全文摘要
本实用新型提供一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，包括集成式生态坝框体及生态修复框，集成式生态坝框体为中空结构，内部用于填充坝体填充材料以稳固坝体，多个集成式生态坝框体进行平行或者竖向拼接，集成式生态坝框体迎水面或背水面可拆卸地安装有生态修复框架，生态修复框架中间设置有悬挂式绳索，悬挂式绳索垂直悬挂碳素纤维生态草，碳素纤维生态草下方悬挂重物，生态修复框架通过材料自身浮力使整个生态修复框架稳定漂浮于水面。本生态坝可解决山区河流由于交通不便，采用传统的混凝土坝体工程量大、取材不便的问题，及现有山区河流生态坝设计中存在的灵活性差、功能单一的问题。
主设计要求
1.一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：包括集成式生态坝框体(1)及生态修复框架(8)，所述集成式生态坝框体(1)为中空结构，内部用于填充坝体填充材料(3)以稳固坝体，多个集成式生态坝框体(1)进行平行或者竖向拼接，所述集成式生态坝框体(1)迎水面或背水面可拆卸地安装有生态修复框架(8)，生态修复框架(8)中间设置有悬挂式绳索(10)，悬挂式绳索(10)垂直悬挂碳素纤维生态草(11)，碳素纤维生态草(11)下方悬挂重物(12)，生态修复框架(8)通过材料自身浮力使整个生态修复框架(8)稳定漂浮于水面。
设计方案
1.一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：包括集成式生态坝框体(1)及生态修复框架(8)，所述集成式生态坝框体(1)为中空结构，内部用于填充坝体填充材料(3)以稳固坝体，多个集成式生态坝框体(1)进行平行或者竖向拼接，所述集成式生态坝框体(1)迎水面或背水面可拆卸地安装有生态修复框架(8)，生态修复框架(8)中间设置有悬挂式绳索(10)，悬挂式绳索(10)垂直悬挂碳素纤维生态草(11)，碳素纤维生态草(11)下方悬挂重物(12)，生态修复框架(8)通过材料自身浮力使整个生态修复框架(8)稳定漂浮于水面。
2.根据权利要求1所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述集成式生态坝框体(1)为正方体中空框体结构，采用镀锌钢材质构筑。
3.根据权利要求1所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述集成式生态坝框体(1)四角处设置有坝体加固孔(4)，坝体加固孔(4)的孔径为15-20cm，为中空圆柱状，安装集成式生态坝框体(1)时，生态坝框体(1)四角的坝体加固孔(4)嵌入预先浇筑的圆柱状水泥柱中，起到加固坝体的作用。
4.根据权利要求1所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述集成式生态坝框体(1)的迎水面或背水面可拆卸地安装有挡水板网。
5.根据权利要求4所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述挡水板网为完全不透水的镀锌钢材质的挡水板或具有一定孔径大小的镀锌钢材料挡水网。
6.根据权利要求4所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述集成式生态坝框体(1)的迎水面及背水面布设有挡水板安装插槽(2)，用于快速安装及拆卸所述挡水板网。
7.根据权利要求1所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述坝体填充材料(3)粒径为20-30cm。
8.根据权利要求1所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述集成式生态坝框体(1)上下面和左右两面均设置连接口，对应两侧的连接口为凹槽式连接口(5)及凸起式连接口(6)，两个集成式生态坝框体(1)通过凹槽式连接口(5)及凸起式连接口(6)相连。
