一种潜流带原位修复系统及方法

1.本发明涉及潜流带修复技术领域，具体涉及一种潜流带原位修复系统及方法。

背景技术：

2.潜流带是地表水与地下水进行物质和能量交换的重要区域，对净化河流的水质及维护河流生态具有重要作用。然而近些年随着河流污染的加重，河流潜流带的净水能力及内部生物多样性不断下降，仅仅依靠河流自身的调节能力已经很难满足水质净化及生态调控需求，河流水质及生态遭到严重破坏，改善河流潜流带的“健康”状况对恢复河流生态具有至关重要的作用。且以往潜流带修复研究可操控性较差，操作步骤过于复杂，仅仅适合在实验室中进行操作，实验周期较长且不适宜较长河段潜流带的修复工作。
3.为此，寻求一种便于操作且适用于工程实际的潜流带修复方法迫在眉睫。

技术实现要素：

4.本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种潜流带原位修复系统及方法，采用工程措施固定潜流带中微生物维持潜流带生物多样性，从而形成水动力—生态相结合的原位潜流带修复系统。此外，本发明本身还具备一定的水质净化能力。
5.本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：一种潜流带原位修复系统及方法，包括：水动力重构装置；所述水动力重构装置包括若干人造堰，所述若干人造堰之间可拆卸连接；所述人造堰上设有微生物注射通道；沙坡定型装置；所述沙坡定型装置包括定型顶板和定型底板，所述定型顶板包括若干长板和若干短板，所述长板和短板交替排布且两者可转动连接，所述定型底板与所述定型顶板可拆卸连接；微生物吸附装置。
6.优选地，还包括辅助水流交换装置。
7.优选地，所述人造堰包括骨架，所述骨架上设有橡胶层；所述人造堰上设有配重室，所述配重室上设有配重入口，所述配重入口上设有防水盖。
8.优选地，所述人造堰的底部设有下部过水通道。
9.优选地，所述人造堰的两侧部均设有止水结构。
10.优选地，所述止水结构包括止水槽。
11.优选地，所述定型顶板的下端设有若干卡槽，所述定型底板可依次插入所述若干卡槽内。
12.优选地，所述微生物吸附装置包括生物活性炭薄板，所述生物活性炭薄板上设有多个开孔。
13.优选地，所述辅助水流交换装置为推流器。
14.本发明还公开一种基于所述潜流带原位修复系统的修复方法，其特征在于，包括
下述步骤：s1、确定目标河流的宽度从而确定人造堰、沙坡定型装置和微生物吸附装置的单个尺寸及所需数量；s2、对放堰位置进行一定平整，将各个所述人造堰放置在预设位置，连接各个所述人造堰；s3、分析目标河流潜流带各比例砂的成分并人工配比出相似的砂增加与目标河床之间的粘接性；s4、将所述沙坡定型装置的定型顶板倒放，调节长板与短板之间的角度使其成为人工沙坡形状，向长板及短板形成的空间内填入配比好的砂，安装好所述定型底板；s5、对人工沙坡区域的目标河床进行适当平整，将配置好的沙坡定型装置放置到指定位置，拆下定型底板，对长板及短板施加垂向作用力使人工沙坡与目标河床粘结，抽出长板及短板；s6、将所述微生物吸附装置贴于人工沙坡及目标河床表面，向所述微生物注射通道注入所需微生物。
15.相对于现有技术，本发明的有益效果是：1、本发明采用人工重构水动力的方式改善潜流带潜流交换情况，利用增大泵吸强度的原理使地表水与地下水的交换速率显著提高，并将水动力重构与微生物相结合双向修复潜流带，恢复潜流带水动力、生态功能。
16.2、本发明各个部位均为可拆卸、组装装置。相比一体式装置，组装型设计便于根据不同河流情况制备适合目标河流的几何尺寸，施工时对施工设备的要求较低且便于实际操作，如若某个部位发生故障也便于更替，减少施工过程中的各种意外情况。此外，组装结构设计还有利于长途运输。
17.3、本发明沙坡定型装置为强度高但材质较轻的组合支撑结构，三角左右两边呈左长右短的几何形态，顶点和边脚处采用铰接方式连接，便于控制各种沙坡形态，适用性较强。此外，人造沙坡采用砂是依据目标河流特有的潜流带成分人工配比而成，与原位潜流带的排斥、干扰性弱，粘结性更好。
18.4、本发明选取的微生物吸附装置为无污染多孔状生物活性炭薄板，多孔结构的设计使装置几乎对河流潜流交换过程没有阻碍作用，生物活性炭本身对微生物就有一定的固定作用无需额外表面活性剂处理薄板就能达到很好的微生物固定作用，该薄板还能吸附微生物生化反应所需的多种营养物质，更有利于加快潜流修复速率。
