生态集泥清淤的构造及其实施方法技术

本发明专利技术属于水环境治理技术领域的生态集泥清淤的构造及其实施方法。技术方案为：集泥槽位于入湖河流流向方向的底泥沉积层处，且与入湖河流流向垂直角度布置；导流体设置在集泥槽的前端靠近入湖河流的河道入口两侧；导流体与入湖河流流向倾斜角度布置，导流体的高度范围为湖河正常低水位和湖河正常高水位之间；阻流体位于集泥槽后端；阻流体与入湖河流流向垂直角度布置；阻流体的高度范围为湖河正常低水位和湖河正常高水位之间；集泥槽的槽内顶部设置封体，集泥槽内设置可监控测量集泥槽内底泥沉积情况的观测设施。通过该技术及实施方法可将需清除的底泥有控制的约束在某一个设定范围内进行沉积，有效控制底泥污染，可实施定期重复清淤施工。

【技术实现步骤摘要】
生态集泥清淤的构造及其实施方法
本专利技术涉及水环境治理
，涉及一种用于湖泊内源治理的生态清淤技术及实施方法。
技术介绍
湖泊底泥是自然水域的重要组成部分，既是湖泊水土界面物质交替带，同时也是重金属、有机物、氮磷等入湖物质的积蓄地，在风浪、温度等外部因子作用下向上覆水体释放营养成分，造成水体污染和湖泊富营养化，成为重要的内源污染。湖泊底泥主要来源于入湖河流输送的湖岸陆相泥沙颗粒、水体内的悬浮颗粒、水生植物及藻类残体沉积。湖泊底泥的蓄积分布、污染特征与湖区位置、出入湖河流、湖区水文环境、外源环境等有较为显著的相关性，湖泊底泥污染严重的区域一般主要分布在湖盆表层和污染河道入湖河湾等局部区域。生态清淤技术是湖泊底泥内源污染治理的有效措施之一。通过工程措施以较小的疏挖工程量将较多的污染物随同土方一起移出湖泊水体，可明显降低底泥中污染物含量水平，削减湖泊内源污染负荷。近年来，太湖、巢湖等都先后开展过大规模的生态清淤工程实践，取得的较好的效果。但是如何确定合适的清淤范围、清淤深度是非常复杂的技术问题。首先需要对湖泊底泥开展大规模的底泥分布和污染基础数据调查，再通过基础调查成果分析论证确定生态清淤范围、清淤深度和规模，工程设计周期长，费时费力。同时，由于湖泊底泥污染主要集中在表层近现代沉积，清淤工程最终论证确定的清淤深度一般均较浅(如太湖平均清淤深度为20～30cm)，清淤面积巨大(如太湖累计清淤面积为110km2)，这种精确、薄层的清淤要求导致清淤效率相对较低，经济性较差，投资巨大。另一方面，在外部水动力条件不变的情况下底泥沉积、回淤性具有很强的规律性，如入湖河口底泥污染程度较为严重，底泥沉积速率较高，部分入湖河口区域甚至可达每年增加底泥沉积高度10～20cm以上。即便已实施过生态清淤，但在3～5年后一般都会形成新的污染底泥沉积层，往往每隔数年就要进行清淤，是清淤需要重点关注的区域。为解决目前湖泊生态清淤中面临的实际问题，有效控制底泥内源污染，有必要充分利用底泥沉积和回淤特性，将传统的“调查-清淤-回淤-再清淤”治理思路转变为“定向淤积、定期清淤”治理思路，探索研究一种更有效的清淤设计和施工技术方案。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供一种针对入湖河口、蓝藻聚集区等污染底泥淤积严重区域实施可定向淤积、定期重复清淤的一种生态集泥清淤的构造及其实施方法。通过该技术可将需清除的底泥有控制的约束在某一个设定范围内进行沉积，有效控制底泥污染，并可实施定期重复清淤施工。变现有的被动清淤为主动清淤，解决现有清淤设计和施工过程中费时费力、经济性差的问题。本专利技术的技术方案为：包括集泥槽、导流体、阻流体；集泥槽位于入湖河流流向方向的底泥沉积层处，且与入湖河流流向垂直角度布置，集泥槽为底泥沉积层下挖形成的凹陷槽体，集泥槽深度大于风浪对底泥的最大扰动深度；导流体设置在集泥槽的前端，靠近入湖河流的入湖河口两侧；导流体与入湖河流流向倾斜角度布置，导流体的高度范围为河湖正常低水位和河湖正常高水位之间；阻流体位于集泥槽后端；阻流体与入湖河流流向垂直角度布置；阻流体的高度范围为河湖正常低水位和河湖正常高水位之间。基于上述技术特征：集泥槽的槽内顶部设置封体。