一种利用生态边坡进行污染拦截的人工湿地结构及方法与流程

[0001]
本发明属于污染防治技术领域，具体是涉及一种利用生态边坡进行污染拦截的人工湿地结构及方法。


背景技术：

[0002]
生态护坡，是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护，形成由植物或工程和植物组成的综合护坡系统的护坡技术。开挖边坡形成以后，通过种植植物，利用植物与岩、土体的相互作用对边坡表层进行防护、加固，使之既能满足对边坡表层稳定的要求，又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式，是一种有效的护坡、固坡手段。
[0003]
生态护坡技术应该是既满足河道护坡功能，又有利于恢复河道护坡系统生态平衡的系统工程。生态护坡技术可以分为植物护坡和植物工程措施复合护坡技术来固土、防止水土流失，在满足生态环境需要的同时，还可以进行景观造景。生态护坡设计应与生态过程相协调，尽量使其对环境的破坏影响达到最小。这种协调意味着设计应以尊重物种多样性，减少对资源的剥夺，保持营养和水循环，维持植物生境和动物栖息地的质量，有助于改善人居环境及生态系统的健康为总体原则。
[0004]
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
[0005]
目前，生态护坡与人工湿地的结合使用不是十分成熟，所以，本发明设计了一种利用生态边坡进行污染拦截的人工湿地结构及方法。


技术实现要素：

[0006]
针对上述存在的问题，本发明提供了一种利用生态边坡进行污染拦截的人工湿地结构及方法。
[0007]
本发明的技术方案是：一种利用生态边坡进行污染拦截的人工湿地结构，主要包括边坡主体、防护边坡、拦截带、生态护坡、布水系统和人工湿地，
[0008]
所述边坡主体呈阶梯状，所述防护边坡倾斜设置在边坡主体上部，防护边坡包括固定安装在边坡主体顶部的固定护栏和铺设在所述防护边坡侧面的防护网，所述防护网顶部与所述固定护栏固定连接，防护网包括呈矩阵状的多个定位环和分别连接相邻定位环的防护钢筋，所述防护边坡还包括贯穿所述定位环并钉设在防护边坡内部的锚固杆，用于使所述防护网对防护边坡产生防护拉力，
[0009]
所述拦截带水平设置在所述边坡主体中部，拦截带与防护边坡交界处竖直设有用于拦截防护边坡上滚落杂物的防护拦截网，拦截带水平主体内种植有用于防止防护边坡和
拦截带上水土流失的灌木拦截带，所述灌木拦截带与所述防护拦截网之间还设有用于收集所述防护边坡上水流的集水渠，所述集水渠还与所述灌木拦截带连通，用于利用收集水对灌木拦截带进行灌溉，
[0010]
所述生态护坡倾斜设置在所述边坡主体下部，生态护坡包括挖设在边坡主体上部的防护基坑、固定安装在所述防护基坑内的防护框架、互相连接设置在所述防护框架内的多个防护框体、钉设安装在所述防护框体内用于固定所述防护框架的多个锚固装置和种植在所述防护框体内的防护植物，
[0011]
所述布水系统包括压设在所述边坡主体内部与污染源连接的布水管和阶梯渗流层，所述阶梯渗流层设置在拦截带下方的边坡主体内部，阶梯渗流层包括上半部的碎石块层和下半部的碎石粒层，所述布水管的出水端位于所述碎石块层的上内部，
[0012]
所述人工湿地水平设置在所述边坡主体底部，人工湿地内部呈倒梯形设置有填料层，所述填料层与所述碎石粒层相接，用于通过生物填料净化污染水，填料层上种植有湿地植物，填料层另一侧设有砾石层，所述砾石层内下部埋设有用于将净化后水排至河流的排水管。
[0013]
