一种生态友好型堰坝及水体净化方法
【专利摘要】本发明公开了一种生态友好型堰坝，包括坝体、绿色净化器、门库和控制系统，所述的绿色净化器设置在所述的坝体的上方，与坝体顶部之间形成水流通道；所述的门库设于河道岸边，用于容纳所述的绿色净化器；所述的控制系统与绿色净化器相连接，所述的控制系统控制所述的绿色净化器在门库和坝体顶部之间转动。还公开了一种水体净化方法，包括以下步骤：当水位超过设计水位时，将绿色净化器移入门库；当水位未超过设计水位时，将绿色净化器放置于堰坝顶部，通过绿色净化器对河流进行净化。本发明克服现有堰坝对水动力条件、水体环境、生物迁徙的负面影响，并增强堰坝的景观视觉效果。
【专利说明】一种生态友好型堰坝及水体净化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于堰坝的【技术领域】，具体而言涉及一种生态友好型堰坝以及利用该堰坝进行的水体净化的方法。
[0002]
技术背景
[0003]我国拥有众多的堰坝，尤其在山丘区河道中，人们为了灌溉、生活需要，修建了大量的堰坝。这些传统堰坝是一种横跨河道的挡水建筑物，仅仅考虑了防洪、蓄水、灌溉功能，而未考虑河流生态、环境的要求。这些堰坝对河流生态环境存在一定的负面影响，主要表现在以下几个方面:(I)水动力条件的改变。传统堰坝横跨河道，阻隔了原有通常的河道径流，堰坝上游水位抬高，产生静水区，下游流速减小，水量减少，甚至会出现下游断流；(2)水质恶化。由于堰坝上下游水流流速减小，会导致水体含氧量减小，水体营养物质、污染物质得不到有效稀释和扩散，极易造成堰坝上游发生水体富营养化，水质恶化；(3)生物迁徙通道丧失。由于水动力条件的改变，堰坝上下游生物栖息、生长、繁衍的生境均发生了改变，尤其是阻断了生物上下游自由洄游、迁徙的通道，这些条件的改变，使原有生存的生物无法生存，从而造成生物多样性的降低，甚至会造成某些珍稀物种的灭绝。此外堰坝由单纯的水泥石或土石组成没有美化景观的作用。
[0004]水利工程对生态环境的影响是广泛而深远的，我们在兴建水利工程的同时要特别注意水利工程与环境组成的协调和平衡问题，使它们组成一个更为和谐的系统。当前水利工作者急需树立起生态保护的意识，充分意识到环境改善在水利工程建设中的重要地位，现代水利事业发展方向是变工程水利为资源水利、生态水利，达到经济效益、社会效益和环境效益的统一。
【发明内容】
[0005]为了克服现有堰坝对水动力条件、水体环境、生物迁徙的负面影响，并增强堰坝的景观视觉效果。
[0006]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，提供一种生态友好型堰坝，包括坝体，其特征在于:所述堰坝还包括绿色净化器、门库和控制系统，绿色净化器设置于坝体上方，与坝体顶部之间形成水流通道；门库设置于河道岸边，用于容纳绿色净化器；启闭控制器控制绿色净化器在门库和坝体顶部之间转动。
[0007]优选的，所述的绿色净化器由浮框、基质篮和水生植物组成，水生植物设置在基质篮内，基质篮设置在浮框上。
[0008]优选的，所述的门库为设置于河道岸边的一个小型平台，由水泥和石块砌筑而成。
[0009]优选的，所述的控制系统由电脑处理器、启闭控制器和水位传感器组成，其中，所述的电脑处理器分别与水位传感器和启闭控制器连接，所述的启闭控制器由开关、电机和锁扣组成。[0010]优选的，所述的生物迁徙通道由进口、休息池、齿坎、出口组成。其中齿坎用于减小水流动能，减小水流流速，微生物上溯形成休息池。
[0011]本发明还提供了一种采用上述生态友好型堰坝进行的水体净化方法，包括以下步骤:当水位超过设计水位时，将绿色净化器移入门库；当水位未超过设计水位时，将绿色净化器放置于堰坝顶部，通过绿色净化器对水体进行净化。
[0012]优选的，包括以下步骤:
1)通过水位传感器读取水位；
2)将水位数据传输至电脑处理器；
3)电脑处理器判断水位是否超过设计水位，如果超过设计水位，则启动启闭控制器，将绿色净化器移入门库；如果水位没有超过设计洪水位，则分析绿色净化器所在位置，当绿色净化器处在堰坝坝顶位置，则保持绿色净化器位置不动，使绿色净化器能够继续工作；当绿色净化器处在门库位置，则由启闭控制器控制绿色净化器移至堰坝顶部，使绿色净化器投入对河流的净化工作；
