一种保护水源地的生态防污与护坡方法
【专利摘要】本发明公开了一种保护水源地的生态防污与护坡方法，结合水源地堤坝的结构修建护坡，沿堤坝向水源一侧坡面上建设收集系统、过滤吸收系统和外排系统，收集系统包括集水槽和集水坑，集水槽置于堤坝顶部，集水坑分布于护坡坡面的过滤吸收系统中，护坡底部设有外排系统，将经过过滤吸收系统净化后流入集水坑的水排放到水源中。本发明的积极有益效果是通过坡面种植植被和设置木桩达到保护坡面不坍塌的目的，通过地层过滤和植物吸收去除污染物，本发明采取植物和工程措施相结合的复合防污和护坡技术，处理后达到污染处理和护坡两种效果。
【专利说明】一种保护水源地的生态防污与护坡方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水源地污染防护【技术领域】，涉及一种保护水源地的生态防污与护坡方法。
【背景技术】
[0002]《国家环境保护“十二五”规划》提出，到2015年，城乡饮用水水源地环境安全得到有效保障，水质大幅提高。为保证居民生活用水质量，加强城市水源地保护工作是非常有必要的。
[0003]对于城市水源地建设和保护工作，政府每年投入大量的人力和财力。采取了一些措施，也取得了一定的效果。水源地目前更多的关注一些大的污染源，针对这些污染源采取了保护措施。但是对于水源地建设和平时维护过程中产生的一些污染，往往被忽视。水源地在建设和运营过程中，因建设和运营维护需要的车辆往来于水源地的坝顶，这些车辆发生漏油或者托运一些物质都会发生污染水源的可能，由于平时的维护是长期的，车辆往来的次数较多，因此对水源地的污染不可忽视。水源地水面四周有挡水的坝堤，其坝顶过往车辆产生的污染是通过坝的坡面流进水里，污染水源的，如果采取坡面防污措施，将有效的防止水源地的污染。当前以生态护坡为目的的专利包括:生态护坡植被砌块及制作方法和施工工艺(申请号为200710151031.7)、一种育草护坡治沙方法(申请号为03112354.6)、岩石侧边坡植被护坡种植基(申请号为00120508.0)、一种防滑移护坡植草砖及其制作方法(申请号为03157677.X)、一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法(申请号为200610061899.3)、一种生态植被护坡的制作方法(申请号为201110457999.9)、一种适于村镇河道修复的多维填料生态型护坡构建方法(申请号为201110121005.6)、一种适合土石山区的生态护坡方法(申请号为201110235465.1)、自然生态护坡块(申请号为201020584943.0)、复合生态保水式护坡(申请号为201020645946.0)等等，这些专利技术主要是通过在坡面上种植植物或采用护坡结构来达到护坡目的，均未对污染物进行处理。景观型多级阶梯式人工湿地护坡成型方法(申请号为200410065916.1)、一种兼顾面源控制的护坡仿自然生态化构建方法(申请号为20610161261.7)和一种针对河岸带护坡和面源污染控制的软隔离带方法(申请号为201110163221.7)等等，这些专利虽然对污染物采取了措施，但是由于适用条件单一、成本较高、施工时间长等缺点而影响其应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种保护水源地的生态防污与护坡方法。解决了目前水源地护坡适用条件单一、成本较高、施工时间长的问题。
[0005]本发明采用的技术方案是结合水源地堤坝的结构修建护坡，沿堤坝向水源一侧坡面上建设雨水收集系统、过滤吸收系统和外排系统，收集系统包括集水槽和集水坑，集水槽置于堤坝顶部，集水坑分布于护坡坡面的过滤吸收系统中，护坡底部设有外排系统，将经过过滤吸收系统净化后流入集水坑的水排放到水源中。[0006]本发明的特点还在于修建护坡防污结构之前首先修整堤坝坡，使坡与水平方向的坡度角范围为20~30度，在堤坝顶部设置集水槽，集水槽断面为一侧开口的L型，开口方向对着坡底，集水槽宽度为600~800mm、深度为500~600mm，集水槽由底部的预制桩固定，预制桩间距为2.0~3.0m,槽内充填碎石或卵碌石；距离堤坝顶部集水槽2.0~3.0m之处的坡上设置第一道集水坑，距离第一道集水坑下方2.0~3.0m之处的坡上设置第二道集水坑，距离第二道集水坑下方2.0~3.0m之处的坡上设置第三道集水坑，集水坑宽度为500~600mm、深度为400~500mm,集水坑内填充碎石或卵碌石,底部设置木桩,木桩间距为0.3~0.5m ;集水槽与第一道集水坑之间为一级过滤区，一级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层，土层上为100~200mm厚的粗砾砂层；第一道集水坑与第二道集水坑之间为二级过滤区,二级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层，土层上为100~200mm厚的中粗砂层；第二道集水坑与第三道集水坑之间为三级过滤区，三级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层，土层上为100~200mm厚的粉细砂层；一级过滤区、二级过滤区、三级过滤区均载有植物；紧挨第三道集水坑的下方设置有汇水槽，汇水槽宽度为400~500mm、深度为500~600mm ;汇水槽为混凝土结构,汇水槽与集水坑挨着的一侧沿护坡方向每隔1.0~2.0m设有互相连通的开口，开口为宽度为200~300mm，深度为400~500mm ;在护坡底部为工程护坡坡面，工程护坡坡面上设置排水沟，排水沟一端连接汇水槽，另一端连接水源，排水沟宽为200~300mm,深为400~500mm,间距为3.0~5.0m0集水槽和预制桩由混凝土制备，预制桩规格为:长1.5~2.0m，截面积A≤0.0225m2 ;木桩的规格为:长1.5~2.0m，截面积A^0.01m2 ;预制桩或木桩一端截面为近似正方形或圆形，另一端为钝尖状。集水坑在设置过滤吸收系统时预留或后开挖，坑内先设置木桩后再填碎石或卵砾石。植物为:黄菖蒲、羊草、猪毛菜、苜蓿、芦苇、针茅中的一种或多种与巴根草组合。粗砾砂层的组成为:砾砂和粗砂按1: 3体积比均匀混合；所述中粗砂层组成为:粗砂和中砂按1: 2体积比均匀混合；所述粉细砂层组成为:细砂和粉砂按1: 2体积比均匀混合。
[0007]本发明的积极有益效果是通过坡面种植植被和设置木桩达到保护坡面不坍塌，采取植物和工程措施相结合的复`合防污和护坡技术，处理后达到污染处理和护坡两种效果。本技术结构完善，能有效的解决夏季降雨量大对坡面的冲刷影响。采用渗透系数较大的砂层，使雨水能够及时的排出。采用巴根草，使面层得到很好的固定。使用植物对污染物吸收，不产生新的污染物。采用三次过滤，三次吸收，保证处理效果。本项目所用材料来源广泛，成本低。整个防护和处理技术中不添加任何有害物质，不会产生二次污染；本发明施工方便，运营维护简单，可操作性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明一种保护水源地的生态防污与护坡方法的护坡剖面结构图；
[0009]图2是本发明坡面俯视图；
[0010]图3是本发明中集水槽的剖面图；
[0011]图4是本发明中集水坑的剖面图；
[0012]图5是本发明中汇水槽的剖面图。
【具体实施方式】[0013]本发明是针对水源地在运营和维护的过程中，因运营和维护需要在拦水堤坝顶部过往行人和车辆，所产生的污染物洒落于堤坝顶部，降雨后，污染物随着雨水沿着堤坝的坡面流入水源，造成对水源的污染，进而影响人体健康。对于发生环境污染风险的时候，本发明也有一定的防护作用。
[0014]以下结合附图对本发明进一步说明，具体实施步骤如下:
[0015]如图1和图2所示，结合水源地堤坝的结构修建护坡，沿堤坝向水源一侧坡面上建设收集系统、过滤吸收系统和外排系统，收集系统包括集水槽2和集水坑5，集水槽2置于堤坝顶部1，集水坑5分布于护坡坡面的过滤吸收系统中，护坡底部设有外派系统，将经过过滤吸收系统净化后流入集水坑的水排放到水源中。
[0016]本发明的特点还在于修建护坡过程首先修整堤坝坡，使坡与水平方向的坡度角范围为20~30度，如图3所示，在堤坝顶部I设置集水槽2，集水槽2断面为一侧开口的L型，开口方向对着坡底，集水槽2宽度为600~800mm、深度为500~600mm，集水槽2由底部的预制桩3固定，预制桩3间距为2.0~3.0m，槽内充填碎石或卵砾石；如图4所示，距离堤坝顶部集水槽2.0~3.0m之处的坡上设置第一道集水坑5,距离第一道集水坑5下方2.0~
