专利名称：用于水体修复的植物浮岛及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种植物浮岛及其制造方法，特别是针对富营养化水体的净化修复， 具体涉及一种可用于植物栽培的人造浮岛及其制造方法，可用于受污染水体的净化修复。
背景技术：
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，城市居民对居住质量和居住环境的要求也越来越高，集聚吸收污染物和美学功能的景观水体成为研究热点，并逐步成为人们生活环境中不可缺少的部分。近年来，在城市绿地、城区公园和居住小区的建设中，人工湖泊、景观池塘及景观水池不断涌现。城市景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，一般具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点，加上处于居民生活区之中，极易出现水中悬浮物增多，浊度增加，有机物、细菌和大肠杆菌的含量增高的问题。在温度较高时，富含N、P等营养元素的水体还会滋生大量藻类，破坏水环境的生态平衡。大量藻类可使水体呈现明显的绿色，其色度较高，一般可达几十度甚至上百度，并伴有明显的鱼腥味，有时甚至可以造成水体的发黑发臭现象。针对这种城市景观水体的污染现状，采用大规模的环境工程手段修复水体污染并不可取，因此诉求于植物浮岛。植物浮岛技术在水体修复中应用广泛，然而城市河道等一些特殊景观水体对浮岛技术的要求较为苛刻既要起到修复水体的基本目标，又要兼顾和周围景观的整体性，且不能引起二次污染；浮岛的建造材料要经济耐用，并且可循环使用。目前应用的浮岛有采用泡沫、塑料管作为浮岛基体的，这类浮岛强度低，易老化， 对环境的适应能力较差，可能存在二次污染，一旦植物枯萎导致浮岛生态效益下降时，回收和维护困难，增加了浮岛的管理成本，有益效果不甚理想。目前还有日本浮岛技术以“艾因木”添加泡沫塑料作为浮岛基体，这种浮岛材料重量大，费用高，管理和操作都不方便，对于综合生态效益不高的污染水体修复不适用此类浮岛技术。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于水体修复的植物浮岛及其制造方法，本发明提供的植物浮岛可以进行批量生产，并可以针对不同水文条件和水质状况的受污染景观水体做出相应调整，从而发挥出浮岛的最大效用。本发明植物浮岛不仅可批量生产、而且管理方便，浮岛寿命长，成本低，可回收再利用，无二次污染。为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案
一种用于水体修复的植物浮岛，由浮岛框架、植物承载筏、植物植株固定装置和浮岛定位装置组成，浮岛框架围成封闭的浮岛外框，植物承载筏设置于浮岛外框的范围内，植物承载筏的边缘与浮岛框架紧固连接，植物植株固定装置将植物的根系和靠近植物根部的颈部牢固固定于植物承载筏下方，保持植物的根系浸入水中，浮岛定位装置使浮岛框架相对水底或岸边的位置固定。浮岛框架为环形中空密封的刚性结构管，环形中空密封的刚性结构管的最大排水量所对应产生的浮力大于植物浮岛的总重量，植物承载筏为高强度结构网，
4高强度结构网的外缘四周牢固地张紧连结在浮岛框架上，植物植株固定装置为高强度网兜或刚性网笼，浮岛定位装置包括锚和绳索，绳索的两端分别与浮岛框架和锚连接。根据修复水体的水域面积和水面形状来选择植物浮岛的不同形状和尺寸，上述浮岛框架的环形中空密封的刚性结构管采用组装式构造，由分段直管和弯管一起互相组合连接而成，用以满足不同植物浮岛的形状和尺寸要求。上述中空密封刚性结构管的内腔分段隔离并形成各自独立的密封空腔。作为本发明的改进，为了在上述中空密封刚性结构管的内腔中分隔空间，可在上述各个直管或弯管内塞入轻质材料塞子、密封的轻质材料瓶或薄壁空心球，使直管或弯管内腔具有各自独立的密封空腔，使单独的直管或弯管形成独立的浮体。