基于上述技术特征：集泥槽内设置可监控测量所述集泥槽内底泥沉积情况的观测设施。上述技术方案中，集泥槽的槽体深度、平面形态和结构可通过设计确定或经验确定，槽体深度一般不低于1m。封体主要目的是在暂时不具备清淤条件或实施计划时通过封体覆盖对集泥槽内的表层底泥进行钝化处理，控制底泥污染，也便于后续清淤施工。封体材料可使用石灰、陶粒、改性黏土等材料或其混合物等，厚度一般不低于10cm。集泥槽内部设置的观测设施主要用以直观观测底泥沉积情况，可采用钢筋砼方桩，上面设置水尺标记，顶部应高于湖河正常高水位并设置警示灯。观测设施也可采用其它现有电子感应设备或探头等。基于上述技术特征，导流体为多个不连续的导流单体前后错开排列组合构成或为可开合的活动闸门。导流体设置在集泥槽的前端靠近入湖河流的河道入口两侧，主要目的是用来约束携带泥沙的水流通过集泥槽实现定向沉降。为不影响河道行洪，导流体宜为多个不连续的导流单体组合而成，采用与河道水流方向有一定倾斜角度布置，倾斜角度可为0度至90度。导流单体一般可采用木桩、灌注桩等硬质结构，或采用芦苇等挺水植物定植方式实现。采用硬质结构其顶高程一般不高于河湖正常高水位。基于上述技术特征，阻流体为多个不连续的阻流单体前后错开排列组合构成或为可开合的活动闸门。阻流体设置在集泥槽后端，主要目的是用来阻隔携带泥沙的水流，增加其在集泥槽区域的停留沉降时间，一般采用与河道水流方向垂直角度布置。为不影响河道行洪，阻流体宜为多个不连续的阻流单体组合而成。阻流单体一般可采用木桩、灌注桩等硬质结构，或采用芦苇等挺水植物定植方式实现。采用硬质结构其顶高程一般不高于河湖正常常水位。基于上述技术特征，集泥槽的槽体四周为边坡结构。主要目的为维护槽体稳定。边坡结构可采用土质边坡、生态袋、台阶或其他结构形式边坡，建议坡度可为1:1～1:3。基于上述技术特征，集泥槽的槽体底部设置有垫层结构，使底泥沉积层与湖床底部形成隔离，便于后续清淤工程的施工。垫层材料可使用一定粒径的细沙、碎石、石灰、陶粒、改性黏土等材料或其混合物，厚度不低于10cm。基于上述技术特征，边坡结构为土质边坡时，垫层结构从集泥槽的槽体底部延伸至所述边坡结构的边坡顶部布置。一种生态集泥清淤的构造的实施方法，包括以下步骤：1)基础调查：对入湖河流的来水量、水质污染情况、底泥颗粒及沉积特性、水下地形、河湖流速进行数据收集。2)利用水动力数值模型进行流场和颗粒沉降分析模拟，通过分析计算确定入湖河流的入湖河口区域底泥主要沉积范围和速率，以此为基础初步确定设计参数，设计参数包括集泥槽的边界范围和开挖深度、导流体及阻流体的位置；根据初步确定的设计参数再利用数值模型进行模拟和复核，反复调整确定设计参数；在设计参数确定基础上，针对污染控制和定期清淤要求进行集泥槽设计，确定集泥槽、导流体和阻流体的平面布置，平面布置包括集泥槽的形状、大小及布置在底泥沉积层具体定位，集泥槽与导流体和阻流体的相对位置关系的具体量化确定；确定导流体的倾斜角度、导流体和阻流体的结构材料。3)工程建设：根据设计方案进行围堰干地方式施工。4)日常监测：定期巡查方式通过设置在集泥槽内的观测设施掌握集泥槽内底泥沉积情况，确定在达到设计淤积范围时开展清淤施工。5)清淤施工和封体覆盖：在集泥槽内的底泥沉积达到预定深度后，对集泥槽内的底泥进行清淤。在暂时不具备清淤条件时，在集泥槽的顶部设置封体。6)清淤施工后的维护：在清淤施工后对集泥槽、导流体和阻流体进行检查维护或修复。7)循环使用：根据集泥槽的底泥沉积情况和清淤要求，按照日常监测、清淤施工和封体覆盖、清淤施工后的维护的模式进行循环使用。基于上述技术特征：当集泥槽的槽体四周设置为边坡结构时，上述集泥槽参数确定和设计中，增加边坡结构的材质、型式的设计。基于上述技术特征：当集泥槽的槽体底部设置有垫层结构时，集泥槽参数确定和设计中，增加垫层结构材质和厚度的设计。