一种城市水体水流生态导控及分流系统技术方案

本发明专利技术涉及一种城市水体水流生态导控及分流系统，包括沿水流方向依次设置在水流死角区域的水流控导单元和主分流单元；所述水流控导单元包括至少两级设置在水流死角的来水侧上的控导堰，所述主分流单元包括纵截面为梯形的透水坝体以及沿水流方向设置在所述透水坝体下游的多排沉水植物。本发明专利技术无需其他外界能源消耗，完全依靠现有水力条件进行自主运行，既节约能源、有可高效地完成水流方向和流速导控，使得水流死角区水域得到充分流动，一方面可疏导水流、稳定流速，另一方面可再一次净化水质，以显著改善水流死角环境污染及景观效果。

An ecological guide and diversion system for urban water flow

【技术实现步骤摘要】
一种城市水体水流生态导控及分流系统
本专利技术涉及河湖水生态、水环境治理领域，特别是涉及一种城市水体水流生态导控及分流系统。
技术介绍
城市水体不仅是风光优美，景色宜人的景观，也起到调蓄洪水、保护生物多样性、维持生态平衡、保存淡水资源、补充地下水、调节气候等作用，具有良好的生态、社会、经济、环境效益。而城市水体由于水体流动性较差等原因，具有水生生态系统相对简单、水环境容量相对较小、水体自净能力较差等特性，导致其生态环境相当脆弱。污染负荷超过水体自净能力，易引起水生动、植物种类的减少，造成水质恶化，严重影响水体生态功能和景观效果，且生态恶化后往往难以治理和修复。然而近年来随着城市化的急剧发展，城市水体的开发与改造强度也逐渐增大，但往往因为片面追求景观效果，设计不够科学，将水体岸线设计成不规则形状，曲折多弯，造成水流不畅，导致极易出现水流“死角”。“死角”中水体流动性较差，得不到置换，随着时间推延，各种污染物发生沉积，最终导致水质恶化，并扩散到整个水体。为净化水体，增加流动性而使用的常规引水措施主要依赖于人工水循环过程，但是其最终并不能达到改善水流死角水质的效果。目前为解决该问题，通常在水流“死角”设置机械水循环及曝气设备，但该方法一方面耗费大量能源，另一方面对于该问题只能暂时改善，且解决效果不佳，很难全面实现水流循环。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提出一种城市水体水流生态导控及分流系统，从而在无需其他外界能源消耗的前提下，彻底解决常规水流条件下产生的水流不畅问题，显著改善水流死角环境污染及景观效果。为实现上述目的，本专利技术提供了一种城市水体水流生态导控及分流系统，包括沿水流方向依次设置在水流死角区域的水流控导单元和主分流单元；所述水流控导单元包括至少两级设置在水流死角的来水侧上的控导堰，每一级控导堰之间平行设置且与主水流方向夹角为45°～85°，所述控导堰沿水流方向逐渐靠近岸线错位设置，所述控导堰为整体呈楔形的第一石笼网结构，所述控导堰内部设有沿水流方向内径逐渐减小的若干导流通道，所述导流通道的入口设置在迎水侧，所述导流通道的出口设置在背水侧，且所述出口位置较入口靠近岸线，所述导流通道的出口靠近水中央的一侧1/3～1/2圆周或侧边设有水流导控板，所述控导堰的第一石笼网结构内填充平行水流方向设置的片状碎石或废弃瓦片；所述主分流单元包括纵截面为梯形的透水坝体以及沿水流方向设置在所述透水坝体下游的多排沉水植物，所述透水坝体近岸线一端为顶端指向岸线的三棱柱，所述透水坝体为第二石笼网结构，所述第二石笼网结构内填充沿水流方向设置的鹅卵石或碎石，所述透水坝体长度约为岸线最远端与周边平直岸线延长线的垂线长度，所述透水坝体近岸线的端部位于所述垂线上且与岸线最远端的距离为所述垂线长度的1/3～1/4。优选地，所述控导堰错位长度为控导堰长度的1/5～1/4，所述控导堰与所述透水坝体之间的夹角小于30°，相邻控导堰间的水流速度大于或等于主水流速度，所述相邻控导堰之间的距离应小于控导堰的长度，所述相邻控导堰之间的距离为1～2m，所述控导堰的长度与透水坝体长度相同或为透水坝体长度的9/10～7/10。优选地，所述控导堰顶端窄底端宽，所述控导堰横截面上的迎水侧斜边与尾部底边之间的夹角为60°～80°，所述控导堰横截面上的背水侧斜边与尾部底边之间的夹角约为90°。优选地，所述水流导控板与控导堰背水侧之间的夹角为45°～75°，所述水流导控板的长度为25～35cm。优选地，所述导流通道的出口错后入口的垂直距离为10～20cm，所述导流通道的入口直径为30～50cm，出口直径为25～40cm。优选地，所述导流通道至少设置成两层，最高一层导流通道的顶端低于控导堰顶端3～6cm，以下每层导流通道间隔5～10cm设置，最底层导流通道的底端设置于淤泥层上20～30cm处。