一种栽植人工水草的透水型河流丁字坝及其建造方法

摘要

本发明的栽植人工水草的透水型人工丁字坝，包括依次间隔均匀分布的木桩，木桩固定于河流的泥土之中；特征在于：木桩的外围设置有一层土工布，木桩所围区域的内部由下至上依次设置有粗砾石层和细砾石层，细砾石层的上方设置有碎石层，碎石层中栽植有水生植物；细砾石层的两侧均匀固定有若干栽培筒，栽培筒内种植有人工水草；来水方向一侧土工布的下部设置有底端进口，背向来水方向一侧土工布的上部设置有上端出口。本发明的栽植人工水草的透水型人工丁字坝及其建造方法，水流在丁字坝内由低至高地流动，有利于水体与植物根系充分接触，增加了对河流的净化能力，结构简单合理，建造成本低，对河流的净化能力强，有益效果显著，便于应用推广。

说明书

技术领域

本发明涉及一种丁字坝及其建造方法，更具体的说，尤其涉及一种栽植人工水草的透水型人工丁字坝及其建造方法。

背景技术

现有河流中的人工丁字坝整体为土桩或水泥桩结构，建立在河流的一侧，具有对河流中部分水利截留的作用。由于整个丁字坝不透水，使得丁字坝后方水域处于静止状态，形成死水区，水域长期不流动不利于发挥河流的自净能力。如果有一种透水性丁字坝，既能满足游人沿丁字坝涉足的需求，又可避免河流由于丁字坝的截留存在“死水”区域的现象，可有效增强河流的净化能力。

由于河流周边农田化肥大量施用，导致现有河流存在富营养化污染，富营养化的河流如得不到及时治理，易导致水生藻类的滋生繁衍，藻类植物的生长又会耗尽水中的含氧量，致使水生动物的死亡、灭绝，进一步加剧河流水质恶化和生态破坏。对污染河流营养化的治理，去除河流中氮磷等污染物是关键。

人工水草是一种生物膜载体和仿生系统，模仿污水处理系统内的植物学原理，通过优化生物填料载体以使其利于生物膜的形成和再生，从而大大提高污水处理的效果，对污水具有较好的净化效果。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种栽植人工水草的透水型人工丁字坝及其建造方法。

本发明的栽植人工水草的透水型人工丁字坝，包括依次间隔均匀分布的木桩，木桩的底端固定于河流的泥土之中；其特别之处在于：所述木桩的外围设置有一层透水的土工布，所有木桩所围区域的内部由下至上依次设置有粗砾石层和细砾石层，细砾石层的上方设置有碎石层，碎石层中栽植有对河流进行净化的水生植物；细砾石层的两侧均匀固定有若干栽培筒，栽培筒内种植有对河流净化的人工水草；来水方向一侧土工布的下部设置有便于水流进入的底端进口，背向来水方向一侧土工布的上部设置有便于水流流出的上端出口。

木桩的下端固定于河流的泥土之中，实现对整个丁字坝的固定和支撑作用，土工布既能对粗砾石层和细砾石层中的石块进行围护，有保证了所形成丁字坝的透水性。在丁字坝的上表面和两侧面分别栽植水生植物和人工水草，使得丁字坝具有很强的对河流的净化能力。通过在来水方向的土工布下方开设底端进口，背向来水方向的土工布上方开设上端出口，这样，河流流水就会从丁字坝的下方进入，从另一侧的上方流出，会与水生植物和人工水草的根系充分接触，对水中氮、磷元素进行吸收，有利于减少河流营养化现象的发生，增强了河流的水质自净能力。

