本发明涉及生态工程,特别是一种圆台式复合水平潜流人工湿地系统。
背景技术:
1、人工湿地作为蓝绿基础设施的重要组成部分,其应用场景愈发多元。它可以提供多元的生态系统服务,比如净化水质,用于微污染水体处理与再生;调节雨洪,我国面对城市雨洪管理难题提出“海绵城市”的建设理念和实践体系,人工湿地因其完美实现“滞、蓄、净”等功能而作为重要的雨洪调节措施,有大量应用需求;生态修复,人工湿地可形成多样的生境为野生动物提供栖息之所,用于湖泊、河道、水源地等自然生境的生态修复与提升,提高生态系统的稳定性;景观游憩,它可为人类提供游憩活动与生态环境教育的机会。同时,相比其他生态修复措施,人工湿地成本相对较低,是一种防治面源污染、提升城市河流水质、优化城市湿地公园的关键措施之一。
2、潜流人工湿地根据其水流方向不同可分为三种类型,分别为水平潜流湿地、垂直潜流及复合潜流。水平流湿地因其管道系统相对易实施,净化效能较高,而得到广泛应用。目前,水平潜流人工湿地一般由硬质池体构成,而对形态规则性的要求较为严格,这在一定程度上保证了净化效能但也限制了人工湿地的可观赏性及与基地设计语言的契合性,在越来越多的公共空间中,潜流人工湿地的使用既节约了水资源、土地资源,又保证了市民亲水活动的安全健康,对人工湿地的形态需求变化也愈发多元,但受制于现有形态的单一性,往往无法满足多方功能需求。
3、针对这一问题,有研究者做了另一方向的探索,比如专利公布号cn 105198092a,聚焦于斜底池底适应于坡地地形的垂直流人工湿地应用,专利公布号cn 105198085 a,利用桩板设置植物种植区,构建多级阶梯式水平潜流人工湿地护坡。它们虽然一定程度上解决了在坡地上构建台阶式潜流湿地的问题,但对于其空间形态的灵活性考虑仍有欠缺,不同并联湿地间的水量控制方法仍可进一步优化,需要设计流畅的系统保证相应空间形态的人工湿地高效运行,因此就需要一种圆台式复合水平潜流人工湿地系统。
技术实现思路
1、鉴于上述圆台式复合水平潜流人工湿地系统中存在的问题,提出了本发明。
2、因此,本发明所要解决的问题在于如何提高空间形态灵活性并且防止管道堵塞的问题。
3、为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其包括,台阶式湿地池,包括弧形湿地单元、控水件以及贯通各个所述弧形湿地单元的管网单元,所述弧形湿地单元串联并呈台阶状布局,各个所述弧形湿地单元环绕着所述控水件设置,所述弧形湿地单元的组数不少于一组,所述台阶式湿地池根据基地尺度采取合理半径与阶梯数,所述台阶式湿地池并联为所述人工湿地系统,各个所述台阶式湿地池之间设置有检修通道,所述人工湿地系统可分为上凸以及下凹型两种空间形式;以及,
4、防堵组件,包括与所述管网单元固定连接的触发件以及疏通件,且所述触发件能够控制所述疏通件的状态。
5、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述弧形湿地单元包括池体以及设置于所述池体内部的基质,所述池体采取相同圆心角但不同半径及高程的弧形设置,各所述池体高差不大于0.7,所述池体长宽比不大于15。
6、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述池体包括平面池底、弧形墙、分隔墙组成,所述弧形墙和所述分隔墙高度为0.6-1.6m,所述平面池底采用防渗混凝土浇筑并铺装防渗膜进行防渗处理,所述基质铺设高度低于弧形墙和分隔墙上沿5-15cm。
7、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述控水件根据所述台阶式湿地池的设置可分为中央进水井单元以及中央集水井单元,所述中央进水井单元适用于上凸型湿地系统,所述中央集水井单元适用于下凹型湿地系统,所述中央进水井单元包括柱状池以及设置于顶端的溢流口。
8、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述管网单元包括进水管、穿孔配水管、穿孔集水管、连接上下两阶所述池体的连接管以及出水管,采用串联或并联模式将呈台阶状分布的所述池体以“之”字形水流连通,所述穿孔配水管以及所述穿孔集水管分别平行设置于所述分隔墙的两侧,所述穿孔配水管与所述穿孔集水管通过所述连接管连接至下一阶湿地单元的所述穿孔配水管,池底坡度以0.2%为计。
9、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述触发件包括与所述出水管固定连接的触发管、配合管以及与所述触发管以及所述配合管导通连接的转化箱,所述触发件设置于所述出水管的弯曲处,而所述转化箱正对于所述出水管的拐角。
10、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述触发管包括设置于所述触发管与所述出水管连通处的压力传感器,以及与所述压力传感器电性连接的触发桩,所述触发桩的端部设置有限位桩。
11、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述配合管包括设置于所述出水管内部的液轮以及围绕所述液轮所设置的限流框,以及与所述液轮同轴转动的辅助轴,所述辅助轴内部设置有通过第一弹簧固定连接的卡桩,所述配合管还包括与所述卡桩抵接配合的锁桩,所述锁桩通过第二弹簧与所述配合管内壁固定连接,所述锁桩上还设置锁槽。
12、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述疏通件包括设置于疏通管内部的重力桩、设置于所述重力桩内部中央的转轴,以及设置于所述转轴底部的疏通齿,所述疏通齿与所述转轴同轴转动,所述重力桩通过压缩弹簧与所述转化箱固定连接。
