專利名稱：一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件及制作方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境工程技術領域，具體涉及一種用于消浪控藻、攔藻引藻，進而凈化水質的復合生態(tài)構件的設計及其應用方法。背景技術：
在大型湖泊中，風浪等水動力作用頻繁地擾動湖底沉積物，沉積物中營養(yǎng)鹽大量釋放， 對于藍藻水華的形成、富集具有直接的驅動作用，如何在降低風浪不利影響的同時控制藍藻水華是工程中的難題之一。經專利及文獻檢索，發(fā)現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境工程技術領域中，有一些消浪、攔藻措施。胡維平發(fā)明的一種消浪用竹排(專利號200620072816. 6)，消浪功能明顯，但不具有生態(tài)凈化功能；李文朝設計的湖泊沿岸帶綜合消浪裝置(專利號200410014926. 2)，包括木籬式消浪帶、攔網式柔性消浪帶、人工堤岸前波浪吸收帶三部分，在浪擊帶前沿設置消浪屏障，同時沿剛性湖堤岸設置波浪吸收帶，消除反射浪，但是該屏障在近岸帶較為有效，對于離岸較遠以及深水區(qū)不適宜；國內張芳海等設計的擋藻圍隔裝置(專利號200520125530)，由至少一個圍隔單元組成，每個圍隔單元包括浮子帶、裙體，并在下部設置有配重鏈；同時，相鄰兩個圍隔單元之間通過連接環(huán)和搭扣的配合密封連接在一起，該技術能夠有效攔截藻類， 但并沒有控藻的功能。因此，目前，對于深水區(qū)內適用的具有控藻生態(tài)功能的消浪攔藻裝置仍然是個空白。因而，研制可在風浪較大的富營養(yǎng)湖泊使用的一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件是非常必要的。三、發(fā)明內容本發(fā)明需要解決的問題是
發(fā)明一種可應用于風浪較大的富營養(yǎng)湖泊的消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件。該方法具有抗浪強度高、消浪效果顯著、隨波性穩(wěn)定，在有效攔藻同時實現(xiàn)控藻引藻等優(yōu)點，適用于風浪較大的開闊水域的生態(tài)綜合治理。本發(fā)明的技術方案是
本發(fā)明主要包括兩部分組成雙層消浪控藻帶以及平行位于雙層消浪控藻帶內側20 m 處的單層攔藻引藻帶，見附圖1-2。雙層消浪控藻帶主體結構為平行寬15 m的雙層消浪圍隔及消藻生物膜介質；消浪圍隔由圓木樁、聚乙烯絞絲漁網、石籠組成每隔5 m放置圓木樁，圓木樁直徑20 cm，高6 m，深入湖底2 m，圓木樁通過6#涂塑鋼絲繩連接固定聚乙烯絞絲漁網；漁網上部由高3. 5 m 的三層聚乙烯絞絲漁網，漁網直徑O. 1-0.2 mm，網目O. 1-0.2 cm，疊置而成，基部為高50 cm 的單層聚乙烯絞絲漁網，便于在圍隔基部進行內外兩側水體交換，可有效削減水壓；同時， 圍隔底部掛墜直徑20 cm石籠固定，石籠內填置石塊，外層包裹橡膠以鋼絲軋緊，以提高抗風浪能力，增強雙層消浪控藻帶的穩(wěn)定性，見附圖3 ;在雙層消浪控藻帶的平行圓木樁間連接6#涂塑鋼絲繩，懸掛轉接溶藻菌的消藻生物膜介質，該介質直徑20 cm，排列間隔為5m， 有效的控制藍藻；同時，消藻生物膜介質及聚乙烯絞絲漁網表面可附著大量微生物，微生物通過自身的新陳代謝分解水中的營養(yǎng)物質，在消藻控藻的同時，能有效去除水體污染物，增強了湖泊水體自凈能力，見附圖4。單層攔藻引藻帶由圓木樁、鋼管、腈綸布、浮游及石籠組成；單層攔藻引藻帶兩端通過直徑20cm，環(huán)徑6 mm的鋼環(huán)，將高4m的腈綸布固定于鋼管，鋼管高7m，直徑15cm，壁厚5mm,深入湖底2. 5m,鋼環(huán)外嵌在鋼管上,從鋼管頂端30cm處開始布置,每間隔50cm布置一個，共8個鋼環(huán)，鋼環(huán)固定則有利于使腈綸布裙體隨著水位變化而上下滑動；腈綸布裙體整體位于雙排圓木樁間，該木樁高5. 5m,直徑20cm,深入湖底I. 5 m,每IOm放置一組圓木樁，組間平行距離5m，平行木樁間通過直徑IOmm尼龍繩聯(lián)接，確保單層攔藻引藻帶在雙排木樁間浮動，并隨水動力和風浪的變化而產生適應性的調整，見附圖5、附圖7 ;腈綸布裙體頂部連接直徑30cm加密圓柱形浮球帶以保持懸浮力，底部則以直徑20cm石籠沉墜，其中， 加密圓柱形浮球外層包裹橡膠防水層，以防止破碎，其基部通過300mm*30mm*2. 5mm不銹鋼扁擔與10#不銹鋼螺栓，30#墊片鎖緊；石籠內填置石塊，外層包裹橡膠以鋼絲軋緊，見附圖 6。該消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件的研究實驗是以太湖作為研究對象，其技術參數(shù)適用于太湖，具體技術參數(shù)應與實際應用的水域特征相結合，進行調整；具體應遵循 復合生態(tài)構件內平行圍隔之間的間距，應保證在湖泊歷史最大波長的2倍及以上，以確保消浪及攔藻效果；復合生態(tài)構件的高度應由湖泊的最大波高及水深共同決定，確保圍隔高于湖泊歷史最高水位。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比其有益效果是