本发明的栽植人工水草的透水型人工丁字坝，所述栽培筒的两端开口，栽培筒以开口朝外的倾斜形式固定于细砾石层中。

本发明的栽植人工水草的透水型人工丁字坝，所述丁字坝的宽度为河流宽度的1/3～1/2，丁字坝的厚度为0.5～1m，丁字坝的高度处于河流水位线上下0.2m范围之间。

本发明的栽植人工水草的透水型人工丁字坝的建造方法，其特别之处在于，通过以下方法来实现：a).固定木桩，根据河流水位线确定所建丁字坝的高度，选取合适长度的木桩，按照所建丁字坝的宽度和厚度，均匀地将木桩打入河流的泥土之中，实现对木桩的固定；b).铺设粗砾石层，所有木桩固定完毕后，选取直径大小为5～10cm的石块铺设于木桩所围区域的下方，以形成稳固的丁字坝下半部分的基础；c).铺设细砾石层并安放栽培筒，在粗砾石层的上方铺设直径大小为1～5cm的石块，以形成丁字坝上半部分的基础；在铺设细砾石层的过程中，在石块中依次均匀地嵌入栽培筒，并保证栽培筒以倾斜形式布置；d).铺设碎石层，将石块直径小于为1cm的碎石铺设于细砾石层的上方，以形成栽植水生植物的碎石层；e).缠绕土工布，在木桩的外围缠绕土工布，以使土工布对木桩、粗砾石层和细砾石层进行包裹；f).暴露栽培筒的处理，在土工布上与细砾石层上的栽培筒相对应的部位开孔，以使栽培筒的外侧开口暴露出来；g).形成水流的进口和出口，将丁字坝上朝向来水方向一侧土工布的下部剪去，以形成便于河流中水流进入的底端进口；将丁字坝上背向来水方向一侧土工布的上部剪去，以形成便于河流中水流流出的上端出口；h).固定人工水草，将人工水草固定于栽培筒内，使得丁字坝的两侧布满对水体具有净化功能的人工水草；i).栽植水生植物，将带有根系的水生植物栽植于碎石层中，以在丁字坝的上表面布满对河流净化的水生植物；这样，就形成了永久性透水丁字坝，河流水经丁字坝的底端进口进入丁字坝，经丁字坝中的粗砾石层、细砾石层和碎石层的截留，有利于水生植物和人工水草对河流中氮、磷元素的吸收，消除水体的富营养化，增加了河流的自净能力。

本发明的有益效果是：本发明的透水型人工丁字坝及其建造方法，通过在木桩的外围设置土工布，有效地实现了对内部石块的围护作用；通过在细砾石层的两侧种植人工水草，在碎石层上栽植水生植物，利用植物在生长过程中对氮、磷元素的吸收，来实现对河流中水体的净化，有效地增强了河流的自净化能力。通过在来水方向一侧的下方开设底端进口，在背向来水方向一侧的上方开设上端出口，使得水流在丁字坝内由低至高地流动，并经石块的截留阻挡后，有利于水体与植物根系充分接触，进一步增加了对河流的净化能力。本发明的丁字坝结构简单合理，建造成本低，对河流的净化能力强，有益效果显著，便于应用推广。

附图说明

图1为本发明的透水型人工丁字坝的俯视图；

图2为本发明的透水型人工丁字坝的左视图；

图3为本发明的透水型人工丁字坝的右视图；

图4为图1中A-A截面的剖视图；

图5为本发明的透水型人工丁字坝在河流中的布设图；

图中：1木桩，2土工布，3粗砾石层，4细砾石层，5碎石层，6水生植物，7栽培筒，8人工水草，9底端进口，10上端出口，11河流，12丁字坝。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，分别给出了本发明的栽植人工水草的透水型人工丁字坝俯视图、左视图和右视图，其包括木桩1、土工布2、粗砾石层3、细砾石层4、碎石层5、水生植物6、栽培筒7、人工水草8；所示的木桩1实现对整个丁字坝的固定和支撑作用，木桩1按照所建丁字坝的形状大小进行均匀布局，木桩1的下端固定于河流泥土之中。土工布2设置于木桩1的外围，既实现了对内部石块的围护作用，又保证了所形成丁字坝的透水形。