作为本发明的另一种改进，上述浮岛框架包括四根直管和四根弯管，所有直管和弯管共同连接组成矩形环状的中空密封刚性结构管。作为本发明的又一种改进，上述浮岛框架包括三根直管和三根弯管，所有直管和弯管共同连接组成三角形环状的中空密封刚性结构管。构成上述植物承载筏的高强度结构网或构成植物植株固定装置的高强度网兜为尼龙丝或细金属丝编织而成，连接锚的绳索为尼龙绳或金属链，植物植株固定装置的紧固件为尼龙丝或金属丝，网兜通过紧固件与植物承载筏紧固连接。构成上述浮岛框架的高强度结构网的环形中空密封的刚性结构管的材料为有机玻璃、玻璃钢、无机复合材料或轻金属中的任意一种或几种材料。本发明还提供了一种用于水体修复的植物浮岛的制造方法，包括如下步骤
a.浮岛框架搭建根据修复水体的水域面积和水面形状来选择植物浮岛的不同形状和尺寸，确定植物浮岛的形状和尺寸，确定选用直管和弯管的数量与尺寸，将弯直管和弯管连接成浮岛框架，使管的连接处密封；
b.植物承载筏制作使用高强度材料丝线编织高强度结构网，将高强度结构网的外缘四周牢固地张紧连结在浮岛框架上，在浮岛中间形成网格区；
c.植物种植使用高强度材料丝线编织高强度网兜，使网兜包住植物幼苗根系，用尼龙绳将网兜固定在浮岛中间网格区的网眼内，网兜包裹的植物根系和部分茎处在网格区平面下方，使得其在浮岛安放时能浸在水面下；
d.浮岛固定在浮岛框架上用绳索系上重物，安放浮岛时，将重物沉入水底或置于岸上固定，锚定浮岛位置。在本发明上述步骤a中，在直管或弯管内塞入轻质材料塞子、密封的轻质材料瓶或薄壁空心球，使直管或弯管内腔具有各自独立的密封空腔，使单独的直管或弯管形成独立的浮体。在本发明上述步骤b中，根据修复不同污染物水体的目的，选择使用不同的植物搭配种植方案，植物的种植密度根据植物类型而定。上述直管与弯管之间、弯管与弯管之间用胶粘剂密封连接。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点
1.浮岛管材框架密封，里面的空气提供浮力，不需再另加泡沫等浮体材料，管材美观实用，无二次污染。2.浮岛使用的材料价格便宜，耐腐蚀，使用寿命长，可以整体性的回收再利用。
3.浮岛种植植物方便，且可以随意调整植物种类，装置重量轻，整体安装、运输便捷。4.浮岛漂浮在水面，和水底无实际接触，回收容易，浮岛植物的后期管理简单。5.可以直接观看到植物根系，能随时了解植物生长状况。
图1是本发明植物浮岛的俯视平面结构示意图。图2是本发明植物浮岛的网兜结构示意图。图3是本发明植物浮岛种植植物的示意图。
具体实施例方式结合附图，对本发明的优选实施例详述如下 实施例一
参见图1 图3，一种用于水体修复的植物浮岛，由浮岛框架1、植物承载筏3、植物植株固定装置2和浮岛定位装置4组成，浮岛框架1围成封闭的浮岛外框，植物承载筏3设置于浮岛外框的范围内，植物承载筏3的边缘与浮岛框架1紧固连接，植物植株固定装置2通过紧固件6将植物的根系7和靠近植物根部的颈部牢固固定于植物承载筏3下方，保持植物的根系7浸入水中，浮岛定位装置4使浮岛框架1相对水底或岸边的位置固定，其特征在于浮岛框架1为环形中空密封的刚性结构管，环形中空密封的刚性结构管的最大排水量所对应产生的浮力大于植物浮岛的总重量，植物承载筏3为高强度结构网，高强度结构网的外缘四周牢固地张紧连结在浮岛框架1上，植物植株固定装置2为高强度网兜5或刚性网笼，浮岛定位装置4包括锚8和绳索9，绳索9的两端分别与浮岛框架1和锚8连接。在本实施例中，采用高强度网兜5或刚性网笼固定植物，可以直接观看到植物根系，能随时了解植物生长状况。本发明提供的植物浮岛可以进行批量式生产，并可做出相应调整以适应不同水文条件和水质状况的受污染景观水体的修复。该项技术不仅具有外形美观、投资低、制作简单的特点，同时还具有使用寿命长，便于后期维护和管理的优点。