與現(xiàn)有消浪、攔藻技術的單一功能相比，消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件有效實現(xiàn)了在大規(guī)模水域內消浪、控藻、攔藻、引藻的復合型生態(tài)防護。該構件抗浪強度高、消浪效果顯著可調節(jié)性強、隨波性穩(wěn)定，可根據(jù)具體水動力、風力等條件，能夠在年水位變化明顯的大型湖泊中運用，在抗風消浪的基礎上，實現(xiàn)控藻消藻及攔藻引藻的有機結合。通過該構件的使用，能夠有效隔離富營養(yǎng)化污染水域內藍藻，保護水質，為水生態(tài)系統(tǒng)恢復提供的良好的基礎，對湖泊水環(huán)境防護與修復有重要意義。四

圖I:消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件俯視圖
A :圓木樁；B :鋼管；C :三層聚乙烯絞絲漁網；D :單層聚乙烯絞絲漁網；E :石籠；F 6# 涂塑鋼絲繩；G :生物膜介質；H :浮球帶；1 :腈綸布裙體J :尼龍繩；K :鋼環(huán)；L :湖床。圖2 :消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件平面圖
A :圓木樁；B :鋼管；F 6#涂塑鋼絲繩；H :浮球帶J :尼龍繩。圖3 :雙層消浪控藻帶立面圖
A :圓木樁；C :三層聚乙烯絞絲漁網；D :單層聚乙烯絞絲漁網；E :石籠；F 6#涂塑鋼絲繩；L :湖床。圖4 :雙層消浪控藻帶剖面圖
A :圓木樁；F 6#涂塑鋼絲繩；G :生物膜介質；L :湖床。圖5 :單層攔藻引藻帶側面圖
A :圓木樁；B :鋼管；E :石籠；H :浮球帶；1 :腈綸布裙體；K :鋼環(huán)；L :湖床；M10#不銹鋼螺栓及30#墊片；N :不銹鋼扁擔；L :湖床。
圖6 :單層攔藻引藻帶剖面圖
E :石籠；1 :腈綸布裙體；M :10#不銹鋼螺栓及30#墊片；N :不銹鋼扁擔；0 :加密浮球； P :橡膠；Q :鋼絲。圖7 :單層攔藻引藻帶——鋼環(huán)連接腈綸布與鋼管結構圖 B:鋼管；I:腈綸布裙體；K:鋼環(huán)。五具體實施例方式
上述消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件的使用方法。(I)該技術是在消浪控藻的基礎上，利用風場、流場驅動力進行攔藻、引藻，應根據(jù)實際的水文地理條件，充分考慮項目區(qū)水域常年風向、水位變化和湖底淤泥分布等因素，結合當?shù)刂鲗эL向，尤其是夏、秋季主導風向，設置復合生態(tài)構件的放置位置，以最大程度的實現(xiàn)攔藻、引藻功能，有利于藍藻向湖濱富集，結合設置藍藻打撈點，有助于機械除藻；(2)分別制作好圓木樁、鋼管、鋼環(huán)、浮球帶、 石籠以備用，依據(jù)設計圖所示，于水面標定圓木樁、鋼管之預定打設位置，并經工程勘視合格后通過工程作業(yè)船開始打樁；將制好的聚乙烯絞絲漁網底部懸掛石籠連接在圓木樁上， 腈綸布裙體頂端連接浮球帶、底部懸掛石籠通過鋼環(huán)連接套嵌在鋼管上，依次建設雙層消浪控藻帶及單層攔藻引藻帶；在雙層消浪控藻帶上懸掛消藻生物膜介質，并后期做好巡視、 檢查與維護工作。實施案例
本發(fā)明在2010年無錫環(huán)太湖(亮河灣-大溪港)濕地修復一期工程中應用，在環(huán)太湖 2357畝工程水域中，結合無錫亮河灣夏季冬季主風向、常年水位變化，水深、淤泥深等分布情況，并考慮對貢湖水源地的保護功能，在距太湖大堤內側300-500 m處構建消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件，全長4450 m，并在下風向的端口濱岸處設置藍藻打撈點。工程結束后，定期進行水環(huán)境監(jiān)測，監(jiān)測結果顯示在雙層消浪控藻帶及單層攔藻引藻帶之間的水體透明度最低，僅為11. 25 cm，浮游植物細胞密度高度高達1775萬個/L ;通過復合生態(tài)構件的設置，湖濱帶水域的浮游植物細胞密度僅為350萬個/L，水體透明度高達17cm，而復合生態(tài)構件以外的水體浮游植物細胞密度為1320萬個/L。該結果表明，本復合生態(tài)構件可顯著消浪，對湖濱帶植物的早期恢復起到防護作用；并且，在夏季水體富營養(yǎng)化程度嚴重時， 具有顯著的控藻、攔藻、引藻功能，實現(xiàn)生物消藻及機械除藻的有機結合，降低水體藻密度， 凈化水質。