优选地，所述生态控导结构还包括设置在第一级控导堰上游的加速堰，所述加速堰为横贯水体流动方向的纵截面为梯形的长条状堰坝结构，所述加速堰的背水面为夹角为20°～60°的斜面。优选地，所述第一石笼网结构与第二石笼网结构内孔隙率沿水中央到岸线方向逐渐增大，所述多排沉水植物的种植间距为0.6～1.0m。优选地，所述控导堰顶端高度比常水位水面低3～6cm，所述控导堰底端埋于淤泥层或基底层，所述控导堰顶端平均宽度为20～30cm，所述控导堰底端平均宽度为50～70cm；所述透水坝体的顶端高度与常水位水面持平，所述透水坝体底端埋于淤泥层或基底层，所述透水坝体的顶端宽度为40～60cm，所述透水坝体的底端宽度为80～100cm。优选地，所述主分流单元近岸线水域设有太阳能垃圾自动收集装置，所述太阳能垃圾自动收集装置外形为圆角三角形，包括自上而下设置的太阳能电池板、中部垃圾压缩收集区、分离收集机构及浮筒，所述圆角三角形一条边与水流方向相对为水流入口，另一条边与水流方向一致为水流出口，剩余一条边与岸线相对设置。优选地，所述透水坝体的位置确定步骤包括：将水流死角区域作平面二维图形，以水体岸线的最远端向主水流方向作垂直的基准线，所述基准线将岸线与主水流方向的平行线构成的波形图案沿水流方向划分为上游区域与下游区域；当上游区域与下游区域面积约相等时，所述透水坝体设置在所述基准线上；当上游区域面积大于下游区域时，所述透水坝体头部在基准线上，所述透水坝体尾部向上游区域一侧偏移且与所述基准线的夹角小于40°；当上游区域面积小于下游区域时，所述透水坝体头部在基准线上，所述透水坝体尾部向下游区域一侧偏移且与所述基准线的夹角小于40°。基于上述技术方案，本专利技术的优点是：本专利技术的城市水体水流生态导控及分流系统通过对水流的层层导流，重新规划水流路线，从而彻底解决常规水流条件下产生的水流不畅问题，显著改善水流死角环境污染及景观效果。本专利技术的生态控导结构无需其他外界能源消耗，完全依靠现有水力条件进行自主运行，既节约能源、有可高效地完成水流方向和流速导控，使得水流死角区水域得到充分流动，一方面可疏导水流、稳定流速，另一方面可再一次净化水质，以显著改善水流死角环境污染及景观效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为水流生态导控及分流系统示意图；图2为控导堰横切面示意图；图3为控导堰纵切面示意图；图4为控导堰透视示意图；图5为透水坝体示意图；图6为太阳能垃圾自动收集装置进出水方向示意图；图7为透水坝体端部位置确定示意图；图8为透水坝体位置确定示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术提供了一种城市水体水流生态导控及分流系统，如图1～图8所示，其中示出了本专利技术的一种优选实施方式。城市水体水流生态导控及分流系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市水体水流生态导控及分流系统，其特征在于：包括沿水流方向(A)依次设置在水流死角(2)区域的水流控导单元和主分流单元；/n所述水流控导单元包括至少两级设置在水流死角(2)的来水侧上的控导堰(1)，每一级控导堰(1)之间平行设置且与主水流方向(B)夹角为45°～85°，所述控导堰(1)沿水流方向(A)逐渐靠近岸线(3)错位设置，所述控导堰(1)为整体呈楔形的第一石笼网结构(10)，所述控导堰(1)内部设有沿水流方向(A)内径逐渐减小的若干导流通道(7)，所述导流通道(7)的入口设置在迎水侧(11)，所述导流通道(7)的出口设置在背水侧(9)，且所述出口位置较入口靠近岸线(3)，所述导流通道(7)的出口靠近水中央的一侧1/3～1/2圆周或侧边设有水流导控板(8)，所述控导堰(1)的第一石笼网结构(10)内填充平行水流方向(A)设置的片状碎石或废弃瓦片；/n所述主分流单元包括纵截面为梯形的透水坝体(4)以及沿水流方向(A)设置在所述透水坝体(4)下游的多排沉水植物(5)，所述透水坝体(4)近岸线(3)一端为顶端指向岸线(3)的三棱柱(13)，所述透水坝体(4)为第二石笼网结构(12)，所述第二石笼网结构(12)内填充沿水流方向(A)设置的鹅卵石或碎石，所述透水坝体(4)长度约为岸线(3)最远端与周边平直岸线延长线(15)的垂线(14)长度，所述透水坝体(4)近岸线(3)的端部位于所述垂线(14)上且与岸线(3)最远端的距离为所述垂线(14)长度的1/3～1/4。/n...

