CN106567407B - 一种湖泊水环境修复基站及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湖泊水环境修复基站及其施工方法，基站包括基底、基身及基顶，基身内浇筑有下层、中层及上层，下层与底泥仓相互连通；下层内安装有自转机构，自转机构的外侧安装有伸缩臂，伸缩臂上均安装有底泥处理机构，中层内安装有入水管，上层内安装有抽水泵，抽水泵连接入水管；基顶的上端安装有喷头模组，喷头模组连接抽水泵。其施工工艺包括以下步骤：(1)首节钢套箱安装；(2)封底混凝土浇筑；(3)基底混凝土浇筑；(4)第二节钢套箱安装；(5)基身混凝土浇筑；(6)基顶混凝土浇筑；(7)安装。修复基站具有以下三种功能：1、底泥疏浚；2、湖泊内水体自循环；3、投放物理修复剂，能够凝聚湖泊内的杂质。

Description

一种湖泊水环境修复基站及其施工方法

技术领域

本发明涉及湖泊水环境治理，尤其是涉及一种湖泊水环境修复基站及其施工方法。

背景技术

随着全球气候变暖和人类活动的加剧，湖泊水库及其水资源的不合理开发利用，使我国湖泊面临着严峻的环境问题。如西部湖泊萎缩，咸化，甚至干涸；东部湖泊围垦与网围养殖严重，污染加剧，普遍存在富营养化，造成水质恶化，水生生态***退化；我国北方和西部受自然环境的限制以及经济和社会的快速发展，水资源严重短缺；而水资源比较丰富的南方却因水环境的人为污染而造成水质性缺水，严重制约着人类的生存和区域的经济与社会发展，必须引起社会的高度重视和采取有力的措施，加强湖泊环境的保护与治理，维持人与自然的和谐和区域的可持续发展。

目前，常用人工方法修复湖泊水环境，包括修建生态护坡、丰富水生动植物、过滤水中杂质(去除污染物)等，该人工方法费时费力，需要大量的人力成本，修复周期长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种湖泊水环境修复基站及其施工方法，针对现有技术中的缺陷，设计一种修复基站，该修复基站具有以下三种功能：1、底泥疏浚；2、湖泊内水体自循环；3、投放物理修复剂，能够凝聚湖泊内的杂质。该修复基站能够远程控制，相比较现有技术省时省力；且该修复基站能够随时随地投入使用，十分方便，能够长期、高效的维持良好的湖泊水环境。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种湖泊水环境修复基站，包括基底、基身及基顶，基底上端浇筑基身，基身上端浇筑基顶，其特征在于：基底内浇筑有底泥仓，基身内浇筑有下层、中层及上层，下层与底泥仓相互连通；下层内安装有自转机构，自转机构的外侧安装有伸缩臂，伸缩臂上均安装有底泥处理机构，底泥处理机构包括液压油缸、底泥吸收器及底泥冲扰器，液压油缸的下端连接底泥冲扰器，底泥冲扰器上安装有底泥吸收器，底泥冲扰器与底泥吸收器相互配合，底泥吸收器上连接有底泥管，底泥管连接至下层内，底泥管上安装有泥浆泵；中层内安装有入水管，上层内安装有抽水泵，抽水泵连接入水管；基顶的上端安装有喷头模组，喷头模组连接抽水泵。

进一步，自转机构包括电机、驱动组件及转盘，驱动组件包括主动轮、皮带、从动轮、转轴、区肩、连接板、往复齿轮及往复齿轮轴，电机连接主动轮，主动轮上连接有皮带，皮带的另一端连接从动轮，从动轮连接转轴，转轴连接区肩，区肩连接连接板，连接板连接往复齿轮，往复齿轮连接往复齿轮轴。

