河道深沟式水下森林系统及其构建方法与流程

本发明属于水、废水、污水或污泥的处理技术领域，具体涉及一种河道深沟式水下森林系统及其构建方法。

背景技术：

水下森林系统由于能够有效提高水体透明度，控制富营养化，提高环境景致，在景区水域、池塘、湖库流域水体治理中得到大量应用，并且利用水生植物进行水体治理的投资小、可持续，特别是水下森林的沉水植物去污能力很强，只要成功构建了水下森林系统，即可对水域的水体达到持续治理的效果；然而该系统不能有效抵抗水流冲击，而一般河道中的水流速度较快，不利于水下森林系统中植物的种植和生长，大多沉水植物，挺水植物都难以在水流速度较快的河流中有效固定，难以形成水下森林系统，无法在河道中有效应用。也有一些技术方案在水域周围设置消浪带，以减小风浪对水域流速流向的影响，这种方式适用于静水体，特别是风浪较大的湖库水域，消除风浪对植物种植生长的影响，但未能解决在流体水域，特别是水流速度较快的河道中构建水下森林系统的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种河道深沟式水下森林系统及其构建方法，避免水流速度快影响水生植物的种植和生长造成不能在河道中构建水下森林系统的问题，同时能减小对河道水流的流通量的影响兼顾汛期泄洪的问题，达到成功在河道构建水下森林系统，净化水质，水流正常流通的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

河道深沟式水下森林系统，包括河道，所述河道中沿水流方向设置有水流隔离装置，所述水流隔离装置约高于河道设计最高水面以将河道划分为水下森林浅水区和深槽导流区；水下森林浅水区的底部高于深槽导流区的底部以形成高度差；水流隔离装置的底部设在所述深槽导流区以在隔离的同时加固水下森林浅水区的边沿并防止垮塌；水下森林浅水区水流入口处设有水流减速段，所述水流减速段联接水流隔离装置的前端并延伸至水下森林浅水区一侧的河岸以减小流入水下森林浅水区的水流速度；所述水流减速段的高度与所述水流隔离装置对应；所述水下森林浅水区种植有沉水植物。

本发明通过水流隔离装置和水流减速段有效减缓河道水流速度并构建水下森林浅水区；水下森林浅水区与深槽导流区的高度落差分别控制水下森林浅水区中沉水植物的沉水深度以保证植物存活率，控制深槽导流区的水流量以保证整个河道的水流流通能力；通过构造的设计保证了水下森林系统在快流速河道中的成功构建，兼顾了河道水流流通量问题，避免影响汛期泄洪能力，沉水植物提高水体透明度及水环境质量，保证了环境的美化。

进一步完善上述技术方案，所述水流隔离装置和水流减速段为生态石笼。

这样，根据生态石笼中石块的大小和间隙，可控的减小了河道水流速度，以使植物能在水下森林浅水区种植生长，同时保证水流的通过性，对河道水流的流通影响较小。

进一步地，所述深槽导流区的底部低于其沿水流方向前后端的河道底部以形成高度差，且高度差的交界位置通过斜坡过渡。

这样，弥补通过生态石笼构建的水下森林浅水区对河道水流的影响，以使整个河道的水流流通能力得到保障，避免影响汛期泄洪能力；高度差的交界位置通过斜坡过渡，深槽导流区水流更畅通，避免形成死水区，进一步保障水流流通能力。

进一步地，所述水下森林浅水区由河岸向河中心依次设有水陆交界区、浅水区、深水区；所述水陆交界区种植的沉水植物包括菖蒲和千屈菜；所述浅水区种植的沉水植物包括狐尾藻和金鱼藻；所述深水区种植的沉水植物包括苦草和篦齿眼子菜。

这样，通过种植区域合理划分，沉水植物的合理选择，形成立体式的河道生态修复链，有效净化水质。

进一步地，在河道的横截面上，以河道设计最大水流量水位为限高，所述深槽导流区占原河道面积的20～30%，以使所述深槽导流区的最大水流量为河道设计最大水流量的20～30%。

这样，通过验证合理匹配水下森林浅水区的缓速水流量和深槽导流区的快速水流量，不影响河道的最大设计水流量，又使水下森林浅水区最大化，提升水体治理能力。

在河道的横截面上，以河道设计最大水流量水位为限高，深槽导流区的宽度和深度可合理调整。当地质坚硬不易于掘深或其它原因时，可适当加宽深槽导流区的宽度，减小深度；当塑景需要，要求水下森林浅水区宽度更大，且地质条件也满足条件易于掘深或其它原因时，可适当增加深槽导流区的掘深，减小宽度以满足设计的水流量要求。

本发明同时还涉及一种在河道中构建上述河道深沟式水下森林系统的方法，具体步骤如下：

1）在河道中规划好要构建的深槽导流区和水下森林浅水区；

2）将深槽导流区隔离封闭，以使河道水流暂时从水下森林浅水区流通；

3）隔离封闭施工深槽导流区，布置生态石笼，以完成深槽导流区和水流隔离装置的施工；

4）解除深槽导流区隔离，从水流隔离装置的前端继续延伸堆放生态石笼至水下森林浅水区一侧的河岸以完成水流减速段的施工；

5）进行水下森林浅水区的基底改良，划分种植区域；

6）选择沉水植物并实施植物种植，以完成水下森林浅水区的施工；

7）对沉水植物进行养护。

进一步完善上述方法，步骤3）中隔离封闭施工深槽导流区包括挖掘底部低于其沿水流方向前后端的河道底部以形成高度差，并在高度差的交界位置构建斜坡过渡；布置生态石笼包括将生态石笼放置在深槽导流区的底部，并紧靠水下森林浅水区的边沿连续放置，生态石笼的堆放高度需高于河道设计最高水面。

