竹排式生态浮床的制作方法

摘要

本发明属于生态环境工程技术领域，可应用于湖泊、河道等重污染水体的生态恢复工程。该发明由三部分组成：竹排式浮床构件、水下固定装置和浮床框内基质与植物组合。其中竹排式浮床构件由下至上共四层：由毛竹排列而成的竹排层；透水土工布层；用毛竹构成框架，内充植物生长基质层；和尼龙网片层。上下层之间用8号铁丝固定成整体结构。该发明结构稳定，抗风浪效果好，材料便宜且无二次污染，能起到净化水质和美化景观的双重作用。

权利要求

1.一种竹排式生态浮床的制作方法，所述竹排式生态浮床由竹排式浮床构件，水下固定装置和浮床框内基质与植物组合三部分组成，其特征在于竹排式浮床构件由自下而上的四层结构组成；第一步制作底层竹排，用直径10mm的尼龙绳将40根长为5.0m、直径0.1m的毛竹捆扎固定成排，每隔0.5m捆扎一道，竹排的两端，距离顶端0.25m处，和中间距离顶端2.5m处，分别穿一根直径8mm、长5m的钢筋，钢筋由竹排两边穿出处用内径为8mm的六角螺母进行固定，并且钢筋的两端留出0.5m的空余长度；第二步在底层竹排上固定透水土工布，将宽4.0m、长4.1m的透水土工布放置于底层竹排正上方，竹排两端各空出0.45m，用8号铁丝固定于底层的空余钢筋；第三步安装竹框结构，11根长5m、直径0.1m的毛竹平行排列，每根毛竹之间间隔0.3m，每个空格的两端各排列三根长0.6m、直径0.1m的毛竹，毛竹之间用直径10mm的尼龙绳捆绑，并辅以直径8mm的钢筋加固，两端的钢筋固定方式与底层相同，中间的钢筋在每根毛竹的穿孔处都用内径8mm的六角螺母固定，所有钢筋两端都留0.5m的空余长度，将该竹框结构叠加于下面两层结构之上，该层的毛竹排列方向与底层竹排的方向垂直，叠加的效果是底层竹排两端各空出0.45m，竹框结构的两端各空出0.5m，用8号铁丝将竹框结构与底层竹排固定；第四步浮床基质的放置，将椰丝纤维填充于浮床的竹框结构中，填充厚度为0.1m；第五步网片层的安装，将宽4.0m、长4.1m、网眼尺寸为40mm×40mm的尼龙网片覆盖于竹框结构及基质之上，用8号铁丝将其各边固定于底下结构的空余钢筋和毛竹上。

说明书

一、技术领域

本发明属于生态环境工程技术领域，具体涉及新型竹排式生态浮床的制作、固定方法及植被修复方法。

二、背景技术

河流和湖泊是陆地生态系统的重要组成部分，然而人类长期的工农业活动极大地影响着河流、湖泊生态系统。近年来我国水域富营养化呈现加速恶化的趋势，河流、湖泊生态系统严重退化，导致了一系列的环境问题。目前水环境的治理已成为我国环境治理的重点和难点。生态浮床治理水环境的技术是通过植物生长过程中对水体中N、P等植物必需元素的吸收利用，及植物根系和浮床基质等对水体中悬浮物的吸附作用来去除水体污染物、净化水质，该理念目前已得到了广泛的应用。

经专利检索，国内外已有类似专利，如李先宁等设计的立体型生态浮床，该浮床利用生物多样性来净化水质，但工艺复杂，不易操作；又如李强等设计的一种水生植物浮岛群落营建载体床，实现了水体中水生植物浮岛群落的快速形成，但稳定性不够，只适用于内陆风浪中等及无风浪的水域；文献检索也表明国内外已有类似装置在科学实验中得到应用，如陈静等设计的应用于滇池草海生态修复工程的植物浮岛，该装置所用的植物基质是由植物体堆沤而成，可能对水体造成二次污染；而台湾的黄世铭发明的花飞碟生态景观浮岛虽然构成灵活、安装简单，但其价格昂贵，不适合大面积应用。因此，目前已有的设计还存在缺陷，有待改进。这些缺陷包括：(1)现有浮床主体结构的材料主要是泡沫塑料板、废旧轮胎及PVC塑料管等。如任红星设计的一种生态浮岛用泡沫塑料板作为材料；出云谕明(日本)设计的一种植物浮岛是以充气橡胶圈或废旧轮胎外胎为原料制作；李兆华等设计的一种全塑组合式植物水上栽培浮床以PVC塑料管为材料制作。这类设计的缺陷主要在于泡沫塑料板结构的浮床稳定性差，无法抵抗风浪的冲击，景观效果差，且容易造成二次污染；废旧轮胎结构的浮床对种植的植物种类有限制，也不具有景观效应；PVC管结构浮床的造价高，抗风浪能力弱，且容易老化，不易长期维持。(2)现有以毛竹为材料的浮床在制作过程中常常需要在毛竹上多次打孔来固定结构，导致浮床下水后因为毛竹进水，浮力不够而下沉。如胡春华等设计的用于消浪和净化水质的生物浮床。(3)现有竹排浮床没有挺水植物根系可以固着的基质，种植的植物大多为浮叶植物，景观效果单调。如黄民生等设计的一种竹排水龙装置。因此，设计一种新型的竹排式生态浮床很有必要，且需解决以下问题：浮床材料天然无污染，价格便宜，易得，耐用，景观效果好；浮床结构稳定，能保持足够的浮力，能够抵抗风浪等不利因素；浮床上能够种植挺水植物，更好地美化景观。