3.0m之处的坡上设置第二道集水坑5，距离第二道集水坑5下方2.0~3.0m之处的坡上设置第三道集水坑5，集水坑5宽度为500~600mm、深度为400~500mm，集水坑5内填充碎石或卵砾石，底部设置木桩6，木桩6间距为0.3~0.5m ;集水槽2与第一道集水坑5之间为一级过滤区，一级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层4，土壤层4上为100~200mm厚的粗砾砂层；第一道集水坑5与第二道集水坑5之间为二级过滤区，二级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层4, 土壤层4上为100~200mm厚的中粗砂层；第二道集水坑5与第三道集水坑5之间为三级过滤区，三级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层4，土壤层4上为100~200mm厚的粉细砂层；一级过滤区、二级过滤区、三级过滤区均种植有植物；如图5所示，紧挨第三道集水坑5的下方设置有汇水槽7，汇水槽7宽度为400~500mm、深度为500~600_ ;汇水槽7为混凝土结构,汇水槽7与集水坑5挨着的一侧沿护坡方向每隔
1.0~2.0m设有互相连通的开口，开口为宽度为200~300_，深度为400~500_ ;在护坡底部为工程护坡坡面8，工程护坡坡面8上设置排水沟9，排水沟9 一端连接汇水槽7，另一端连接水源，排水沟9宽为200~300mm，深为400~500mm，间距为3.0~5.0m。集水槽2和所述预制桩3由混凝土制备，预制桩3规格为:长1.5~2.0m，截面积A≥0.0225m2 ;木桩6的规格为:长1.5~2.0m,截面积A≥0.01m2 ;预制桩3或木桩6 —端截面为近似正方形或圆形，另一端为钝尖状。集水坑5在设置过滤吸收系统时预留或后开挖，坑内先设置木桩6后再填碎石或卵砾石。植物为:黄菖蒲、羊草、猪毛菜、苜蓿、芦苇、针茅中的一种或多种与巴根草组合。粗砾砂层组成为:砾砂和粗砂按1: 3体积比均匀混合；中粗砂层组成为:粗砂和中砂按1: 2体积比均匀混合；粉细砂层组成为:细砂和粉砂按1: 2体积比均匀混合。
[0017]以上所有坡面建设的设施都是沿着整个护坡建设的，土壤层4的作用是提供植物生长环境和过滤污染物的作用。过滤区设置植物的目的是为了吸收土壤层和过滤层中的污染物以及起到固定坡面的作用。砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂是按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001) (2009版)中关于砂类土的定名分类要求；设置的目的是过滤坡顶流下来的污染物。集水槽2由混凝土制备，其作用是有组织的收集来自于堤坝顶部路面的污染物；设置的预制桩3由混凝土预制而成，其作用是固定坡顶的集水槽2。集水坑5的作用是保证上游来水能够均匀流入到过滤层，集水坑5为设置吸收过滤层时预留或后开挖，坑内先设置木桩后再填碎石或卵砾石，坑内的木桩6的作用是保证坡面的稳定。汇水槽7为混凝土结构:靠近集水槽5 —侧间隔1.0?2.0m开口，开口宽度为200?300mm，深度为400?500_。设置的目的是为了有组织的收集过滤后的雨水。排水沟9设置在坝的底部坡面上，需做防冲刷处理，设置的目的是为了有效排除汇水槽7中收集的雨水，减小雨水对坡面的不利影响。
[0018]以下列举具体实施例来进行说明:
[0019]实施例1
[0020]I)某东北水源地采用该生态防污和护坡技术，通过跟踪监测，效果良好。
[0021]2)该水源地堤坝顶设置了集水槽2，尺寸为:宽600mm，深为500mm。
[0022]3) 土壤层4，厚度为300mm ;粗砾砂层、中粗砂层和粉细砂层厚度均为150mm ;粗砾砂层组成为:砾砂和粗砂按1: 3体积比均匀混合；中粗砂层组成为:粗砂和中砂按1: 2体积比均匀混合；粉细砂层组成为:细砂和粉砂按1: 2体积比均匀混合。从坡顶向下三个过滤吸收区沿着坡面向下设置的宽度分别为3.0m,2.0m和2.0m ;降雨期间坡面无积水，雨水通过过滤层，达到过滤的目的。
[0023]4)种植植物从上到下，三个过滤吸收结构系统依次种植猪毛菜和巴根草、针茅和巴根草、芦苇和巴根草；4月份播种，6月份长势非常好，7月份巴根草覆盖度达到90%以上，巴根草贴地生长。猪毛菜、针茅、芦苇长势旺盛。
[0024]5)坡面设置了集水坑5,内充填碎石,集水坑5宽为600mm,深度为500mm ;集水坑5内设置了木桩6，长为2.0m，其间距为0.5m。运营一年后，经历暴风雨的袭击，未出现坍塌，护坡效果较好。
[0025]6)汇水槽7深为500mm,宽为400mm ;排水沟9宽为200mm,深为400mm ;排水沟9
内设置了防冲刷面层，降雨期间现场查看，排水良好，坡面未见到冲刷破坏。
