护岸造礁系统技术方案

一种环境修复技术领域的护岸造礁系统，包括分段式防波堤坝体和人工石珊瑚固碳系统，所述的分段式防波堤坝体包括：集流段和相对于坝体两侧倾斜设置的阶梯破波段，其中：集流段在垂直方向上倾斜设置，且与阶梯破波段的低地势一端相连，人工石珊瑚固碳系统中发电装置固定在集流段底部。本发明专利技术能够在消浪破波的同时，对大气和水中的二氧化碳进行吸收，生成石珊瑚，减轻环境污染。

Revetment reef system

A revetment reef system in the field of environmental remediation, including a segmented breakwater dam and an artificial coral carbon sequestration system, the segmented breakwater dam body consists of a slant section and a staircase breaking band that is tilted relative to the two sides of the dam. The low terrain is connected at one end, and the power generation device in the artificial stone coral fixing system is fixed at the bottom of the collecting section. The invention can absorb carbon dioxide in the atmosphere and water while breaking waves and breaking waves, forming stone coral and reducing environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
护岸造礁系统
本专利技术涉及的是一种环境修复领域的技术，具体是一种护岸造礁系统。
技术介绍
目前我国环境保护的形式依然严峻，沿海地区大气及水域污染严重，而碳元素含量的不断增加是元凶之一。因此，如何高效降碳以修复大气和沿海水域环境已经成为国家经济发展和人民健康保护进程中所亟待解决的问题。由于珊瑚的骨骼在生长过程中需要吸收大气和水中的碳元素，能够对碳元素进行半永久性固定，因此利用水中的碳离子和钙离子扩大天然珊瑚和生成人工石珊瑚通常被认为是有效的降碳方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术或实施程序复杂容易引发新的环境污染问题、或不能实现水体快速吸收和溶解碳元素的要求等缺陷，提出了一种护岸造礁系统，能够在消浪破波的同时，对大气和水中的二氧化碳进行吸收，生成石珊瑚礁，减轻环境污染。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括分段式防波堤坝体和人工石珊瑚固碳系统，所述的分段式防波堤坝体包括：集流段和相对于坝体两侧倾斜设置的阶梯破波段，其中：集流段在垂直方向上倾斜设置，且与阶梯破波段的低地势一端相连，人工石珊瑚固碳系统中发电装置固定在集流段底部。所述的阶梯破波段包括若干相连且互相垂直的迎浪面和导流面，其中：迎浪面垂直设置，导流面相对于坝体两侧倾斜设置，该倾斜的坡度范围为1°-5°。所述的分段式防波堤坝体在沿岸方向上依次排列，相邻坝体其阶梯破波段的迎浪面呈离岸与向岸交错布置。所述的人工石珊瑚固碳系统包括：单向水流水轮机组、蓄电池组、阳极电极和阴极电极，其中：单向水流水轮机组固定在集流段底部，蓄电池组与单向水流水轮机组相连，阳极电极与阴极电极分别与蓄电池组的正电极和负电极相连并设置在所述的防波堤坝体底部前方。所述的阳极电极和阴极电极对应设置，形状相同，平行设置，有利于水中的离子迁移。技术效果与现有技术相比，本专利技术通过倾斜的阶梯破波结构和集流结构将波浪能转化为集中的单向水流能量，与直接利用波浪能发电相比，能够提高发电效率，与引入独立的外部电源相比，不会带来新的污染，更环保、更经济；同时倾斜的阶梯破波结构能够高效的消浪破波，将更多的二氧化碳卷入水体中，有利于人工石珊瑚的不断生成，持续修复大气和沿海水域；此外，将石珊瑚礁布置在防波堤两侧平稳水域，与布置在开敞水域相比，更容易保持不解体。经室内试验证明本专利技术公开的护岸造礁系统在4天内对水体中的二氧化碳吸收率达到78％，对水面上方空气中的二氧化碳吸收率达到67％。与同条件下无防波堤仅施加微电流的作用相比，该方法将人工石珊瑚对水体中的二氧化碳的吸收率提高了45％，对水面上方大气中的二氧化碳吸收率提高了59.4％。附图说明图1为本专利技术的西南等轴测图；图2为本专利技术中分段式防波堤坝体迎浪面前方正视图；图3为本专利技术中分段式防波堤坝体俯视图；图4为本专利技术的东南等轴测图；图中：分段式防波堤坝体1、单向水流水轮机组2、蓄电池组3、阳极电极4、阴极电极5、集流段11、阶梯破波段12、背面13、迎浪面121、导流面122。具体实施方式实施例1实施例1在室内波浪水池进行。如图1和图4所示，本实施例包括一段分段式防波堤坝体1和人工石珊瑚固碳系统，所述的分段式防波堤坝体1包括：集流段11和相对于坝体两侧倾斜设置的阶梯破波段12，其中：集流段11与阶梯破波段12的低地势一端相连，人工石珊瑚固碳系统中发电装置固定在集流段11底部。