【技术特征摘要】
1.一种城市水体水流生态导控及分流系统，其特征在于：包括沿水流方向(A)依次设置在水流死角(2)区域的水流控导单元和主分流单元；
所述水流控导单元包括至少两级设置在水流死角(2)的来水侧上的控导堰(1)，每一级控导堰(1)之间平行设置且与主水流方向(B)夹角为45°～85°，所述控导堰(1)沿水流方向(A)逐渐靠近岸线(3)错位设置，所述控导堰(1)为整体呈楔形的第一石笼网结构(10)，所述控导堰(1)内部设有沿水流方向(A)内径逐渐减小的若干导流通道(7)，所述导流通道(7)的入口设置在迎水侧(11)，所述导流通道(7)的出口设置在背水侧(9)，且所述出口位置较入口靠近岸线(3)，所述导流通道(7)的出口靠近水中央的一侧1/3～1/2圆周或侧边设有水流导控板(8)，所述控导堰(1)的第一石笼网结构(10)内填充平行水流方向(A)设置的片状碎石或废弃瓦片；
所述主分流单元包括纵截面为梯形的透水坝体(4)以及沿水流方向(A)设置在所述透水坝体(4)下游的多排沉水植物(5)，所述透水坝体(4)近岸线(3)一端为顶端指向岸线(3)的三棱柱(13)，所述透水坝体(4)为第二石笼网结构(12)，所述第二石笼网结构(12)内填充沿水流方向(A)设置的鹅卵石或碎石，所述透水坝体(4)长度约为岸线(3)最远端与周边平直岸线延长线(15)的垂线(14)长度，所述透水坝体(4)近岸线(3)的端部位于所述垂线(14)上且与岸线(3)最远端的距离为所述垂线(14)长度的1/3～1/4。


2.根据权利要求1所述的水流生态导控及分流系统，其特征在于：所述控导堰(1)错位长度为控导堰(1)长度的1/5～1/4，所述控导堰(1)与所述透水坝体(4)之间的夹角小于30°，相邻控导堰(1)间的水流速度大于或等于主水流速度，所述相邻控导堰(1)之间的距离小于控导堰(1)的长度，所述相邻控导堰(1)之间的距离为1～2m，所述控导堰(1)的长度与透水坝体(4)长度相同或为透水坝体(4)长度的9/10～7/10。


3.根据权利要求1所述的水流生态导控及分流系统，其特征在于：所述控导堰(1)顶端窄底端宽，所述控导堰(1)横截面上的迎水侧(11)斜边与尾部底边之间的夹角为60°～80°，所述控导堰(1)横截面上的背水侧(9)斜边与尾部底边之间的夹角约为90°。


4.根据权利要求1所述的水流生态导控及分流系统，其特征在于：所述水流导控板(8)与控导堰(1)背水侧(9)之间的夹角为45°～75°，所述水流导控板(8)的长度为25～35cm。


5.根据权利要求1所述的水流生态导控及分流系统，其特征在于：所述导流通道(7)的出口错后入口的垂直距离为10～20cm，所述导流通道(7)的入口直径为30～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：方创琳，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11