根据修复水体的水域面积和水面形状来选择植物浮岛的不同形状和尺寸，浮岛框架1的环形中空密封的刚性结构管采用组装式构造，由分段直管和弯管一起互相组合连接而成，用以满足不同植物浮岛的形状和尺寸要求。分段组合式管道可以满足不同的水体修复要求，并可以方便装卸和维护，更加便于回收。上述中空密封刚性结构管的内腔分段隔离并形成各自独立的密封空腔。将直管和弯管分为若干独立的空腔，其作用如同船舶的隔舱，此设置可以防止局部漏水导致浮岛整体下沉，而且在水中维护浮岛时，拆卸下来的管道单体可以漂浮在水面上，不会下沉，方便了维护，也减少了因管道沉入水底造成对维护造成难度。本发明还植物浮岛的制造方法，包括如下步骤
a.浮岛框架搭建根据修复水体的水域面积和水面形状来选择植物浮岛的不同形状和尺寸，确定植物浮岛的形状和尺寸，确定选用直管和弯管的数量与尺寸，将弯直管和弯管连接成浮岛框架，使管的连接处密封；b.植物承载筏制作使用高强度材料丝线编织高强度结构网，将高强度结构网的外缘四周牢固地张紧连结在浮岛框架上，在浮岛中间形成网格区；
c.植物种植使用高强度材料丝线编织高强度网兜，使网兜包住植物幼苗根系，用尼龙绳将网兜固定在浮岛中间网格区的网眼内，网兜包裹的植物根系和部分茎处在网格区平面下方，使得其在浮岛安放时能浸在水面下；
d.浮岛固定在浮岛框架上用绳索系上重物，安放浮岛时，将重物沉入水底或置于岸上固定，锚定浮岛位置。在本发明上述步骤a中，在直管或弯管内塞入轻质材料塞子、密封的轻质材料瓶或薄壁空心球，使直管或弯管内腔具有各自独立的密封空腔，使单独的直管或弯管形成独立的浮体。在本发明上述步骤b中，根据修复不同污染物水体的目的，选择使用不同的植物搭配种植方案，植物的种植密度根据植物类型而定。上述直管与弯管之间、弯管与弯管之间用胶粘剂密封连接，防止水渗入管道之中。实施例二
本实施例与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于
在本实施例中，在各个直管或弯管内塞入轻质材料塞子、密封的轻质材料瓶或薄壁空心球，使直管或弯管内腔具有各自独立的密封空腔，使单独的直管或弯管形成独立的浮体。 采用轻质材料塞子、密封的轻质材料瓶或薄壁空心球等作为填充物塞入管道，也可以在中空密封刚性结构管的内腔分段隔离并形成各自独立的密封空腔，而且空腔的密封性更好。 在本实施例中，可以使一些如轻质材料塞子、密封的轻质材料瓶或薄壁空心球等一些闲置的物件发挥作用，可以显著降低制造成本。参见图1，上述浮岛框架包括四根直管和四根弯管，所有直管和弯管共同连接组成矩形环状的中空密封刚性结构管。采用矩形环状的中空密封刚性结构管，结构简单，方便构件小型的浮岛作为浮岛单元，通过适当的排列和连接组成浮岛联合体，可以满足复杂的水体修复需要。实施例三
本实施例与实施例二的技术方案基本相同，不同之处在于
在本实施例中，上述浮岛由浮岛单元连锁而成，浮岛单元框架包括三根直管和三根弯管，所有直管和弯管共同连接组成三角形环状的中空密封刚性结构管。三角形的中空密封刚性结构管结构更加稳定，不易变形，使浮岛更加安全稳定，使寿命更长。参见图2，在前述实施例中，构成上述植物承载筏3的高强度结构网或构成植物植株固定装置2的高强度网兜5为尼龙丝或细金属丝编织而成，连接锚8的绳索9为尼龙绳或金属链，植物植株固定装置2的紧固件6为尼龙丝或金属丝，网兜5通过紧固件6与植物承载筏3紧固连接。采用尼龙丝或细金属丝作为结构构件，质量轻，抗拉强度高，可以达到刚性构件的强度要求，并且更加方便维护和管理。在前述实施例中，构成浮岛框架1的高强度结构网的环形中空密封的刚性结构管的材料为有机玻璃、玻璃钢、无机复合材料或轻金属中的任意一种或几种材料。环形中空密封的刚性结构管采用化学性质稳定、不含有毒有害物质和比重低的材料，具有成本低、强度好，维护方便和不会带来二次污染水体风险的优点。
本发明满足了上诉城市景观水体的修复要求，此浮岛利用不同的植物搭配，用于吸收水体的不同污染物，并形成不同的景观效果；浮岛建造材料使用有机玻璃或玻璃钢等管材、尼龙绳和尼龙网，材料耐腐蚀并可以重复使用；浮岛上种植植物便捷，收割方便，便于管理。在本实施例中，植物浮岛的制作工序为