[0026]7)水质净化效果:建成后，经历夏季的暴雨后，目测水清澈，经取样检测，进水区集水槽2中的总悬浮物平均浓度为60mg / L，T-N含量为2.26mg/L, T-P含量为0.15mg /L，石油类0.20mg / L0经过该技术处理后，在汇水槽7中取样检测结果显示:总悬浮物平均浓度为 26mg / L，T-N 含量为 0.42mg / L，T-P 含量为 0.04mg / L，石油类 0.039mg / L。去除率分别为56.7%、81.4%、73.3%和80.5%。从检测结果看，处理效果明显。
【权利要求】
1.一种保护水源地的生态防污与护坡方法，其特征在于:结合水源地堤坝的结构修建护坡，沿堤坝向水源一侧坡面上建设收集系统、过滤吸收系统和外排系统，收集系统包括集水槽(2)和集水坑(5)，集水槽(2)置于堤坝顶部(1)，集水坑(5)分布于护坡坡面的过滤吸收系统中，护坡底部设有外排系统，将经过过滤吸收系统净化后流入集水坑的水排放到水源中。
2.按照权利要求1所述一种保护水源地的生态防污与护坡方法，其特征在于:所述修建护坡过程首先修整堤坝坡，使坡与水平方向的坡度角范围为20~30度，在堤坝顶部(I)设置集水槽(2)，集水槽(2)断面为一侧开口的L型，开口方向对着坡底，集水槽(2)宽度为600~800mm、深度为500~600mm,集水槽⑵由底部的预制桩(3)固定,预制桩(3)间距为2.0~3.0m，槽内充填碎石或卵砾石；距离堤坝顶部集水槽2.0~3.0m之处的坡上设置第一道集水坑(5)，距离第一道集水坑(5)下方2.0~3.0m之处的坡上设置第二道集水坑(5),距离第二道集水坑(5)下方2.0~3.0m之处的坡上设置第三道集水坑(5),集水坑(5)宽度为500~600mm、深度为400~500mm，集水坑(5)内填充碎石或卵砾石，底部设置木桩(6)，木桩(6)间距为0.3~0.5m ;集水槽(2)与第一道集水坑(5)之间为一级过滤区，一级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层(4)，土壤层(4)上为100~200mm厚的粗砾砂层；第一道集水坑(5)与第二道集水坑(5)之间为二级过滤区，二级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层(4)，土壤层(4)上为100~200mm厚的中粗砂层；第二道集水坑(5)与第三道集水坑(5)之间为三级过滤区，三级过滤区底部为300~400mm厚的土壤层(4)，土 壤层(4)上为100~200mm厚的粉细砂层；一级过滤区、二级过滤区、三级过滤区均种植有植物；紧挨第三道集水坑(5)的下方设置有汇水槽(7)，汇水槽(7)宽度为400~500mm、深度为500~600_ ;汇水槽(7)为混凝土结构,汇水槽(7)与集水坑(5)挨着的一侧沿护坡方向每隔1.0~2.0m设有互相连通的开口，开口为宽度为200~300mm，深度为400~500_;在护坡底部为工程护坡坡面(8)，工程护坡坡面(8)上设置排水沟(9)，排水沟(9)一端连接汇水槽(7)，另一端连接水源，排水沟(9)宽为200~300mm，深为400~500mm，间距为3.0~5.0m0
3.按照权利要求2所述一种保护水源地的生态防污与护坡方法，其特征在于:所述集水槽⑵和所述预制桩3由混凝土制备，预制桩(3)规格为:长1.5~2.0m，截面积A≥0.0225m2 ;所述木桩(6)的规格为:长1.5~2.0m，截面积A≥0.01m2 ;预制桩(3)或木桩(6) —端截面为近似正方形或圆形，另一端为钝尖状。
4.按照权利要求2所述一种保护水源地的生态防污与护坡方法，其特征在于:所述集水坑(5)在设置过滤吸收系统时预留或后开挖，坑内先设置木桩(6)后再填碎石或卵砾石。
5.按照权利要求2所述一种保护水源地的生态防污与护坡方法，其特征在于:所述植物为:黄菖蒲、羊草、猪毛菜、苜蓿、芦苇、针茅中的一种或多种与巴根草组合。
6.按照权利要求2所述一种保护水源地的生态防污与护坡方法，其特征在于:所述粗砾砂层组成为:砾砂和粗砂按1: 3体积比均匀混合；所述中粗砂层组成为:粗砂和中砂按I: 2体积比均匀混合；所述粉细砂层组成为:细砂和粉砂按1: 2体积比均匀混合。
【文档编号】E02B3/12GK103726476SQ201410014006
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】徐建玲, 王汉席 申请人:东北师范大学