專利名稱：玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽構(gòu)建及應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于抗風(fēng)消浪、凈化水質(zhì)以及美化景 觀的缽體裝置的構(gòu)造設(shè)計(jì)及其應(yīng)用方法。二、 技術(shù)背景在大型湖泊中，風(fēng)急浪大，植被恢復(fù)的難度很大。如何在植被恢復(fù)的早期降低風(fēng)浪的不 利影響是工程中的難題之一。經(jīng)專利及文獻(xiàn)檢索，發(fā)現(xiàn)在湖泊湖濱帶生態(tài)修復(fù)中，有一些消浪措施。國(guó)內(nèi)李文朝設(shè)計(jì) 的湖泊沿岸帶綜合消浪方法及裝置能夠在浪擊帶前沿設(shè)置消浪屏障，其特征是在浪擊帶前沿 設(shè)置消浪屏障，同時(shí)沿剛性湖堤岸設(shè)置波浪吸收帶，消除反射浪，穩(wěn)定近岸水體，促進(jìn)泥沙 淤積和淺灘形成；但是該屏障在近岸帶較為有效，對(duì)于離岸較遠(yuǎn)以及深水區(qū)不適宜。程曦等 設(shè)計(jì)的生態(tài)消浪球，具有中空的半球體或半橢球體結(jié)構(gòu)，底部為圓形平面，球面粗糙并開有 多孔；這種結(jié)構(gòu)能夠分散水流、有效釋放水流能量，增加球體穩(wěn)定性，避免球體背水面形成 沖蝕；其缺陷是不適合在風(fēng)急水深的水域，且僅考慮了消浪，不具有凈化、植被恢復(fù)載體的 功能。潘軍寧等發(fā)明的方形混凝土樁列消浪設(shè)施，適合在深水區(qū)域使用，但是不具備生態(tài)功 能。因此，目前，對(duì)于在深水區(qū)施用的具有生態(tài)功能的抗風(fēng)消浪裝置仍是一個(gè)空白。因而，研制可在風(fēng)急浪大的水域使用的兼具凈化、植被恢復(fù)功能的消浪生態(tài)缽是非常必 要的。三、
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的問題是發(fā)明一種用于抗風(fēng)消浪兼具污染凈化、植被恢復(fù)功能的缽體裝置。 本發(fā)明的技術(shù)方案是本裝置包括玻璃鋼缽體、填充材料和挺水植物植塊三個(gè)部分。玻璃鋼缽體缽體材料為厚2cm玻璃鋼制圓筒，高3m,直徑2m，上底向內(nèi)彎曲，形 成加固性上底內(nèi)邊，寬10cm,下底向內(nèi)彎曲，形成加固性下底內(nèi)邊，寬50cm。從缽底向 上60—70 cm段，每隔72°分布直徑5 cm的交換孔，每排5個(gè)，共計(jì)2排10個(gè)；從缽底向上140—160 cm段，每隔36°分布直徑2cm的交換孔，每排10個(gè)，共計(jì)2排20個(gè)。在 缽體外側(cè)，每隔120°分布吊環(huán)，吊環(huán)半圓形，直徑5 cm;環(huán)為鋼筋材質(zhì)，鋼筋直徑2 cm， 共計(jì)3個(gè)，便于裝吊。見圖1。缽體的設(shè)計(jì)參數(shù)如下纖維纏繞紗類型無捻2400TEX，纖 維密度2.54g/cm2，樹脂密度1.15g/cm2，纖維模量72000MPa，樹脂模量3700MPa， 結(jié)構(gòu)交叉纏繞角度58.83度，環(huán)向拉伸彈性模量14443.5，環(huán)向彎曲彈性模量10983.65， 環(huán)向壓力2570N,軸向壓力1040N，環(huán)剛度2070N。填充材料共分4層，從下至上，第一層為礫石層，高度為80cm，礫石粒徑為10—20 cm， 體積為2.51 m3;第二層為碎石層，高度為80cm，碎石粒徑5—10cm,體積為2.51 m3; 第三層為土壤煤渣混合層，高度為120 cm, 土壤與煤渣體積混合比例為1: 1， 土壤為湖相 沉積物，煤渣粒徑2—5cm，該層體積為3.77 m3;第二與第三層加一層水工布，防止土壤與 煤渣向下泄漏；第四層為卵石層，高度為20cm,卵石粒徑為2—5cm，體積為0.63 m3。見 圖2。挺水植物植塊在土壤煤渣混合層種植根系發(fā)達(dá)的挺水植物，盧蘋、香蒲、菖蒲；根系深度40cm;植塊圓形，直徑50cm;植物高度150cm;單個(gè)缽上放置6片植塊，1片植塊 居中，另5片植塊環(huán)列其外；見圖3。在上層用卵石壓住植塊，防治植塊被風(fēng)浪巻走。