CN109399800B - 一种河流湖泊径流污染梯级控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，包括初雨过滤截流渠、多级植物过滤净化带、生态木质驳岸以及水下软围栏；初雨过滤截流渠设置于水岸线车行道或水岸线人行道的临水侧，初雨过滤截流渠的临水侧设置有多级植物过滤净化带；多级植物过滤净化带包括依次连接的地被植物过滤带、湿身植物过滤带、挺水植物净化带和沉水植物净化带，湿身植物过滤带与挺水植物净化带之间设置有生态木质驳岸，沉水植物净化带上设有水下软围栏。本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统，有针对性的对初期雨水的污染进行有效控制和截流，大大的降低了地表径流对水体的污染，且集成性高、成本低、运营维护简便。
Description
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，涉及一种水环境综合治理中的控源截污技术领域。
背景技术
降雨径流污染是非点源污染中最为严重的，其污染的发生具有随机性和污染物的排放总量巨大的波动性，在对环境要求与日俱增的情况下，世界各国对其污染的控制都越来越重视，并投入巨大的人力和物力资源进行了大量的研究。随着我国城市化进程的不断加速，城区规模的扩大，土地利用的变更，出现大量的不透水地表，显著的改变了区域的水文过程。这些改变在增加地表径流量的同时，也导致地表径流对水体的污染。降雨径流污染按污染物的来源不同可以分为城市径流污染、农业生产污染、农村畜禽粪便污染、林区地表径流污染、矿区和建筑工地地表径流污染以及其他污染。地表径流中含多种有机物污染物、悬浮颗粒物、营养盐、重金属和有毒有机污染物等。
根据城市降雨径流污染形成的特点及其与排水系统的关系，相应的控制技术可简单分为源头削减、管路控制、末端处理等三种类型。在我国传统的城市雨水管理与治理工程中，多采用沉淀池、渗漏坑、多孔路面、储水池等最佳管理措施(BMP)技术，但是无法从源头上降低城市径流污染。低影响开发(LID)技术是通过分散的、小规模的源头控制机制来达到对暴雨所产生的径流和污染物的控制，并综合采用入渗、过滤、蒸发和蓄流等多种方式来减少径流排水量，使开发地区尽量接近自然的水文循环，从源头上降低城市径流污染。常见的LID措施有生物滞留池、植被过滤带、雨水收集槽等。但是目前很多的技术普遍存在技术措施单一、投资费用高、运营维护困难等问题。例如公开号为CN 103938518 A的专利公开了一种道路径流污染控制绿化系统构建方法，采用多重拦截污染物质，但是第一级采用的截污绿带内填充了大量小粒径的粉煤灰和砂石填料，在使用初期会有很好的治理效果，但是很快会因为填料被污堵而失去过滤功能，而且还会形成厌氧空间，使环境恶化；公开号为CN207546007 U的专利公开了一种雨水径流调节与污染物去除系统，采用动态过滤分离系统，处理效果好，但是有大量的机械传动机构和电气部件，在水岸边潮湿的环境中很容易发生故障；公开号为CN 207228302 U的专利公开了一种雨水径流污染截污设施，采用无动力结构，利用水力旋流去除污染物，而雨水水量一般不均匀，故该设施仅能在很小的雨量区间内有较好的污染控制效果，而且存在技术措施单一，需要大量的钢筋混凝土工程，投资高，与环境不协调的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种集成性高、成本低、运营维护简便的河流湖泊径流污染梯级控制系统，有针对性的对初期雨水的污染进行有效控制和截流，大大的降低了地表径流对水体的污染。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，包括初雨过滤截流渠、多级植物过滤净化带、生态木质驳岸以及水下软围栏；所述初雨过滤截流渠设置于河流或湖泊的水岸线车行道或水岸线人行道的临水侧，所述初雨过滤截流渠的临水侧设置有多级植物过滤净化带；所述多级植物过滤净化带包括依次连接的地被植物过滤带、湿身植物过滤带、挺水植物净化带和沉水植物净化带，所述地被植物过滤带靠近所述初雨过滤截流渠设置，所述湿身植物过滤带与所述挺水植物净化带之间设置有生态木质驳岸，所述沉水植物净化带上设有水下软围栏。
