CN102587317A - 一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件及制作方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生态环境工程技术领域。具体涉及一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件的设计，可应用于大型水体的生态恢复工程。该***由双层消浪控藻带和单层拦藻引藻带两部分组成，双层消浪控藻带由圆木桩、聚乙烯绞丝渔网、石笼及消藻生物膜组成，在消浪的同时实现有效控藻；在双层消浪控藻带的内侧建设以圆木桩、钢管、腈纶布、浮球体、石笼构建的单层拦藻引藻带，利用风力与湖流驱动，进一步拦藻引藻。该发明具有抗浪强度高、消浪效果显著、随波性稳定、可调节性强，能够在风浪较大的富营养湖泊中运用，在抗风消浪的基础上，实现控藻消藻及拦藻引藻的有机结合，对湖泊水环境防护与修复有重要意义。
Description
一、技术领域
本发明属于生态环境工程技术领域，具体涉及一种用于消浪控藻、拦藻引藻，进而净化水质的复合生态构件的设计及其应用方法。
二、技术背景
在大型湖泊中，风浪等水动力作用频繁地扰动湖底沉积物，沉积物中营养盐大量释放，对于蓝藻水华的形成、富集具有直接的驱动作用，如何在降低风浪不利影响的同时控制蓝藻水华是工程中的难题之一。
经专利及文献检索，发现在生态环境工程技术领域中，有一些消浪、拦藻措施。胡维平发明的一种消浪用竹排（专利号：200620072816.6），消浪功能明显，但不具有生态净化功能；李文朝设计的湖泊沿岸带综合消浪装置（专利号：200410014926.2），包括木篱式消浪带、拦网式柔性消浪带、人工堤岸前波浪吸收带三部分，在浪击带前沿设置消浪屏障，同时沿刚性湖堤岸设置波浪吸收带，消除反射浪，但是该屏障在近岸带较为有效，对于离岸较远以及深水区不适宜；国内张芳海等设计的挡藻围隔装置（专利号：200520125530），由至少一个围隔单元组成，每个围隔单元包括浮子带、裙体，并在下部设置有配重链；同时，相邻两个围隔单元之间通过连接环和搭扣的配合密封连接在一起，该技术能够有效拦截藻类，但并没有控藻的功能。因此，目前，对于深水区内适用的具有控藻生态功能的消浪拦藻装置仍然是个空白。
因而，研制可在风浪较大的富营养湖泊使用的一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件是非常必要的。
三、发明内容
本发明需要解决的问题是：
发明一种可应用于风浪较大的富营养湖泊的消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件。该方法具有抗浪强度高、消浪效果显著、随波性稳定，在有效拦藻同时实现控藻引藻等优点，适用于风浪较大的开阔水域的生态综合治理。
本发明的技术方案是：
本发明主要包括两部分组成：双层消浪控藻带以及平行位于双层消浪控藻带内侧20 m处的单层拦藻引藻带，见附图1-2。
双层消浪控藻带：主体结构为平行宽15 m的双层消浪围隔及消藻生物膜介质；消浪围隔由圆木桩、聚乙烯绞丝渔网、石笼组成：每隔5 m 放置圆木桩，圆木桩直径20 cm，高6 m，深入湖底2 m，圆木桩通过6#涂塑钢丝绳连接固定聚乙烯绞丝渔网；渔网上部由高3.5 m的三层聚乙烯绞丝渔网，渔网直径0.1-0.2 mm，网目0.1-0.2 cm，叠置而成，基部为高50 cm的单层聚乙烯绞丝渔网，便于在围隔基部进行内外两侧水体交换，可有效削减水压；同时，围隔底部挂坠直径20 cm石笼固定，石笼内填置石块，外层包裹橡胶以钢丝轧紧，以提高抗风浪能力，增强双层消浪控藻带的稳定性，见附图3；在双层消浪控藻带的平行圆木桩间连接6#涂塑钢丝绳，悬挂转接溶藻菌的消藻生物膜介质，该介质直径20 cm，排列间隔为5m，有效的控制蓝藻；同时，消藻生物膜介质及聚乙烯绞丝渔网表面可附着大量微生物，微生物通过自身的新陈代谢分解水中的营养物质，在消藻控藻的同时，能有效去除水体污染物，增强了湖泊水体自净能力，见附图4。