由此設(shè)計(jì)的玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽單體重約25t，重心高1.65m，絕對(duì)傾角31° ，波浪 荷載187500 N，可抗臨界浪高1.26m。因4m水深，12級(jí)風(fēng)速28.4m/s時(shí)風(fēng)生浪高1.12m; 故該裝置可抗12級(jí)風(fēng)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果是玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明，制作簡(jiǎn)單，可單獨(dú)使用，也可根據(jù)具體水文條件， 由多個(gè)單體缽組合成生態(tài)凈化消浪缽島，能夠在年水位變化明顯的大型湖泊中起到抗風(fēng)消浪的作用，對(duì)湖濱帶植被的早期修復(fù)有重要的防護(hù)意義；同時(shí)，該裝置本身可作為植物種植載 體，可在其上種植去污作用明顯的挺水植物，在富營(yíng)養(yǎng)化程度高的湖泊中，可對(duì)湖泊水體起到一定的凈化作用，如夏季藍(lán)藻爆發(fā)，還可以起到一定的阻隔作用；該裝置還拓寬了挺水植物的生長(zhǎng)范圍，具有獨(dú)特的生態(tài)價(jià)值和景觀價(jià)值。 四

圖1玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽結(jié)構(gòu)示意圖A:吊環(huán)；B:直徑2 OT1交換孔；C;直徑5 OTl交換孔。 圖2玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽填充材料與植物立面圖D:挺水植物植塊；E:卵石層；F: 土壤煤渣混合層；G:水工布；H:碎石層；I:礫石層。圖3玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽植塊水平分布示意圖D:挺水植物植塊；E:卵石層 五具體實(shí)施方式
上述玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽的使用方法。(1)根據(jù)實(shí)際的水文地理?xiàng)l件，充分考慮恢復(fù) 水域常年風(fēng)向、水位變化和湖底淤泥分布等因素，安排玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽的放置位置。 (2)制作好缽體，用吊車吊住缽身上的吊環(huán)，將缽體放置在湖底。(3)向缽體中按順序放置填充材料礫石2.51m3、碎石2.51m3、 土壤煤渣混合材料3.77 m3，并在土壤煤渣混合層中 放置挺水植物植塊，在最上層用卵石壓住。(4)根據(jù)需要消浪缽可單個(gè)或多個(gè)組合成生態(tài)凈 化消浪缽島，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步構(gòu)建群島，從而增強(qiáng)抗風(fēng)消浪能力和提升景觀效果。 本發(fā)明在無錫太湖亮河灣生態(tài)修復(fù)工程中應(yīng)用實(shí)施范例在2008年無錫太湖亮河灣湖濱帶生態(tài)修復(fù)工程中，本發(fā)明在敞水湖面消浪隔藻工程中發(fā) 揮了消浪、凈化水質(zhì)及植被恢復(fù)的作用。參照?qǐng)D1、圖2、圖3，選定為規(guī)格為高3m，直徑 2 m的玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽做為作為單體缽，將100個(gè)單體缽組成長(zhǎng)100 m，寬25 m的缽 島，再將3個(gè)缽島按品字形組成生態(tài)消浪缽群島。結(jié)合無錫亮河灣的常年水位變化，水深、 淤泥分布情況，夏季冬季主風(fēng)向情況，將三個(gè)生態(tài)消浪缽群島作為組合單元分別放置在夏季 主風(fēng)向、冬季主風(fēng)向及兩者的交匯點(diǎn)處。這樣組合成的群島，可以對(duì)亮河灣湖濱帶植物恢復(fù) 的早期恢復(fù)起到防護(hù)作用，在夏季水體富營(yíng)養(yǎng)化程度嚴(yán)重時(shí)可以凈化水質(zhì)，隔離藍(lán)藻，同時(shí), 具有獨(dú)特的景觀效果。玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽組成的缽島面積為7500 m2,總長(zhǎng)500 m,在 亮河灣55.3 ha的水域內(nèi)起到了很好的效果。
