《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》是河海大學於2004年12月27日申請的發明專利，該專利申請號為200410065916，公布號為CN1632231，專利公布日為2005年6月29日，發明人是王超、王沛芳、侯俊。該發明涉及一種環境保護型河道護坡設施，特別涉及對以面源形式進入河道的污染物質具有截留淨化效果的景觀型多級階梯式人工濕地護坡系統成型方法。
《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》採用無砂混凝土樁、板嵌插形成樁板構件，在河道岸坡上形成從岸坡至河床一排排由高至低的護坡系統，樁板臨岸一側設定植物種植區，內有填料，板臨岸一面上設定土工布，使面源污染物從河岸向河道流經時，植物種植區內種植的植物吸收污染水中的富營養成分，填料表面生成生物膜吸附降解污染物，經過此級處理的污水繼續下滲或溢流，進入第二排，依次逐級下去，最後污水得到較大程度的淨化後流入河道。解決了自然式、硬質和生態型護坡的缺陷。結構簡單，易於工業化生產，施工量小，節省用地，美化景觀。
2010年11月15日，《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法
- 公布號：CN1632231
- 公布日：2005年6月29日
- 申請號：200410065916
- 申請日：2004年12月27日
- 申請人：河海大學
- 地址：江蘇省南京市鼓樓區西康路1號
- 發明人：王超、王沛芳、侯俊
- 代理機構：南京蘇科專利代理有限責任公司
- 代理人：孫鷗
- Int.Cl.：E02B3/12
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2004年之前已有的河道護坡技術有自然式護坡、硬質護坡和生態型護坡。
自然式護坡就是利用根系發達的植物，將其種植在河道的坡道上，使之固土防沙、防止水土流失，滿足生態環境需要，保持自然景觀效果，從而達到護固土目的。但這種自然式護坡方式存在著穩定性差的缺陷，易被雨水沖刷形成深溝，長期浸泡在水下或河道流速過大均會影響其穩定性，對以面源形式進入河道的污染物質的清除作用有限，且占地面積大。
硬質護坡通常是指在河邊坡道上採用漿砌或乾砌塊石、現澆混凝土、預製混凝土塊體等結構，尤其是在城市河道護岸工程中大都採用直立式混凝土擋土牆。這些結構占地較少，對於保持岸坡的穩定性、防止水土流失及防洪安全都有一定的作用，但也在不同程度上對岸坡的景觀環境和生態產生了不良的影響：其所用材料（包括鹼化骨料）的水化反應、炭化反應及各種添加劑（如早強劑、抗凍劑、膨脹劑等） 在水中發生的反應影響了水體質量；其對河道坡面採取的封閉形式使得植物和微生物難以在此生存繁衍，嚴重破壞了生物多樣性，造成水體與陸地生態環境惡化，對以面源形式進入河道的污染物質難以清除，施工量較大，成本較高。
2004年之前普遍採用的生態型護坡技術有多種方式，如採用土工材料複合種植基、鐵絲網與碎石複合種植基、土工材料固土種植基、植被型生態混凝土、水泥生態種植基以及土壤固化劑等對河岸、邊坡進行護坡，對穩定岸坡結構有較好效果，並且對岸坡景觀進行了一定的改善，但是對截留面源入河污染物的作用非常有限，且有機膠結材料成本實在太高，當場進行施工且施工量也很大，推廣使用受到了限制。
發明內容
專利目的
《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》的目的就在於克服上述各種河道護坡技術的各自缺陷，研製一種綜合性效果佳的河道護坡技術。
技術方案
《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》包括板、樁構成的板樁構件，打樁入岸坡地內，板面向河床設定，在板樁構件向坡一側設定植物種植區，植物種植區內裝有填料及種植植物，板樁構件在岸坡上從高至低一排排設定。
改善效果
《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》的優點和效果在於能夠穩定河道岸坡，同時具有良好的透 水性，降雨徑流進入河道邊坡後，以下滲和溢流的方式，經過系統的逐級處理後進入河道。卵礫石、粗砂和土壤等填料和植物根系表面生長了大量微生物並形成生物膜，當降雨徑流攜帶大量污染物進入河道岸坡時，徑流中的SS（固體懸浮物）被填料包括卵礫石、粗砂和土壤及植物根系阻擋截留，有機質通過生物膜的吸附及同化、異化作用而得以清除；植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍微環境中依次出現好氧、缺氧和厭氧現象和交替環境，因而保證了徑流水中的氮、磷不僅能被植物及微生物作為營養成份直接吸收，而且還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對磷的過量積累作用從徑流中去除，達到截留污染物進入河道的目的和效果；河道中的水經過該岸坡時，通過上述過程也能得到相當程度的淨化；然後，對填料進行定期更換和收割植物，最終把污染物從河道系統中徹底清除掉。