4)反复进行上述步骤I)_3)。
[0013]本发明的有益效果:
1.安全效益:本发明既具有蓄水、灌溉功能，由能有效满足行洪要求，保证防洪安全。另夕卜，本发明是在传统堰坝的基础上引入鱼道和自动装置，不会对结构组成和运行产生阻碍，并不会对传统堰坝产生不利的因素，是一种非常安全的发明；
2.环境、生态效益:本发明能调蓄洪水、削减污染和改善水质、保护生物多样性。此堰坝除了可以使河道保持一定的水位，达到蓄水的目的外，还可以将河流中的水进行处理，吸收因过量施肥而流失到水体中的营养物质，防止水体的富营养化问题的发生，生物迁徙通道的设计给了水生动物一个很好的迁徙途径，保护了河流的生物多样性；
3.经济效益:这种生态友好型堰坝节省了大量的治理耗资，采用原生态的方法，与自然协调发展，不仅达到可持续发展的目的，也为河流上下游地区提供了更好的水源条件，直接切入美丽中国的号召，也在一定程度推动了旅游业的发展，达到很好的经济效益；
4.美化坝体，带来一定的景观视觉效果:
绿色是大自然的本色，能够给我们带来一定的视觉冲击，让我们得到放松。青葱绿色是生态的象征，是美丽中国的代名词，在堰坝上引进这种设施，不仅能得到想要的经济效益、水体环境改善等效果，也能增添堰坝景观，较之传统的堰坝来说更具特色。
[0014]
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明生态友好型堰坝的横断面布置图。
[0016]图2是本发明生态友好型堰坝的纵断面布置图。
[0017]图3是本发明的绿色净化器结构示意图。
[0018]图4是本发明的控制系统的装置连接图。
[0019]图5是本发明的控制系统工作原理流程图。
[0020]图6是本发明的生物迁徙通道的结构示意图。
[0021]其中，1一转轴；2—绿色净化器；2a—浮框；2b—基质篮；2c—水生植物；3—水位传感器；4一启闭控制器；5 —电脑处理器；6—锁扣；7—生物迁徙通道；8—坝体；9一门库；10—7_Κ面线；11 一休息池；12—7_Κ生动物；13—齿坎
【具体实施方式】
[0022]为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]本【技术领域】技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0024]如图1至图5所示的生态友好型堰坝，包括坝体8、门库9、控制系统、生物迁徙通道7和绿色净化器2，各组成具体结构如下:
1.堰坝坝体8 (见附图1，附图2)
由石块混凝土砌成或卵石混凝土浇筑成，横竖向钢筋配筋符合国家相关标准。此种堰坝不同于传统的堰坝，它不需要抬高水位至几十甚至上百米，强度条件没有大型堰坝那样的要求，不过相应材料配比、构件组成机理都是一样的，强度条件符合一定的规范要求，扮演了河道建设中的一个极其重要的角色。
[0025]2.门库9 (见附图1，附图2)
门库9是设置在岸边的一个小型平台，由水泥和石块砌筑而成，大小适于绿色净化器2的放置。当水位上涨时绿色净化器2由控制系统自动控制移入门库，可以有效保护好绿色净化器，同时也可以减小对水流的阻挡，从而满足防洪的要求；当水位降低到安全范围时绿色净化器2又由控制系统推回至坝体8的顶部继续工作。
[0026]3.绿色净化器2及其它各部分相对位置示意(见附图1，附图2，附图3)
绿色净化器2由浮框2a、基质篮2b及水生植物2c组成。基质篮2b中装有一定的基质，既能能为篮中水生植物提供生长基质，又能吸附水体污染物。基于此，绿色净化器2能对河流污水进行处理,具有净化水体环境的作用。而且通过对植物的成长情况以及体内成分分析可以很好的知道水环境的相应情况。此外堰坝上多了一条绿色的风景线，改变传统堰坝的单调性，美化了环境。
[0027]绿色净化器2工作时位于堰坝坝体8的上方，与堰坝坝体8顶部之间保留一定的空间，保证水流顺利流过，保证水流顺畅。绿色净化器2可根据防洪要求，通过水位传感器3反映的水位变化情况以及启闭控制器4的控制作用绕着销钉来回转动于门库9和堰坝坝体8的顶部之间。
[0028]4.控制系统(见附图4，附图5)
水位传感器3:实时监测河流水位变化状况，并及时反馈信息给电脑处理器5，让其作出相应的处理。
