河道深溝式水下森林系統及其構建方法與流程

2024-01-18 12:03:15

本發明屬於水、廢水、汙水或汙泥的處理技術領域，具體涉及一種河道深溝式水下森林系統及其構建方法。

背景技術：

水下森林系統由於能夠有效提高水體透明度，控制富營養化，提高環境景致，在景區水域、池塘、湖庫流域水體治理中得到大量應用，並且利用水生植物進行水體治理的投資小、可持續，特別是水下森林的沉水植物去汙能力很強，只要成功構建了水下森林系統，即可對水域的水體達到持續治理的效果；然而該系統不能有效抵抗水流衝擊，而一般河道中的水流速度較快，不利於水下森林系統中植物的種植和生長，大多沉水植物，挺水植物都難以在水流速度較快的河流中有效固定，難以形成水下森林系統，無法在河道中有效應用。也有一些技術方案在水域周圍設置消浪帶，以減小風浪對水域流速流向的影響，這種方式適用於靜水體，特別是風浪較大的湖庫水域，消除風浪對植物種植生長的影響，但未能解決在流體水域，特別是水流速度較快的河道中構建水下森林系統的問題。

技術實現要素：

針對現有技術的上述不足，本發明要解決的技術問題是提供一種河道深溝式水下森林系統及其構建方法，避免水流速度快影響水生植物的種植和生長造成不能在河道中構建水下森林系統的問題，同時能減小對河道水流的流通量的影響兼顧汛期洩洪的問題，達到成功在河道構建水下森林系統，淨化水質，水流正常流通的效果。

為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：

河道深溝式水下森林系統，包括河道，所述河道中沿水流方向設置有水流隔離裝置，所述水流隔離裝置約高於河道設計最高水面以將河道劃分為水下森林淺水區和深槽導流區；水下森林淺水區的底部高於深槽導流區的底部以形成高度差；水流隔離裝置的底部設在所述深槽導流區以在隔離的同時加固水下森林淺水區的邊沿並防止垮塌；水下森林淺水區水流入口處設有水流減速段，所述水流減速段聯接水流隔離裝置的前端並延伸至水下森林淺水區一側的河岸以減小流入水下森林淺水區的水流速度；所述水流減速段的高度與所述水流隔離裝置對應；所述水下森林淺水區種植有沉水植物。

本發明通過水流隔離裝置和水流減速段有效減緩河道水流速度並構建水下森林淺水區；水下森林淺水區與深槽導流區的高度落差分別控制水下森林淺水區中沉水植物的沉水深度以保證植物存活率，控制深槽導流區的水流量以保證整個河道的水流流通能力；通過構造的設計保證了水下森林系統在快流速河道中的成功構建，兼顧了河道水流流通量問題，避免影響汛期洩洪能力，沉水植物提高水體透明度及水環境質量，保證了環境的美化。

進一步完善上述技術方案，所述水流隔離裝置和水流減速段為生態石籠。

這樣，根據生態石籠中石塊的大小和間隙，可控的減小了河道水流速度，以使植物能在水下森林淺水區種植生長，同時保證水流的通過性，對河道水流的流通影響較小。

進一步地，所述深槽導流區的底部低於其沿水流方向前後端的河道底部以形成高度差，且高度差的交界位置通過斜坡過渡。

這樣，彌補通過生態石籠構建的水下森林淺水區對河道水流的影響，以使整個河道的水流流通能力得到保障，避免影響汛期洩洪能力；高度差的交界位置通過斜坡過渡，深槽導流區水流更暢通，避免形成死水區，進一步保障水流流通能力。

進一步地，所述水下森林淺水區由河岸向河中心依次設有水陸交界區、淺水區、深水區；所述水陸交界區種植的沉水植物包括菖蒲和千屈菜；所述淺水區種植的沉水植物包括狐尾藻和金魚藻；所述深水區種植的沉水植物包括苦草和篦齒眼子菜。

這樣，通過種植區域合理劃分，沉水植物的合理選擇，形成立體式的河道生態修復鏈，有效淨化水質。

進一步地，在河道的橫截面上，以河道設計最大水流量水位為限高，所述深槽導流區佔原河道面積的20～30%，以使所述深槽導流區的最大水流量為河道設計最大水流量的20～30%。

這樣，通過驗證合理匹配水下森林淺水區的緩速水流量和深槽導流區的快速水流量，不影響河道的最大設計水流量，又使水下森林淺水區最大化，提升水體治理能力。

在河道的橫截面上，以河道設計最大水流量水位為限高，深槽導流區的寬度和深度可合理調整。當地質堅硬不易於掘深或其它原因時，可適當加寬深槽導流區的寬度，減小深度；當塑景需要，要求水下森林淺水區寬度更大，且地質條件也滿足條件易於掘深或其它原因時，可適當增加深槽導流區的掘深，減小寬度以滿足設計的水流量要求。

本發明同時還涉及一種在河道中構建上述河道深溝式水下森林系統的方法，具體步驟如下：

1）在河道中規劃好要構建的深槽導流區和水下森林淺水區；

2）將深槽導流區隔離封閉，以使河道水流暫時從水下森林淺水區流通；

3）隔離封閉施工深槽導流區，布置生態石籠，以完成深槽導流區和水流隔離裝置的施工；

4）解除深槽導流區隔離，從水流隔離裝置的前端繼續延伸堆放生態石籠至水下森林淺水區一側的河岸以完成水流減速段的施工；

5）進行水下森林淺水區的基底改良，劃分種植區域；

6）選擇沉水植物並實施植物種植，以完成水下森林淺水區的施工；

7）對沉水植物進行養護。

進一步完善上述方法，步驟3）中隔離封閉施工深槽導流區包括挖掘底部低於其沿水流方向前後端的河道底部以形成高度差，並在高度差的交界位置構建斜坡過渡；布置生態石籠包括將生態石籠放置在深槽導流區的底部，並緊靠水下森林淺水區的邊沿連續放置，生態石籠的堆放高度需高於河道設計最高水面。