进一步，伸缩臂包括套筒、第一伸缩节、第二伸缩节及第三伸缩节，套筒的一端连接转盘，套筒的另一端连接第一伸缩节，第一伸缩节连接第二伸缩节，第二伸缩节连接第三伸缩节，第三伸缩节上连接有螺栓连接件，螺栓连接件连接液压油缸。第一伸缩节、第二伸缩节及第三伸缩节均可伸缩，借助伸缩功能扩大伸缩臂的作用范围，提升底泥疏浚的效果，结构简单，操作简便。

进一步，底泥冲扰器包括驱动电机、减速器及冲扰头，驱动电机连接减速器，减速器连接冲扰头。驱动电机启动后带动冲扰头旋转，冲扰头现在旋转过程中实现对底泥的冲扰，从而使得底泥更快、更高效的被底泥吸收器吸收。减速器用于调节冲扰头转速，避免因为转速过快而缩短其使用寿命。

进一步，底泥吸收器包括第一吸收口、第二吸收口及吸盘，第一吸收口与第二吸收口分别设于底泥吸收器的两侧，吸盘连接底泥管。第一吸收口与第二吸收口分设于冲扰头的两端，底泥被冲扰头冲扰分散后迅速被吸收口吸收，显著提升底泥疏浚的工作效率。

进一步，喷头模组包括抽水管、汇流排及喷头，抽水管的一端连接抽水泵，抽水管的另一端连接汇流排，汇流排上均匀安装有喷头，汇流排的上方安装有投料器，投料器与汇流排之间连接有电磁阀，借助电磁阀控制投料器。喷头模组能够向湖泊喷水，从而促进湖泊内的水体自循环，进一步该改善水体生态环境。

一种湖泊水环境修复基站的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首节钢套箱安装：a、首节钢套箱拼装平台搭设；b、首节钢套箱分块吊装；c、根据设计要求拼装首节钢套箱；d、采用固定扒杆浮吊将首节钢套箱吊离拼装平台，并下放至水下基站的设计位置，并进行调整及固定；

(2)封底混凝土浇筑：采用水下混凝土浇筑法施工，一次浇筑成型，由低处向高处浇筑，控制封底混凝土浇筑厚度为1m；

(3)基底混凝土浇筑：采用水下混凝土浇筑法施工，一次浇筑成型；首先绑扎钢筋，建立支护，然后由低处向高处浇筑，浇筑过程中预留1.2-2m高的底泥仓，控制基底高3-4.2m；养护混凝土后拆除首节钢套箱；

(4)第二节钢套箱安装：根据步骤(1)的安装过程拼装第二节钢套箱，将第二节钢套箱下放至基底位置上，根据设计图纸对其进行调整及固定；

(5)基身混凝土浇筑：根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑基身，在浇筑过程中预安装自转机构、伸缩臂、入水管、抽水泵及抽水管；混凝土养护完成后拆除第二节钢套箱；

(6)基顶混凝土浇筑：根据施工要求，在基顶的施工位置搭设模板支护，绑扎钢筋；然后浇筑混凝土，预留抽水管安装位置，使抽水管穿过基顶，浇筑完成后养护混凝土；

(7)安装：取汇流排安装在基顶上端，并连接抽水管；取投料器安装在汇流排上端。

优选后，步骤(1)c中首节钢套箱的拼装过程具体为：首先将首节钢套箱的各个部位依次放置，经监理测量验收后，在拼装平台上利用吊篮及手工焊拼装形成首节钢套箱。

优选后，步骤(5)中基身混凝土浇筑的过程具体为：a、根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑下层的下半部分混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；b、将自转机构、伸缩臂、底泥管及泥浆泵预安装至下层的下半部分；根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑下层的上半部分混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；c、将入水管预安装至中层内，然后根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑中层混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；d、将抽水泵及抽水管预安装至上层内，并将抽水泵连接入水管及抽水管，然后根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑上层混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为一种湖泊水环境修复基站及其施工方法，针对现有技术中的缺陷，设计一种修复基站，该修复基站具有以下三种功能：1、底泥疏浚；2、湖泊内水体自循环；3、投放物理修复剂，能够凝聚湖泊内的杂质。该修复基站能够远程控制，相比较现有技术省时省力；且该修复基站能够随时随地投入使用，十分方便，能够长期、高效的维持良好的湖泊水环境。其具体有益效果表现为以下几点：