进一步地，所述初雨过滤截流渠的顶部设有雨水箅子，所述雨水箅子的相邻两根箅条之间的间距为20～30mm。
更进一步地，所述雨水箅子上铺设有鹅卵石，所述鹅卵石的粒径35~55mm，所述鹅卵石的铺设厚度为0.1～0.15m。
进一步地，所述初雨过滤截流渠的渠底和渠壁上均设置透水孔，所述透水孔的轴向中心线与所述透水孔对应的渠壁或渠底垂直。
进一步地，所述初雨过滤截流渠底部的横截面为弧形。
进一步地，所述地被植物过滤带铺设于斜坡面上，斜坡面的坡度为3%~10%。
进一步地，所述生态木质驳岸包括沿水面线沿线设置的木桩；所述木桩一部分埋于地下，另一部分露出地面。
进一步地，所述生态木质驳岸的背水面设有过滤土工布。
进一步地，所述水下软围栏包括围栏网和固定桩；所述固定桩的顶部露出水面，底部插入至水底的淤泥中；所述围栏网的底部与固定桩的底部连接，所述围栏网的顶部与所述固定桩的顶部连接。
更进一步地，所述围栏网的顶部设有浮力组件，所述浮力组包括通过塑料绳串联的若干浮球。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统通过初雨过滤截流渠、多级植物过滤净化带、生态木质驳岸和水下软围栏等多个系统有机结合，对河流或者湖泊的地表径流污染进行多系统、多维度的梯级协同控制，有针对性的对初期雨水的污染进行了有效控制和截流，大大的降低了地表径流对水体的污染，同时通过多种植物的生态位和生态木质驳岸的构建，景观上也得到了很大的提升；
（2）本发明采用了多梯级、多维度的系统控制：采用了十多级的梯级污染控制系统，并且涉及到物理、植物、生物等多个维度，处理效率高，效果保证率高；
（3）本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统的地表径流污染物的去除率高：COD（化学需氧量）去除率可到45~70%，BOD5（五日生化需氧量）去除率可到55~75%，SS（悬浮物）去除率可到65~90%，NH4-N（氨氮）去除率可到30~50%，TN（总氮）去除率可到40~70%，TP（总磷）去除率可到35~55%，重金属去除率可到70~85%；
（4）本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统的占地面积减小，系统中90%以上的组成部分均采用环境亲和力高的植物系统，可以结合水岸线的绿化以及水下森林的构建来同步协同实施，基本不需要额外占用土地；
（5）本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统的整个系统未采用任何的动力系统，无能耗，这对于维护和运行费用将大大的节省；
（6）本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统中各个组成部分均为投资很低的材料，而且大多数均可就地取材，同时可以与水岸线的绿化结合起来实施，又进一步的降低了投资；
（7）本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统运行维护费用低，仅需对植物进行一定的修整和维护，基本没有运行维护费用；
（8）本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统的稳定性好，通过设置了多梯级、多维度的系统控制，各系统之间有机结合，对地表径流进行协同控制，具有抗冲击负荷强和稳定性好的优点；
（9）本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统中绝大部分的组成部分均采用植物系统，具有很高的环境亲和力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统的竖向图；
图2为本发明实施例提供的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统的平面图；