進一步地，步驟5）中所述基底改良包括雜草清除，地形修整，水底淤泥清理，底泥消毒及活化。

進一步地，步驟7）中所述養護包括沉水植物的裁剪、清理和補種。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

1、本發明通過水流隔離裝置和水流減速段有效減緩河道水流速度並構建水下森林淺水區，通過構造的設計保證了水下森林系統在快流速河道中的成功構建。

2、本發明能保證整個河道的水流流通能力，兼顧了河道設計最大水流量問題，避免影響汛期洩洪。

3、本發明合理設置水下森林種植寬度，合理選擇沉水植物和劃分各種植物的種植區域，有效淨化水質，提高水體透明度及水環境質量，提升環境景致。

4、本發明可沿河道水流方向間隔多段設置，以反覆淨化稀釋水體中的汙染物含量。

5、本發明在河道原位進行水體治理，構建工藝簡單，成本低，可廣泛推廣應用。

附圖說明

圖1-本發明具體實施例結構示意圖；

圖2-本發明具體實施例河道橫截面結構示意圖；

圖3-本發明具體實施例深槽導流區沿水流方向剖面示意圖；

圖4-本發明依靠河岸凸出部構建的結構示意圖；

其中，1－河道，2－水流隔離裝置，3-河岸，4-沉水植物，11－水下森林淺水區，12－深槽導流區，21－水流減速段，22－生態石籠，31－凸出部，121－斜坡，111－水陸交界區，112－淺水區，113－深水區。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

參見圖1，圖中箭頭指向均表示河道1水流方向，本發明具體實施例包括河道1，河道1中沿水流方向設置有主要構成為生態石籠22的水流隔離裝置2，水流隔離裝置2高於河道1設計的最高水面，將河道1劃分為水下森林淺水區11和深槽導流區12；水下森林淺水區11的底部高於深槽導流區12的底部以形成高度差；水流隔離裝置2的底部設在深槽導流區12以在隔離的同時加固水下森林淺水區11的邊沿並防止垮塌；水下森林淺水區11水流入口處設有主要構成為生態石籠22的水流減速段21，所述水流減速段21聯接水流隔離裝置2的前端並延伸至水下森林淺水區11一側的河岸3以減小流入水下森林淺水區11的水流速度；所述水流減速段21的高度與所述水流隔離裝置2對應；水下森林淺水區11種植有沉水植物4。

參見圖3，其中，深槽導流區12的底部低於其沿河道1水流方向前後端的河道1底部以形成高度差，且高度差的交界位置通過斜坡121過渡。

參見圖2，其中，水下森林淺水區11由河岸3向河中心依次設有水陸交界區111、淺水區112、深水區113；水陸交界區111種植的沉水植物4包括菖蒲和千屈菜；淺水區112種植的沉水植物4包括狐尾藻和金魚藻；深水區113種植的沉水植物4包括苦草和篦齒眼子菜。

其中，在河道1的橫截面上，以河道設計最大水流量水位為限高，深槽導流區12佔原河道面積的20%，以使所述深槽導流區12的最大水流量為河道設計最大水流量的20%。

在河道1中構建上述河道深溝式水下森林系統的方法具體步驟如下：

1）在河道1中規劃好要構建的深槽導流區12和水下森林淺水區11；

2）將深槽導流區12隔離封閉，以使河道1水流暫時從水下森林淺水區11流通；

3）隔離封閉施工深槽導流區12，布置生態石籠22，以完成深槽導流區12和水流隔離裝置2的施工；

4）解除深槽導流區12隔離，從水流隔離裝置2的前端繼續延伸堆放生態石籠22至水下森林淺水區11一側的河岸3以完成水流減速段21的施工；

5）進行水下森林淺水區11的基底改良，劃分種植區域；

6）選擇沉水植物4並實施植物種植，以完成水下森林淺水區11的施工；

7）對沉水植物4進行養護。

其中，步驟3）中隔離封閉施工深槽導流區12包括挖掘底部以使深槽導流區12的底部低於其沿河道1水流方向前後端的河道1底部以形成高度差，並在高度差的交界位置構建斜坡121過渡；布置生態石籠22包括將生態石籠22放置在深槽導流區12的底部，並緊靠水下森林淺水區11的邊沿連續放置，生態石籠22的堆放高度需高於河道1設計最高水面。

其中，步驟5）中所述基底改良包括雜草清除，地形修整，水底淤泥清理，底泥消毒及活化。這樣，可以保證沉水植物4的種植生長，地形及水位符合沉水植物4的種類，保證不會長時間水位過高導致沉水植物4死亡，不會長時間水位過低導致沉水植物4露出水面而被蟲害和脫水死亡。

其中，步驟7）中所述養護包括沉水植物4的裁剪、清理和補種。這樣，可保證水體治理的質量，對長出水面的沉水植物4進行剪割，對死亡的沉水植物4進行打撈清理，對水體的其它植物進行清理，對死亡的沉水植物4按設計要求進行補種。

參見圖4，實施時，進一步地，可將水下森林淺水區11的前端聯接在河岸3的凸出部31，以替代水流減速段21的設置，這樣，依地勢而建，減小工程量，更加自然美觀。上述實施時可以進一步改進的方案均應視為落入本發明保護範圍。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。