CN107620295A - 一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构及其实施方法 - Google Patents
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Abstract
一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构及其实施方法，属于农田水利工程技术领域，过水堰结构由混凝土槽、过滤稳定段、吸附净化段和生物净化段组合构成；过滤稳定段设置在过水堰结构的前后两头，两个吸附净化段和一个生物净化段前后设置在两个过滤稳定段之间，过水堰结构的前端设有节制闸，过水堰结构与节制闸之间由混凝土护底过渡相连，过滤稳定段、吸附净化段和生物净化段均为钢丝笼体结构，钢丝笼体外侧设有钢筋骨架，钢丝笼体内部设有钢丝网，每个钢丝笼体与混凝土槽之间均形成卡合连接。本发明结构新颖，实施方法原理清晰，该结构便于现场操作和后期维护，有利于改善农村河流、湖泊的水质，对水质净化和水环境修复中起着重要的作用。
Description
技术领域
本发明属于农田水利工程技术领域，涉及一种过水堰结构及其实施方法，具体的说是涉及一种能使受非点源污染的农田排水在流入湖泊、河流之前得到净化处理的装配式过水堰结构及其实施方法。
背景技术
改革开放以来，中国农业发展取得了举世瞩目的成就，以不到世界10％的耕地，基本解决了世界22%人口的吃饭问题。在发展农业的过程中，化肥、农药等的使用，对粮食的增产发挥了重要的作用。但在很多地区，由于不合理使用，造成了相当程度的非点源污染，非点源污染已占河流和湖泊富营养问题的60%～80%，成为制约农村和农业可持续发展的重要因素。2010年公布的全国污染源普查公报显示：影响水环境的重要污染源有农业污染源、工业源、生活源和集中式污染治理设施，其中最主要的是农业污染源，农业污染源多为非点源污染。农业污染源排放的化学需氧量1324.09万吨，占总量的43.7%；总氮(TN)270.46万吨，占总量的57.2%；总磷(TP)28.47万吨，占总量的67.4%。农业污染中种植业TN流失量159.78万吨，TP流失量10.87万吨，占农业污染源的59.1%和38.2%。农业源排放的氮和磷已成为水体富营养化的主要原因，也是中国水污染的核心问题。
当前正大力发展装配式建筑，推动产业结构调整升级。把凡是能在施工现场分解出来的部件，都事先在车间的生产线上按照统一标准做好，然后运到工地像“搭积木”一样装配起来，让建筑业走向工厂化，实现建造向制造的转变。
为了减轻非点源污染，采用减轻非点源污染的排水沟过水堰十分必要。中国专利申请号201110283830.6发明专利公开了一种减轻农业面源污染的排水沟过水堰，该过水堰主要由砂石过滤层、组合式污水生态净化装置和透水混凝土堰组成，组合式污水生态净化装置设置在砂石过滤层与透水混凝土堰之间，砂石过滤层设置在过水堰迎着来水的首端，过水堰设置在排水沟的过流断面内，过水堰的高度与排水沟日常水位高程(降渍水位高程)相等；此发明虽可让农田中受农业面源污染的水在通过过水堰时得到一定程度的净化处理，有效去除污水中的氮、磷等物质，从而减轻对河流、湖泊的污染，但该结构采用整体式结构，不易装拆、不便于后期维护；未与常闭式闸相结合，污染水停留时间较短，净化效果受影响；净化材料较为单一，混凝土过水堰的渗透流量不太好调整。因此，为满足农田水利生态化、装配化的要求，设计出一种可进行装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有过水堰采用整体式结构，不易装拆、不便于后期维护、过水堰净化效果较差、使用功能单一等不足，提出一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构及其实施方法，通过采用装配式过水堰结构，建成生态拦截型沟道***，该***结构易装易拆，便于维护，渗透流量可调节，对水质净化和水环境修复中起着重要的作用。
本发明的技术方案是：一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，包括与所述过水堰构成完整灌排体系的灌溉泵站、灌溉渠、排水沟和河流，所述过水堰结构设置在接近河流处的排水沟过流断面内；其特征在于：所述过水堰结构由混凝土槽、过滤稳定段、吸附净化段和生物净化段组合构成；所述过滤稳定段设置在过水堰结构的前后两头，两个所述吸附净化段和一个生物净化段前后设置在两个过滤稳定段之间，所述过水堰结构的前端设有节制闸，所述过水堰结构与节制闸之间由混凝土护底过渡相连，所述过滤稳定段、吸附净化段和生物净化段均为钢丝笼体结构，所述钢丝笼体外侧设有钢筋骨架，所述钢丝笼体内部设有钢丝网，每个所述钢丝笼体与混凝土槽之间均形成卡合连接。
所述节制闸为常闭式结构。
所述过滤稳定段是在钢丝笼体内填充若干个袋装小块石构成，钢丝笼体上方设有启闭式笼门。
所述吸附净化段是在钢丝笼体内填充若干个袋装沸石构成，钢丝笼体上方设有启闭式笼门。
所述生物净化段是在钢丝笼体内插接弹性填料插板构成，钢丝笼体内的钢筋骨架上设置多个插槽，弹性填料插板是由多个弹性立体填料间隔均匀排列而成的板状结构。
所述的混凝土槽为矩形槽或三角形槽中的一种。