權(quán)利要求
1. 一種玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽，其特征是由玻璃鋼缽體、填充材料和挺水植物植塊三部分構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽的制作方法，其特征是玻璃鋼缽體材料為厚2 cm玻璃鋼制圓筒，高3m，直徑2m，上底向內(nèi)彎曲，形成加固性上底內(nèi)邊，寬10cm， 下底向內(nèi)彎曲，形成加固性下底內(nèi)邊，寬50cm;從缽底向上60—70 cm段，每隔72° 分布直徑5cm的交換孔，每排5個(gè)，共計(jì)2排10個(gè)；從缽底向上140—160 cm段，每 隔36°分布直徑2 cm的交換孔，每排10個(gè)，共計(jì)2排20個(gè)；在缽體外側(cè)，每隔120 °分布吊環(huán)，共計(jì)3個(gè)，吊環(huán)半圓形，直徑5cm;環(huán)為鋼筋材質(zhì)，鋼筋直徑2cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽的制作方法，其特征是填充材料共分4層，從 下至上，第一層為礫石層，高度80cm，礫石粒徑10—20cm;第二層為碎石層，高度為 80cm，碎石粒徑5—10cm;第三層為土壤煤渣混合層，高度120cm, 土壤與煤渣體積 混合比例為1: 1， 土壤為湖相沉積物，煤渣粒徑2—5cm;第二與第三層加一層水工布， 防止土壤與煤渣向下泄漏；第四層為卵石層，高度為20cm，卵石粒徑2—5cm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽的制作方法，其特征是在土壤煤渣混合層種植 挺水植物植塊，根系深度40cm:植塊圓形，直徑50cm;植物高度150cm;單個(gè)缽上 放置6片植塊，1片植塊居中，另5片植塊環(huán)列其外；在上層用卵石壓住植塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽的使用方法，其特征是制作好缽體后用吊車吊住缽身上的吊環(huán)，將缽體放置在湖底；向缽體中按順序放置填充材料，并在土壤煤渣混合 層中放置挺水植物植塊，在最上層用卵石壓住；生態(tài)凈化消浪缽可單獨(dú)使用，或多個(gè)組合 成生態(tài)凈化消浪缽島，將100個(gè)單體缽組成長(zhǎng)100m，寬25m的缽島，再將3個(gè)缽島按 品字形組成生態(tài)凈化消浪缽群島；將3個(gè)生態(tài)消浪缽群島作為組合單元分別放置在夏季主 風(fēng)向、冬季主風(fēng)向及兩者的交匯點(diǎn)處。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃鋼生態(tài)凈化消浪缽在水深不超過5 m的大型湖面與湖岸帶抗 風(fēng)消浪工程、生態(tài)恢復(fù)工程與景觀建設(shè)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，可應(yīng)用于大型水體的生態(tài)恢復(fù)工程。該發(fā)明由三部分組成缽體、填充材料和挺水植物植塊。缽體由玻璃鋼制成，缽壁上按固定角度分布水流交換孔，內(nèi)部填充礫石、碎石、土壤煤渣混合層及卵石，可作為挺水植物的生長(zhǎng)載體。該裝置抗風(fēng)消浪能力強(qiáng)，既能為湖濱帶生態(tài)恢復(fù)創(chuàng)造有利條件，同時(shí)還具有污染凈化作用和景觀美化效果。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101274801SQ20081002487
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者劉福德, 劉茂松, 安樹青, 徐德琳, 歐陽(yáng)琰, 趙聰蛟, 陳奮飛, 陳姝凝 申請(qǐng)人:南京大學(xué)