图中：1、初雨过滤截流渠，2、雨水箅子，3、透水孔，4、鹅卵石，5、地被植物过滤带，6、湿身植物过滤带，7、过滤土工布，8、木桩，9、挺水植物净化带，10、沉水植物净化带，11、浮球，12、围栏网，13、固定桩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图2所示，本发明实施例提供一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，包括初雨过滤截流渠1、多级植物过滤净化带、生态木质驳岸以及水下软围栏；所述初雨过滤截流渠1设置于河流或湖泊的水岸线车行道或水岸线人行道的临水侧，所述初雨过滤截流渠1的临水侧设置有多级植物过滤净化带；所述多级植物过滤净化带包括依次连接的地被植物过滤带5、湿身植物过滤带6、挺水植物净化带9和沉水植物净化带10，所述地被植物过滤带5靠近所述初雨过滤截流渠1设置，所述湿身植物过滤带6与所述挺水植物净化带9之间设置有生态木质驳岸，所述沉水植物净化带10上设有水下软围栏。本发明提供的河流湖泊径流污染梯级控制系统通过初雨过滤截流渠1、多级植物过滤净化带、生态木质驳岸和水下软围栏等多个系统有机结合，并涉及到物理、植物、生物等多个维度，对河流或者湖泊的地表径流污染进行多系统、多维度的梯级协同控制，有针对性的对初期雨水的污染进行了有效控制和截流，大大的降低了地表径流对水体的污染，同时通过多种植物的生态位和生态木质驳岸的构建，景观上也得到了很大的提升。
进一步地，所述初雨过滤截流渠1的顶部设有雨水箅子2，所述雨水箅子2的相邻两根箅条之间的间距为20～30mm。雨水箅子2包括框体和多根直线型的箅条，箅条呈直线分布或者呈格栅状分布。雨水箅子低于车行道或人行道0.15~0.2m铺设。
更进一步地，所述雨水箅子2上铺设有鹅卵石4，所述鹅卵石4的粒径35~55mm，所述鹅卵石4的铺设厚度为0.1～0.15m。
进一步地，所述初雨过滤截流渠1的渠底和渠壁上均设置透水孔3，所述透水孔3的轴向中心线与所述透水孔3对应的渠壁或渠底垂直。渠壁上的透水孔3的轴向中心线与渠壁内表面垂直，渠底上的透水孔3的轴向中心线与渠底内表面垂直；透水孔3的水平间距为100~200mm，竖向间距为50~100mm。初期雨水通过透水孔3渗流地下，其中污染物质被土壤截流，在地下向水体潜流时，途径多级植物带的根系，污染物质被植物带的根系和根系周围的土壤生物带进行了吸收、降解；透水孔3、鹅卵石4结合多梯级多维度的控制，避免初雨过滤截流渠1堵塞，导致初雨过滤截流渠1失去了应有的功能，还会造成对环境的污染。
进一步地，所述初雨过滤截流渠1底部的横截面为弧形。本实施例的初雨过滤截流渠1的渠宽为0.3~0.5m，深度为0.3~0.5m，初雨过滤截流渠1横截面的上部为矩形，底部为弧形。
进一步地，所述地被植物过滤带5铺设于斜坡面上，斜坡面的坡度为3%~10%。地被植物过滤带5的一端与初雨过滤截流渠1相接，地被植物过滤带5沿初雨过滤截流渠1向下倾斜设置，采用斜坡形式，坡向水面，宽度为3~5m；地被植物过滤带5采用根系发达的耐旱、涝的地被植物，如牛筋草和狗尾巴草等。地被植物过滤带5对漫流过初雨过滤截流渠1的污染物质进行截流、过滤和降解。
进一步地，本实施例中湿身植物过滤带6与地表植物过滤带5的临水端相接，宽度宜为1~2m，采用特耐水湿、萌芽力强，根系发达，生长迅速的灌木或乔木，如垂柳、水杉等。湿身植物过滤带6对漫流过地被植物过滤带5的污染物质进行截流、过滤和降解。
进一步地，所述生态木质驳岸包括沿水面线沿线设置的木桩8；所述木桩8一部分埋于地下，另一部分露出地面。木桩8可采用杉木桩，桩径为50~100mm，露出地面的桩长为150~300mm，地面以下的桩长为0.8~1.5m，桩底采用锲型，桩顶为圆形，桩身为圆柱型，桩身保留树皮，且桩身与地面垂直，连续布置。
进一步地，所述生态木质驳岸的背水面设有过滤土工布7。过滤土工布7与地面垂直，顶部与木桩8顶部平齐，地下长度为0.2~0.5mm，采用面积密度不小于200 g/m2的长丝透水土工布。过滤土工布7对径流中的污染物质，特别是粒径细小的沙状悬浮物进行截流过滤，防止进入水体，该粒径细小的沙状悬浮物进入水体后很难沉淀，严重影响水体的透明度和透光度。
进一步地，本实施例中挺水植物净化带9设置于木质驳岸的临水侧，宽度宜为0.5~1.5m，采用耐污能力强、枝叶繁茂、根系发达、抗病能力强的挺水植物，如芦苇、美人蕉、菖蒲、再力花等。挺水植物净化带9对通过生态木质驳岸的污染物质进行截流、过滤和降解；同时，对于大气降尘引起的水面漂浮物，经过风浪的推波，进入挺水植物净化带9后就被截流，具有被动清除水面浮渣的功能，对水面特别是近岸水面景观的提升有很好的效果。
