一种具有自净化功能的人工湖泊结构及其施工方法与流程

本发明涉及人工湖泊建造技术领域，具体而言，涉及一种具有自净化功能的人工湖泊结构及其施工方法。

背景技术：

当前人工湖泊为节约用地，大量减少了湖泊边缘浅水区的面积，导致湖泊基本只有深水区，缺少周边生态系统的支持，基本只能蓄水，缺少自我净化能力，而缺乏生态承载能力，很多湖泊甚至成为了一滩死水。

针对该人工湖泊的现状，需要对现有的人工湖泊构型进行改进，而由于人工湖泊由于面积较小且结构简单，每种类型的生物只能有单一的物种生存下来，很不利于动物的多样性。现有的做法中大多是给湖泊内增加人造的复杂地形，给各种生物都有一定的生存空间，并达到具备自净化功能的目的，而这种地形复杂程度大大增加或过于复杂后，存在施工复杂且施工周期长的缺点。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于克服现有人工湖泊为保证生物多样性和自净化功能而存在地形过于复杂的问题，而提供一种具有自净化功能的人工湖泊结构，该人工湖泊结构结构简单，设计合理，尤其通过护台和岛礁区的设置，能够保证各区域之间相对独立，保证生物的生存空间，同时能够达到湖泊具有自净化功能的目的；

本发明的第二个目的在于克服现有人工湖泊为保证生物多样性和自净化功能而将地形设计复杂的问题，而提供一种上述人工湖泊结构的施工方法，基于该人工湖泊结构的规划设计，能够大大缩短施工周期和降低施工难度。

本发明的实施例是这样实现的：一种具有自净化功能的人工湖泊结构，包括从基面凹陷形成的槽型空间，槽型空间内至少划分为浅水区域、深水区域和过渡区域，深水区域位于浅水区域和过渡区域之间，浅水区域底部填充有淤泥，且浅水区域与深水区域的交接处之间设置有护台，护台用于阻挡深水区域内的漂浮物或悬浮物进入至浅水区域内；过渡区域与深水区域之间设置有岛礁区域，岛礁区域由石笼堆砌而成，且堆砌高度高于液面；过渡区域与槽型空间的槽壁之间填充有碎石。

进一步地，沿浅水区域的周向，深水区域包覆浅水区域，深水区域与浅水区域交接处的护台连续设置；沿深水区域的周向，岛礁区域包覆深水区域。

进一步地，岛礁区域包括多个岛礁体和多组过滤网，多个岛礁体与多组过滤网交替连接，并围合成用于包覆深水区域外沿的环状体。

进一步地，岛礁体靠近深水区域的一侧设置有支撑斜坡，沿岛礁体顶部至底部的方向，支撑斜坡远离岛礁体的一侧表面朝靠近深水区域的一侧倾斜。

进一步地，护台顶部具有供培栽藤蔓植物的栽培部。

进一步地，护台包括多个可相互拼接的护台体，护台体内加工有容纳腔，护台体顶部开设有与容纳腔连通的安装插口，安装插口处设置有栽培箱，栽培箱顶部开口，且栽培箱底部位于容纳腔内，栽培部设置于栽培箱内，容纳腔内设置有用于顶升栽培部并使栽培部脱离栽培箱的顶升机构。

进一步地，顶升机构包括两组抬升组件，两组抬升组件设置于栽培箱两侧，抬升组件包括台板和滑杆，滑杆下端从护台体的顶部活动穿插至容纳腔内，台板固定在滑杆上端，且台板一侧延伸于护台体顶部的安装插口处，并对栽培部脱离栽培箱进行限制，两组抬升组件中的滑杆的下端之间固定有连杆，连杆上固定有顶升柱，顶升柱上端竖直且活动穿过栽培箱并与栽培部接触。

进一步地，相邻护台体中，相邻的台板之间可拆卸地安装有过滤网。

进一步地，护台体的容纳腔内设置有两块连接座，两块连接座分别固定于护台体用于拼接的两侧内壁，且每个连接座上加工有插接滑孔，插接滑孔靠近与其连接的护台体内壁的一侧贯通护台体的侧壁，其中一个插接滑孔内设置有滑块，滑块能够与相邻护台体的其中一个插接滑孔相互插接配合；连杆下表面固定有驱动滑块滑动的控制组件，控制组件包括短杆、触发杆和联动杆，联动杆沿滑块的滑动方向穿过连接座并与滑块固定连接，触发杆上端通过短杆与连杆固定连接，触发杆下端倾斜并活动穿过联动杆，触发杆的下端朝远离滑块的一侧倾斜。