一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构的实施方法，其特征在于，实施步骤如下：
(1)先进行节制闸的施工，节制闸为常闭式结构，在排水沟中拦蓄一定水位，起到水的自净作用；遇大暴雨时，闸门打开；
(2)预制混凝土槽、混凝土护坡和护底；
(3)开挖堰身处的土方，并整平夯实，安装预制的混凝土槽和混凝土护坡；
(4)在混凝土槽内设置一段钢丝笼体用于制作过滤稳定段，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装小块石，一方面起到稳定透水作用，并可通过调节小块石大小和密实度来确保其透水量；另一方面可以阻隔沟渠排水中的树叶、植物茎叶等漂浮物，防止其对后道装置的堵塞；
(5)在过滤稳定段钢丝笼体的后方连续设置两段钢丝笼体用于制作吸附净化段(10)，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装沸石，形成很多空腔的架状结构，具有强吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能；
(6)在吸附净化段钢丝笼体的后方设置一段钢丝笼体用于制作生物净化段(11)，打开钢丝笼体上方的笼门，在钢丝笼体内***弹性填料插板，藻类细胞群能够附着到填充物表面进行生长，逐渐形成固着藻膜，可吸收氮、磷元素，吸附过量的营养元素去除水体污染物质，可促进水质净化和水环境修复；
(7)在生物净化段钢丝笼体的后方设置一段钢丝笼体用于制作过滤稳定段，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装小块石，再次起到稳定和过滤净化的作用。
本发明的有益之处：本发明提出的一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构及其实施方法，结构新颖，实施方法原理清晰，过水堰结构为可装拆的分段式结构，该结构便于现场操作和后期维护，渗透流量可调节，通过采用过滤稳定段、吸附净化段和生物净化段的设置，逐渐形成固着藻膜，去除水体污染物质，进一步提升了降解和去除农田排水中氮磷养分的性能，能起到稳定的过滤净化作用，增加了水体溶解氧浓度和增强耐酸等性能，有利于改善农村河流、湖泊的水质，对水质净化和水环境修复中起着重要的作用。
附图说明
图1 为本发明布置于农田水利工程***的平面位置图。
图2 为本发明的平面示意图。
图3 为本发明设置在排水沟中的立面示意图。
图4 为本发明结构剖面示意图。
图5 为本发明中生物净化段结构示意图。
图6 为本发明中过滤稳定段与吸附净化段骨架示意图。
图7 为本发明中混凝土槽剖面图。
图中：灌溉渠1、排水沟2、过水堰3、节制闸4、河流5、灌溉泵站6、混凝土护坡7、混凝土槽8、过滤稳定段9、吸附进化段10、生物净化段11、混凝土护底12、堰底高程13、排水沟日常水位高程14、排涝水位高程15、弹性立体填料16、钢筋骨架17、钢丝网18、小块石19、沸石20、弹性填料插板21。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-7所示，一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，包括与过水堰结构构成完整灌排体系的灌溉泵站6、灌溉渠1、排水沟2和河流5，过水堰结构设置在接近河流处的排水沟过流断面内；过水堰结构由混凝土槽8、过滤稳定段9、吸附净化段10和生物净化段11组合构成；过滤稳定段9设置在过水堰结构的前后两头，两个吸附净化段10和一个生物净化段11前后设置在两个过滤稳定段9之间，过水堰结构的前端设有节制闸4，过水堰结构与节制闸4之间由混凝土护底12过渡相连，过滤稳定段9、吸附净化段10和生物净化段11均为钢丝笼体结构，钢丝笼体外侧设有钢筋骨架17，钢丝笼体内部设有钢丝网18，每个钢丝笼体与混凝土槽8之间均形成卡合连接。
如图1-7所示，一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，节制闸4为常闭式结构；过滤稳定段9是在钢丝笼体内填充若干个袋装小块石19构成，钢丝笼体上方设有启闭式笼门；吸附净化段10是在钢丝笼体内填充若干个袋装沸石20构成，钢丝笼体上方设有启闭式笼门；生物净化段11是在钢丝笼体内插接弹性填料插板21构成，钢丝笼体内的钢筋骨架17上设置多个插槽，弹性填料插板21是由多个弹性立体填料16间隔均匀排列而成的板状结构；混凝土槽8为矩形槽或三角形槽中的一种。过水堰的高度与排水沟日常水位高程14相等。整个过水堰的透水流量等于或大于农田设计日常流量，过水堰的堰顶高程为排水沟的日常水位高程，这样过水堰在满足农田日常降渍功能的同时，也能满足排水沟排出设计排涝流量的要求。过水堰的渗透流量通过调节前后段小块石过滤稳定段的密实度和小石块大小实现。
如图1-7所示，一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构的实施步骤如下：
(1)先进行节制闸4的施工，节制闸4为常闭式结构，在排水沟中拦蓄一定水位，起到水的自净作用；
(2)预制混凝土槽8、混凝土护坡7和混凝土护底12；
(3)开挖堰身处的土方，并整平夯实，安装预制的混凝土槽8和混凝土护坡(7)；
