模块化生物透水坝及其施工方法与流程

本发明涉及一种用于改善非行洪河道水生态环境的技术，具体说是一种模块化生态透水坝。

背景技术：

近年来由于我国人口增长和城市化进程的加快，城镇工业的超量排放污水、及农用化肥、农药的大量使用，造成河流水质的严重污染，局部地区形成黑臭水体，不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响群众生产生活的突出水环境问题。

2015年，住房城乡建设部牵头，会同环境保护部、水利部、农业部等部委编制了《城市黑臭水体整治工作指南》，对城市黑臭水体整治工作的目标、原则、工作流程等做出了明确规定，并对城市黑臭水体的识别、分级、整治方案编制方法以及整治技术的选择和效果评估、政策机制保障提出了明确的要求。根据《指南》，到2015年年底前，地级及以上城市建成区应完成水体排查，公布黑臭水体名称、责任人及达标期限；2017年年底前，地级及以上城市建成区应实现河面无大面积漂浮物，河岸无垃圾，无违法排污口；直辖市、省会城市、计划单列市建成区基本消除黑臭水体。

在《城市黑臭水体整治工作指南》明确了具体治理黑臭水体的技术，主要包括控源截污技术、内源治理技术、生态修复技术和其它治理措施。生态透水坝是河道生态修复技术的一种，在工程中主要应用是非行洪河道或水库的径流拦蓄。

针对河道水质污染及水生态破坏情况，如何有效的利用生态修复技术措施，对河道水质进行改善，对水生态环境进行修复。实际应用中需解决的问题如下：

(1)水坝块石堆砌是的稳定性、便捷性问题。

(2)受水利冲刷坝体堆砌石块容易坍塌问题。

(3)透水坝表面微生物附着能力，即水质改善能力问题。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的模块化生物透水坝，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种结构合理，在保证水位前期

本发明模块化生物透水坝，包括若干网箱单体堆砌而成的坝结构，所述网箱单体为钢丝通过机械工艺编制而成的网状箱体结构，各所述网箱单体内填充有粒径为8至25cm的水坝石块、粒径为6-10cm的微生物载体，其中微生物载体填充于网箱单体中部，微生物载体周围填充水坝石块，微生物载体的填充体积为网箱单体整体体积的20％-35％。

进一步地，所述网箱单体包括第一单元结构、第二单元结构，其中第一单元结构为直角梯形体，第二单元结构为矩形体；以所述的第一单元结构、第二单元结构在水流方向上堆砌成若干排，在河水上、下方向上堆砌成若干层，采用第二单元结构由下向上层叠方式向上堆砌形成迎水面，采用第一单元结构由下向上逐层递减排的方式堆砌形成背水面。

进一步地，所述的第一单元结构由矩形结构的底面、前侧面、前斜侧面、后面顶盖以及两个梯形结构的侧面七个网片拼接组成，其中所述底面的长*宽为1m*1m，所述前侧面为1m*0.6m，所述前斜侧面的倾斜角度为45度、长*宽为1m*0.5m，所述后面的长*宽为1m*1m，所述顶盖的长*宽为1m*0.7m；

所述第二单元结构由六个边长为1m的正方形网片拼接组成；

进一步地，所述网片采用边缘线直径不小于φ4，内部网丝直径不小于φ3的低碳钢丝或包覆PVC的低碳钢丝编织而成，网片的网孔为边长30mm的正六边形，各网片采用φ2绑扎丝固定，其双线绞合部分的长度不得小于50mm。

进一步地，编制形成网箱单体的钢丝直径介于2.0-4.0mm之间，钢丝的抗拉强度不少于38kg/m²，金属镀层重量高于245g/m²。

进一步地，所述微生物载体为火山岩生物填料。

进一步地，梯形结构坝坡的边坡系数为1:1-1:2.5。

进一步地，微生物载体的填充体积为网箱单体整体体积的20％-30％。

本发明模块化生物透水坝的施工方法，包括：

对选定的河道或池塘进行清淤整理，河底夯实平整，然后根据生态透水坝的设计参数进行堆筑，梯形结构坝坡的边坡系数为1:1-1:2.5，设计参数包括几何尺寸、砾石级配；

河床底边外侧定线：根据施工图纸结合实际河床地质及筑岛边线，实际测设出基底边线，基底边线应尽量顺直。

基底开挖：清理河床底冲积沙、虚渣，开挖基底平台并整平夯实，使基底大致平整稳定，大块的孤石应予以清除；

建立形成权利要求1至9任一所述的透水坝结构：(1)网箱安装：用挖掘机或卷杨机配合人工安放就位，分层从一端往另一端放置，或者是从最低处开始放置，相邻网箱连接稳固后方可向笼内填石，且不影响后续网箱的安置和连接、填石；

