一種生態(tài)友好型堰壩及水體凈化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生態(tài)友好型堰壩，包括壩體、綠色凈化器、門庫和控制系統(tǒng)，所述的綠色凈化器設(shè)置在所述的壩體的上方，與壩體頂部之間形成水流通道；所述的門庫設(shè)于河道岸邊，用于容納所述的綠色凈化器；所述的控制系統(tǒng)與綠色凈化器相連接，所述的控制系統(tǒng)控制所述的綠色凈化器在門庫和壩體頂部之間轉(zhuǎn)動。還公開了一種水體凈化方法，包括以下步驟：當(dāng)水位超過設(shè)計水位時，將綠色凈化器移入門庫；當(dāng)水位未超過設(shè)計水位時，將綠色凈化器放置于堰壩頂部，通過綠色凈化器對河流進(jìn)行凈化。本發(fā)明克服現(xiàn)有堰壩對水動力條件、水體環(huán)境、生物遷徙的負(fù)面影響，并增強(qiáng)堰壩的景觀視覺效果。
【專利說明】一種生態(tài)友好型堰壩及水體凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于堰壩的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言涉及一種生態(tài)友好型堰壩以及利用該堰壩進(jìn)行的水體凈化的方法。
[0002]
技術(shù)背景
[0003]我國擁有眾多的堰壩，尤其在山丘區(qū)河道中，人們?yōu)榱斯喔?、生活需要，修建了大量的堰壩。這些傳統(tǒng)堰壩是一種橫跨河道的擋水建筑物，僅僅考慮了防洪、蓄水、灌溉功能，而未考慮河流生態(tài)、環(huán)境的要求。這些堰壩對河流生態(tài)環(huán)境存在一定的負(fù)面影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(I)水動力條件的改變。傳統(tǒng)堰壩橫跨河道，阻隔了原有通常的河道徑流，堰壩上游水位抬高，產(chǎn)生靜水區(qū)，下游流速減小，水量減少，甚至?xí)霈F(xiàn)下游斷流；(2)水質(zhì)惡化。由于堰壩上下游水流流速減小，會導(dǎo)致水體含氧量減小，水體營養(yǎng)物質(zhì)、污染物質(zhì)得不到有效稀釋和擴(kuò)散，極易造成堰壩上游發(fā)生水體富營養(yǎng)化，水質(zhì)惡化；(3)生物遷徙通道喪失。由于水動力條件的改變，堰壩上下游生物棲息、生長、繁衍的生境均發(fā)生了改變，尤其是阻斷了生物上下游自由洄游、遷徙的通道，這些條件的改變，使原有生存的生物無法生存，從而造成生物多樣性的降低，甚至?xí)斐赡承┱湎∥锓N的滅絕。此外堰壩由單純的水泥石或土石組成沒有美化景觀的作用。
[0004]水利工程對生態(tài)環(huán)境的影響是廣泛而深遠(yuǎn)的，我們在興建水利工程的同時要特別注意水利工程與環(huán)境組成的協(xié)調(diào)和平衡問題，使它們組成一個更為和諧的系統(tǒng)。當(dāng)前水利工作者急需樹立起生態(tài)保護(hù)的意識，充分意識到環(huán)境改善在水利工程建設(shè)中的重要地位，現(xiàn)代水利事業(yè)發(fā)展方向是變工程水利為資源水利、生態(tài)水利，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有堰壩對水動力條件、水體環(huán)境、生物遷徙的負(fù)面影響，并增強(qiáng)堰壩的景觀視覺效果。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，提供一種生態(tài)友好型堰壩，包括壩體，其特征在于:所述堰壩還包括綠色凈化器、門庫和控制系統(tǒng)，綠色凈化器設(shè)置于壩體上方，與壩體頂部之間形成水流通道；門庫設(shè)置于河道岸邊，用于容納綠色凈化器；啟閉控制器控制綠色凈化器在門庫和壩體頂部之間轉(zhuǎn)動。
[0007]優(yōu)選的，所述的綠色凈化器由浮框、基質(zhì)籃和水生植物組成，水生植物設(shè)置在基質(zhì)籃內(nèi)，基質(zhì)籃設(shè)置在浮框上。
[0008]優(yōu)選的，所述的門庫為設(shè)置于河道岸邊的一個小型平臺，由水泥和石塊砌筑而成。