单层拦藻引藻带：由圆木桩、钢管、腈纶布、浮游及石笼组成；单层拦藻引藻带两端通过直径20cm，环径6 mm的钢环，将高4m的腈纶布固定于钢管，钢管高7m，直径15cm，壁厚5mm，深入湖底2.5m，钢环外嵌在钢管上，从钢管顶端30cm处开始布置，每间隔50cm布置一个，共8个钢环，钢环固定则有利于使腈纶布裙体随着水位变化而上下滑动；腈纶布裙体整***于双排圆木桩间，该木桩高5.5m，直径20cm，深入湖底1.5 m，每10m放置一组圆木桩，组间平行距离5m，平行木桩间通过直径10mm尼龙绳联接，确保单层拦藻引藻带在双排木桩间浮动，并随水动力和风浪的变化而产生适应性的调整，见附图5、附图7；腈纶布裙体顶部连接直径30cm加密圆柱形浮球带以保持悬浮力，底部则以直径20cm石笼沉坠，其中，加密圆柱形浮球外层包裹橡胶防水层，以防止破碎，其基部通过300mm*30mm*2.5mm不锈钢扁担与10#不锈钢螺栓，30#垫片锁紧；石笼内填置石块，外层包裹橡胶以钢丝轧紧，见附图6。
该消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件的研究实验是以太湖作为研究对象，其技术参数适用于太湖，具体技术参数应与实际应用的水域特征相结合，进行调整；具体应遵循：复合生态构件内平行围隔之间的间距，应保证在湖泊历史最大波长的2倍及以上，以确保消浪及拦藻效果；复合生态构件的高度应由湖泊的最大波高及水深共同决定，确保围隔高于湖泊历史最高水位。
本发明与现有技术相比其有益效果是：
与现有消浪、拦藻技术的单一功能相比，消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件有效实现了在大规模水域内消浪、控藻、拦藻、引藻的复合型生态防护。该构件抗浪强度高、消浪效果显著可调节性强、随波性稳定，可根据具体水动力、风力等条件，能够在年水位变化明显的大型湖泊中运用，在抗风消浪的基础上，实现控藻消藻及拦藻引藻的有机结合。通过该构件的使用，能够有效隔离富营养化污染水域内蓝藻，保护水质，为水生态***恢复提供的良好的基础，对湖泊水环境防护与修复有重要意义。
四、附图说明
图1：消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件俯视图
A：圆木桩；B：钢管；C：三层聚乙烯绞丝渔网；D：单层聚乙烯绞丝渔网；E：石笼；F：6#涂塑钢丝绳；G：生物膜介质；H：浮球带；I：腈纶布裙体；J：尼龙绳；K：钢环；L：湖床。
图2：消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件平面图
A：圆木桩；B：钢管；F：6#涂塑钢丝绳；H：浮球带；J：尼龙绳。
图3：双层消浪控藻带立面图
A：圆木桩；C：三层聚乙烯绞丝渔网；D：单层聚乙烯绞丝渔网；E：石笼；F：6#涂塑钢丝绳；L：湖床。
图4：双层消浪控藻带剖面图
A：圆木桩；F：6#涂塑钢丝绳；G：生物膜介质；L：湖床。
图5：单层拦藻引藻带侧面图
A：圆木桩；B：钢管；E：石笼；H：浮球带；I：腈纶布裙体；K：钢环；L：湖床；M：10#不锈钢螺栓及30#垫片；N：不锈钢扁担；L：湖床。
图6：单层拦藻引藻带剖面图
E：石笼；I：腈纶布裙体；M：10#不锈钢螺栓及30#垫片；N：不锈钢扁担；O：加密浮球；P：橡胶；Q：钢丝。
图7：单层拦藻引藻带——钢环连接腈纶布与钢管结构图
B：钢管；I：腈纶布裙体；K：钢环。
五、具体实施方式
上述消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件的使用方法。（1）该技术是在消浪控藻的基础上，利用风场、流场驱动力进行拦藻、引藻，应根据实际的水文地理条件，充分考虑项目区水域常年风向、水位变化和湖底淤泥分布等因素，结合当地主导风向，尤其是夏、秋季主导风向，设置复合生态构件的放置位置，以最大程度的实现拦藻、引藻功能，有利于蓝藻向湖滨富集，结合设置蓝藻打捞点，有助于机械除藻；（2）分别制作好圆木桩、钢管、钢环、浮球带、石笼以备用，依据设计图所示，于水面标定圆木桩、钢管之预定打设位置，并经工程勘视合格后通过工程作业船开始打桩；将制好的聚乙烯绞丝渔网底部悬挂石笼连接在圆木桩上，腈纶布裙体顶端连接浮球带、底部悬挂石笼通过钢环连接套嵌在钢管上，依次建设双层消浪控藻带及单层拦藻引藻带；在双层消浪控藻带上悬挂消藻生物膜介质，并后期做好巡视、检查与维护工作。
