一种生态修复用人工岛原位构建方法与流程

1.本发明属于河道生态修复技术领域，具体涉及一种生态修复用人工岛原位构建方法。


背景技术：

2.随着城市的发展以及城市居民的迅速增加，人类活动向城市河流中排放的污染物总量也在迅速增加，这大大加重了城市河流的水体污染。城市河流的水质恶化以及人类对于城市河流的工程化改造对城市河流生态系统造成了毁灭性的破坏，造成了城市河流中动植物的急剧减少，使得城市河流失去了原有的生命力，沦为城市的排水沟。
3.为了恢复净化城市河流水质，提升城市河流的自然性，并为城市河流动植物提供栖息地和庇护所，我们提出了一种用于河道水质净化与生态修复的人工岛，使城市河流得到很好的改善，但在施工中，我们发现一些不足，在施工中，需要将修改人工岛的区域进行隔离出来，对底泥进行置换，这样势必对河流造成临时性的破坏，同时也会带来水质的临时性恶化，采用这种隔离的方式进行施工，其施工难度，以及施工工程量都相对较大，造成施工工期长，不利城市河流的改善，另外，进行施工时，为了提供人工岛的稳定性，其中石块层中的石块不易太大，由需要在石块从中填充碎石，导致石块层中的间隙变小，这样一来不利于河流进入悬浮填料区，增大了河流的径流，同时也减少了小型鱼虾的居所，为此，我们根据施工需要提出了一种生态修复用人工岛原位构建方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在施工难度大，施工工期长，会短暂性造成水质恶化的缺点，而提出的一种生态修复用人工岛原位构建方法。通过构建人工岛外网和内网构架，采用填料的方式构成近自然构造区和悬浮填料区，实现原位人工岛的构建，可降低施工难度、缩短施工周期，无需置换河床底泥，避免构建时对河床底泥的置换，减小施工带来的水质恶化，更加有利河道水质的治理改善。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.设计一种生态修复用人工岛原位构建方法，在河道原位构建人工岛外网和内网构架，采用填料的方式构成近自然构造区和悬浮填料区，近自然构造区和悬浮填料区分别承担人工岛生态修复和水质净化的功能，自然构造区为河流中鱼类、两栖类、软体动物、昆虫、爬行类动物以及鸟类等提供了良好的生存栖息场所，悬浮填料区对流经的水质进行净化，具体步骤包括如下：
7.步骤1，确定河流修建人工岛位置，根据内护网宽度确定内护桩的桩位，通过打桩机将内护桩打入桩位后，安装内护网，构成人工岛内网构架。
8.步骤2，根据外护网宽度确定外护桩的桩位，通过打桩机将外护桩打入桩位后，安装外护网，构成人工岛外网构架。
9.在步骤1和2具体施工时，对于河道跨度小的护桩采用悬臂式液压打桩机进行岸上
施工，在跨度较大的河道的打桩采用龙门吊或船载式打桩机进行水上施工。
10.步骤3，向人工岛内网构架和外网构架之间采用填料的方式依次填入天然石块、碎石块和泥土，自下而上构成石块层、碎石隔离层和填土层，完成填充后构成人工岛的近自然构造区。
11.步骤4，向人工岛内网构架的内部采用填料的方式依次填入碎石块和改性活性炭悬浮填料，自下而上构成碎石基层和悬浮填料层，完成填充后构成人工岛的悬浮填料区；
12.在步骤3-4中，通过填充的方式进行近自然构造区的构建，无需进行构建区域底泥的置换，可减小构建的施工难度和施工周期，避免对河道底泥的破坏，导致的底泥污水向四周水域扩散。
13.步骤5、在填土层上植物构成植被层，在人工岛的顶部拉设拦网，完成人工岛的构建。
14.进一步的，所述内护网和外护网采用不锈钢丝网，其中，内护网的网孔不大于悬浮填料层中填料包的球径，外护网的网孔不大于石块层中天然石块的平均直径。采用小网孔的内网可避免悬浮填料外溢。
15.进一步的，所述内护桩和外护桩的结构相同，均为混凝土结构，内护桩和外护桩的桩身内贯穿设有“工”型结构的加强筋，所述加强筋位于桩顶设有外延的桩帽，由于在打桩时，避免对内护桩和外护桩桩身的损坏，采用桩体内置加强筋和外延桩帽的设计，一方面可增大桩体的拦护支撑强度，另一方面可避免在打桩时，造成桩体损坏。
16.进一步的，所述内护桩与内护网，以及外护桩与外护网之间均设有活动连接件，所述活动连接件包括连接槽和连接条，所述连接槽通过多个箍套活动连接在桩体上，所述连接条固定连接在护网的两侧，所述连接条以插接的方式安装在连接槽内，在水上作业时，内、外护网采用拔插的安装方式，方便内、外护网的安装，同时也降低了施工难度。
17.进一步的，所述内护桩和外护桩的桩体上设有两条所述连接槽，且桩体上设有用于箍套安装限位的箍槽，连接槽采用活动的连接方式，可使连接槽在桩体上转动，由于人工岛呈不规则的结构，连接槽采用这种旋转方式，以便配合内、外护网的安装。
18.进一步的，所述天然石块采用平均质量在50～100kg呈现不规则形状的石块。采用更大重量的石块，一方面可增大石块之间的间隙，为水生生物提供更大的栖息或避难空间，另一方面可增大河水流入悬浮填料区的通道，提高水质的净化能力，同时也减小人工岛对河流的径流阻力。
19.进一步的，所述碎石隔离层和碎石基层均采用平均质量100～500g 呈现不规则形状的碎石块。碎石隔离层的作用是作为填土层的基层，避免水土流失，碎石基层的作用是作为悬浮填料层的基层，避免河床底泥降低或破坏悬浮填料的吸附能力。