进一步地，所述固定护栏包括固定设置在边坡主体内部的固定杆，所述固定杆上设有用于缠绕固定所述防护网的固定槽，固定杆外侧安装有装饰护栏，固定护栏既可以固定防护网，又可以对边坡上的人进行防护。
[0014]
进一步地，所述锚固杆近地端固定设有用于使锚固杆固定在防护边坡内部的锚固头一，锚固杆远地端固定设有用于卡接在所述定位环上的压固头，所述压固头上设有用于对应卡接所述防护钢筋的定位槽，通过将锚固杆打设进防护边坡内部，锚固头一对定位环施加一个向内的预应拉力，并且向防护钢筋施加预应拉力，对防护边坡主体进行防护。
[0015]
进一步地，所述防护框架表面设有多个用于防护框架表面雨水径流的导流渠避免雨水冲刷防护框体和防护植物造成水土流失。
[0016]
进一步地，所述防护框体为内部中空的六棱柱，且防护框体内部近地端设有用于限制所述锚固装置的限位圈，限位圈可以限制锚固装置的位置，通过锚固装置向防护框体施加拉力，对生态护坡整体进行防护。
[0017]
进一步地，所述锚固装置近地端固定设有用于使锚固装置固定在生态护坡内部的锚固头二，锚固装置远地端固定连接有与所述防护框体内部尺寸相同的限位框，锚固头二向限位框施加预应拉力，限位框通过卡接在限位圈上，对限位圈和防护框体施加一个预应拉力，并且限位框不影响防护框体内防护植物的种植，防护植物的根系可以通过限位框伸入生态护坡内部的阶梯渗流层内，对污染水进行吸附净化。
[0018]
进一步地，所述阶梯渗流层的内侧面和底面、人工湿地的底面均设有防止污染水下渗的防渗层，避免污染水下渗污染地下可饮用淡水。
[0019]
利用上述人工湿地结构进行污染拦截的方法，主要包括以下步骤：
[0020]
s1：防护边坡施工
[0021]
根据防护网上定位环的间距和位置在防护边坡上进行定位，将锚固杆卡接在定位环上打设进防护边坡内部，将防护网整体固定在防护边坡上，然后将防护网上端边缘处的防护钢筋与固定护栏的固定杆固定连接，将防护网左、右两侧的防护钢筋利用定位环和锚固杆固定，将防护网下端的防护钢筋与拦截带的防护拦截网一同固定在防护边坡底端内
部，完成防护边坡的施工；
[0022]
s2：拦截带施工
[0023]
在拦截带水平部种植灌木拦截带，在灌木拦截带与防护拦截网之间挖设与灌木拦截带底部连通的集水渠；
[0024]
s3：生态边坡施工
[0025]
在边坡主体下部挖设防护基坑，向防护基坑内填设阶梯渗流层，然后再生态边坡表面放置防护框架，分别将锚固装置打设进防护框架的防护框体内部对防护框架进行固定，在防护框体内种植防护植物；
[0026]
s4：表面污染拦截
[0027]
边坡主体表面的污染拦截首先通过固定护栏进行拦截，然后防护边坡上滚落的碎石、垃圾通过防护拦截网进行拦截，防护边坡上的雨水通过集水渠流入灌木拦截带进行吸收，防护边坡和拦截带上滚落的泥土通过灌木拦截带进行拦截，生态边坡上的雨水通过导流渠导入人工湿地，生态边坡滚落的泥土通过防护植物进行拦截；
[0028]
s5：污染源排放拦截净化
[0029]
经布水管排放的污染水先排放至阶梯渗流层的碎石块层，碎石块层将污染水中的大颗粒杂质进行过滤，且碎石块层缝隙中防护植物的根系可以对污染水进行吸附处理，然后污染水渗流至碎石粒层，同样碎石粒层将污染水中的小颗粒杂质进行过滤，碎石粒层缝隙中防护植物的根系继续对污染水进行吸附处理，吸附处理后的污染水进入人工湿地的填料层中，填料层的火山岩生物挂膜填料上附着的微生物对污染水进行分解处理，人工湿地上种植的湿地植物对分解后的污染水进行进一步净化处理，净化后的水通过砾石层中的排水管排入水域。
[0030]