[0009]優(yōu)選的，所述的控制系統(tǒng)由電腦處理器、啟閉控制器和水位傳感器組成，其中，所述的電腦處理器分別與水位傳感器和啟閉控制器連接，所述的啟閉控制器由開關(guān)、電機(jī)和鎖扣組成。[0010]優(yōu)選的，所述的生物遷徙通道由進(jìn)口、休息池、齒坎、出口組成。其中齒坎用于減小水流動能，減小水流流速，微生物上溯形成休息池。
[0011]本發(fā)明還提供了一種采用上述生態(tài)友好型堰壩進(jìn)行的水體凈化方法，包括以下步驟:當(dāng)水位超過設(shè)計水位時，將綠色凈化器移入門庫；當(dāng)水位未超過設(shè)計水位時，將綠色凈化器放置于堰壩頂部，通過綠色凈化器對水體進(jìn)行凈化。
[0012]優(yōu)選的，包括以下步驟:
1)通過水位傳感器讀取水位；
2)將水位數(shù)據(jù)傳輸至電腦處理器；
3)電腦處理器判斷水位是否超過設(shè)計水位，如果超過設(shè)計水位，則啟動啟閉控制器，將綠色凈化器移入門庫；如果水位沒有超過設(shè)計洪水位，則分析綠色凈化器所在位置，當(dāng)綠色凈化器處在堰壩壩頂位置，則保持綠色凈化器位置不動，使綠色凈化器能夠繼續(xù)工作；當(dāng)綠色凈化器處在門庫位置，則由啟閉控制器控制綠色凈化器移至堰壩頂部，使綠色凈化器投入對河流的凈化工作；
4)反復(fù)進(jìn)行上述步驟I)_3)。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
1.安全效益:本發(fā)明既具有蓄水、灌溉功能，由能有效滿足行洪要求，保證防洪安全。另夕卜，本發(fā)明是在傳統(tǒng)堰壩的基礎(chǔ)上引入魚道和自動裝置，不會對結(jié)構(gòu)組成和運(yùn)行產(chǎn)生阻礙，并不會對傳統(tǒng)堰壩產(chǎn)生不利的因素，是一種非常安全的發(fā)明；
2.環(huán)境、生態(tài)效益:本發(fā)明能調(diào)蓄洪水、削減污染和改善水質(zhì)、保護(hù)生物多樣性。此堰壩除了可以使河道保持一定的水位，達(dá)到蓄水的目的外，還可以將河流中的水進(jìn)行處理，吸收因過量施肥而流失到水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，防止水體的富營養(yǎng)化問題的發(fā)生，生物遷徙通道的設(shè)計給了水生動物一個很好的遷徙途徑，保護(hù)了河流的生物多樣性；
3.經(jīng)濟(jì)效益:這種生態(tài)友好型堰壩節(jié)省了大量的治理耗資，采用原生態(tài)的方法，與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，不僅達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的，也為河流上下游地區(qū)提供了更好的水源條件，直接切入美麗中國的號召，也在一定程度推動了旅游業(yè)的發(fā)展，達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)效益；
4.美化壩體，帶來一定的景觀視覺效果:
綠色是大自然的本色，能夠給我們帶來一定的視覺沖擊，讓我們得到放松。青蔥綠色是生態(tài)的象征，是美麗中國的代名詞，在堰壩上引進(jìn)這種設(shè)施，不僅能得到想要的經(jīng)濟(jì)效益、水體環(huán)境改善等效果，也能增添堰壩景觀，較之傳統(tǒng)的堰壩來說更具特色。
[0014]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明生態(tài)友好型堰壩的橫斷面布置圖。
[0016]圖2是本發(fā)明生態(tài)友好型堰壩的縱斷面布置圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的綠色凈化器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的裝置連接圖。
[0019]圖5是本發(fā)明的控制系統(tǒng)工作原理流程圖。
[0020]圖6是本發(fā)明的生物遷徙通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中，1一轉(zhuǎn)軸；2—綠色凈化器；2a—浮框；2b—基質(zhì)籃；2c—水生植物；3—水位傳感器；4一啟閉控制器；5 —電腦處理器；6—鎖扣；7—生物遷徙通道；8—壩體；9一門庫；10—7_Κ面線；11 一休息池；12—7_Κ生動物；13—齒坎