[0029]电脑处理器5:接收传感器传送过来的数据，并作出相应的处理，将处理信息发送给启闭控制器3。[0030]启闭控制器4:接收由电脑处理器5发来的信号，作出相对应的控制，例如由于水位升高而将绿色净化器2移入门库和水位下降到一定值后将绿色净化器2移至堰坝坝体8的顶部的过程。
[0031]锁扣6:为固定和放开绿色净化器2的装置。
[0032]5.生物迁徙通道7 (见附图6)
生物迁徙通道7的设计主要考虑生物上溯习性。生物迁徙通道由进口、槽身、出口组成。其由砖块砌成后在其表面均匀的抹一层适当厚度的混凝土或者直接用钢筋混凝土浇筑。前者虽然便于施工，不过钢筋混凝土浇筑的会更坚固，性价比更高。其中用齿坎来减小水流的动能，减缓其流速，形成生物的临时休息池，从而使得生物能够顺利完成回溯，这样可以不破坏生态系统，保持生态平衡。
[0033]6.工作步骤(见附图5)
本发明的生态友好型堰坝工作时，通过以下步骤进行:1)通过水位传感器3读取水位；
2)将水位数据传输至电脑处理器5 ;3)电脑处理器5判断水位是否超过设计水位，如果超过设计水位，则启动启闭控制器4，将绿色净化器2移入门库9，继续读取水位；如果水位没有超过设计洪水位，则分析绿色净化器2所在位置，当绿色净化器2处在堰坝坝顶位置，则保持绿色净化器2位置不动，使绿色净化器2能够继续工作；当绿色净化器2处在门库位置，则由启闭控制器4控制绿色净化器2移至堰坝顶部，使绿色净化器2投入对河流的净化工作；4)反复进行上述步骤I)-3)。
[0034]以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种生态友好型堰坝，包括坝体，其特征在于，还包括绿色净化器、门库和控制系统，所述的绿色净化器设置在所述的坝体的上方，与坝体顶部之间形成水流通道；所述的门库设于河道岸边，用于容纳所述的绿色净化器；所述的控制系统与绿色净化器相连接，所述的控制系统控制所述的绿色净化器在门库和坝体顶部之间转动。
2.根据权利要求1所述的一种生态友好型堰坝，其特征在于，所述的绿色净化器包括浮框、基质篮和水生植物，所述的水生植物设置在基质篮内，所述的基质篮设置在浮框上。
3.根据权利要求1所述的一种生态友好型堰坝，其特征在于，所述的门库为一个小型T D O
4.根据权利要求3所述的一种生态友好型堰坝，其特征在于，所述的门库由水泥和石块砌筑而成。
5.根据权利要求1所述的一种生态友好型堰坝，其特征在于，所述的控制系统由电脑处理器、启闭控制器和水位传感器组成，其中，所述的电脑处理器分别与水位传感器和启闭控制器连接，所述的启闭控制器由开关、电机和锁扣组成。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的一种生态友好型堰坝，其特征在于，所述的堰坝还包括生物迁徙通道。
7.根据权利要求6中的任一项所述的一种生态友好型堰坝，其特征在于，所述的生物迁徙通道中设有齿坎。
8.根据权利要求7中所述的一种生态友好型堰坝，其特征在于，所述的生物迁徙通道由进口、休息池、齿坎和出口组成，所述的休息池位于两个相邻的齿坎之间。
9.一种采用权利要求1-8中任一项所述的生态友好型堰坝进行的水体净化方法，其特征在于，包括以下步骤:当水位超过设计水位时，将绿色净化器移入门库；当水位未超过设计水位时，将绿色净化器放置于坝体顶部，通过绿色净化器对水体进行净化。
10.根据权利要求9中所述的水体净化方法，其特征在于，利用如权利要求5所述的控制系统来控制绿色净化器，包括以下步骤: 1)通过水位传感器读取水位； 2)将水位数据传输至电脑处理器； 3)电脑处理器判断水位是否超过设计水位，如果超过设计水位，则启动启闭控制器，将绿色净化器移入门库；如果水位没有超过设计洪水位，则分析绿色净化器所在位置，当绿色净化器处在坝体顶部位置，则保持绿色净化器位置不动，使绿色净化器能够继续工作；当绿色净化器处在门库位置，则由启闭控制器控制绿色净化器移至坝体顶部，使绿色净化器投入对水体的净化工作； 4)反复进行上述步骤I)_3)。
【文档编号】C02F3/32GK103866743SQ201410050825
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】夏继红, 余根听, 朱亮 申请人:河海大学