9.根据权利要求1所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述碳素纤维生态草(11)为布帘状，由多束布条状生态草组成。
10.根据权利要求1所述一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，其特征在于：所述集成式生态坝框体(1)根据河流水面的宽度按照左右相连横向的方式连接多个集成式生态坝框体形成一定长度的生态坝体；或者根据壅水的高度的要求，按照上下连接纵向的方式集成式生态坝框体，获得不同高度的生态坝体。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及河流治理及生态修复领域，尤其涉及一种适合于修建农村水电的山区河流减脱水河段修复的生态坝。
背景技术
在中国，小水电泛指装机容量不超过5万kW的水力发电站和以农村水电为主的地方小电网。截止2017年底，全国共有农村水电站47498 座，农村水电装机容量达到7927.0万kW，占全国水电站总装机容量的23.2％，占全国电力总装机容量的4.5％。农村水电在提升我国农村经济发展、改善农民生活水平、促进节能减排等方面发挥了重要作用。
我国山区河流由于水能资源丰富、水力条件较好，适合开发农村水电。因此，我国农村水电站主要建设山区河流上。在我国约2\/3的小水电站是引水式电站，这种开发方式会改变电站上下游的水文情势，如不保障下游生态流量，极易造成枯水期下游一定河段减水、脱水甚至断流、河段片段化等问题，对河流水生态系统结构和功能产生重要影响。2016年，水利部印发《农村水电增效扩容改造河流生态修复指导意见》，明确提出对于农村水电站在保障河道生态流量下泄后，河流生态功能自然修复仍存在困难的河段，可采取生态修复等措施。
生态过水坝是一种为达到人工生态水面，对河流进行拦蓄而建设的壅水建筑物。生态过水坝适用于河道底坡较小、枯水季节水流流速较缓、洪水期流量较大有防洪和抗冲蚀要求的山区河流减水脱水河段的修复。
目前，在实用新型名称为“一种柔性生态丁坝系统”的中国专利 (申请号：201510084593.9)中，公开了一种柔性生态丁坝系统，其在纵向剖面上包括加筋土坝心，覆盖加筋土坝心的柔性生态坝坡，抛填柔性生态坝坡两侧坝脚部位的坝脚压坡体，和设置在柔性生态坝坡顶面上的亲水平台；柔性生态坝坡包括交错堆叠并呈层状排列的废旧轮胎加筋种植土，土工格栅和水生植物。该专利由于使用轮胎等，抗水力冲击性能较差，所以不适用于山区河流。
在实用新型名称为“一种山区河流水生态丁坝”的中国专利(申请号：201420325150.5)中，公开了一种适用于山区河流稳定性河床的丁坝结构，包括坝体，坝体上部设置有钢筋砼的箱体压顶，所述箱体为中空带底的钢筋砼空心结构，箱体横截面整体呈梯形，箱体内回填设置有砂卵石，箱体顶部设置有现浇砼封顶。该专利抗水力冲击能力较好，但是该专利仅仅具备了挡水的功能，不具备生态修复的作用；且灵活性差，不能根据河流的基本情况及壅水要求调整布设的长度及高度。
山区河流由于处于农村山区，交通不便，生态坝的建设材料需要轻便、简单且牢固；且山区河流具有丰水期河流水位暴涨暴落，枯水期脱水断流的特征。因此有必要根据山区河流特殊的地理位置及水力特点，开发一种结构简单、材质轻便、抗水力冲击性好、安装简单灵活、可调节高度，能在山区河流减脱水河段进行壅水的同时兼具河流生态系统修复功能的生态坝是非常必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，该生态坝兼具壅水及河流生态系统功能修复的作用，该生态坝结构简单、材质轻便、抗水力冲击性好、安装简单灵活、可自由组合调节坝体长度及高度，可解决现有山区河流生态坝设计中存在的灵活性差、功能单一的问题。