进一步地，本实施例中沉水植物净化带10与挺水植物净化带9的临水侧相接，宽度宜为3~5m，采用对水体富营养化具有较高的耐性，高效去除水中有机物、氨氮、磷酸盐等，复氧效果显著的沉水植物，如苦草、黑藻、马来眼子菜等。沉水植物净化带10对通过挺水植物净化带9的污染物质进行截流和降解；同时具有很好的对水体进行复氧的功能。
进一步地，沉水植物净化带10中设置与水岸线平行的水下软围栏，水下软围栏距离木质驳岸2.5~3.5m。所述水下软围栏包括围栏网12和固定桩13；所述固定桩13的顶部露出水面，底部插入至水底的淤泥中；所述围栏网12的底部与固定桩13的底部连接，所述围栏网12的顶部与所述固定桩13的顶部连接。本实施例中的固定桩13由杉木桩制成，沿水面线沿线敷设，桩径为50~100mm，露出水面的桩长为50~100mm，水面以下河堤或湖底淤泥以上的桩长为2.0~4.0m，桩底采用锲型，桩顶为圆形，桩身为圆柱型，桩身保留树皮，且桩身与地面垂直，桩身间距为3~6m。
更进一步地，所述围栏网12的顶部设有浮力组件，所述浮力组包括通过塑料绳串联的若干浮球11。浮球11由耐紫外线塑料泡沫球制成，直径100~150mm，浮球11间距0.4~1m，用塑料绳串连，塑料绳的的两端实现拉紧绑定；浮球11浮于水面上并与固定桩13水面顶部连接。围栏网12由不透水塑料制成，上部与浮球11和塑料绳连接并与水面相平，下部与固定桩13连接，且围栏网12的下部与水底未密封，底部可以过水，围栏网12的宽度为所在位置水深的1.3~1.7倍。
本发明实施例提供的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统的构建方法如下：
1）在水岸线车行道或人行道临水侧设置初雨过滤截流渠1，初雨过滤截流渠1宽度为0.4m，深度为0.4m，初雨过滤截流渠1横截面的上部为矩形，下部为半圆形，渠底和渠壁上均设置透水孔3，透水孔3与渠底或渠壁垂直，水平间距为100mm，竖向间距为60mm，形成初雨截污及截流控制带，初雨过滤截流渠1顶部上设置雨水箅子2，雨水箅子2的间隙为25mm；雨水箅子2上铺设粒径40~50mm的鹅卵石4，鹅卵石4层厚度为0.15m，雨水箅子2低于车行道或人行道0.2m；渠道本体采用透水砖制成的标准件，长度为0.5m，在铺设时可以大大的节省施工时间，提高工程质量；
2）在初雨过滤截流渠1的临水侧设置多级植物过滤净化带，依次为地被植物过滤带、湿身植物过滤带、挺水植物净化带、沉水植物净化带；
其中，地被植物过滤带5的一端与初雨过滤截流渠1相接，采用斜坡形式，斜坡为3%~10%，具体可视不同的情况调整，坡向水面，宽度为4m，采用根系发达的耐旱、涝的地被植物，如牛筋草和狗尾巴草等；
湿身植物过滤带6与地表植物过滤带5的临水端相接，宽度为1.5m，采用特耐水湿、萌芽力强，根系发达，生长迅速的灌木或乔木，如垂柳、水杉等，种植间距为2.5m；
挺水植物净化带9设置于生态木质驳岸的临水侧，宽度宜为1.2m，采用耐污能力强、枝叶繁茂、根系发达、抗病能力强的挺水植物，如芦苇、美人蕉、菖蒲、再力花等，以上植物可以结合环境景观分段多层次的布置，其中芦苇的种植密度为36株/m2，美人蕉的种植密度为15株/m2，菖蒲的种植密度为3~5株/丛，9丛/m2，再力花栽种密度10-20芽/丛，2-3丛/m2；
沉水植物净化带10与挺水植物净化带9的临水侧相接，宽度为4m，如果水岸线水深较浅，可以适当的拓宽宽度到10m；采用对水体富营养化具有较高的耐性，高效去除水中有机物、氨氮、磷酸盐等，复氧效果显著的沉水植物，如苦草、黑藻、马来眼子菜等，以上植物可以结合环境景观分段多层次的布置，其中苦草的种植密度为25~35株/m2，黑藻的种植密度为20~30株/m2，马来眼子菜的种植密度为10~20株/m2；
3）在湿身植物过滤带6和挺水植物净化带9之间设置生态木质驳岸，生态木质驳岸采用杉木桩组成，沿水面线沿线敷设，桩径为60~90mm，露出地面的桩长为200mm，地面以下的桩长为1m，桩底采用锲型，桩顶为圆形，桩身为圆柱型，桩身保留树皮，且桩身与地面垂直，连续布置；生态木质驳岸的背水面铺设过滤土工布7，过滤土工布7与地面垂直，顶部与杉木桩顶部平齐，地下长度为0.4mm，采用面积密度为250 g/m2的长丝透水土工布；