三、发明内容

本发明需要解决的问题是：

发明一种能应用于河道、湖泊生态恢复工程的生态浮床及其制备和使用方法。该生态浮床既能够大面积应用以净化水质，也可以点缀于水中起美化景观的作用，而且抵抗风浪的效果好，能够适用于风浪较大的开阔水域的生态综合治理。

本发明的技术方案：

本发明生态浮床由竹排式浮床构件、水下固定装置和浮床框内基质与植物组合三部分组成。

(1)竹排式浮床构件：构件由下至上共四层。最底层选择无二次污染、价格便宜且耐用的毛竹为材料，由40根长为5.0m、直径0.1m的毛竹排列而成，竹排宽4.0m，长5.0m，用直径10mm的尼龙绳捆扎固定成排，每隔0.5m捆扎一道。为了更好地保持竹排结构稳定，竹排的两端，距离顶端0.25m处，和中间距离顶端2.5m处，分别穿一根直径8mm、长5m的钢筋，钢筋由竹排两边穿出处用内径为8mm的六角螺母进行固定，并且钢筋的两端留出0.5m的空余长度。这么设计的好处是既能稳固结构，又只有三节竹子会进水，竹排仍然能够保持足够的浮力；两边留空是为了操作过程更方便地将各层连接固定。见图1。第二层是透水土工布层，宽4.0m，长4.1m，放置于底层竹排正上方，竹排两端各空出0.45m，用8号铁丝固定于底层的空余钢筋。见图2。第三层是长度不同的两种毛竹构成的竹框结构；11根长5m、直径0.1m的毛竹平行排列，每根毛竹之间间隔0.3m，每个空格的两端各排列三根长0.6m、直径0.1m的毛竹；毛竹之间用直径10mm的尼龙绳捆绑，并辅以直径8mm的钢筋加固，两端的钢筋固定方式与底层相同，中间的钢筋在每根毛竹的穿孔处都用内径8mm的六角螺母固定，所有钢筋两端都留0.5m的空余长度。将该竹框结构叠加于下面两层结构之上，该层的毛竹排列方向与底层竹排的方向垂直，因此叠加的效果是底层竹排两端各空出0.45m，竹框结构的两端各空出0.5m，这种使两端留空的设计是为了各层之间的固定更方便更牢固。用8号铁丝将竹框结构与底层竹排固定，这样构成完整的浮床结构。见图3。第四层是覆盖于三层结构上的一层尼龙网片，宽4.0m，长4.1m，网眼尺寸为40mm×40mm，用8号铁丝将其各边固定于底下结构的空余钢筋和毛竹上。见图4。以上四层结构的组合就是完整的竹排式生态浮床体。见图5。

(2)水下固定装置：采用重力式伞形固定装置，稳定性好；通过混凝土块和五根尼龙绳来实现。在浮床各边的中间分别系一根尼龙绳，直径为20mm，长度为3.5m，这四根尼龙绳的另一端连接在一起，并且连上第五根尼龙绳，其长度等于平水位水深加上年际水位变化的幅度，保证浮床能随水位变化而浮动，该绳子的一端与其他四根尼龙绳顶端相连，另一端固定于混凝土块表面的钢筋环上，混凝土块的尺寸为长0.5m，宽0.5m，高0.4m，钢筋环的直径为0.1m，钢筋环所用钢筋直径为20mm。见图5。混凝土块沉入水底，就能起到固定浮床的作用，而且浮床还能保持浮动性，在大风浪袭击或水位变化的情况下浮床不至于被打翻、下沉或将固定用的尼龙绳折断。

(3)浮床框内基质与植物组合：以椰丝纤维作为植物生长基质，椰丝纤维系纯天然植物纤维，无二次污染。该基质填充于浮床的竹框结构中，填充厚度为0.1m，能够满足植物根系固着的需要。见图6。基质的表面即是浮床构件的网片层，网片层起固定基质和植物的基部的作用；该基质的下面是透水土工布，既能保证椰丝纤维不会通过竹排的空隙漏出，也能保持水分的通透性，维持椰丝纤维的含水量，符合植物生长的需要。经筛选，选定四种挺水植物搭配种植：水芹、水蕹菜、黄菖蒲和千屈菜。以上四种植物都是多年生草本，易于栽种，具有去污能力，长势美观，绿化效果好；四种植物的生长季也有所错开，能保证浮床常年都有绿色植物生长。见图7。其中，黄菖蒲和千屈菜花色鲜艳，极具观赏性，种植于浮床中部：浮床四周种植水芹和水蕹菜，宽度为0.6m；为达到不同的景观效果，也可单种和2-3种混种。