1、底泥仓集中收集底泥，便于处理。

2、自转机构、伸缩臂及底泥处理机构相互配合工作，自转机构通过电机带动转盘旋转，进而带动伸缩臂旋转，再由旋转的伸缩臂带动底泥处理机构旋转，旋转过程中底泥冲扰器不断冲扰底泥，冲扰后的底泥分散并被底泥吸收器吸收，实现周向上的底泥疏浚，间接的除去湖泊水体中的重金属、营养元素及难降解有机物，最大限度的降低污染物的浓度，大幅度改善护坡水体的生态环境。

3、伸缩臂具有可伸缩的特点，在水平方向上改变底泥处理机构的作用范围，从而显著扩大底泥疏浚的处理范围，提升底泥疏浚的效果。

4、入水管、抽水泵及喷头模组相互配合工作，在抽水泵的作用下，入水管吸入其附近的水体，并通过喷头模组喷洒至湖泊各个位置，实现湖泊内水体的自循环。在自循环的作用下，水体中的溶解氧上升，更有利于水生动植物的生长，进而强化湖泊水体的自我修复能力。

5、投料器内填充有物理修复剂包括铝盐、铁盐等，其通过喷头模组被投放至湖泊中；物理修复剂能够吸附水中的营养元素凝聚至水底底泥中，以物理方法除去水中杂质，效果显著。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种湖泊水环境修复基站的结构示意图；

图2为本发明中电机与驱动组件的连接示意图；

图3为本发明中伸缩臂的结构示意图；

图4为本发明中基底的结构示意图；

图5为本发明中汇流排与喷头的连接示意图；

图6为本发明中底泥吸收器的结构示意图；

图7为本发明中底泥冲扰器的结构示意图。

具体实施方式

本发明中包括两方面，其中一方面主要描述一种湖泊水环境修复基站，包括基底1、基身2及基顶3，基底1、基身2及基顶3由下而上依次浇筑；基底1内浇筑有底泥仓31，底泥仓31高1.2-2m，底泥仓31可以集中收集底泥，方便集中处理底泥，省时省力。

基底1上端浇筑基身2，基身2内浇筑有下层4、中层11及上层13；下层4与底泥仓31相互连通，下层4内安装有自转机构，自转机构在浇筑过程中预安装在下层4中；自转机构包括电机18、驱动组件及转盘5，驱动组件包括主动轮19、皮带20、从动轮21、转轴22、区肩23、连接板24、往复齿轮25及往复齿轮轴26，电机18连接主动轮19，主动轮19上连接有皮带20，皮带20的另一端连接从动轮21，从动轮21连接转轴22，转轴22连接区肩23，区肩23连接连接板24，连接板24连接往复齿轮25，往复齿轮25连接往复齿轮轴26。电机18启动后，通过主动轮19、皮带20及从动轮21带动转轴22旋转，转轴22旋转后带动连接板24、区肩23、连接板24、往复齿轮25及往复齿轮轴26旋转，进而带动转盘5旋转。

转盘5的外侧安装有伸缩臂6，每隔90°安装一个伸缩臂6，伸缩臂6由套筒40、第一伸缩节27、第二伸缩节28及第三伸缩节29组成，套筒40的一端连接转盘5，套筒40的另一端连接第一伸缩节27，第一伸缩节27连接第二伸缩节28，第二伸缩节28连接第三伸缩节29，第三伸缩节29上连接有螺栓连接件30。第一伸缩节27、第二伸缩节28及第三伸缩节29均可伸缩，借助伸缩功能扩大伸缩臂6的作用范围，伸缩臂6的长度范围为2-9.5m，收缩最短时长2m，展开为最长时长9.5m。