19.5、本发明可以进行梯级修复工作。可以配合推流器加快潜流带修复区间内水流交换速率，具有长距离修复河流潜流带的优点。
附图说明
20.图1为本发明实施例的结构示意图。
21.图2为本发明实施例中水动力重构装置的结构示意图。
22.图3为图2的侧面示意图。
23.图4为本发明实施例中沙坡定型装置的结构示意图。
24.图5为本发明实施例中微生物吸附装置的结构示意图。
25.图中，100、水动力重构装置；101、人造堰；102、配重室；103、配重入口；104、防水盖；105、固定拼接螺孔；106、微生物注射通道；107、下部过水通道；108、止水结构；200、沙坡定型装置；201、长板；202、短板；203、卡槽；300、微生物吸附装置；301、生物活性炭薄板；302、开孔；400、推流器。
具体实施方式
26.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例
27.一种潜流带原位修复系统，如图1所示，包括：水动力重构装置100、沙坡定型装置200和微生物吸附装置300。水动力重构装置100利用人造堰改善目标河流水头状况，增强河流泵吸能力，为主要水动力重构措施；沙坡定型装置200依据目标河流情况制备沙坡型河床，属于次要水动力重构措施，其与主要水动力重构措施相结合进一步增强泵吸效果；微生物吸附装置300通过吸收微生物，在固定微生物的同时又不会阻碍河流潜流交换过程。
28.其中，如图2、3所示，水动力重构装置100包括若干人造堰101，进一步，人造堰101可包括由高强度合成纤维织物制成的骨架，骨架为三角形稳定结构，所述骨架上设有橡胶层，橡胶层采用防水天然橡胶材料，厚度适当，紧贴所述骨架，为保证人造堰101的承重功能，人造堰101设有配重室102，配重室102上设有配重入口103，配重入口103上设有防水盖104，使其在闭合后河水难以深入人造堰101内。为进一步保证水动力重构装置100的强度足以支承配重，人造堰101的两侧部分别开有两个固定拼接螺孔105，用以拼接多块人造堰101。人造堰101上设有微生物注射通道106，微生物注射通道106可纵、横两向设置，且相邻人造堰101的微生物注射通道106可以连通，以方便微生物注入。
29.进一步，人造堰101的底部可设置下部过水通道107，以在枯水期时保证河道水流通畅。
30.进一步，人造堰101的两侧部可设置止水结构108，以提高多块人造堰101拼结后的防水性，止水结构108可包括适当宽度的止水槽。
31.如图4所示，沙坡定型装置200整体强度高但材质较轻，包括定型顶板和定型底板，所述定型顶板由若干长板201和若干短板202构成三角稳定结构，长板201和短板202交替排布且两者可转动连接，可采用弱齿轮铰链咬合，既能维持三角结构又便于角度调节，所述定型底板与定型顶板可拆卸连接，所述定型顶板的两侧下端可分别设置若干卡槽203，所述定型底板可依次插入若干卡槽203内，具有防止放置沙坡定型装置200时内部砂砾流失和沙坡变形的作用。
32.如图5所示，微生物吸附装置300可包括生物活性炭薄板301，生物活性炭薄板301整体材料为生物活性炭，绿、无污染且价格较为便宜，满足大量使用的要求，生物活性炭薄板301上遍布多个开孔302，开孔302可为六边形的小孔，固定微生物的同时又不阻碍潜流交换进程。
33.进一步，该修复系统还可包括辅助水流交换装置，可为推流器400。
34.基于所述潜流带原位修复系统的修复方法，包括下述步骤：
s1、确定目标河流的宽度从而确定人造堰101、沙坡定型装置200和微生物吸附装置300的单个尺寸及所需数量；将人造堰101置于目标河流岸边，打开各个人造堰101的防水盖104向其内放入土、石块等对配重室1进行配重，重新封闭好配重入口103；s2、对放堰位置进行一定平整，将各个人造堰101放置在预设位置，通过固定拼接螺孔105连接各个人造堰101，将各个人造堰101的微生物注射通道106连通，并在堰与堰间的止水槽处插入止水带；s3、对目标河流潜流带进行取样，分析目标河流潜流带各比例砂的成分并人工配比出相似的砂增加与目标河床之间的粘接性；s4、将沙坡定型装置200的定型顶板倒放，调节长板201与短板202之间的角度使其成为人工沙坡形状，向长板201及短板202形成的空间内填入配比好的砂，将所述定型底板插入卡槽203内，正放沙坡定型装置200