(2)填石：施工时石料应有选择性的分层填筑，每层靠近网箱边部人工选择块径较大石块码砌，再回填内部石料，必须分层填筑密实；

其中，所述的网箱为权利要求1至8任一所述的模块化生物透水坝中的网箱单体，所述的石料为权利要求1至8任一所述的水坝石块、微生物载体。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明将石块布置与网箱内，形成模块化装置，便于机械化施工，施工简单方便。

本发明既能确保蓄水功能，又能维护和恢复河道生态的结构型式。网箱内填充微生物载体，可通过微生物作用对河水进行净化。网内部填充石块的粒径不固定，可根据现场实际情况及相关水利计算自行选择。

本发明网箱单体之间连接简单，便于后期维修与清理。第一单元结构背水面具有一定角度的斜面，可有有效增加水流与单元的接触面积，同时减小水体叠落产生的势能，降低对河道底部的冲刷。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配 合附图详细说明如后。

附图说明

图1本发明模块化生物透水坝第一单元结构系统图；

图2本发明模块化生物透水坝第一单元结构展开图；

图3本发明模块化生物透水坝第一单元结构填石图；

图4本发明模块化生物透水坝第二单元结构系统图；

图5本发明模块化生物透水坝第二单元结构展开图；

图6是本发明模块化生物透水坝实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1至6所示，本实施例模块化生物透水坝，包括若干网箱单体1堆砌而成的坝结构，所述网箱单体为钢丝通过机械工艺编制而成的网状箱体结构，各所述网箱单体内填充有粒径为8至25cm的水坝石块、粒径为6-10cm的微生物载体，其中微生物载体填充于网箱单体中部，微生物载体周围填充水坝石块21，微生物载体22的填充体积为网箱单体整体体积的20％。

所述透水坝单元结构为由高抗腐蚀、高强度、具有延展性的低碳钢丝或者包覆PVC的以上钢丝使用机械编织而成，使用该网制作而成的箱型结构。所使用的低碳钢丝直径根据工程设计要求而不同。一般介于2.0-4.0mm之间，钢丝的抗拉强度不少于38kg/m2，金属镀层重量一般高于245g/m2。网片的边缘线11直径为φ4，内部网丝12直接为φ3。其双线绞合部分的长度不得小于50mm。以保证绞合部分钢丝的金属镀层和PVC镀层不受破坏。

本实施中，生态透水坝设计巧妙合理，安装方便便捷，容易拆装，结构牢固，使用范围广，可重复回收利用。网箱单体内容置水坝石块以及微生物载体，有效解决了水坝受水利冲刷坝体堆砌石块容易坍塌的问题。透水坝具有独特的孔隙结构，可在保证设计水位的前提下，使部分河水透过水坝。透水坝内部填充微生物载体，通过微生物的净化作用，对河水进行处理，从而达到河道水质 改善，水生态环境修复的目的。

实施例2

本实施例本实施例模块化生物透水坝，在实施例1的基础上，所述网箱单体包括第一单元结构、第二单元结构，其中第一单元结构为直角梯形体，第二单元结构为矩形体；以所述的第一单元结构、第二单元结构在水流方向上堆砌成若干排，在河水上、下方向上堆砌成若干层，采用第二单元结构由下向上层叠方式向上堆砌形成迎水面，采用第一单元结构由下向上逐层递减排的方式堆砌形成背水面。

本实施例中生态透水坝安装采用逐层堆砌安装，其中迎水面采用垂直向上形式进行安装，背水面采用逐层递减形式，逐层向上安装，第一单元结构安装于背水面，从而增大水流与透水坝的接触面积，强化水质净化效果，同时弄够降低水体叠落对河道及坝体的冲刷。安装高度根据河道水面高度及设计决定。