伸缩臂6的螺栓连接件30上安装有底泥处理机构，底泥处理机构包括液压油缸7、底泥吸收器8及底泥冲扰器36，液压油缸7连接螺栓连接件30；液压油缸7通过其活塞杆连接底泥冲扰器36，底泥冲扰器36上安装有底泥吸收器8，底泥冲扰器36与底泥吸收器8相互配合；液压油缸7工作时能够带动底泥冲扰器36及底泥吸收器8上下运动，从而应对不同深度的底泥疏浚，底泥吸收器8上连接有底泥管9，底泥管9连接至下层4内；底泥冲扰器36包括驱动电机37、减速器38及冲扰头39，驱动电机37连接减速器38，减速器38连接冲扰头39。驱动电机37启动后带动冲扰头39旋转，冲扰头39现在旋转过程中实现对底泥的冲扰，从而使得底泥更快、更高效的被底泥吸收器8吸收。减速器38用于调节冲扰头39转速，避免因为转速过快而缩短其使用寿命。底泥吸收器8包括第一吸收口33、第二吸收口34及吸盘35，第一吸收口33与第二吸收口34分别设于底泥吸收器8的两侧，吸盘35连接底泥管9。第一吸收口33与第二吸收口34分设于冲扰头39的两端，底泥被冲扰头39冲扰分散后迅速被吸收口吸收，在吸盘35及泥浆泵10的作用下通过底泥管9排入底泥仓31内，显著提升底泥疏浚的工作效率。

自转机构、伸缩臂6及底泥处理机构相互配合工作，自转机构通过电机18带动转盘5旋转，进而带动伸缩臂6旋转，再由旋转的伸缩臂6带动底泥处理机构旋转，旋转过程中底泥冲扰器36不断冲扰底泥，冲扰后的底泥分散并被底泥吸收器8吸收，实现周向上的底泥疏浚，间接的除去湖泊水体中的重金属、营养元素及难降解有机物，最大限度的降低污染物的浓度，大幅度改善护坡水体的生态环境。伸缩臂6具有可伸缩的特点，在水平方向上改变底泥处理机构的作用范围，从而显著扩大底泥疏浚的处理范围，提升底泥疏浚的效果。

中层11内安装有入水管12，入水管12的两侧均与湖泊水体接触；上层13内安装有抽水泵14，抽水泵14的下端连接入水管12。抽水泵14启动后，将湖泊水抽至入水管12内；基顶3的上端安装有喷头模组，喷头模组包括抽水管15、汇流排16及喷头32，抽水管15的一端连接抽水泵14，抽水管15的另一端连接汇流排16，汇流排16上均匀安装有喷头32。入水管12、抽水泵14及喷头32模组相互配合工作，在抽水泵14的作用下，入水管12吸入其附近的水体，并通过喷头32模组喷洒至湖泊各个位置，实现湖泊内水体的自循环。在自循环的作用下，水体中的溶解氧上升，更有利于水生动植物的生长，进而强化湖泊水体的自我修复能力。

汇流排16的上方安装有投料器17，投料器17与汇流排16之间连接有电磁阀41，借助电磁阀41控制投料器17。投料器17内填充有物理修复剂包括铝盐、铁盐等，其通过喷头32模组被投放至湖泊中；物理修复剂能够吸附水中的营养元素凝聚至水底底泥中，以物理方法除去水中杂质，效果显著。