本专利技术的有益效果为：通过本专利技术可使入湖河流带来的底泥沉积定向沉积在集泥槽内，控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：包括集泥槽(1)、导流体(2)、阻流体(3)；所述集泥槽(1)位于入湖河流流向(11)方向的底泥沉积层处，且与所述入湖河流流向(11)垂直角度布置，所述集泥槽(1)为所述底泥沉积层下挖形成的凹陷槽体，所述集泥槽(1)深度大于风浪对底泥的最大扰动深度；所述导流体(2)设置在所述集泥槽(1)的前端，靠近入湖河流的入湖河口两侧；所述导流体(2)与所述入湖河流流向(11)倾斜角度布置，所述导流体(2)的高度范围为河湖正常低水位和河湖正常高水位之间；所述阻流体(3)位于所述集泥槽(1)后端；所述阻流体(3)与所述入湖河流流向(11)垂直角度布置；所述阻流体(3)的高度范围为河湖正常低水位和河湖正常高水位之间。

【技术特征摘要】
1.一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：包括集泥槽(1)、导流体(2)、阻流体(3)；所述集泥槽(1)位于入湖河流流向(11)方向的底泥沉积层处，且与所述入湖河流流向(11)垂直角度布置，所述集泥槽(1)为所述底泥沉积层下挖形成的凹陷槽体，所述集泥槽(1)深度大于风浪对底泥的最大扰动深度；所述导流体(2)设置在所述集泥槽(1)的前端，靠近入湖河流的入湖河口两侧；所述导流体(2)与所述入湖河流流向(11)倾斜角度布置，所述导流体(2)的高度范围为河湖正常低水位和河湖正常高水位之间；所述阻流体(3)位于所述集泥槽(1)后端；所述阻流体(3)与所述入湖河流流向(11)垂直角度布置；所述阻流体(3)的高度范围为河湖正常低水位和河湖正常高水位之间。2.根据权利要求1所述的一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述集泥槽(1)的槽内顶部设置封体(4)。3.根据权利要求1所述一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述集泥槽(1)内设置可监控测量所述集泥槽(1)内底泥沉积情况的观测设施(5)。4.根据权利要求2所述一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述集泥槽(1)内设置可监控测量所述集泥槽(1)内底泥沉积情况的观测设施(5)。5.根据权利要求1所述的一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述导流体(2)为多个不连续的导流单体前后错开排列组合构成。6.根据权利要求1所述的一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述导流体(2)为可开合的活动闸门。7.根据权利要求1或5或6所述的一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述阻流体(3)为多个不连续的阻流单体前后错开排列组合构成。8.根据权利要求1或5或6所述的一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述阻流体(3)为可开合的活动闸门。9.根据权利要求1所述的一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述集泥槽(1)槽体四周设置为边坡结构(10)。10.根据权利要求9所述的一种生态集泥清淤的构造，其特征在于：所述边坡结构(10)为土质边坡，所述集泥槽(1)的槽体底部设置有垫层结构(13)，所述垫层结构(13)从所述集泥槽(1)的槽体底部延伸至所述边坡结构(10)的边坡顶部布置。11.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：程南宁，王旭旭，叶智峰，费翔，乔胜，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31