一种自然式驳岸生态净化系统及其净化方法与流程

本发明涉及湖库水质生态治理技术领域，特别涉及一种自然式驳岸生态净化系统及其净化方法。

背景技术：

对于湖库地区外源污染问题，通常是通过驳岸处理技术来控制雨水流速和过滤水质，防止污染源向湖区扩散，传统驳岸处理技术多用于打造景观湖景，不太注重驳岸本身对湖库水质的改善以及生态改善，因此，常常在水岸带边上堆砌景观置石或者钢筋石笼后就不再做其他处理，这样的方式仅能对水岸带边上的雨水进行预消能和过滤大件垃圾的作用，然而雨水常常是含有大量泥沙并具有一定流速的，这导致驳岸附近的水生植物不易扎根生长，成活率较低，驳岸附近的植物分布较少，在雨水作用下，水底泥沙连同雨水携带的大量泥沙卷入中央湖区，使得湖库水质变差，因此，传统驳岸处理技术并不能有效地对已经受污染的湖库地区进行水质生态治理。为此，在一些其他现有技术中，也有采用置石+挺水植物+滤膜的方式来治理受污染的湖库地区的水质，该方式虽然对水质治理存在一定成效，但是其后期维护成本高，挺水植物发达的根系常因水底沙泥损失而裸露，抓牢力不强，成活率相对较低，需要不断对种植水域进行补种，同时，滤膜消耗大，更换周期短，使用成本高，因此很少采用，并且，对于类似本申请人所涉及的四川黑龙滩国际生态旅游度假区项目这种具有大面积的湖库地区，其明显不适用，故亟需设计开发一种能够适用于针对湖库地区受外源污染的水质治理的生态处理技术。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种自然式驳岸生态净化系统及其净化方法，通过采用置石消能+石笼过滤+膜网过滤+挺水植物稳定水质(即生物基网稳定水质)的方式来控制雨水口流速和水质，营造挺水植物、沉水植物的生长环境，增强了雨水口前置库的生态净化能力，避免了面源污染物随地表径流入库区而影响水质。

本发明采用的技术方案如下：一种自然式驳岸生态净化系统，包括水区，其特征在于，在所述水区的边部设置有驳岸生态净化系统，沿水区水岸至中央水区的方向，所述驳岸生态净化系统依次包括置石消能区、石笼过滤区、网膜沉降区和挺水植物拦截区，所述置石消能区设置在水岸边上，其由沙石堆砌形成，所述石笼过滤区由钢筋石笼构筑形成，所述网膜沉降区包括多个拦截网膜，拦截网膜为微过滤膜，所述挺水植物拦截区是通过栽种挺水植物形成。

作为优选，在所述水区的水岸带边上砌筑一道矮挡墙，在矮挡墙与水岸之间填满沙石，沙石高度超过水面，由此形成置石消能区。

进一步，所述钢筋石笼内的软石和砾石的粒径为2-6cm。

进一步，所述网膜沉降区设置在水深2.0-2.5m的水域中。

进一步，所述石笼过滤区内种植有挺水植物。

本发明还包括一种自然式驳岸生态净化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在水岸边通过现有驳岸置石施工方式构筑置石消能区；

步骤2、沿水岸至中央水区的方向，在置石消能区旁通过钢筋石笼构筑石笼过滤区；

步骤3、沿水岸至中央水区的方向，在石笼过滤区旁的水域中安装拦截网膜形成网膜沉降区；

步骤4、网膜沉降区形成后，沿水岸至中央水区的方向，在网膜沉降区旁种植挺水植物形成挺水植物拦截区。

进一步，在水岸边上采用草坡入湖的方式来构筑草坡入湖营养盐削减区。

进一步，钢筋石笼内的软石和砾石的粒径在2-6cm范围内，石笼过滤区中种植有挺水植物。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：对于湖库外源污染的控制和治理而言，采用置石消能+石笼过滤+膜网过滤+挺水植物稳定水质(即生物基网稳定水质)的净化处理方式控制了雨水口的流速和水质，营造了适合挺水植物、沉水植物的生长环境，提高了成活率，增强了雨水口前置库的生态净化能力，避免了面源污染物随地表径流入库区而影响水质，使修复后的水质达到了《地表水环境质量标准》(gb383-2002)ⅲ类水域标准，为湖库水岸水质治理提供了一种耐粗放、净化强、可控制、见效快、可持续、成本低的水生态净化修复技术，值得应用推广。