一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝，包括集成式生态坝框体及生态修复框，所述集成式生态坝框体为中空结构，内部用于填充坝体填充材料以稳固坝体，多个集成式生态坝框体进行平行或者竖向拼接，所述集成式生态坝框体迎水面或背水面可拆卸地安装有生态修复框架，生态修复框架中间设置有悬挂式绳索，悬挂式绳索垂直悬挂碳素纤维生态草，碳素纤维生态草下方悬挂重物，生态修复框架通过材料自身浮力使整个生态修复框架稳定漂浮于水面。
进一步的，所述集成式生态坝框体为正方体中空框体结构，采用镀锌钢材质构筑。
进一步的，所述集成式生态坝框体四角处设置有坝体加固孔，坝体加固孔的孔径为15-20cm，为中空圆柱状，安装集成式生态坝框体 1时，生态坝框体四角的坝体加固孔嵌入预先浇筑的圆柱状水泥柱中，起到加固坝体的作用。
进一步的，所述集成式生态坝框体的迎水面或背水面可拆卸地安装有挡水板网。
进一步的，所述挡水板网为完全不透水的镀锌钢材质的挡水板或具有一定孔径大小的镀锌钢材料挡水网。
进一步的，所述集成式生态坝框体的迎水面及背水面布设有挡水板安装插槽，用于快速安装及拆卸所述挡水板网。
进一步的，所述坝体填充材料粒径为20-30cm。
进一步的，所述集成式生态坝框体上下面和左右两面均设置连接口，对应两侧的连接口为凹槽式连接口及凸起式连接口，两个集成式生态坝框体通过凹槽式连接口及凸起式连接口相连。
进一步的，所述碳素纤维生态草为布帘状，由多束布条状生态草组成。
进一步的，所述集成式生态坝框体根据河流水面的宽度按照左右相连横向的方式连接多个集成式生态坝框体形成一定长度的生态坝体；或者根据壅水的高度的要求，按照上下连接纵向的方式集成式生态坝框体，获得不同高度的生态坝体。
实用新型采用镀锌钢构筑集成式生态坝框体，代替传统的钢筋混凝土结构坝体结构，在材质上具有轻便和同样具备较强的硬度和抗冲击能力的优点。同时集成式生态坝框体为中空机构，采用当地的重物进行填充，重物堆积构成的基体能够确保生态坝和河床的结合强度和结合稳定性。因此，本实用新型了解决了山区河流由于交通不便，采用传统的混凝土坝体工程量大、取材不便的问题。另外，本生态坝采用可拆卸式框体结构，可自由安装及拆卸，并可根据河流条件及恢复河流生境的要求，按照纵向或者横向自由连接成一定长度或一定高度的生态坝，达到不同的壅水目的。再次，本生态坝迎水面和背水面均布设了镀锌钢挡水网，在稳固生态坝体填料的同时可提高水生生物多样性，因此，具备一定的生态修复功能；另一方面，生态坝结合了碳素纤维生态修复装置，利用碳素纤维的高生物亲和性，促进水生生物的繁殖及生长，维持河流生态系统的稳定性。因此，在实现壅水的同时兼具了河流生态系统功能修复的作用，具有一定的创新性。
附图说明
图1是本实用新型一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝其中一个实施例的生态坝的单体结构整体俯视示意图；
图2是本实用新型一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝其中一个实施例中生态坝的单体结构整体侧视示意图；
图3是本实用新型一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝其中一个实施例中挡水板网的结构图；
图4是本实用新型一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝其中一个实施例中生态修复框整体侧视示意图；
图5是本实用新型实施例一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝在河流水体上沿横向拼接的示意图；