20.进一步的，所述人工岛的环形顶面呈斗状，所述填土层距离水面设有过渡区，所述过渡区位于碎石隔离层上，所述人工岛的顶部呈斗状，蔓延进河道内，便于水生生物栖息，过渡区的设置可减少水土流失。
21.进一步，所述悬浮填料层的悬浮填料外侧采用高密度聚乙烯网状球包裹，高密度聚乙烯网状球的直径为100mm。改性生物活性炭填料主要原料为椰子壳，该改性生物活性炭填料对水体中的cr、pb和cd 等重金属均具有很高的吸附去除率。尤其是对水体中的cr(ⅳ)，改性生物活性炭填料的吸附去除率可达99％以上。同时，改性生物活性炭多孔隙以及
表面粗糙的结构使得其可作为生物膜的载体，能够富集大量的功能微生物，这些功能微生物可显著削减水体中的cod、n和 p等水体污染物，净化城市河流水体，减小高密度聚乙烯网状球的球径，增大悬浮填料网状球的比表面，有利水体的净化。
22.进一步的，所述植被层由湿生植被和木本植被构成。木本植被为小型灌木和小乔木，湿生植物、为昆虫、两栖动物、爬行类动物和鸟类等提供了栖息和觅食的场所。同时，生长茂盛的树木还可以遮蔽人工岛中央的悬浮填料区域，消除人工建造痕迹，营造人工岛自然景观效果。
23.与现有技术相比，采用本发明提出的一种生态修复用人工岛原位构建方法，有益效果在于：
24.(1)、本发明通过构建人工岛外网和内网构架，采用填料的方式构成近自然构造区和悬浮填料区，实现原位人工岛的构建，可降低施工难度、缩短施工周期，无需置换河床底泥，避免构建时对河床底泥的置换，减小施工带来的水质恶化，更加有利河道水质的治理改善。
25.(2)、本发明可减低人工岛近自然构造区的环形壁厚，增大天然石块的直径，增大石块之间的间隙，为水生生物提供更多更大的栖息或避难空间，另一方面可增大河水流入悬浮填料区的通道，提高水质的净化能力，同时也减小人工岛对河流的径流阻力。
26.(3)、本发明可减小高密度聚乙烯网状球的球径，增大悬浮填料网状球的比表面，提高对水体的净化能力。
附图说明
27.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
28.图1是本发明的人工岛的结构示意图；
29.图2是本发明的内部结构示意图；
30.图3是图2关于横截面处的剖面结构示意图；
31.图4是本发明中关于内护桩的结构示意图；
32.图5是本发明中关于内护桩的内部结构示意图；
33.图6是本发明中关于内护网的结构示意图；
34.图中标记为：1、河道底泥；2、内护桩；3、外护桩；4、内护网； 5、外护网；6、石块层；7、碎石隔离层；8、填土层；9、碎石基层； 10、悬浮填料层；11、拦网；12、植被层；13、加强筋；14、桩帽； 15、连接槽；16、连接条；17、箍套；18、箍槽。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。
39.参见图1-6，一种生态修复用人工岛原位构建方法，在河道原位构建人工岛外网和内网构架，采用填料的方式构成近自然构造区和悬浮填料区，包括如下步骤：
40.在施工时，先确定河流修建人工岛位置，根据内护网4宽度确定内护桩2的桩位，通过打桩机将内护桩2打入桩位后，安装内护网4，构成人工岛内网构架，根据外护网5宽度确定外护桩3的桩位，通过打桩机将外护桩3打入桩位后，安装外护网5，构成人工岛外网构架，内护网4和外护网5采用不锈钢丝网，其中，内护网4的网孔不大于悬浮填料层10中填料包的球径，外护网5的网孔不大于石块层6中天然石块的平均直径，其中，内护桩2和外护桩3的结构相同，均为混凝土结构，内护桩2和外护桩3的桩身内贯穿设有“工”型结构的加强筋13，加强筋13位于桩顶设有外延的桩帽14，内护桩2与内护网4，以及外护桩3与外护网5之间均设有活动连接件，活动连接件包括连接槽15和连接条16，连接槽15通过多个箍套17活动连接在桩体上，连接条16固定连接在护网的两侧，连接条16以插接的方式安装在连接槽15内，内护桩2和外护桩3的桩体上设有两条连接槽 15，且桩体上设有用于箍套17安装限位的箍槽18。
41.完成人工岛外网构架和外网构架后，向人工岛内网构架和外网构架之间采用填料的方式依次填入天然石块、碎石块和泥土，自下而上构成石块层6、碎石隔离层7和填土层8，完成填充后构成人工岛的近自然构造区，其中，天然石块采用平均质量在50～100kg呈现不规则形状的石块，碎石隔离层7和碎石基层9均采用平均质量100～500g 呈现不规则形状的碎石块，人工岛的环形顶面呈斗状，填土层8距离水面设有过渡区，过渡区位于碎石隔离层7上，为水生两栖动物提供栖息地。
42.向人工岛内网构架的内部采用填料的方式依次填入碎石块和改性活性炭悬浮填料，自下而上构成碎石基层9和悬浮填料层10，完成填充后构成人工岛的悬浮填料区，其中，悬浮填料层10的悬浮填料外侧采用高密度聚乙烯网状球包裹，高密度聚乙烯网状球的直径为 100mm。
43.最后，在填土层8上植物构成植被层12，植被层12由湿生植被和木本植被构成，在悬浮填料区的顶部拉设拦网11，完成人工岛的构建。
44.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。