附图说明

图1是本发明的一种自然式驳岸生态净化系统结构示意图。

图中标记：1为步道，2为草坡入湖营养盐削减区，3为置石消能区，4为石笼过滤区，5为网膜沉降区，6为挺水植物拦截区，7为水生态系统构建区，8为石笼，9为挺水植物，10为拦截网膜，11为雨水管，12为水面。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以申请人负责实施的仁寿县黑龙滩水库水源治理项目为例，在黑龙滩水库西北角、位于饮用水源准保护区陆域范围内的养殖塘作为试验场，利用既有受到多年农药、鱼料污染的鱼塘、冲沟、凹地构建450亩的试验场地，如图1所示，一种自然式驳岸生态净化系统，在雨水排口外围的水域的驳岸处设置生态净化系统，即在雨水管排出口处设有置石消能区，沿水源中心的方向，从置石消能区开始，依次设有石笼过滤区、网膜沉降区、挺水植物拦截区和中央大湖区，各区共同组成自然式驳岸生态净化系统，各区具体为：

置石消能区，置石消能区的主要作用是迅速降低雨水流速，有效防止对后端的植物产生冲击，置石消能区可以采用传统自然式驳岸施工的方法构建，即直接将大块置石或景观置石直接放置于水岸带边上，置石消能区的主要作用是可以迅速降低雨水流速，防止其对池内的水生植物产生冲击，优选地，考虑到本实施例中置石消能区外存在排水口，排水口对置石消能区造成的冲击较大，易将置石消能区底部的细沙和泥土冲走，不利于置石消能区的阻挡预过滤效果变差，进而使池内水质变差，因此，为了充分发挥置石消能区的作用，在构建置石消能区时，先在水岸带边上砌筑一道矮挡墙，矮挡墙高度低于水面，矮挡墙与水岸之间填满沙石，即采用现有矮挡墙制作置石消能区的方法，采用该结构能够有效解决排水口外的置石消能区阻挡和预过滤效果差的问题，使石头下的细沙和泥土不易被冲走，稳定了置石消能区的构建区域；

石笼过滤区，在本实施例中，考虑到经置石消能区消能后的雨水和排水管排放的水的冲击相对还是较大，如果直接排水池内或者直接种植水生植物，则不仅使排入的水体的水质较差，还对水生植物的冲击较大，不利于水生植物水下扎根生长，因此，本实施例在置石消能区后再设置石笼过滤区来解决该问题，通过石笼过滤区来对雨水和排放水进行再次消能和过滤处理，池内入水水质差、冲击力大的问题，石笼过滤区可采用现有的石笼挡墙做法形成，并钢筋石笼需要高出水面，但是，现有的石笼挡墙所采用的石块粒径平均在10cm以上，其会形成较宽的间隙，使得石笼过滤区过滤消能的效果变差，因此，在本实施例中，石笼过滤区的钢筋石笼内的软石和砾石粒径为2-6cm，选择该粒径的软石和砾石的原因在于，其能形成宽度适宜的间隙，既有利于雨水和排水快速通过石笼过滤区，以避免置石消能区与石笼过滤区之间的水面与中央湖面形成高度差(间隙太小，水体不易通过)，还有利于石笼过滤区能够过滤水体中大部分的大颗粒悬浮物，提高了入水水质；

网膜沉降区，在上述中，无论是置石消能区，还是石笼过滤区，其都只能过滤大颗粒悬浮物，不能过滤小颗粒悬浮物，而排入池中的水体的悬浮物主要以小颗粒为主，因此，即使同时采用置石消能区和石笼过滤区，在表观上，水体水质变化不明显，为此，在本实施例中，在石笼过滤区之后还设置了网膜沉降区，网膜沉降区设置在水深2-2.5m的水域，其是由多道拦截网膜排列构成的，通过多次试验总结得到，在水深2-2.5m的水域，对雨水和排水进行网膜拦截的综合效果是最好的(主要考虑过滤效果和过滤效率两个因素)，雨水和排水在此处受到拦截网膜的拦截作用而使其停留时间延长，进而在过滤的同时促进水体本身的沉降，由此在表观上，使得水体的水质得到净化，水体的透明度得到提高，在本实施例中，由于网膜沉降区是利用网膜的膜孔结构积来对雨水和排水中的小颗粒悬浮物进行过滤吸附理，进而使水体得到净化，因此，要求拦截网膜的膜孔不能太高或太低，一般地，拦截网膜为微滤膜，膜孔径在0.05μm以上即可；