图6(a)和图6(b)是本实用新型实施例一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝在纵向上拼接的示意图，其中图6(a)迎水面安装的是挡水网，图6(b)迎水面安装的是挡水板。
图中：1—集成式生态坝框体，2—挡水板安装插槽，3—坝体填充材料，4—坝体加固孔，5—凹槽式连接口，6—凸起式连接口，7—顶部连接口，8—生态修复框，9—连接绳索，10—悬挂式绳索，11—碳素纤维生态草，12—重物。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1所示为本实用新型实施例一种适合于山区河流减脱水河段修复的生态坝的整体俯视示意图，主要包括集成式生态坝框体1及生态修复框架8两大部分，集成式生态坝框体1为中空结构，内部可填充重物等填充材料以稳固坝体；其上下面及左右面均设置有连接口 (上下面设置顶部连接口7、左右面设置凹槽式连接口5和凸起式连接口6)，可进行自由组成形成一定长度或一定高度的生态坝体。生态修复框架8上设置有一定量碳素纤维生态草11，可提高河流水生生物多样性，有利于水生态系统的修复及水生生物的繁衍生息。
所述集成式生态坝框体1材质采用镀锌钢制成，为中空的正方体结构，宽高约为2.0m，框体厚度约为30cm，内部填充坝体填充材料 3。镀锌钢材料具有韧性好、硬度高、抗冲击性能强等优点，可经受自然环境变化和低温侵袭、抗氧化性能强，且无污染，不破坏环境，可回收使用。通过材料自身的硬度及强度，集成式生态坝框体1能够更好地抵制较强水流的冲击。
所述坝体填充材料3可就地取材，充分利用当地材料，采用当地的一定的粒径为20-30cm重物材料。坝体填充材料3可起到加重固定集成式生态坝框体1的作用，同时为浮游动物及着生生物提供一定的附着及生存空间。
所述集成式生态坝框体1四角均设置有坝体加固孔4，坝体加固孔4为圆柱状中空结构，直径为15cm左右，可事先在所要安装生态坝的河段具体位置定点浇筑一定高度(2m或者4m)的直径为14-15cm 的圆柱状钢筋水泥柱，采用吊装的方式将集成式生态坝框体1的坝体加固孔4按照对应的水泥柱进行套入式安装，达到稳固集成式生态坝框体1的作用。
所述集成式生态坝框体1的迎水面及背水面布设有挡水板安装插槽2，可灵活快速安装及拆卸相关的挡水板网。请参见图3，所述挡水板网可分为完全不透水的镀锌钢材质的挡水板a及具有一定孔径(5-10cm)大小镀锌钢材料挡水网b，挡水板a起到了挡水作用，挡水网b使集成式生态坝框体1中的填充材料4与河流水体相连，在稳固生态坝体填料的同时可提高水生生物多样性。挡水板a和挡水网 b可根据生态坝功能的需要选择，例如全部采用挡水板a或挡水网b，或者采用挡水板a和挡水网b混合的方式进行安装。如在迎水面及背水面都使用挡水板a，则只起到挡水的作用；如在迎水面及背水面都使用挡水板网b，则部分水流可从坝体穿过，可以过滤一部分河流水体中的杂质及污染物，起到净化水体的作用；如在迎水面使用挡水网 b，背水面使用挡水板a，则重物材料可通过挡水网与迎水面的河水相连，重物等材料可为浮游动物及着生生物提供一定的附着及生存空间，可提高河流水体的生物多样性，起到了生态修复的作用。
所述集成式生态坝框体1除迎水面及背水面外的左右及上下面均安装有连接口，分别在一面(如左面)上下的1\/4及3\/4位置安装两个凹槽式连接口5，另一面如右面对应的上下的1\/4及3\/4位置设置凸起式连接口6，这样两个集成式生态坝框体1则可进行平行或者竖向地进行通过凹槽式连接口5和凸起式连接口6进行嵌入式连接，可起到集成式生态坝框体1拼接稳定的作用。同样地，在集成式生态坝框体1的上下面中的上层面上下的1\/4及3\/4位置安装顶部连接口 7，为凸起式连接口，则在在集成式生态坝框体1的下层面安装有凹槽式连接口，这样上下可以稳定拼接。可根据河流水面的宽度按照左右相连(凹槽式连接口5与凸起式连接口6相连)的方式连接多个集成式生态坝框体1形成一定长度的生态坝体(图5)；并在此基础上，也可根据壅水的高度的要求，按照上下连接(顶部连接口7与下层面响应的凹槽式连接口相连)的方式集成式生态坝框体1，获得不同高度的生态坝体，如图6(a)和图6(b)所示，其中图6(a)迎水面安装的是挡水网，图6(b)迎水面安装的是挡水板。集成式生态坝框体可通过吊车放入河道中，并且可随时更换安装位置。