本发明的有益效果是：本发明提供的一种利用生态边坡进行污染拦截的人工湿地结构及方法，尤其适用于污染排放水域使用，通过在边坡主体上部设置防护边坡，通过防护网的方式避免防护边坡上滚石，并且利用锚固杆对防护网进行固定，使防护边坡更加牢固，在边坡主体中部水平设置拦截带，对边坡主体上的落石、垃圾污染进行拦截，并且可以避免水土流失，在边坡主体下部设置生态护坡，通过防护框架和锚固装置的结合对生态护坡进行防护，然后再防护框架的防护框体内种植防护植物，对阶梯渗流层内的污染水进行吸附处理，在边坡主体内部设置补水系统，利用阶梯渗流层对排放污染水进行过滤吸附处理，处理后的水通过人工湿地进行分解净化。总之，本发明具有结构新颖、防护到位、污染拦截效果好等优点。
附图说明
[0031]
图1是本发明的整体结构示意图；
[0032]
图2是本发明的防护网结构示意图；
[0033]
图3是本发明的固定护栏结构示意图；
[0034]
图4是本发明的锚固杆结构示意图；
[0035]
图5是本发明的防护框架结构示意图；
[0036]
图6是本发明的防护框体结构示意图；
[0037]
图7是本发明的锚固装置结构示意图；
[0038]
图8是本发明的防护框体与锚固装置组合机构示意图。
[0039]
其中，1-边坡主体、2-防护边坡、21-固定护栏、211-固定杆、212-固定槽、213-装饰护栏、22-防护网、221-定位环、222-防护钢筋、23-锚固杆、231-锚固头一、232-压固头、233-定位槽、3-拦截带、31-防护拦截网、32-灌木拦截带、33-集水渠、4-生态护坡、41-防护基坑、42-防护框架、421-导流渠、43-防护框体、431-限位圈、44-锚固装置、441-锚固头二、442-限位框、45-防护植物、5-布水系统、51-布水管、52-阶梯渗流层、521-碎石块层、522-碎石粒层、6-人工湿地、61-填料层、611-湿地植物、62-砾石层、63-排水管、7-防渗层。
具体实施方式
[0040]
为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1-8和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。
[0041]
实施例：如图1所示，一种利用生态边坡进行污染拦截的人工湿地结构，其特征在于，主要包括边坡主体1、防护边坡2、拦截带3、生态护坡4、布水系统5和人工湿地6，
[0042]
边坡主体1呈阶梯状，防护边坡2倾斜设置在边坡主体1上部，防护边坡2包括固定安装在边坡主体1顶部的固定护栏21和铺设在防护边坡2侧面的防护网22，防护网22顶部与固定护栏21固定连接，防护网22包括呈矩阵状的多个定位环221和分别连接相邻定位环221的防护钢筋222，防护边坡2还包括贯穿定位环221并钉设在防护边坡2内部的锚固杆23，用于使防护网22对防护边坡2产生防护拉力，
[0043]
固定护栏21包括固定设置在边坡主体1内部的固定杆211，固定杆211上设有用于缠绕固定防护网22的固定槽212，固定杆211外侧安装有装饰护栏213，
[0044]
锚固杆23近地端固定设有用于使锚固杆23固定在防护边坡2内部的锚固头一231，锚固杆23远地端固定设有用于卡接在定位环221上的压固头232，压固头232上设有用于对应卡接防护钢筋222的定位槽233，
[0045]
拦截带3水平设置在边坡主体1中部，拦截带3与防护边坡2交界处竖直设有用于拦截防护边坡2上滚落杂物的防护拦截网31，拦截带3水平主体内种植有用于防止防护边坡2和拦截带3上水土流失的灌木拦截带32，灌木拦截带32与防护拦截网31之间还设有用于收集防护边坡2上水流的集水渠33，集水渠33还与灌木拦截带32连通，用于利用收集水对灌木拦截带32进行灌溉，
[0046]
