四水管，并由第四水管上的喷灌头将水喷洒出去，以对耐旱耐淹绿植进行灌溉，达到智慧浇灌功能。
附图说明：
20.图1是本实用新型的结构图；
21.图2是本实用新型中第三水管与第四水管的装配结构图；
22.图3是本实用新型的工作原理图；
23.图4是本实用新型中透水路面与储水井的装配结构图。
具体实施方式：
24.下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。
25.见图1-4所示，为一种硬质护岸工程的岸坡生态化改造结构，其至少包括：护岸基础1、护岸2、填土3、雷诺护垫4、生态袋5、锚固棒51、水生植物40、耐旱耐淹绿植50。
26.其中，所述护岸2设置于护岸基础1上，填土3设置于护岸2非岸坡一侧，该护岸2的岸坡一侧朝向水位；所述雷诺护垫4设置于护岸基础1上，该雷诺护垫4内填充有石块，且该雷诺护垫4倾斜靠在护岸2的岸坡上，并位于常水位以下；所述生态袋5以一层一层分布的方式设置于所述雷诺护垫4上，该生态袋5还通过锚固棒51固定于护岸2的岸坡上，并位于常水位以上；其中，所述锚固棒51与护岸2的岸坡垂直安装，以此能够更好的固定生态袋5，使生态袋5稳定定位于护岸2的岸坡上。
27.所述雷诺护垫4外表面和生态袋5外表面以及形成生态化改造坡面，并位于护岸基础1上方。另外，所述雷诺护垫4外表面种植所述的水生植物40，该生态袋5外表面种植有所述的耐旱耐淹绿植50。
28.本实用新型是在原有的护岸基础1上摆放雷诺护垫4、生态袋5，其中，该雷诺护垫4通过内部石块的重力直接倾斜依靠在护岸2的岸坡，而该生态袋5还通过锚固棒51固定于护岸2的岸坡上，并且在雷诺护垫4外表面种植水生植物40，在该生态袋5外表面种植有所述的耐旱耐淹绿植50，使所述雷诺护垫4外表面和生态袋5外表面以及形成生态化改造坡面，其无需拆除原有的护岸基础1及护岸，且施工难度低、建设成本低、工程量小、施工周期短，并且不仅能起到岸坡表面绿化的效果，还具有抗冲性良好、后期维护成本低等优点，可在实际工程中得到广泛应用。
29.本实用新型还包括用于对耐旱耐淹绿植50智慧浇灌的智慧浇灌与水体交换一体化系统6和用于对智慧浇灌与水体交换一体化系统6供电的供电系统7，通过该智慧浇灌与水体交换一体化系统6能真正实现河岸带与河流自由交换水体及物质的功能。
30.具体而言，所述智慧浇灌与水体交换一体化系统6包括有设置于填土3中的储水井61、用于检测储水井61水深的水位传感器601、用于检测生态袋5内土体湿度的土壤湿度传感器602、可实现抽水和排水功能的正反转水泵62、与正反转水泵62的第一接口连接的第一水管63、与正反转水泵62的第二接口连接的第二水管64、与第二水管64连接并沿岸坡方向分布的第三水管65、与第三水管65上端连接的第四水管66、设置于第三水管65与第四水管66连接处的第二电动球阀603、设置于第三水管65上并位于第四水管66下方的第一电动球阀604、设置于第四水管66上的喷灌头661和用于控制正反转水泵62、第一电动球阀604和第二电动球阀603工作的控制装置67，该第一水管63另一端还伸入储水井61内，该第三水管65下端还置于常水位下方；所述控制装置67及正反转水泵62均与供电系统7电性连接。
31.所述水位传感器601的数量为两个，其中一个为最低水位传感器，另一个为最高水
位传感器。
32.所述土壤湿度传感器602埋设于最上面一层生态袋5内，以检测土体湿度。