所述集成式生态坝框体1迎水面或背水面安装有生态修复框架 8，两者通过连接绳索9进行连接。生态修复框架8结构由环保材料 HDPE(聚乙烯)制成，具有重量轻、韧性好、硬度高、浮力大、耐酸碱等优点，可经受自然环境变化和低温侵袭、抗紫外线等特点。生态修复框架8为长方形框，长约2.0m，宽约50cm，框体本身为圆柱状，直径为10cm。框体本身通过材料自身浮力使整个生态修复框架 8稳定的漂浮于水面上。
所述生态修复框架8可自由从集成式生态坝框体1上进行拆装，可同时在集成式生态坝框体1迎水面及背水面同时安装，也可以在集成式生态坝框体1迎水面或背水面一侧安装，以达到不同的生态修复功能。生态修复框架8中间设置有若干条悬挂式绳索10，悬挂式绳索10可为长约50cm的直径为1cm的铁丝。悬挂式绳索10垂直悬挂一定量的碳素纤维生态草11，碳素纤维生态草11下方悬挂有一定重量的重物12(例如石块)，请参见图4。
所述碳素纤维草11的布置形式为布帘状，由多束布条状生态草组成，单束生态草的形状为长约50cm，宽约2-3cm。碳素纤维草11 具有巨大的表面积和生物接触面积，因此具有良好的生物亲和性。碳素纤维生态草不仅可以净化水体，还可以为河流水体中的微生物、浮游动物、着生生物提供附着环境及生存空间，同时还会成为鱼类等生物产卵、生长、隐藏的场所；因此，有利于水生态系统的修复及保护生物多样性。
所述碳素纤维草11可通过连接绳索9与集成式生态坝框体1按照一定的比例(按照框体面积的20％～50％进行配置)进行安装。碳素纤维草11可自由拆装，在使用一段时间后可更换新的碳素纤维草 11。
参照图5，可根据河流水面的宽度按照左右相连的方式连接多个集成式生态坝框体1形成一定长度的生态坝体；也可根据壅水的高度的要求，按照上下连接的方式组装集成式生态坝框体1，获得不同高度的生态坝体。集成式生态坝框体1可通过吊车放入河道中，并且可随时更换安装位置。
该生态坝结合了碳素纤维生态草修复装置，利用碳素纤维的高生物亲和性，促进水生生物的繁殖及生长，维持河流生态系统的稳定性。另外，本生态坝采用可拆卸式框体结构，可自由安装及拆卸，并可根据河流条件及河流生境恢复的要求，按照横向或者纵向自由连接成一定长度或一定高度的生态坝，达到不同的壅水目的。
本实用新型专利构造新颖，经济实用，安全可靠，生态坝结合了碳素纤维生态修复装置，利用碳素纤维的高生物亲和性，促进水生生物的繁殖及生长，维持河流生态系统的稳定性。本实用新型可有效提高山区河流减脱水河段的水位，并提高河流生态系统的稳定性，适用于山区河流减脱水河段的生态治理，具有较大的推广应用价值。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920078790.3
申请日:2019-01-17
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:83(武汉)
授权编号:CN209522659U
授权时间:20191022
主分类号:C02F 3/32
专利分类号:C02F3/32
范畴分类:41B;
申请人:长江水利委员会长江科学院
第一申请人:长江水利委员会长江科学院
申请人地址:430010 湖北省武汉市黄浦大街23号
发明人:赵良元;李青云;郭伟杰;赵伟华;李伟;乔强龙;贡丹丹
第一发明人:赵良元
当前权利人:长江水利委员会长江科学院
代理人:孔敏
代理机构:42113
代理机构编号:武汉楚天专利事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计