(4)在混凝土槽8内设置一段钢丝笼体用于制作过滤稳定段9，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装小块石19，一方面起到稳定透水作用，并可通过调节小块石大小和密实度来确保其透水量；另一方面可以阻隔沟渠排水中的树叶、植物茎叶等漂浮物，防止其对后道装置的堵塞；
(5)在过滤稳定段9钢丝笼体的后方连续设置两段钢丝笼体用于制作吸附净化段10，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装沸石20，形成很多空腔的架状结构，具有强吸附性、离子交换性、催化和耐酸等性能；
(6)在吸附净化段10钢丝笼体的后方设置一段钢丝笼体用于制作生物净化段11，打开钢丝笼体上方的笼门，在钢丝笼体内***弹性填料插板21，藻类细胞群能够附到填充物表面进行生长，逐渐形成固着藻膜，可吸收氮、磷元素，吸附过量的营养元素去除水体污染物质，可促进水质净化和水环境修复；
(7)在生物净化段11钢丝笼体的后方设置一段钢丝笼体用于制作过滤稳定段9，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装小块石19，再次起到稳定和过滤净化的作用。
Claims (7)
1.一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，包括与所述过水堰构成完成灌排体系的灌溉泵站(6)、灌溉渠(1)、排水沟(2)和河流(5)，所述过水堰结构设置在接近河流处的排水沟过流断面内；其特征在于：所述过水堰结构由混凝土槽(8)、过滤稳定段(9)、吸附净化段(10)和生物净化段(11)组合构成；所述过滤稳定段(9)设置在过水堰结构的前后两头，两个所述吸附净化段(10)和一个生物净化段(11)前后设置在两个过滤稳定段(9)之间，所述过水堰结构的前端设有节制闸(4)，所述过水堰结构与节制闸(4)之间由混凝土护底(12)过渡相连，所述过滤稳定段(9)、吸附净化段(10)和生物净化段(11)均为钢丝笼体结构，所述钢丝笼体外侧设有钢筋骨架(17)，所述钢丝笼体内部设有钢丝网(18)，每个所述钢丝笼体与混凝土槽(8)之间均形成卡合连接。
2.根据权利要求1所述的一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，其特征在于：所述节制闸(4)为常闭式结构。
3.根据权利要求1所述的一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，其特征在于：所述过滤稳定段(9)是在钢丝笼体内填充若干个袋装小块石(19)构成，钢丝笼体上方设有启闭式笼门。
4.根据权利要求1所述的一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，其特征在于：所述吸附净化段(10)是在钢丝笼体内填充若干个袋装沸石(20)构成，钢丝笼体上方设有启闭式笼门。
5.根据权利要求1所述的一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，其特征在于：所述生物净化段(11)是在钢丝笼体内插接弹性填料插板(21)构成，钢丝笼体内的钢筋骨架(17)上设置多个插槽，弹性填料插板(21)是由多个弹性立体填料(16)间隔均匀排列而成的板状结构。
6.根据权利要求1所述的一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构，其特征在于：所述的混凝土槽(8)为矩形槽或三角形槽中的一种。
7.如权利要求1所述的一种装配式减轻非点源污染的排水沟过水堰结构的实施方法，其特征在于，实施步骤如下：
(1)先进行节制闸(4)的施工，节制闸(4)为常闭式结构，在排水沟中拦蓄一定水位，起到水的自净作用；遇大暴雨时，闸门打开；
(2)预制混凝土槽(8)、混凝土护坡(7)、混凝土护底（12）；
(3)开挖堰身处的土方，并整平夯实，安装预制的混凝土槽(8)和混凝土护坡(7)；
(4)在混凝土槽(8)内设置一段钢丝笼体用于制作过滤稳定段(9)，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装小块石(19)，一方面起到稳定透水作用，并可通过调节小块石大小和密实度来确保其透水量；另一方面可以阻隔沟渠排水中的树叶、植物茎叶等漂浮物，防止其对后道装置的堵塞；
(5)在过滤稳定段(9)钢丝笼体的后方连续设置两段钢丝笼体用于制作吸附净化段(10)，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装沸石(20)，形成很多空腔的架状结构，具有强吸附性、离子交换性、催化和耐酸等性能；
(6)在吸附净化段(10)钢丝笼体的后方设置一段钢丝笼体用于制作生物净化段(11)，打开钢丝笼体上方的笼门，在钢丝笼体内***弹性填料插板(21)，藻类细胞群能够附着到填充物表面进行生长，逐渐形成固着藻膜，可吸收氮、磷元素，去除水体污染物质，可促进水质净化和水环境修复；
(7)在生物净化段(11)钢丝笼体的后方设置一段钢丝笼体用于制作过滤稳定段(9)，打开钢丝笼体上方的笼门，往钢丝笼体内填充袋装小块石(19)，再次起到稳定和过滤净化的作用。
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