挺水植物拦截区，通过多次试验发现，经网膜沉降区处理后的水体的水质和流速依然不够稳定，易对中央湖区的水生植物生长造成影响，导致水生植物不易扎根，污染面源易在中央湖区扩散，为此，在本实施例中，在网膜沉降区之后再设置了挺水植物拦截区，挺水植物拦截区主要以由挺水植物构成，利用挺水植物发达的根系形成径流拦截带，进一步对水体进行稳流和过滤污染物，进而完全解决了雨水流速和水质对湖区的影响，同时，采用栽种挺水植物的方式，还能美化区域环境，使得整个净化系统不会显得突兀。

上述应用于黑龙滩水库水源治理项目的自然式驳岸生态净化系统，通过采用置石消能+石笼过滤+膜网过滤+挺水植物稳定水质(即生物基网稳定水质)的方式来控制雨水口流速和水质，营造挺水植物、沉水植物的生长环境，增强了雨水口前置库的生态净化能力，避免了面源污染物随地表径流入库区而影响水质。

进一步地，在上述实施例中，为了消除湖区营养盐污染，在水岸边采用草坡入湖的方式来削减营养盐，进而在水岸边形成草坡入湖营养盐削减区。

进一步地，在上述实施例中，石笼过滤区在过滤时，由于是由钢筋石笼堆砌形成，其会发生晃动和位移，为了巩固石笼过滤区，在石笼过滤区处种植挺水植物，通过挺水植物发达的根系形成径流拦截带，提高石笼过滤区抗冲击强度和对水体的稳定效果，使钢筋石笼不易发生晃动和位移，解决钢筋石笼不牢固的问题。

本发明还包括一种自然式驳岸生态净化方法，包括以下步骤：

步骤1、在水岸边通过现有驳岸置石施工方式构筑置石消能区；

步骤2、沿水岸至中央水区的方向，在置石消能区旁通过钢筋石笼构筑石笼过滤区；

步骤3、沿水岸至中央水区的方向，在石笼过滤区旁的水域中安装拦截网膜形成网膜沉降区；

步骤4、网膜沉降区形成后，沿水岸至中央水区的方向，在网膜沉降区旁种植挺水植物形成挺水植物拦截区。

在上述步骤1中，优选采用修建矮挡墙的方式来形成置石消能区，具体可为，先在水岸带边上砌筑一道矮挡墙，矮挡墙高度低于水面，矮挡墙与水岸之间填满沙石，要求沙石要超过水面，以充分达到消能效果。进一步地，为了解决营养盐污染的问题，在水岸边采用草坡入湖的方式来解决营养盐污染的问题。

在步骤2中，钢筋石笼内的软石和砾石的粒径在2-6cm范围内，以有利于雨水和排水快速通过石笼过滤区和能够过滤水体中大部分的大颗粒悬浮物，提高入水水质。同时，考虑到钢筋石笼的牢固性，在石笼过滤区中通过种植挺水植物来提高其牢固性和对水体的稳定性效果。

进一步地，在步骤3中，网膜沉降区应设置在水深2.0-2.5m的水域中，在保证使用周期的情况下，以充分发挥膜过滤的作用，提高水质净化效果。

中铁四川黑龙滩国际生态旅游度假区项目在2017年被四川省列为重点项目，开发用地3.4万亩，总建筑面积1120万平方米，投资总额400亿元，开发周期达到10年，经过申请人对该地湖库等水源的综合生态治理，现已收获众多技术成果，对于湖库外源污染的控制和治理而言，采用置石消能+石笼过滤+膜网过滤+挺水植物稳定水质(即生物基网稳定水质)的方式控制了雨水口的流速和水质，营造了适合挺水植物、沉水植物的生长环境，增强了雨水口前置库的生态净化能力，避免了面源污染物随地表径流入库区而影响水质，对其进行了富有成效的生态治理，上述驳岸生态净化及净化方法使修复后的水质达到了《地表水环境质量标准》(gb383-2002)ⅲ类水域标准，为四川乡村地区湖库水岸水质治理提供了一种耐粗放、净化强、可控制、见效快、可持续、成本低的水生态净化修复技术，值得应用推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。