本发明的效果在于：

获得了一种新型竹排式生态浮床。该发明的主体材料选择既无污染又便宜耐用，结构和固定装置设计方面较前人设计更稳定，植物生长基质的选择和固定方式更合理，植物选择也综合考虑了如去污能力、绿化效果因素，不仅能满足生态浮床净化水质和美化景观两大基本要求，而且稳定性和持久性好。因此该发明可以为湖泊或河道生态修复工程提供新的选择，能推动生态浮床应用于水体修复的技术的发展。

四、附图说明

图1竹排式生态浮床构件图，第一层

A：5m毛竹；B：尼龙绳；C：钢筋；D：螺母。单位：厘米

图2竹排式生态浮床构件图，第二层

E：透水土工布。单位：厘米

图3竹排式生态浮床构件图，第三层

A：5m毛竹；B：尼龙绳；C：钢筋；D：螺母；F：0.6m毛竹。单位：厘米

图4竹排式生态浮床构件图，第四层

G：尼龙网片。单位：厘米

图5竹排式生态浮床的构件及固定装置立体图

H：竹排；I：竹框；J：尼龙网；K：固定尼龙绳；L：混凝土块；M：钢筋环。单位：厘米

图6竹排式生态浮床的基质放置图

A：5m毛竹；B：尼龙绳；C：钢筋；D：螺母；F：0.6m毛竹；N：椰丝纤维。单位：厘米

图7竹排式生态浮床的植物配置图

A：5m毛竹；B：尼龙绳；C：钢筋；D：螺母；F：0.6m毛竹；O：水芹/水蕹菜；P：黄菖蒲/千屈菜。单位：厘米

五、具体实施方式

上述竹排式生态浮床的制作、安装、使用及维护方法。

生态浮床构件的制作，依据前面所述技术方案分层逐步制作完成：第一步制作底层竹排，用直径10mm的尼龙绳将40根长为5.0m、直径0.1m的毛竹捆扎固定成排，每隔0.5m捆扎一道；竹排的两端，距离顶端0.25m处，和中间距离顶端2.5m处，分别穿一根直径8mm、长5m的钢筋，钢筋由竹排两边穿出处用内径为8mm的六角螺母进行固定，并且钢筋的两端留出0.5m的空余长度。第二步在竹排上固定透水土工布，将宽4.0m、长4.1m的透水土工布放置于底层竹排正上方，竹排两端各空出0.45m，用8号铁丝固定于底层的空余钢筋。第三步安装竹框结构，11根长5m、直径0.1m的毛竹平行排列，每根毛竹之间间隔0.3m，每个空格的两端各排列三根长0.6m、直径0.1m的毛竹；毛竹之间用直径10mm的尼龙绳捆绑，并辅以直径8mm的钢筋加固，两端的钢筋固定方式与底层相同，中间的钢筋在每根毛竹的穿孔处都用内径8mm的六角螺母固定，所有钢筋两端都留0.5m的空余长度；将该竹框结构叠加于下面两层结构之上，该层的毛竹排列方向与底层竹排的方向垂直，叠加的效果是底层竹排两端各空出0.45m，竹框结构的两端各空出0.5m，用8号铁丝将竹框结构与底层竹排固定。第四步浮床基质的放置，将椰丝纤维填充于浮床的竹框结构中，填充厚度为0.1m。第五步网片层的安装，将宽4.0m、长4.1m、网眼尺寸为40mm×40mm的尼龙网片覆盖于竹框结构及基质之上，用8号铁丝将其各边固定于底下结构的空余钢筋和毛竹上。第六步植物栽种，将黄菖蒲和千屈菜种植于浮床中部；浮床四周种植水芹和水蕹菜，宽度为0.6m；为达到不同的景观效果，也可单种或2-3种混种。第七步当植物在浮床上正常生长后，将浮床放置到所要恢复的水域中。放置之前安装好如前所述的水下固定装置，放置过程就是将混凝土块沉入相应水域，使浮床漂浮于水面。放置的密度和组合方式可以根据具体需要来决定，可以大面积放置以更好净化水质，也可以排列成景观图案，还可以点缀于开阔水面。

该发明需要在植物生长季结束后收割一部分地上生物量，以防止下个生长季时植物密度太大。

实例：无锡太湖亮河湾湖滨带生态修复工程中生态浮床的应用

2008年无锡太湖亮河湾湖滨带生态修复工程中，本发明在淤泥质湖滨带的生态恢复与景观建设中发挥了其点缀景观的作用。该工程中用30个本发明装置点缀于湖面，不规则排列，在观景栈道和观景亭周围形成水上景观，可供参观者欣赏，同时净化水质。由于本发明的结构牢固，在太湖这种风浪较大的湖面依然能够保持稳定，不易被打翻或打沉，因此能发挥长效作用。