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于所描述的本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0024]如圖1至圖5所示的生態(tài)友好型堰壩，包括壩體8、門庫9、控制系統(tǒng)、生物遷徙通道7和綠色凈化器2，各組成具體結(jié)構(gòu)如下:
1.堰壩壩體8 (見附圖1，附圖2)
由石塊混凝土砌成或卵石混凝土澆筑成，橫豎向鋼筋配筋符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此種堰壩不同于傳統(tǒng)的堰壩，它不需要抬高水位至幾十甚至上百米，強(qiáng)度條件沒有大型堰壩那樣的要求，不過相應(yīng)材料配比、構(gòu)件組成機(jī)理都是一樣的，強(qiáng)度條件符合一定的規(guī)范要求，扮演了河道建設(shè)中的一個極其重要的角色。
[0025]2.門庫9 (見附圖1，附圖2)
門庫9是設(shè)置在岸邊的一個小型平臺，由水泥和石塊砌筑而成，大小適于綠色凈化器2的放置。當(dāng)水位上漲時綠色凈化器2由控制系統(tǒng)自動控制移入門庫，可以有效保護(hù)好綠色凈化器，同時也可以減小對水流的阻擋，從而滿足防洪的要求；當(dāng)水位降低到安全范圍時綠色凈化器2又由控制系統(tǒng)推回至壩體8的頂部繼續(xù)工作。
[0026]3.綠色凈化器2及其它各部分相對位置示意(見附圖1，附圖2，附圖3)
綠色凈化器2由浮框2a、基質(zhì)籃2b及水生植物2c組成?；|(zhì)籃2b中裝有一定的基質(zhì)，既能能為籃中水生植物提供生長基質(zhì)，又能吸附水體污染物?；诖?，綠色凈化器2能對河流污水進(jìn)行處理,具有凈化水體環(huán)境的作用。而且通過對植物的成長情況以及體內(nèi)成分分析可以很好的知道水環(huán)境的相應(yīng)情況。此外堰壩上多了一條綠色的風(fēng)景線，改變傳統(tǒng)堰壩的單調(diào)性，美化了環(huán)境。
[0027]綠色凈化器2工作時位于堰壩壩體8的上方，與堰壩壩體8頂部之間保留一定的空間，保證水流順利流過，保證水流順暢。綠色凈化器2可根據(jù)防洪要求，通過水位傳感器3反映的水位變化情況以及啟閉控制器4的控制作用繞著銷釘來回轉(zhuǎn)動于門庫9和堰壩壩體8的頂部之間。
[0028]4.控制系統(tǒng)(見附圖4，附圖5)
水位傳感器3:實(shí)時監(jiān)測河流水位變化狀況，并及時反饋信息給電腦處理器5，讓其作出相應(yīng)的處理。
[0029]電腦處理器5:接收傳感器傳送過來的數(shù)據(jù)，并作出相應(yīng)的處理，將處理信息發(fā)送給啟閉控制器3。[0030]啟閉控制器4:接收由電腦處理器5發(fā)來的信號，作出相對應(yīng)的控制，例如由于水位升高而將綠色凈化器2移入門庫和水位下降到一定值后將綠色凈化器2移至堰壩壩體8的頂部的過程。
[0031]鎖扣6:為固定和放開綠色凈化器2的裝置。
[0032]5.生物遷徙通道7 (見附圖6)
生物遷徙通道7的設(shè)計主要考慮生物上溯習(xí)性。生物遷徙通道由進(jìn)口、槽身、出口組成。其由磚塊砌成后在其表面均勻的抹一層適當(dāng)厚度的混凝土或者直接用鋼筋混凝土澆筑。前者雖然便于施工，不過鋼筋混凝土澆筑的會更堅(jiān)固，性價比更高。其中用齒坎來減小水流的動能，減緩其流速，形成生物的臨時休息池，從而使得生物能夠順利完成回溯，這樣可以不破壞生態(tài)系統(tǒng)，保持生態(tài)平衡。
[0033]6.工作步驟(見附圖5)
本發(fā)明的生態(tài)友好型堰壩工作時，通過以下步驟進(jìn)行:1)通過水位傳感器3讀取水位；
2)將水位數(shù)據(jù)傳輸至電腦處理器5 ;3)電腦處理器5判斷水位是否超過設(shè)計水位，如果超過設(shè)計水位，則啟動啟閉控制器4，將綠色凈化器2移入門庫9，繼續(xù)讀取水位；如果水位沒有超過設(shè)計洪水位，則分析綠色凈化器2所在位置，當(dāng)綠色凈化器2處在堰壩壩頂位置，則保持綠色凈化器2位置不動，使綠色凈化器2能夠繼續(xù)工作；當(dāng)綠色凈化器2處在門庫位置，則由啟閉控制器4控制綠色凈化器2移至堰壩頂部，使綠色凈化器2投入對河流的凈化工作；4)反復(fù)進(jìn)行上述步驟I)-3)。