13、作为本发明所述圆台式复合水平潜流人工湿地系统的一种优选方案,其中:所述重力桩内部设置有滑柱、设置于所述重力桩一侧表面的卡槽、另一侧与所述锁槽嵌入配合的锁柱,以及与所述重力桩固定连接的排液管,所述排液管内部设置有挤压柱以及设置于排液管表面的排液孔,所述转轴上设置有与所述滑柱配合的滑槽。
14、本发明有益效果为:本发明将经典水平潜流人工湿地进一步创意优化,合理利用高差与空间形态设计加长水体在湿地中的流经路径,优化水动力,增强湿地的脱氮除磷能力,提升净化效能;同时巧妙设计配水方式及管网系统,以科学且简洁的方式分配湿地的处理水量,为更加灵活地运用场地空间提供可能性;同时考虑管道防堵塞需求,降低堵塞风险;设计创新性地运用空间地形,圆形形态增加场地利用率,丰富人工湿地本身的空间趣味性与观赏性,也可与场地更好契合,更好地融入景观环境。
1.一种圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:包括,
2.如权利要求1所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述弧形湿地单元(101)包括池体(101a)以及设置于所述池体(101a)内部的基质(101b),所述池体(101a)采取相同圆心角但不同半径及高程的弧形设置,各所述池体(101a)高差不大于0.7m,所述池体(101a)长宽比不大于15。
3.如权利要求2所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述池体(101a)包括平面池底(101a-1)、弧形墙(101a-2)、分隔墙(101a-3)组成,所述弧形墙(101a-2)和所述分隔墙(101a-3)高度为0.6-1.6m,所述平面池底(101a-1)采用防渗混凝土浇筑并铺装防渗膜进行防渗处理,所述基质(101b)铺设高度低于弧形墙和分隔墙上沿5-15cm。
4.如权利要求3所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述控水件(102)根据所述台阶式湿地池(100)的设置可分为中央进水井单元(102a)以及中央集水井单元(102b),所述中央进水井单元(102a)适用于上凸型湿地系统,所述中央集水井单元(102b)适用于下凹型湿地系统,所述中央进水井单元(102a)包括柱状池(102a-1)以及设置于顶端的溢流口(102a-2)。
5.如权利要求4所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述管网单元(103)包括进水管(103a)、穿孔配水管(103b)、穿孔集水管(103c)、连接上下两阶所述池体(101a)的连接管(103d)以及出水管(103e),采用串联或并联模式将呈台阶状分布的所述池体(101a)以“之”字形水流连通,所述穿孔配水管(103b)以及所述穿孔集水管(103c)分别平行设置于所述分隔墙(101a-3)的两侧,所述穿孔配水管(103b)与所述穿孔集水管(103c)通过所述连接管(103d)连接至下一阶湿地单元的所述穿孔配水管(103b),池底坡度以0.2%为计。
6.如权利要求5所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述触发件(201)包括与所述出水管(103e)固定连接的触发管(201a)、配合管(201b)以及与所述触发管(201a)以及所述配合管(201b)导通连接的转化箱(201c),所述触发件(201)设置于所述出水管(103e)的弯曲处,而所述转化箱(201c)正对于所述出水管(103e)的拐角。
7.如权利要求6所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述触发管(201a)包括设置于所述触发管(201a)与所述出水管(103e)连通处的压力传感器(201a-1),以及与所述压力传感器(201a-1)电性连接的触发桩(201a-2),所述触发桩(201a-2)的端部设置有限位桩(201a-3)。
8.如权利要求7所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述配合管(201b)包括设置于所述出水管(103e)内部的液轮(201b-1)以及围绕所述液轮(201b-1)所设置的限流框(201b-2),以及与所述液轮(201b-1)同轴转动的辅助轴(201b-3),所述辅助轴(201b-3)内部设置有通过第一弹簧(201b-4)固定连接的卡桩(201b-5),所述配合管(201b)还包括与所述卡桩(201b-5)抵接配合的锁桩(201b-6),所述锁桩(201b-6)通过第二弹簧(201b-7)与所述配合管(201b)内壁固定连接,所述锁桩(201b-6)上还设置锁槽(201b-8)。
9.如权利要求8所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述疏通件(202)包括设置于疏通管(a)内部的重力桩(202a)、设置于所述重力桩(202a)内部中央的转轴(202b),以及设置于所述转轴(202b)底部的疏通齿(202c),所述疏通齿(202c)与所述转轴(202b)同轴转动,所述重力桩(202a)通过压缩弹簧(202d)与所述转化箱(201c)固定连接。
10.如权利要求9所述的圆台式复合水平潜流人工湿地系统,其特征在于:所述重力桩(202a)内部设置有滑柱(202a-1)、设置于所述重力桩(202a)一侧表面的卡槽(202a-2)、另一侧与所述锁槽(201b-8)嵌入配合的锁柱(202a-3),以及与所述重力桩(202a)固定连接的排液管(202a-4),所述排液管(202a-4)内部设置有挤压柱(202a-5)以及设置于排液管(202a-4)表面的排液孔(202a-6),所述转轴(202b)上设置有与所述滑柱(202a-1)配合的滑槽(202b-1)。