權利要求
1.一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件，其特征是由雙層消浪控藻帶和平行位于雙層消浪控藻帶內側20 m處的單層攔藻引藻帶兩部分構成。
2.根據(jù)權利要求I所述一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件，其特征是雙層消浪控藻帶主體結構為平行寬15 m的雙層消浪圍隔及消藻生物膜介質；雙層消浪圍隔由圓木樁、 聚乙烯絞絲漁網及石籠組成，每隔5 m放置圓木樁，圓木樁通過6#涂塑鋼絲繩連接固定聚乙烯絞絲漁網；漁網上部由高3. 5 m的三層聚乙烯絞絲漁網疊置而成，基部為高50 cm的單層聚乙烯絞絲漁網，便于在圍隔基部進行內外兩側水體交換，可有效削減水壓；同時，圍隔底部掛墜直徑20cm的石籠固定，以提高抗風浪能力，增強雙層消浪控藻帶的穩(wěn)定性；在雙層消浪控藻帶的平行圓木樁間連接6#涂塑鋼絲繩，懸掛轉接溶藻菌的消藻生物膜介質。
3.根據(jù)權利要求I所述一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件，其特征是單層攔藻引藻帶由圓木樁、鋼管、腈綸布、浮游及石籠組成；單層攔藻引藻帶兩端通過鋼環(huán)將高4m腈綸布固定于鋼管，鋼環(huán)外嵌在鋼管上，間隔50cm，共8個鋼環(huán)，鋼環(huán)固定則有利于使腈綸布裙體隨著水位變化而上下滑動；每IOm放置一組圓木樁，組間平行距離5m，木樁間通過直徑 IOmm的尼龍繩聯(lián)接，確保腈綸布裙體在雙排木樁間水體中浮動，隨水動力和風浪的變化而產生適應性的調整；腈綸布裙體頂部連接直徑30cm的加密圓柱形浮球帶以保持懸浮力，底部則以直徑20cm的石籠沉墜，增強單層攔藻引藻帶的穩(wěn)定性。
4.根據(jù)權利要求I所述一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件的制作方法，其特征是分別制作好圓木樁、鋼管、鋼環(huán)、浮球帶、石籠以備用，通過工程作業(yè)船進行水上作業(yè)，將圓木樁、鋼管打入湖底固定，依次建設雙層消浪控藻帶及單層攔藻引藻帶，并在雙層消浪控藻帶上懸掛消藻生物膜介質，后期做好巡視、檢查與維護工作。
5.根據(jù)權利要求I所述一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件的使用方法，其特征是根據(jù)實際的水文地理條件，充分考慮項目區(qū)水域常年風向、水位變化和湖底淤泥分布因素， 結合當?shù)刂鲗эL向，尤其是夏、秋季主導風向，設置復合生態(tài)構件的位置、彎曲度，以最大程度的實現(xiàn)攔藻、引藻功能；在下風向濱岸處設置藍藻打撈點，實現(xiàn)物理攔藻、生物消藻及機械除藻的有機結合，降低水體藻密度，凈化水質。
6.權利要求I所述一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件在風浪較大的富營養(yǎng)湖泊抗風消浪工程或生態(tài)恢復工程中的應用。
全文摘要
本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境工程技術領域。具體涉及一種消浪控藻、攔藻引藻復合生態(tài)構件的設計，可應用于大型水體的生態(tài)恢復工程。該系統(tǒng)由雙層消浪控藻帶和單層攔藻引藻帶兩部分組成，雙層消浪控藻帶由圓木樁、聚乙烯絞絲漁網、石籠及消藻生物膜組成，在消浪的同時實現(xiàn)有效控藻；在雙層消浪控藻帶的內側建設以圓木樁、鋼管、腈綸布、浮球體、石籠構建的單層攔藻引藻帶，利用風力與湖流驅動，進一步攔藻引藻。該發(fā)明具有抗浪強度高、消浪效果顯著、隨波性穩(wěn)定、可調節(jié)性強，能夠在風浪較大的富營養(yǎng)湖泊中運用，在抗風消浪的基礎上，實現(xiàn)控藻消藻及攔藻引藻的有機結合，對湖泊水環(huán)境防護與修復有重要意義。
文檔編號E02B3/06GK102587317SQ20121002313
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權日2012年2月2日
發(fā)明者劉華, 夏露, 姜昊, 安樹青, 徐德琳, 於夢秋, 王慶, 蔡穎, 龔蕾婷 申請人:南京大學