[0034]以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種生態(tài)友好型堰壩，包括壩體，其特征在于，還包括綠色凈化器、門庫和控制系統(tǒng)，所述的綠色凈化器設(shè)置在所述的壩體的上方，與壩體頂部之間形成水流通道；所述的門庫設(shè)于河道岸邊，用于容納所述的綠色凈化器；所述的控制系統(tǒng)與綠色凈化器相連接，所述的控制系統(tǒng)控制所述的綠色凈化器在門庫和壩體頂部之間轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生態(tài)友好型堰壩，其特征在于，所述的綠色凈化器包括浮框、基質(zhì)籃和水生植物，所述的水生植物設(shè)置在基質(zhì)籃內(nèi)，所述的基質(zhì)籃設(shè)置在浮框上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生態(tài)友好型堰壩，其特征在于，所述的門庫為一個小型T D O
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生態(tài)友好型堰壩，其特征在于，所述的門庫由水泥和石塊砌筑而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生態(tài)友好型堰壩，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)由電腦處理器、啟閉控制器和水位傳感器組成，其中，所述的電腦處理器分別與水位傳感器和啟閉控制器連接，所述的啟閉控制器由開關(guān)、電機(jī)和鎖扣組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的一種生態(tài)友好型堰壩，其特征在于，所述的堰壩還包括生物遷徙通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中的任一項(xiàng)所述的一種生態(tài)友好型堰壩，其特征在于，所述的生物遷徙通道中設(shè)有齒坎。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的一種生態(tài)友好型堰壩，其特征在于，所述的生物遷徙通道由進(jìn)口、休息池、齒坎和出口組成，所述的休息池位于兩個相鄰的齒坎之間。
9.一種采用權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的生態(tài)友好型堰壩進(jìn)行的水體凈化方法，其特征在于，包括以下步驟:當(dāng)水位超過設(shè)計水位時，將綠色凈化器移入門庫；當(dāng)水位未超過設(shè)計水位時，將綠色凈化器放置于壩體頂部，通過綠色凈化器對水體進(jìn)行凈化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的水體凈化方法，其特征在于，利用如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)來控制綠色凈化器，包括以下步驟: 1)通過水位傳感器讀取水位； 2)將水位數(shù)據(jù)傳輸至電腦處理器； 3)電腦處理器判斷水位是否超過設(shè)計水位，如果超過設(shè)計水位，則啟動啟閉控制器，將綠色凈化器移入門庫；如果水位沒有超過設(shè)計洪水位，則分析綠色凈化器所在位置，當(dāng)綠色凈化器處在壩體頂部位置，則保持綠色凈化器位置不動，使綠色凈化器能夠繼續(xù)工作；當(dāng)綠色凈化器處在門庫位置，則由啟閉控制器控制綠色凈化器移至壩體頂部，使綠色凈化器投入對水體的凈化工作； 4)反復(fù)進(jìn)行上述步驟I)_3)。
【文檔編號】C02F3/32GK103866743SQ201410050825
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】夏繼紅, 余根聽, 朱亮 申請人:河海大學(xué)