所述的一段式坝体总尺寸为6m宽，1.2m高，1m厚，其中阶梯破波段12宽4.5m，集流段11宽1.5m。阶梯破波段相对于坝体两端的倾斜角度为3°。坝体背面13为竖直面，坝体1的顶面和底面为水平面。所述的阶梯破波段12包括四阶相连的迎浪面121和导流面122，其中：迎浪面121即各阶梯的垂直面，具有消浪破波的功能；导流面122即各阶梯中与迎浪面垂直的面，沿坝体宽度方向具有与阶梯一致的坡度，具有将破波后的水流及其能量导向集流段11的功能；所述的阶梯破波段12的这种连续阶梯状倾斜结构，能够提高消浪效率，并大量卷入大气中的二氧化碳。所述的集流段11在垂直方向上具有一致坡度面，其坡度为从与阶梯破波段顶端第一阶梯底部高度齐平至坝底部的连线坡度，本实施例中该坡度为56.3°。如图2所示，所述的迎浪破波面121长度L为4.5m，每阶的高度H为30cm。如图3所示，所述的导流面122宽度W为20cm，沿坝体宽度方向的倾斜角度即阶梯的整体倾斜角度为3°。如图4所示，所述的人工石珊瑚固碳系统包括：单向水流水轮机组2、蓄电池组3、阳极电极4和阴极电极5，其中：单向水流水轮机组2固定在集流段11底部，蓄电池组3与单向水流水轮机组2相连，阳极电极4与阴极电极5分别与蓄电池组3的正电极和负电极相连并设置在分段式防波堤坝体1底部前方。所述的单向水流水轮机组2的底部的安装高度位于分段式防波堤坝体1底平面与阶梯破波段12底部第一阶阶梯顶面之间。所述的单向水流水轮机组2包括：单向叶轮组件、加速器和发电机。所述的加速器、发电机和蓄电池组3均设有外罩防水罩。所述的蓄电池组3设置有变压器，与阳极电极4和阴极电极5相连输出微电流，所述的微电流的电压范围为0.8V～1.5V，优选为1.5V。所述的人工石珊瑚固碳系统中至少有一对阳极电极4与阴极电极5，可以设置在阶梯破波段12迎浪面一侧，也可在坝体两侧分别设置。优选地，本实施例中采用15对阳极电极4和阴极电极5，设置在所述的阶梯迎浪面121的前方水域内。所述的阳极电极4和阴极电极5均采用惰性电极材料制作，互不接触，淹没于水中。优选地，本实施例阳极电极4采用石墨板；阴极电极采用活性碳纤维毡，其比表面积为1500m2/g，比电阻为720Ωcm，比电容为162F/g。所述的阳极电极4和阴极电极5形状相同，位置相对应，有利于离子的迁移。优选地，本实施例中的阳极电极4的尺寸为厚0.5cm，高0.8m，宽1.2m；阴极板厚2mm，平面尺寸和形状与阳极板相同，阴、阳极均固定在支架上以保持其在水中的直立状态。本实施例中优选的15对阴、阳电极板之间的距离为5cm，各对电极之间的间隔为25cm。阳极电极4上附着电子，该电子与水中的二氧化碳和钙离子发生化学反应，生成人工石珊瑚；生成的人工石珊瑚附着在阴极电极5上实现水域和大气中碳元素的半永久性固定，同时人工石珊瑚的生成加速二氧化碳的吸收，形成良性循环。所述的人工石珊瑚所在的坝体底部前方水域相对于无坝体结构分隔的开放式水域而言，稳定性大大提高，有利于人工石珊瑚固定及长期保持。本实施例优选在宽6.0m，长8.2m的室内平底波浪水池内进行，实验水深1.0m，所述的一段式防波堤坝体1在水池长度的中间位置处以满水池宽布置。实验水体采用祛除氯离子的自来水，水中初始钙离子浓度模拟自然海水，配置为0.41g/kg，水体初始电导率1600μS/cm。水中的二氧化碳初始含量为3610ppmv，水面上方1.6m高度范围内大气中的二氧化碳初始含量为0.13％。在该护岸造礁系统工作之后，以二维线性规则初始波(波长1.2m，波高0.06m，波周期1.2s)每小时作用3次，每次12分钟。实验过程中每5小时向水中补充一次钙离子溶液，使其钙离子浓度保持在0.12-0.65g/kg范围内。10小时后水体中的二氧化碳下降至3123ppmv，水面上方二氧化碳下降至0.118％。30小时后水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种护岸造礁系统，其特征在于，包括：分段式防波堤坝体和人工石珊瑚固碳系统，所述的分段式防波堤坝体包括：集流段和相对于坝体两侧倾斜设置的阶梯破波段，其中：集流段在垂直方向上倾斜设置，且与阶梯破波段的低地势一端相连，人工石珊瑚固碳系统中发电装置固定在集流段底部。

【技术特征摘要】
1.一种护岸造礁系统，其特征在于，包括：分段式防波堤坝体和人工石珊瑚固碳系统，所述的分段式防波堤坝体包括：集流段和相对于坝体两侧倾斜设置的阶梯破波段，其中：集流段在垂直方向上倾斜设置，且与阶梯破波段的低地势一端相连，人工石珊瑚固碳系统中发电装置固定在集流段底部。2.根据权利要求1所述的护岸造礁系统，其特征是，所述的阶梯破波段包括若干相连的迎浪面和导流面，其中：迎浪面垂直设置，导流面的坡度范围为1°-5°。3.根据权利要求1所述的护岸造礁系统，其特征是，所述的分段式防波堤坝体在沿岸方向上依次排列，相邻坝体其阶梯破波段的迎浪面呈离岸与向岸交错布置。4.根据权利要求1所述的护岸造礁系统，其特征是，所述的人工石珊瑚固碳系统包括：单向水流水轮机组、蓄电池组、阳极电极和阴极电极，其中：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳红，谢立全，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31