[发明专利]一种智能监测净水生态堰及构筑方法

权利要求书

1.一种智能监测净水生态堰，其特征在于所述智能监测净水生态堰包括生态混凝土堰体、混凝土防渗层、堰心填料体、植被层、汀步、风力/太阳能光伏发电装置、主控箱、微孔曝气装置、电子水位尺、多功能水质监测仪，其中：

所述生态混凝土堰体由生态混凝土浇筑于混凝土防渗层和河床底构成；

所述堰心填料体由填料层和微生物固化包埋箱组成，布设于混凝土防渗层上；

所述填料层自下而上依次由滤料层、过渡层、透水反滤层、营养土层组成；

所述微生物包埋箱由外固定箱体和内包埋囊组成，内包埋囊和外固定箱体通过卡扣的方式连接固定，外固定箱体固定镶嵌于填料层的背水侧；

所述植被层位于生态混凝土堰体的迎水坡面；

所述风力/太阳能光伏发电装置布设在生态混凝土堰体的迎水侧部分或布置于河渠两岸；

所述微孔曝气装置由防水空气泵、微孔曝气管盘组成，防水空气泵固定至汀步下侧或岸边，通过空气管连接微孔曝气盘，曝气管盘布设于填料层；

所述电子水位尺固定于河道边岸；

所述多功能水质监测仪固定于生态混凝土堰体的迎水面中部位置；

所述主控箱布设在河岸边，内部设置有蓄电池组、逆变器、主控模块、无线电通讯模块、数据储存模块，其中：主控模块根据电量情况控制电子水位尺、微孔曝气装置、多功能水质监测仪、风力/太阳能光伏发电装置的运行，接收到的水质水位的数据同步存储至数据储存模块并同时通过无线通讯模块传输至上位终端设备，当水质水位数据急剧变化，主控模块向终端设备发出警报信号实现预警功能；风力/太阳能光伏发电装置产生的电能通过线路传输至蓄电池组存储，蓄电池组输出电流经过逆变器调压调频后为微孔曝气装置、电子水位尺、多功能水质监测仪进行供电。

2.根据权利要求1所述的智能监测净水生态堰，其特征在于所述混凝土防渗层由不透水混凝土体浇筑而成。

3.根据权利要求1所述的智能监测净水生态堰，其特征在于所述滤料层由砂砾石、沸石、火山岩、陶粒、砂砾石中的一种或多种吸附性填料混合堆砌组成，材料级配粒径为2～12mm；过渡层由砂砾石、沸石、火山岩、陶粒、砂砾石中的一种或多种吸附性填料堆砌组成，材料级配粒径为8～24mm；透水反滤层由砂砾石、鹅卵石、石英砂、沸石、火山岩、陶粒等材料的一种或多种组成，材料级配粒径为18～32mm；营养土层由当地河漫滩土壤、河流细砂、水草营养泥混合而成。

4.根据权利要求1所述的智能监测净水生态堰，其特征在于所述微生物包埋箱的外固定箱体由PVC材料构成，箱体各面开1～5mm 的随机孔。

5.根据权利要求1所述的智能监测净水生态堰，其特征在于所述微生物包埋箱的内包埋囊内由三角网格状多孔通透的固定结构和水不溶性的生物凝胶聚合物构成。

6.根据权利要求1所述的智能监测净水生态堰，其特征在于所述植被层由表层生态混凝土和土壤、水生植物构成，水生植物类型选择挺水、沉水植物或者滨水护坡植物，种植密度为8～24株/m³。

7.根据权利要求1所述的智能监测净水生态堰，其特征在于所述风力/太阳能光伏发电装置由小型风力发电机、光伏发电设备、管道线路构成，整个装置通过金属固定杆管固定于生态混凝土堰体的迎水侧部分或河渠两岸。

8.根据权利要求1所述的智能监测净水生态堰，其特征在于所述电子水位尺由数字式水位传感器、微芯片控制器和防水外壳组成，通过防水线路连接至主控箱的主控模块，数字式水位传感器随时监测水位数据，水位数据通过微芯片控制器按照设定的频率传输至主控模块。

9.根据权利要求1所述的智能监测净水生态堰，其特征在于所述多功能水质监测仪由可拆卸水质指标传感器模块、主体结构、固定线槽、外壳组成，水质指标传感器模块通过接口插入主体结构，主体结构和水质指标传感器模块通过外壳包裹保护，外壳通过固定线槽固定于生态混凝土堰体的迎水面中部位置。

10.一种权利要求1-9任一项所述智能监测净水生态堰的构筑方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一、确定拟建设生态堰的规模和形态，进行堰坝体结构设计和模块系统设计，确保堰坝体满足工程安全性需求和系统稳定运行；准备好前期导流排水、河道清淤、地基处理建设工作，确定堰坝体、岸边主控箱、电子水位尺和多功能水质监测仪布设位置；

步骤二、在河床浇筑混凝土防渗层，养护至混凝土防渗层基本成型后浇筑生态混凝土，布设金属固定杆管和横向水电管路，养护至浇筑的结构稳定；

步骤三、分层填筑堰心填料体的滤料层、过渡层、透水反滤层，铺设工作的同时布设微生物包埋箱的外固定箱体和微孔曝气装置的微孔曝气盘；

步骤四、安装布设风力/太阳能光伏发电装置，在河岸边布设装配主控箱，同时铺设好水电线路，做好密闭和管网检测工作；

步骤五、布设电子水位尺，固定多功能水质监测仪，在汀步固定微孔曝气装置的防水空气泵；

步骤六、在堰心填料体的透水反滤层上铺设覆盖一层无纺布，铺设营养土层，在营养土层预定位置埋入水生植物草籽或者植物幼苗；在生态混凝土迎水面铺设土壤，在土壤中预埋植物草籽或者植物幼苗；在微生物包埋箱的外固定箱体内放入培养好净水微生物的内包埋囊；在营养土层和植物层均匀浇洒水；

步骤七、逐渐通水运行，反复调试监测控制系统，确保电子水位尺、多功能水质监测仪稳定安全运行，每隔一定时间段检查记录主控箱、终端设备运行状况。