进一步地，步骤5）中所述基底改良包括杂草清除，地形修整，水底淤泥清理，底泥消毒及活化。

进一步地，步骤7）中所述养护包括沉水植物的裁剪、清理和补种。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过水流隔离装置和水流减速段有效减缓河道水流速度并构建水下森林浅水区，通过构造的设计保证了水下森林系统在快流速河道中的成功构建。

2、本发明能保证整个河道的水流流通能力，兼顾了河道设计最大水流量问题，避免影响汛期泄洪。

3、本发明合理设置水下森林种植宽度，合理选择沉水植物和划分各种植物的种植区域，有效净化水质，提高水体透明度及水环境质量，提升环境景致。

4、本发明可沿河道水流方向间隔多段设置，以反复净化稀释水体中的污染物含量。

5、本发明在河道原位进行水体治理，构建工艺简单，成本低，可广泛推广应用。

附图说明

图1-本发明具体实施例结构示意图；

图2-本发明具体实施例河道横截面结构示意图；

图3-本发明具体实施例深槽导流区沿水流方向剖面示意图；

图4-本发明依靠河岸凸出部构建的结构示意图；

其中，1－河道，2－水流隔离装置，3-河岸，4-沉水植物，11－水下森林浅水区，12－深槽导流区，21－水流减速段，22－生态石笼，31－凸出部，121－斜坡，111－水陆交界区，112－浅水区，113－深水区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

参见图1，图中箭头指向均表示河道1水流方向，本发明具体实施例包括河道1，河道1中沿水流方向设置有主要构成为生态石笼22的水流隔离装置2，水流隔离装置2高于河道1设计的最高水面，将河道1划分为水下森林浅水区11和深槽导流区12；水下森林浅水区11的底部高于深槽导流区12的底部以形成高度差；水流隔离装置2的底部设在深槽导流区12以在隔离的同时加固水下森林浅水区11的边沿并防止垮塌；水下森林浅水区11水流入口处设有主要构成为生态石笼22的水流减速段21，所述水流减速段21联接水流隔离装置2的前端并延伸至水下森林浅水区11一侧的河岸3以减小流入水下森林浅水区11的水流速度；所述水流减速段21的高度与所述水流隔离装置2对应；水下森林浅水区11种植有沉水植物4。

参见图3，其中，深槽导流区12的底部低于其沿河道1水流方向前后端的河道1底部以形成高度差，且高度差的交界位置通过斜坡121过渡。

参见图2，其中，水下森林浅水区11由河岸3向河中心依次设有水陆交界区111、浅水区112、深水区113；水陆交界区111种植的沉水植物4包括菖蒲和千屈菜；浅水区112种植的沉水植物4包括狐尾藻和金鱼藻；深水区113种植的沉水植物4包括苦草和篦齿眼子菜。

其中，在河道1的横截面上，以河道设计最大水流量水位为限高，深槽导流区12占原河道面积的20%，以使所述深槽导流区12的最大水流量为河道设计最大水流量的20%。

在河道1中构建上述河道深沟式水下森林系统的方法具体步骤如下：

1）在河道1中规划好要构建的深槽导流区12和水下森林浅水区11；

2）将深槽导流区12隔离封闭，以使河道1水流暂时从水下森林浅水区11流通；

3）隔离封闭施工深槽导流区12，布置生态石笼22，以完成深槽导流区12和水流隔离装置2的施工；

4）解除深槽导流区12隔离，从水流隔离装置2的前端继续延伸堆放生态石笼22至水下森林浅水区11一侧的河岸3以完成水流减速段21的施工；

5）进行水下森林浅水区11的基底改良，划分种植区域；

6）选择沉水植物4并实施植物种植，以完成水下森林浅水区11的施工；

7）对沉水植物4进行养护。

其中，步骤3）中隔离封闭施工深槽导流区12包括挖掘底部以使深槽导流区12的底部低于其沿河道1水流方向前后端的河道1底部以形成高度差，并在高度差的交界位置构建斜坡121过渡；布置生态石笼22包括将生态石笼22放置在深槽导流区12的底部，并紧靠水下森林浅水区11的边沿连续放置，生态石笼22的堆放高度需高于河道1设计最高水面。

其中，步骤5）中所述基底改良包括杂草清除，地形修整，水底淤泥清理，底泥消毒及活化。这样，可以保证沉水植物4的种植生长，地形及水位符合沉水植物4的种类，保证不会长时间水位过高导致沉水植物4死亡，不会长时间水位过低导致沉水植物4露出水面而被虫害和脱水死亡。

其中，步骤7）中所述养护包括沉水植物4的裁剪、清理和补种。这样，可保证水体治理的质量，对长出水面的沉水植物4进行剪割，对死亡的沉水植物4进行打捞清理，对水体的其它植物进行清理，对死亡的沉水植物4按设计要求进行补种。

参见图4，实施时，进一步地，可将水下森林浅水区11的前端联接在河岸3的凸出部31，以替代水流减速段21的设置，这样，依地势而建，减小工程量，更加自然美观。上述实施时可以进一步改进的方案均应视为落入本发明保护范围。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。