生态护坡4倾斜设置在边坡主体1下部，生态护坡4包括挖设在边坡主体1上部的防护基坑41、固定安装在防护基坑41内的防护框架42、互相连接设置在防护框架42内的多个防护框体43、钉设安装在防护框体43内用于固定防护框架42的多个锚固装置44和种植在防护框体43内的防护植物45，
[0047]
防护框架42表面设有多个用于防护框架42表面雨水径流的导流渠421，防护框体43为内部中空的六棱柱，且防护框体43内部近地端设有用于限制锚固装置44的限位圈431，
[0048]
锚固装置44近地端固定设有用于使锚固装置44固定在生态护坡4内部的锚固头二441，锚固装置44远地端固定连接有与防护框体43内部尺寸相同的限位框442，
[0049]
布水系统5包括压设在边坡主体1内部与污染源连接的布水管51和阶梯渗流层52，阶梯渗流层52设置在拦截带3下方的边坡主体1内部，阶梯渗流层52包括上半部的碎石块层521和下半部的碎石粒层522，布水管51的出水端位于碎石块层521的上内部，
[0050]
人工湿地6水平设置在边坡主体1底部，人工湿地6内部呈倒梯形设置有填料层61，填料层61与碎石粒层522相接，用于通过火山岩生物挂膜填料净化污染水，填料层61上种植有湿地植物611，填料层61另一侧设有砾石层62，砾石层62内下部埋设有用于将净化后水排至河流的排水管63，
[0051]
阶梯渗流层52的内侧面和底面、人工湿地6的底面均设有防止污染水下渗的防渗层7。
[0052]
利用上述实施例中人工湿地结构进行污染拦截的方法，主要包括以下步骤：
[0053]
s1：防护边坡2施工
[0054]
根据防护网22上定位环221的间距和位置在防护边坡2上进行定位，将锚固杆23卡接在定位环221上打设进防护边坡2内部，将防护网22整体固定在防护边坡2上，然后将防护网22上端边缘处的防护钢筋222与固定护栏21的固定杆211固定连接，将防护网22左、右两侧的防护钢筋222利用定位环221和锚固杆23固定，将防护网22下端的防护钢筋222与拦截带3的防护拦截网31一同固定在防护边坡2底端内部，完成防护边坡2的施工；
[0055]
s2：拦截带3施工
[0056]
在拦截带3水平部种植灌木拦截带32，在灌木拦截带32与防护拦截网31之间挖设与灌木拦截带32底部连通的集水渠33；
[0057]
s3：生态边坡4施工
[0058]
在边坡主体1下部挖设防护基坑41，向防护基坑41内填设阶梯渗流层52，然后再生态边坡4表面放置防护框架42，分别将锚固装置44打设进防护框架42的防护框体43内部对防护框架42进行固定，在防护框体43内种植防护植物45；
[0059]
s4：表面污染拦截
[0060]
边坡主体表面的污染拦截首先通过固定护栏21进行拦截，然后防护边坡2上滚落的碎石、垃圾通过防护拦截网31进行拦截，防护边坡2上的雨水通过集水渠33流入灌木拦截带32进行吸收，防护边坡2和拦截带3上滚落的泥土通过灌木拦截带32进行拦截，生态边坡4上的雨水通过导流渠421导入人工湿地5，生态边坡4滚落的泥土通过防护植物45进行拦截；
[0061]
s5：污染源排放拦截净化
[0062]
经布水管51排放的污染水先排放至阶梯渗流层52的碎石块层521，碎石块层521将污染水中的大颗粒杂质进行过滤，且碎石块层521缝隙中防护植物45的根系可以对污染水进行吸附处理，然后污染水渗流至碎石粒层522，同样碎石粒层522将污染水中的小颗粒杂质进行过滤，碎石粒层522缝隙中防护植物45的根系继续对污染水进行吸附处理，吸附处理后的污染水进入人工湿地6的填料层61中，填料层61的火山岩生物挂膜填料上附着的微生物对污染水进行分解处理，人工湿地6上种植的湿地植物611对分解后的污染水进行进一步净化处理，净化后的水通过砾石层62中的排水管63排入水域。