a.浮岛框架搭建所用材料为有机玻璃或玻璃钢等工程管材和弯管，用胶粘剂将弯管和一定管径的管材连接成矩形框架。管材管径10 30cm，矩形边长1 5m，具体管径和框架大小按修复水体的水域面积调整。连接处密封，不能透水，管材内部可加透明的塑料塞子，将直管分为若干独立的空腔，其作用如同船舶的隔舱，此设置可以防止局部漏水导致浮岛整体下沉，封闭在管内的空气用来提供浮力。b.浮岛中间网格区的编制使用直径0. 5 1. 5cm的尼龙绳，两端用活结连接在浮岛框架上，编制成网状，网眼为矩形，网眼边长为5 7cm。c.植物种植使用孔径较小的尼龙网包住植物幼苗根系，形成网兜，用细尼龙绳将其固定在浮岛中间网格区的网眼内，网兜包裹的植物根系和部分茎处在网格区平面下方，使得其在浮岛安放时能浸在水面下。植物的种植密度根据植物类型而定，原则上种植密度按最大值。d.浮床固定为了防止浮岛随风和水流四处飘动，在有机玻璃或玻璃钢管上用尼龙绳系上重物，安放浮岛时重物沉入水底，起到锚定作用。具体以美人蕉和再力花为例，本发明植物浮岛的制造方法采用如下工序
1.浮岛框架结构制作使用内径25cm，长320cm和120cm的有机玻璃直管材的和角度合适的弯管搭建一个长400cm、宽200cm的固定架。固定架中间用0. 5cm粗的尼龙绳编织出孔径一定的网格区，以适合植物的固定种植。有机玻璃或玻璃钢等管材密封，以提供浮力。2.浮岛中间的网格编制使用直径0. 5cm的尼龙绳，横向56条，纵向26条，编制成网格状，网格密度设置成55 X 25，单个网格边长为7cm。3.植物安放区的划分和种植密度浮岛建成后，在网格上面种植美人蕉和再力花。网格划分成55X25个分区。在浮岛中间选取25X15个网格放置区，面积约为1.8 m2， 作为中心区，种植再力花，围绕再力花四周种植美人蕉。每个浮岛中心区种植再力花15丛， 分3 每排5丛，每丛2株；每个浮岛边缘区种植美人蕉62丛，每丛种植2株。4.种植方法植物根系用孔径0. 5cm的尼龙网兜住，形成网兜，用细尼龙绳将其固定在浮岛网格中。网兜包裹的植物根系和部分茎处在网格区平面下方，使得网兜在浮岛放置在水面后能浸在水面下。5.浮岛锚定浮岛运输到目的水域后，在框架上用尼龙绳拴上重物，安放浮岛时将重物沉入水底以锚定浮岛。上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于水体修复的植物浮岛，由浮岛框架(1)、植物承载筏(3)、植物植株固定装置(2)和浮岛定位装置(4)组成，所述浮岛框架(1)围成封闭的浮岛外框，所述植物承载筏 (3)设置于所述浮岛外框的范围内，所述植物承载筏(3)的边缘与所述浮岛框架(1)紧固连接，所述植物植株固定装置(2)通过紧固件(6)将植物的根系(7)和靠近植物根部的颈部牢固固定于所述植物承载筏(3)下方，保持植物的根系(7)浸入水中，所述浮岛定位装置(4) 使所述浮岛框架(1)相对水底或岸边的位置固定，其特征在于所述浮岛框架(1)为环形中空密封的刚性结构管，所述环形中空密封的刚性结构管的最大排水量所对应产生的浮力大于所述植物浮岛的总重量，所述植物承载筏(3 )为高强度结构网，所述高强度结构网的外缘四周牢固地张紧连结在所述浮岛框架(1)上，所述植物植株固定装置(2 )为高强度网兜(5 ) 或刚性网笼，所述浮岛定位装置(4)包括锚(8)和绳索(9)，所述绳索(9)的两端分别与所述浮岛框架(1)和所述锚(8)连接。
2.根据权利要求1所述的用于水体修复的植物浮岛，其特征在于根据修复水体的水域面积和水面形状来选择植物浮岛的不同形状和尺寸，所述浮岛框架(1)的环形中空密封的刚性结构管采用组装式构造，由分段直管和弯管一起互相组合连接而成，用以满足不同植物浮岛的形状和尺寸要求。