实施案例
本发明在2010年无锡环太湖（亮河湾-大溪港）湿地修复一期工程中应用，在环太湖2357亩工程水域中，结合无锡亮河湾夏季冬季主风向、常年水位变化，水深、淤泥深等分布情况，并考虑对贡湖水源地的保护功能，在距太湖大堤内侧 300-500 m处构建消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件，全长4450 m，并在下风向的端口滨岸处设置蓝藻打捞点。工程结束后，定期进行水环境监测，监测结果显示在双层消浪控藻带及单层拦藻引藻带之间的水体透明度最低，仅为11.25 cm，浮游植物细胞密度高度高达1775万个/L；通过复合生态构件的设置，湖滨带水域的浮游植物细胞密度仅为350万个/L，水体透明度高达17cm，而复合生态构件以外的水体浮游植物细胞密度为1320万个/L 。该结果表明，本复合生态构件可显著消浪，对湖滨带植物的早期恢复起到防护作用；并且，在夏季水体富营养化程度严重时，具有显著的控藻、拦藻、引藻功能，实现生物消藻及机械除藻的有机结合，降低水体藻密度，净化水质。
Claims (6)
1.一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件，其特征是由双层消浪控藻带和平行位于双层消浪控藻带内侧20 m处的单层拦藻引藻带两部分构成。
2.根据权利要求1所述一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件，其特征是双层消浪控藻带主体结构为平行宽15 m的双层消浪围隔及消藻生物膜介质；双层消浪围隔由圆木桩、聚乙烯绞丝渔网及石笼组成，每隔5 m 放置圆木桩，圆木桩通过6#涂塑钢丝绳连接固定聚乙烯绞丝渔网；渔网上部由高3.5 m的三层聚乙烯绞丝渔网叠置而成，基部为高50 cm的单层聚乙烯绞丝渔网，便于在围隔基部进行内外两侧水体交换，可有效削减水压；同时，围隔底部挂坠直径20cm的石笼固定，以提高抗风浪能力，增强双层消浪控藻带的稳定性；在双层消浪控藻带的平行圆木桩间连接6#涂塑钢丝绳，悬挂转接溶藻菌的消藻生物膜介质。
3.根据权利要求1所述一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件，其特征是单层拦藻引藻带由圆木桩、钢管、腈纶布、浮游及石笼组成；单层拦藻引藻带两端通过钢环将高4m腈纶布固定于钢管，钢环外嵌在钢管上，间隔50cm，共8个钢环，钢环固定则有利于使腈纶布裙体随着水位变化而上下滑动；每10m放置一组圆木桩，组间平行距离5m，木桩间通过直径10mm的尼龙绳联接，确保腈纶布裙体在双排木桩间水体中浮动，随水动力和风浪的变化而产生适应性的调整；腈纶布裙体顶部连接直径30cm的加密圆柱形浮球带以保持悬浮力，底部则以直径20cm的石笼沉坠，增强单层拦藻引藻带的稳定性。
4.根据权利要求1所述一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件的制作方法，其特征是分别制作好圆木桩、钢管、钢环、浮球带、石笼以备用，通过工程作业船进行水上作业，将圆木桩、钢管打入湖底固定，依次建设双层消浪控藻带及单层拦藻引藻带，并在双层消浪控藻带上悬挂消藻生物膜介质，后期做好巡视、检查与维护工作。
5.根据权利要求1所述一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件的使用方法，其特征是根据实际的水文地理条件，充分考虑项目区水域常年风向、水位变化和湖底淤泥分布因素，结合当地主导风向，尤其是夏、秋季主导风向，设置复合生态构件的位置、弯曲度，以最大程度的实现拦藻、引藻功能；在下风向滨岸处设置蓝藻打捞点，实现物理拦藻、生物消藻及机械除藻的有机结合，降低水体藻密度，净化水质。
6.权利要求1所述一种消浪控藻、拦藻引藻复合生态构件在风浪较大的富营养湖泊抗风消浪工程或生态恢复工程中的应用。
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