木桩所围区域的内部由下至上依次为粗砾石层3、细砾石层4，粗砾层3中的石块直径大小为5～10cm，细砾层4中的石块直径大小为1～5cm，粗砾石层3和细砾石层4共同形成了整个丁字坝的基础，使其具有稳固的结构。碎石层5位于细砾石层4的上方，石块的直径小于为1cm，既保证了透水性，又实现了对水生植物根系的固定。水生植物6栽植于碎石层5中，这样，就在丁字坝的上表面布设了一层水生植物，有利于对河流的净化。

如图4所示，给出了图1中A-A截面的剖视图，所示的栽培筒7均匀镶嵌于细砾石层4中，栽培筒7内部为空腔且两端开口，人工水草8固定于栽培筒7中，这样，就在丁字坝的两侧面上布满了一层人工水草8，以进一步增强丁字坝对河流的净化能力。

丁字坝上朝向来水方向上的土工布2下侧开设有底端进口9，如图2所示；丁字坝上背向来水方向上的土工布2上侧开设有上端出口10，如图3所示。虽然木桩1外围的土工布2具有透水性，但在长期的使用过程中，容易附着河流中的泥土等成分，造成土工布2不再透水。这样，河流中的流水经底端进口9进入丁字坝，经丁字坝中粗砾石层3和细砾石层4中石块的截留和阻挡作用，使得水流流速减缓，有利于流水与水生植物6和人工水草8根系充分接触，增加了对植物对水中氮、磷等元素的吸收，有利于河流的去营养化。

同时，河流中的泥土还可随水流进入到丁字坝中，到达水生植物6和人工水草8的根系部分，为植物的生长提供必需的矿物质，保证了植物的茁壮生长。再者，河流中的鱼类等动物，可通过底端进口9进入丁字坝的粗砾石层3中，粗砾石层3形成天然鱼槽，促成了水生动植物共同生长的环境。如图5所示，给出了本发明的透水型人工丁字坝在河流中的布设图，所示的丁字坝12间隔设置于河流11的两岸，由于整个丁字坝的透水性和植物对水中氮、磷元素的吸收，有效地增强了河流的净化能力。

本发明的栽植人工水草的透水型人工丁字坝的建造方法，通过以下方法来实现：

a).固定木桩，根据河流水位线确定所建丁字坝的高度，选取合适长度的木桩，按照所建丁字坝的宽度和厚度，均匀地将木桩打入河流的泥土之中，实现对木桩的固定；

b).铺设粗砾石层，所有木桩固定完毕后，选取直径大小为5～10cm的石块铺设于木桩所围区域的下方，以形成稳固的丁字坝下半部分的基础；

c).铺设细砾石层并安放栽培筒，在粗砾石层的上方铺设直径大小为1～5cm的石块，以形成丁字坝上半部分的基础；在铺设细砾石层的过程中，在石块中依次均匀地嵌入栽培筒，并保证栽培筒以倾斜形式布置；

d).铺设碎石层，将石块直径小于为1cm的碎石铺设于细砾石层的上方，以形成栽植水生植物的碎石层；

e).缠绕土工布，在木桩的外围缠绕土工布，以使土工布对木桩、粗砾石层和细砾石层进行包裹；

f).暴露栽培筒的处理，在土工布上与细砾石层上的栽培筒相对应的部位开孔，以使栽培筒的外侧开口暴露出来；

g).形成水流的进口和出口，将丁字坝上来水方向一侧土工布的下部剪去，以形成便于河流中水流进入的底端进口；将丁字坝上背向来水方向一侧土工布的上部剪去，以形成便于河流中水流流出的上端出口；

h).固定人工水草，将人工水草固定于栽培筒内，使得丁字坝的两侧布满对水体具有净化功能的人工水草；

i).栽植水生植物，将带有根系的水生植物栽植于碎石层中，以在丁字坝的上表面布满对河流净化的水生植物；这样，就形成了永久性透水丁字坝，河流水经丁字坝的底端进口进入丁字坝，经丁字坝中的粗砾石层、细砾石层和碎石层的截留，有利于水生植物和人工水草对河流中氮、磷元素的吸收，消除水体的富营养化，增加了河流的自净能力。