3.根据权利要求2所述的用于水体修复的植物浮岛，其特征在于所述中空密封刚性结构管的内腔分段隔离并形成各自独立的密封空腔。
4.4.根据权利要求3所述的用于水体修复的植物浮岛，其特征在于在各个直管或弯管内塞入轻质材料塞子、密封的轻质材料瓶或薄壁空心球，使直管或弯管内腔具有各自独立的密封空腔，使单独的直管或弯管形成独立的浮体。
5.根据权利要求4所述的用于水体修复的植物浮岛，其特征在于所述浮岛框架(1) 包括四根直管和四根弯管，所有直管和弯管共同连接组成矩形环状的中空密封刚性结构管。
6.根据权利要求4所述的用于水体修复的植物浮岛，其特征在于所述浮岛由浮岛单元连锁而成，所述浮岛单元框架包括三根直管和三根弯管，所有直管和弯管共同连接组成三角形环状的中空密封刚性结构管。
7.7.根据权利要求1 6中任意一项所述的用于水体修复的植物浮岛，其特征在于 构成所述植物承载筏(3)的高强度结构网或构成所述植物植株固定装置(2)的高强度网兜 (5)为尼龙丝或细金属丝编织而成，连接所述锚(8)的所述绳索(9)为尼龙绳或金属链，所述植物植株固定装置(2)的紧固件(6)为尼龙丝或金属丝，所述网兜(5)通过紧固件(6)与所述植物承载筏(3)紧固连接。
8.根据权利要求7所述的用于水体修复的植物浮岛，其特征在于构成所述浮岛框架 (1)的高强度结构网的环形中空密封的刚性结构管的材料为有机玻璃、玻璃钢、无机复合材料或轻金属中的任意一种或几种材料。
9.一种根据权利要求1 4中任意一项所述的用于水体修复的植物浮岛的制造方法， 其特征在于包括如下步骤a.浮岛框架搭建根据修复水体的水域面积和水面形状来选择植物浮岛的不同形状和尺寸，确定植物浮岛的形状和尺寸，确定选用直管和弯管的数量与尺寸，将弯直管和弯管连接成浮岛框架，使管的连接处密封；b.植物承载筏制作使用高强度材料丝线编织高强度结构网，将高强度结构网的外缘四周牢固地张紧连结在所述浮岛框架上，在浮岛中间形成网格区；c.植物种植使用高强度材料丝线编织高强度网兜，使网兜包住植物幼苗根系，用尼龙绳将网兜固定在浮岛中间网格区的网眼内，网兜包裹的植物根系和部分茎处在网格区平面下方，使得其在浮岛安放时能浸在水面下；d.浮岛固定在浮岛框架上用绳索系上重物，安放浮岛时，将重物沉入水底或置于岸上固定，锚定浮岛位置。
10.根据权利要求9所述的用于水体修复的植物浮岛的制造方法，其特征在于在所述步骤a中，在直管或弯管内塞入轻质材料塞子、密封的轻质材料瓶或薄壁空心球，使直管或弯管内腔具有各自独立的密封空腔，使单独的直管或弯管形成独立的浮体。
11.根据权利要求9所述的用于水体修复的植物浮岛的制造方法，其特征在于在所述步骤b中，根据修复不同污染物水体的目的，选择使用不同的植物搭配种植方案，所述植物的种植密度根据植物类型而定。
12.根据权利要求10所述的用于水体修复的植物浮岛的制造方法，其特征在于所述直管与弯管之间、弯管与弯管之间用胶粘剂密封连接。
全文摘要
本发明公开了一种用于水体修复的植物浮岛及其制造方法，植物浮岛由浮岛框架、植物承载筏、植物植株固定装置和浮岛定位装置组成，植物承载筏的边缘与浮岛框架紧固连接，植物植株固定装置将植物的根系和靠近植物根部的颈部牢固固定于植物承载筏下方，保持植物的根系浸入水中，浮岛定位装置使浮岛框架相对水底或岸边的位置固定。浮岛框架为环形中空密封的刚性结构管，其产生的浮力大于植物浮岛的总重量，植物承载筏为高强度结构网，高强度结构网的外缘四周牢固地张紧连结在浮岛框架上，植物植株固定装置为高强度网兜或刚性网笼，浮岛定位装置包括锚和绳索。本发明不仅具有投资低、制作简单的特点，同时还具有使用寿命长，便于后期维护和管理的优点。
文档编号C02F3/32GK102351318SQ20111027248
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者任晶晶, 何池全, 倪刚, 刘佳苗, 徐秋月, 李春辉, 杨俊娜, 郑虹, 雷雁茹 申请人:上海大学