本发明的另一方面描述一种湖泊水环境修复基站的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首节钢套箱安装：

a、首节钢套箱拼装平台搭设；

b、首节钢套箱分块吊装；

c、根据设计要求拼装首节钢套箱:首先将钢套箱的各个部位依次放置，经监理测量验收后，在拼装平台上利用吊篮及手工焊拼装形成钢套箱。

d、采用固定扒杆浮吊将首节钢套箱吊离拼装平台，并下放至水下基站的设计位置，并进行调整及固定；

(2)封底混凝土浇筑：

采用水下混凝土浇筑法施工，一次浇筑成型，由低处向高处浇筑，控制封底混凝土浇筑厚度为1m，控制平整度误差为25mm，混凝土强度为C20。在沉箱内共布置4根导管，导管位置分别在沉箱的四个角及中心等共11个位置。为了使封底混凝土浇筑质量符合设计要求，我们特别采取如下措施：

a、沉箱封底混凝土采用C20，混凝土送到现场时坍落度为18-22cm。

b、为了延长混凝土的凝固时间，加适量的缓凝剂。

c、在混凝土中加入有效防止混凝土溶于水中的外加剂。

(3)基底1混凝土浇筑：

采用水下混凝土浇筑法施工，一次浇筑成型；首先绑扎钢筋，建立支护，然后由低处向高处浇筑，浇筑过程中预留1.2-2m高的底泥仓31，控制基底1高3-4.2m；养护混凝土后拆除首节钢套箱；

(4)第二节钢套箱安装：

a、第二节钢套箱拼装平台搭设；

b、第二节钢套箱分块吊装；

c、根据设计要求拼装第二节钢套箱:首先将第二节钢套箱的各个部位依次放置，经监理测量验收后，在拼装平台上利用吊篮及手工焊拼装形成第二节钢套箱。

d、采用固定扒杆浮吊将第二节钢套箱吊离拼装平台，并下放至基底1位置上，并进行调整及固定；

(5)基身2混凝土浇筑：

a、根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑下层4的下半部分混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；

b、将自转机构、伸缩臂6、底泥管9及泥浆泵10预安装至下层4的下半部分；根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑下层4的上半部分混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；

c、将入水管12预安装至中层11内，然后根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑中层11混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；

d、将抽水泵14及抽水管15预安装至上层13内，并将抽水泵14连接入水管12及抽水管15，然后根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑上层13混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱。

(6)基顶3混凝土浇筑：

根据施工要求，在基顶3的施工位置搭设模板支护，绑扎钢筋；然后浇筑混凝土，预留抽水管15安装位置，使抽水管15穿过基顶3，浇筑完成后养护混凝土；

(7)安装：

取汇流排16安装在基顶3上端，并连接抽水管15；取投料器17安装在汇流排16上端。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种湖泊水环境修复基站，包括基底、基身及基顶，所述基底上端浇筑所述基身，所述基身上端浇筑所述基顶，其特征在于：所述基底内浇筑有底泥仓，所述基身内浇筑有下层、中层及上层，所述下层与所述底泥仓相互连通；所述下层内安装有自转机构，所述自转机构包括电机、驱动组件及转盘，所述驱动组件包括主动轮、皮带、从动轮、转轴、区肩、连接板、往复齿轮及往复齿轮轴，所述电机连接所述主动轮，所述主动轮上连接有皮带，所述皮带的另一端连接所述从动轮，所述从动轮连接所述转轴，所述转轴连接所述区肩，所述区肩连接所述连接板，所述连接板连接所述往复齿轮，所述往复齿轮连接所述往复齿轮轴，所述自转机构的外侧安装有伸缩臂，所述伸缩臂上均安装有底泥处理机构，所述底泥处理机构包括液压油缸、底泥吸收器及底泥冲扰器，所述液压油缸的下端连接所述底泥冲扰器，所述底泥冲扰器上安装有所述底泥吸收器，所述底泥冲扰器与所述底泥吸收器相互配合，所述底泥吸收器上连接有底泥管，所述底泥管连接至所述下层内，所述底泥管上安装有泥浆泵；所述中层内安装有入水管，所述上层内安装有抽水泵，所述抽水泵连接所述入水管；所述基顶的上端安装有喷头模组，所述喷头模组连接所述抽水泵。