所述的第一单元结构由矩形结构的底面、前侧面、前斜侧面、后面顶盖以及两个梯形结构的侧面七个网片拼接组成，其中所述底面的长*宽为1m*1m，所述前侧面为1m*0.6m，所述前斜侧面的倾斜角度为45度、长*宽为1m*0.5m，所述后面的长*宽为1m*1m，所述顶盖的长*宽为1m*0.7m；

所述第二单元结构由六个边长为1m的正方形网片拼接组成；

所述网片采用边缘线直径不小于φ4，内部网丝直径不小于φ3的低碳钢丝或包覆PVC的低碳钢丝编织而成，网片的网孔为边长30mm的正六边形，各网片采用φ2绑扎丝固定，其双线绞合部分的长度不得小于50mm。

所述第一单元结构由七个网片拼接组成，包括2个面积为1m2的正方形网片(底面和后面)；2个面积为0.94m2的五边形网面(左右两面)；面积为0.5m2的长方形网片；面积为0.6m2的长方形网片；面积为0.7m2的长方形网片；总面积为5.68m2。所述网片内部由φ3的网丝编织而成，网孔为边长30mm的正六边形，各网面采用φ2绑扎丝固定，形成开口的箱体结构，为填装石块提供空间。所述第一单元结构内部填装8-25cm粒径的石块及6-10cm粒径的微生物载体，填充后压实。可根据具体设计要求选择不同粒径的石块填充。石块填充 后用φ2的绑扎丝封盖。

所述第二单元结构为边长为1m的正方体结构，由六个正方形网片拼接组成，总面积为6m2。所述网片内部由φ3的网丝编织而成，网孔为边长30mm的正六边形，各网面采用φ2绑扎丝固定，形成开口的箱体结构，为填装石块提供空间。所述箱体内部填装8-25cm粒径的石块及6-10cm粒径的微生物载体，，填充后压实。可根据具体设计要求选择不同粒径的石块填充。石块填充后用φ2的绑扎丝封盖。

上述各实施例中，梯形结构坝坡的边坡系数为1:1-1:2.5。

上述各实施例中，微生物载体采用高强度环保材质构成，可重复利用，无二次污染。载体为开放型多孔结构，具有孔隙率高、比表面积大等特点。载体表面具有离子交换以及吸附截留功能，有利于微生物附着生长，能同时提供好氧性及兼氧性微生物良好生长环境。

本发明微生物载体采用火山岩生物填料，不仅具有质地轻、化学稳定性好、强度适宜、表面粗糙易挂膜等优点，而且孔隙发达，分布合理，非常适合微生物的接种、驯化、繁殖生长。耐冲洗、不堵塞，具有良好的物理、化学和水力特性,可适应于不同污水净化的要求。比表面积大，可积累高浓度的微生物量，高浓度的微生物使曝气生物滤池的容积负荷增大，去除率高。单位体积污水处理效率比常规微生物载体提高5-7倍。微生物载体粒径为6-10cm。

实施例3

本实施例模块化生物透水坝的施工方法，包括：

对选定的河道或池塘进行清淤整理(围堰施工)，河底夯实平整，然后根据生态透水坝的设计参数(几何尺寸、砾石级配)进行堆筑，梯形结构坝坡的边坡系数为1:1-1:2.5。

(1)河床底边外侧定线

根据施工图纸结合实际河床地质及筑岛边线，实际测设出基底边线。为确保边坡防护工程美观，基底边线应尽量顺直。

(2)基底开挖

清理河床底冲积沙、虚渣，开挖基底平台并整平夯实，使基底大致平整稳定，大块的孤石应予以清除。

(3)网箱的制作

选择较平整的场地加工网箱。

(4)网箱安装

网箱制作完毕，经检查合格后用挖掘机或卷杨机配合人工安放就位。分层从一端往另一端放置，或者是从最低处开始放置。相邻网箱连接稳固后方可向笼内填石，且不影响后续网箱的安置和连接、填石。

(6)填石

施工时石料应有选择性的分层填筑，每层靠近网箱边部人工选择块径较大石块码砌，再回填内部石块，必须分层填筑密实。

其中，所述的网箱为上述实施例中模块化生物透水坝中的网箱单体，所述的石料为上述实施例中所述的水坝石块、微生物载体。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。