；s5、对人工沙坡区域的目标河床进行适当平整，将配置好的沙坡定型装置200放置到指定位置，拆下定型底板，对长板201及短板202施加垂向作用力使人工沙坡与目标河床粘结，缓慢抽出长板201及短板202，如此形成人工沙坡河床形态，重复操作直至铺满目标区域即可；s6、将生物活性炭薄板301裁剪成适合人工沙坡及目标河床的形状，将其逐个贴放于人工沙坡及目标河床表面，并进行一定锚固，防止其漂移；根据目标河流情况向微生物注射通道106注入特定微生物溶液，使其扩散并吸附到生物活性炭薄板301上；s7、可根据水位情况在下游一定区域内再设修复系统，使其形成梯级调节修复系统，测量各区间内水流流速情况，可使用推流器400对特定区域水流加速，保证河道内水流顺畅流动。
35.本发明将水动力重构与微生物修复紧密结合，利用生物活性炭对微生物的吸附作用达到固定微生物的效果，无需额外表面活性剂处理装置，通过微生物的生物化学反应分解河流水体污染物，从而净化水体，减少潜流带堵塞问题。此外，在水动力重构装置100、沙坡定型装置200和微生物吸附装置300的共同作用下使得原本河道中的水动力情况改变，人为增加了泵吸作用所需水头差，显著加快了潜流带内潜流交换速率。
36.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种潜流带原位修复系统,其特征在于，包括：水动力重构装置；所述水动力重构装置包括若干人造堰，所述若干人造堰之间可拆卸连接；所述人造堰上设有微生物注射通道；沙坡定型装置；所述沙坡定型装置包括定型顶板和定型底板，所述定型顶板包括若干长板和若干短板，所述长板和短板交替排布且两者可转动连接，所述定型底板与所述定型顶板可拆卸连接；微生物吸附装置。2.根据权利要求1所述的潜流带原位修复系统，其特征在于，还包括辅助水流交换装置。3.根据权利要求1所述的潜流带原位修复系统，其特征在于，所述人造堰包括骨架，所述骨架上设有橡胶层；所述人造堰上设有配重室，所述配重室上设有配重入口，所述配重入口上设有防水盖。4.根据权利要求1或3所述的潜流带原位修复系统，其特征在于，所述人造堰的底部设有下部过水通道。5.根据权利要求1或3所述的潜流带原位修复系统，其特征在于，所述人造堰的两侧部均设有止水结构。6.根据权利要求5所述的潜流带原位修复系统，其特征在于，所述止水结构包括止水槽。7.根据权利要求1所述的潜流带原位修复系统，其特征在于，所述定型顶板的下端设有若干卡槽，所述定型底板可依次插入所述若干卡槽内。8.根据权利要求1所述的潜流带原位修复系统，其特征在于，所述微生物吸附装置包括生物活性炭薄板，所述生物活性炭薄板上设有多个开孔。9.根据权利要求2所述的潜流带原位修复系统，其特征在于，所述辅助水流交换装置为推流器。10.一种基于权利要求1-9任一项所述潜流带原位修复系统的修复方法，其特征在于，包括下述步骤：s1、确定目标河流的宽度从而确定人造堰、沙坡定型装置和微生物吸附装置的单个尺寸及所需数量；s2、对放堰位置进行一定平整，将各个所述人造堰放置在预设位置，连接各个所述人造堰；s3、分析目标河流潜流带各比例砂的成分并人工配比出相似的砂增加与目标河床之间的粘接性；s4、将所述沙坡定型装置的定型顶板倒放，调节长板与短板之间的角度使其成为人工沙坡形状，向长板及短板形成的空间内填入配比好的砂，安装好所述定型底板；s5、对人工沙坡区域的目标河床进行适当平整，将配置好的沙坡定型装置放置到指定位置，拆下定型底板，对长板及短板施加垂向作用力使人工沙坡与目标河床粘结，抽出长板及短板；s6、将所述微生物吸附装置贴于人工沙坡及目标河床表面，向所述微生物注射通道注入所需微生物。

技术总结

本发明提供一种潜流带原位修复系统及方法，包括：水动力重构装置；所述水动力重构装置包括若干人造堰，所述若干人造堰之间可拆卸连接；所述人造堰上设有微生物注射通道；沙坡定型装置；所述沙坡定型装置包括定型顶板和定型底板，所述定型顶板包括若干长板和若干短板，所述长板和短板交替排布且两者可转动连接，所述定型底板与所述定型顶板可拆卸连接；微生物吸附装置。本发明利用人造堰及河床沙坡形态制造水头差形成双重自然泵吸现象，重构河道水动力从而促进潜流带中潜流交换过程，利用微生物固定技术保证潜流带中生物多样性，从而进一步改善河道潜流带“健康”情况，非常适用于中、小河流潜流带修复工作。河流潜流带修复工作。河流潜流带修复工作。