4）在沉水植物净化带10中设置与水岸线平行的水下软围栏，水下软围栏由浮球11、围栏网12和固定桩13组成，距离生态木质驳岸3m；围栏网12由不透水塑料制成，上部与浮球11和塑料绳连接，与水面相平，下部与固定桩13连接，下部与水底未密封，底部可以过水，围栏网12的宽度为所在位置水深的1.5倍；浮球11由耐紫外线塑料泡沫球制成，直径100mm，浮于水面上，用塑料绳串连，浮球11间距中0.5m，该塑料绳与固定桩水面顶部连接；固定桩13由杉木桩制成，沿水面线沿线敷设，桩径为100mm，露出水面的桩长为60mm，水面以下河堤或湖底以上的桩长为3.5m，桩底采用锲型，桩顶为圆形，桩身为圆柱型，桩身保留树皮，且桩身与地面垂直，桩身间距为5m。
采用本实施例提供的种河流湖泊径流污染梯级控制系统对河流或者湖泊的地表径流污染进行控制时，路面的初期雨水径流由路面流入初雨过滤截流渠1，经过鹅卵石4时大颗粒杂质被拦截过滤，进入初雨过滤截流渠1的初期雨水经过透水孔3渗透到地下，后期雨水量过大时，多余水量漫流过鹅卵石4层，依次途径地被植物过滤带5、湿身植物过滤带6、过滤土工布7、生态木质驳岸、挺水植物净化带9、沉水植物净化带10、水下软围栏，经过多梯级、多维度的过滤、拦截、吸附、降解等综合净化汇入水体，大大的降低了地表径流对水体的污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，其特征在于：包括初雨过滤截流渠、多级植物过滤净化带、生态木质驳岸以及水下软围栏；所述初雨过滤截流渠设置于河流或湖泊的水岸线车行道或水岸线人行道的临水侧，所述初雨过滤截流渠的临水侧设置有多级植物过滤净化带；所述多级植物过滤净化带包括依次连接的地被植物过滤带、湿身植物过滤带、挺水植物净化带和沉水植物净化带，所述地被植物过滤带靠近所述初雨过滤截流渠设置，所述湿身植物过滤带与所述挺水植物净化带之间设置有生态木质驳岸，所述沉水植物净化带上设有水下软围栏；所述生态木质驳岸包括沿水面线沿线设置的木桩，所述木桩一部分埋于地下，另一部分露出地面；所述木桩的背水面设有过滤土工布，所述过滤土工布的底部埋于地下，顶部与所述木桩的顶部平齐。
2.如权利要求1所述的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，其特征在于：所述初雨过滤截流渠的顶部设有雨水箅子，所述雨水箅子的相邻两根箅条之间的间距为20～30mm。
3.如权利要求2所述的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，其特征在于：所述雨水箅子上铺设有鹅卵石，所述鹅卵石的粒径35～55mm，所述鹅卵石的铺设厚度为0.1～0.15m。
4.如权利要求1所述的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，其特征在于：所述初雨过滤截流渠的渠底和渠壁上均设置透水孔，所述透水孔的轴向中心线与所述透水孔对应的渠壁或渠底垂直。
5.如权利要求1所述的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，其特征在于：所述初雨过滤截流渠底部的横截面为弧形。
6.如权利要求1所述的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，其特征在于：所述地被植物过滤带铺设于斜坡面上，斜坡面的坡度为3％～10％。
7.如权利要求1所述的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，其特征在于：所述水下软围栏包括围栏网和固定桩；所述固定桩的顶部露出水面，底部插入至水底的淤泥中；所述围栏网的底部与固定桩的底部连接，所述围栏网的顶部与所述固定桩的顶部连接。
8.如权利要求7所述的一种河流湖泊径流污染梯级控制系统，其特征在于：所述围栏网的顶部设有浮力组件，所述浮力组包括通过塑料绳串联的若干浮球。
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