33.所述智慧浇灌与水体交换一体化系统6在正常运行时，当水位传感器601检测到储水井61内水深过低(低于20cm)时，控制装置67控制第一电动球阀604打开及控制正反转水泵62工作，此时，该正反转水泵62自动从河道抽水补充至储水井，当储水井内的水深高于井深时，正反转水泵62自动排水，直至储水井内的水深降至井深以下，从而实现河岸带与河流自由交换水体及物质的功能。另外，当土壤湿度传感器602检测到生态袋5内土体湿度过低时，控制装置67控制第一电动球阀604关闭、第二电动球阀603打开及控制正反转水泵62工作，此时，由正反转水泵62将储水井61内的水抽至第四水管66，并由第四水管66上的喷灌头661将水喷洒出去，以对耐旱耐淹绿植50进行灌溉，达到智慧浇灌功能。
34.所述填土3上端设置有透水路面8，所述正反转水泵62埋设于透水路面8下方；所述储水井61设置于透水路面8下方。
35.所述第一水管63的进水口靠近储水井61底部，所述第一水管63另一端的末端(即的进水口)设置有第一滤网，以此防止水管堵塞，第一水管63的出水口与正反转水泵62连接。
36.所述第二水管64的进水口与正反转水泵62连接，部分段埋设于透水路面8下方，而第二水管64露出地面部分固定紧贴在护岸2顶部。
37.所述第三水管65的进水口与第二水管64的出水口相连，第三水管65固定紧贴在护岸的岸坡上，
38.所述第三水管65的出水口延伸出雷诺护垫4外侧至少10cm，所述第三水管65下端的末端(即出水口)设置有第二滤网，通过第二滤网防止河道淤泥、砂石堵塞第三水管。
39.所述第四水管66与第三水管65的上部近第一层生态袋5顶部的位置，且该第四水管66与第三水管65垂直连通，第四水管66管身布设喷灌头661用来浇灌坡面绿植。
40.第一电动球阀604打开时，控制正反转水泵62通过第三水管65进行抽水、排水，第一电动球阀604关闭时，便于联合打开状态的第二电动球阀603共同控制正反转水泵62通过第四水管66及喷灌头661进行坡面绿植浇灌。
41.所述控制装置67包括有nodemcu671和与nodemcu671电性连接的继电器672，所述水位传感器601和土壤湿度传感器602与该nodemcu671电性连接；所述继电器672与正反转水泵62、第一电动球阀604和第二电动球阀603电性连接及供电系统7电性连接。所述nodemcu671实现正反转水泵62、第一电动球阀604和第二电动球阀603的自动开或关。
42.所述储水井61由填土3沿其上端面向下挖设而成，所述储水井的内径不小于30cm，井深不小于1m，该储水井61的井壁采用透水性盲管材料制成的管状结构，且该储水井61的井壁内侧及底部均设置有反滤土工布611，且该反滤土工布611完全包裹储水井61的井壁内侧及底部，可防止储水井61淤积。
43.所述储水井61的井口处设置有井盖612，该井盖612可用来支撑上部透水路面8，并在下雨天将雨水收集至储水井61内。
44.所述透水路面8由透水砖81、细砂层82、无纺土工布83、碎石层84由上至下铺设而成。
45.所述nodemcu为一种开源的物联网平台，为现有技术常规产品，其使用lua脚本语
言编程来实现继电器672自动开关电路的目的。
46.更具体而言，所述智慧浇灌与水体交换一体化系统6的智慧浇灌功能：当岸坡上的绿植所在的土壤含水率低于植物生长所需的水分时，土壤湿度传感器将信号数据传送至nodemcu，由nodemcu发送指令给继电器，通过继电器使正反转水泵的电路通电并同时打开第二电动球阀开关，使正反转水泵自动从储水井内抽水对岸坡上受旱的绿植进行浇灌，当土壤含水率达到植物生长所需的水分时，土壤湿度传感器将信号数据传送至nodemcu，由nodemcu发送指令给继电器控制正反转水泵的电路断开，并同时关闭第二电动球阀开关。