2.根据权利要求1一种湖泊水环境修复基站，其特征在于：所述伸缩臂包括套筒、第一伸缩节、第二伸缩节及第三伸缩节，所述套筒的一端连接所述转盘，所述套筒的另一端连接所述第一伸缩节，所述第一伸缩节连接所述第二伸缩节，所述第二伸缩节连接所述第三伸缩节，所述第三伸缩节上连接有螺栓连接件，所述螺栓连接件连接所述液压油缸。

3.根据权利要求2一种湖泊水环境修复基站，其特征在于：所述底泥冲扰器包括驱动电机、减速器及冲扰头，所述驱动电机连接所述减速器，所述减速器连接所述冲扰头。

4.根据权利要求1一种湖泊水环境修复基站，其特征在于：所述底泥吸收器包括第一吸收口、第二吸收口及吸盘，所述第一吸收口与所述第二吸收口分别设于所述底泥吸收器的两侧，所述吸盘连接所述底泥管。

5.根据权利要求1一种湖泊水环境修复基站，其特征在于：所述喷头模组包括抽水管、汇流排及喷头，所述抽水管的一端连接所述抽水泵，所述抽水管的另一端连接所述汇流排，所述汇流排上均匀安装有喷头，所述汇流排的上方安装有投料器，所述投料器与所述汇流排之间连接有电磁阀，借助电磁阀控制所述投料器。

6.如权利要求1所述的一种湖泊水环境修复基站的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首节钢套箱安装：a、首节钢套箱拼装平台搭设；b、首节钢套箱分块吊装；c、根据设计要求拼装首节钢套箱；d、采用固定扒杆浮吊将首节钢套箱吊离拼装平台，并下放至水下基站的设计位置，并进行调整及固定；

(2)封底混凝土浇筑：采用水下混凝土浇筑法施工，一次浇筑成型，由低处向高处浇筑，控制封底混凝土浇筑厚度为1m；

(3)所述基底混凝土浇筑：采用水下混凝土浇筑法施工，一次浇筑成型；首先绑扎钢筋，建立支护，然后由低处向高处浇筑，浇筑过程中预留1.2-2m高的底泥仓，控制所述基底高3-4.2m；养护混凝土后拆除首节钢套箱；

(4)第二节钢套箱安装：根据步骤(1)的安装过程拼装第二节钢套箱，将第二节钢套箱下放至所述基底位置上，根据设计图纸对其进行调整及固定；

(5)所述基身混凝土浇筑：根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑所述基身，在浇筑过程中预安装所述自转机构、所述伸缩臂、所述入水管、所述抽水泵及所述抽水管；混凝土养护完成后拆除第二节钢套箱；

(6)所述基顶混凝土浇筑：根据施工要求，在所述基顶的施工位置搭设模板支护，绑扎钢筋；然后浇筑混凝土，预留所述抽水管安装位置，使所述抽水管穿过所述基顶，浇筑完成后养护混凝土；

(7)安装：取汇流排安装在所述基顶上端，并连接所述抽水管；取投料器安装在汇流排上端。

7.根据权利要求6所述一种湖泊水环境修复基站的施工方法，其特征在于：所述步骤(1)c中首节钢套箱的拼装过程具体为：首先将首节钢套箱的各个部位依次放置，经监理测量验收后，在拼装平台上利用吊篮及手工焊拼装形成首节钢套箱。

8.根据权利要求6所述一种湖泊水环境修复基站的施工方法，其特征在于：所述步骤(5)中所述基身混凝土浇筑的过程具体为：a、根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑所述下层的下半部分混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；b、将所述自转机构、所述伸缩臂、所述底泥管及所述泥浆泵预安装至所述下层的下半部分；根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑所述下层的上半部分混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；c、将所述入水管预安装至所述中层内，然后根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑所述中层混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱；d、将所述抽水泵及所述抽水管预安装至所述上层内，并将所述抽水泵连接所述入水管及所述抽水管，然后根据施工要求采用水下混凝土浇筑法浇筑所述上层混凝土，混凝土养护完成后拆除该部分的钢套箱。