該發明種植了茭草、蘆葦和灌木等植物，美化了河道岸坡，呈現出層層階梯式綠色景觀。可以在產業上進行大批量生產，形成預製件，基本避免現場施工的諸多不便和帶來的不良影響，只要在現場河道岸坡上安裝即可，節省了用地。
附圖說明
圖1《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》示意圖。
圖2樁板構件結構示意圖。
圖3樁板在河道岸坡上的平面分布圖。
權利要求
1.景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法，包括板、樁構成的板樁構件，打樁入岸坡地內，板面向河床設定，在板樁構件向坡一側設定植物種植區，有植物及填料，板樁構件在岸坡上從高至低一排排設定。
2.根據權利要求1所述的景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法，在植物種植區內加入的填料包括卵礫石、粗砂、土壤。
3.根據權利要求1所述的景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法，其特徵在於樁兩側有凹槽，板一側嵌入樁的凹槽內，另一側嵌入另一樁的凹槽內。
4.根據權利要求1、3所述的景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法，其特徵在於板、樁採用無砂混凝土預製而成。
5.根據權利要求1、3所述的景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法，其特徵在於在樁板構件的板的背水面上設定土工布。
實施方式
如圖1、2、3所示，在河道的岸坡12（邊坡）上按一定排列規 律打入混凝土樁9，混凝土樁9的兩側有凹槽，混凝土板10的一側嵌入，另一側嵌入另一混凝土樁9的凹槽內，構成混凝土板樁構件1，一直連線下去，形成從河道岸坡12底部（高於常水位）逐漸向上直至坡頂的排列；混凝土板10有兩面，一面臨水，一面臨岸，混凝土板10採用無砂混凝土，具有良好的透水性；在混凝土板樁構件1中的混凝土板10背水（河床）的一面上設定土工布11，阻止土、砂透過；在每一排混凝土板樁構件1面向岸坡的一側單元即植物種植區，有植物和填料，填料包含卵礫石2、粗砂3以及土壤4；然後在每一排植物種植區內種植植物，從下至上可依次種植不同植物，本例中依次灌木8、蘆葦7、茭草6等，形成不同植物的階梯式景觀效果，當然也可依次種植其他植物；在最下層的混凝土板樁構件1與河床之間的坡角堆設塊石5。形成了景觀型多級階梯式人工濕地護坡系統。
當面源污染物從河道兩岸向河道流經時，首先遇到該發明，即面源污染物流入混凝土樁9與混凝土板10構成的混凝土樁板構件1，從上向下先進入第一排混凝土樁板構件1的單元中，植物種植區內種植的灌木植物8吸收污染水中的富營養成份，填料包括卵礫石2、粗砂3和土壤4表面生成生物膜吸附降解污染物；由於無砂混凝土板樁構件1具有良好的透水性，經過此級初步處理的污水繼續下滲或溢流，進入第二排混凝土板樁構件1單元中，依次逐級下去，經過蘆葦7、茭草6吸收富營物質生長，經過多級的吸收、吸附和降解，最後污水得到較大程度的淨化後流入河道，從而達到截留入河污染物質的目的。
種植的植物可以根據需要選擇，並不僅局限於該發明的描述。通過及時、定期更換填料和收割植物，可以最終把污染物從河道中去除。
該發明的混凝土板樁構件1可以在工廠里預製生產，然後在現場安裝即可，非常簡單、方便。該發明中的板10、樁9採用無砂混凝土製成，既堅固又具有透水性。
該發明在具體的實施過程中，取得了較好的效果。
日期 | 項目 | COD | NH4-N | NO3-N | TN | TP | SS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
2004年 7月8日 | 進水水質 | 96.3 | 12.15 | 8.96 | 37.56 | 1.67 | 295 |
出水水質 | 17.33 | 3.00 | 3.25 | 7.85 | 0.24 | 31 | |
去除率 | 82% | 75.3% | 63.7% | 81.3% | 85.4% | 89.5% | |
2004年 8月16日 | 進水水質 | 83.4 | 18.34 | 9.8 | 40.25 | 1.73 | 243 |
出水水質 | 12.59 | 3.98 | 3.64 | 7.85 | 0.23 | 19 | |
去除率 | 84.9% | 78.3% | 62.9% | 80.5% | 86.8% | 92.2% |
由此可見，該發明對污染物質的去除率非常高，經過處理後進入河道的水質滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準，符合河道水環境質量要求。
榮譽表彰
2010年11月15日，《景觀型多級階梯式人工濕地護坡成型方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