47.所述智慧浇灌与水体交换一体化系统6的智慧水体交换功能：1、当河岸带地下水位升高，储水井内水深超过井深时，水位传感器将数据信号传送至nodemcu，由nodemcu发送指令给继电器，通过继电器使正反转水泵的电路通电，并同时打开第一电动球阀开关，使正反转水泵自动从储水井内的水抽向河道内，以此实现排水，降低护岸后侧填土的地下水位，减少填土的抗剪强度，降低对岸坡稳定的不利影响，另外，第三水管出水口射出的水流会对河道淤泥进行局部冲淤，通过扰动河道底泥，提高河底水流的紊流动能，增强河床垂向潜流交换的强度，有利于净化水质；当储水井内水深降至20cm时，水位传感器将数据信号传送至nodemcu，由nodemcu发送指令给继电器控制正反转水泵的电路断开，并同时关闭第一电动球阀开关。2、当河岸带地下水位下降，储水井内水深低于20cm时，水位传感器将数据信号传送至nodemcu，由nodemcu发送指令给继电器，通过继电器使正反转水泵的电路通电，并同时打开第一电动球阀开关，使正反转水泵自动从河道内抽水，并向储水井内补充水源，当储水井内水深降至井深位置时，水位传感器将数据信号传送至nodemcu，由nodemcu发送指令给继电器控制正反转水泵的电路断开，并同时关闭第一电动球阀开关。
48.无论是向河道内排水还是抽水，在实现了保护岸坡稳定、储水井自动补水功能的基础上，较其他通过坡面挂绿的方式实现岸坡生态改造的技术而言，本实用新型可实现了河流地表水与河岸带地下水之间的水体和物质的直接交换，是真正意义上的生态化改造。
49.为避免所述智慧浇灌与水体交换一体化系统6的智慧浇灌功能与智慧水体交换功能同时运行时，因指令混乱造成冲突，在nodemcu模块上编程时应将储水井内的水深临界值进行划定，当储水井内的水深不大于20cm或大于井深时，启动智慧水体交换功能，同时停止智慧浇灌功能的运行；当储水井内的水深大于20cm且不大于井深时，启动智慧浇灌功能，同时停止智慧水体交换功能的运行。
50.所述供电系统7包括有护岸2或填土3上方的支架71以及安装于该支架71上端的蓄电池72和固定于支架71顶部并遮盖蓄电池72的光伏发电装置73，该光伏发电装置73与蓄电池72电性接；所述控制装置67设置于该支架71上。所述蓄电池72为智慧浇灌与水体交换一体化系统6供电，当蓄电池72电量不足时，有光伏发电装置73补充供电。
51.综上所述，本实用新型是在原有的护岸基础1上摆放雷诺护垫4、生态袋5，其中，该雷诺护垫4通过内部石块的重力直接倾斜依靠在护岸2的岸坡，而该生态袋5还通过锚固棒51固定于护岸2的岸坡上，并且在雷诺护垫4外表面种植水生植物40，在该生态袋5外表面种植有所述的耐旱耐淹绿植50，使所述雷诺护垫4外表面和生态袋5外表面以及形成生态化改造坡面，其无需拆除原有的护岸基础1及护岸，且施工难度低、建设成本低、工程量小、施工周期短，并且不仅能起到岸坡表面绿化的效果，还具有抗冲性良好、后期维护成本低等优点，可在实际工程中得到广泛应用。所述智慧浇灌与水体交换一体化系统6在正常运行时，
当水位传感器601检测到储水井61内水深过低(低于20cm)时，控制装置67控制第一电动球阀604打开及控制正反转水泵62工作，此时，该正反转水泵62自动从河道抽水补充至储水井，当储水井内的水深高于井深时，正反转水泵62自动排水，直至储水井内的水深降至井深以下，从而实现河岸带与河流自由交换水体及物质的功能。另外，当土壤湿度传感器602检测到生态袋5内土体湿度过低时，控制装置67控制第一电动球阀604关闭、第二电动球阀603打开及控制正反转水泵62工作，此时，由正反转水泵62将储水井61内的水抽至第四水管66，并由第四水管66上的喷灌头661将水喷洒出去，以对耐旱耐淹绿植50进行灌溉，达到智慧浇灌功能。
52.当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。