一种上述的人工湖泊结构的施工方法，按照浅水区域、深水区域、岛礁区域和过渡区域所规划的位置依次对浅水区域、深水区域、岛礁区域和过渡区域进行施工。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的人工湖泊结构通过规划浅水区域、深水区域、岛礁区域和过渡区域，各功能区域能够用于供不同类型的生物生存，从而保证了生物的多样性，并且通过护台和岛礁体进行区域阻断，使得各区域之间相对独立，更加有利于长期保留生物多样性；此外，各区域内可配置不同生态圈，相邻生态圈之间干扰或影响较小，使得各个生态圈内能够充分且自主地进行自我净化，从而保证整个湖泊较好的自净化能力。

本发明实施例提供的施工方法，基于上述的人工湖泊结构的规划设计，可直接进行建造施工，各区域之间分隔明确、水平相邻，整个人工湖泊结构简单合理，从而使得整体施工能够大大降低施工难度和缩短施工周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的人工湖泊结构的结构示意图；

图2为图1的a处放大示意图；

图3为图1的a-a剖面图；

图4为本发明实施例提供的护台体的结构示意图。

图标：1-浅水区域；2-深水区域；3-过渡区域；4-护台；5-过渡区域；6-支撑斜坡；41-护台体；42-栽培部；51-岛礁体；52-过滤网；401-安装座；402-座体；403-容纳腔；404-栽培箱；405-滑杆；406-台板；407-过滤网；408-支杆；409-挂孔；410-连接座；411-滑块；412-顶升柱；413-连杆；414-短杆；415-触发杆；416-联动杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1和图3，本实施例提供的一种具有自净化功能的人工湖泊结构包括从基面凹陷形成的槽型空间，此处的基面主要是指地表面或立设于地基上的其余平台的上表面，并且凹陷的方式自然形成或人工挖设均可，只需要满足形成内凹或下凹的空间要求即可。该槽型空间内至少划分为浅水区域1、深水区域2和过渡区域3，当然，还可以规划更多的功能型区域，此处仅以为达到本发明目的而必须设计几个功能型区域来展开描述。具体地，深水区域2位于浅水区域1和过渡区域3之间，即表示深水区域2将浅水区域1和过渡区域3进行隔离，能够减少过渡区域3对浅水区域1的影响。

所述浅水区域1底部填充有淤泥，底部地形可允许一定的起伏，平均水深可优选为50～110cm范围内，同时也可栽培水生树木形成湿地。还可在浅水区域1内栽培浅水生植物如荷花等，底部的淤泥含有大量微生物，微生物作用明显，净化作用较强，能够保证整个浅水区域1的生态系统具备较好的自净化能力。所述浅水区域1与深水区域2的交接处之间设置有护台4，能够防止深水区域2对浅水区域1进行冲刷，导致浅水区域1内的淤泥进入深水区域2，以使浅水植物不宜扎根生长，成活率大大降低，护台4能够对浅水区域1起到较好的保护作用。此外，护台4用于阻挡深水区域2内的漂浮物或悬浮物(如动物尸体、垃圾杂物、泡沫和腐烂的水体污染物)进入至所述浅水区域1内。深水区域2的水深可达3～5m范围，是主要的储水区域，也是深水生物的主要活动场所，本区域可通过沉降的方式，达到自我净化的目的；同时配合其内的动植物作用，对水体内的有机质垃圾进行降解消化，由此来增加自我净化的能力。

为了防止过渡区3对深水区域2造成过大影响，过渡区域3与深水区域2之间设置有岛礁区域5，即岛礁区域5的主要作用是将过渡区域3和深水区域2分隔开，该岛礁区域5主要由石笼堆砌而成，且堆砌高度高于液面，即岛礁区域5的顶部在水位可控的情况下需露出在水面之上，能够起到较为充分的隔离效果。由于岛礁区域5由石笼堆砌而成，能够形成大量的洞穴，适宜各种生物生存繁殖，岛礁区域5上可以种植灌木、花草、少量乔木等观赏植物，形成良好的景观。此外，整个岛礁区域5能够阻挡来自大量雨水和洪流的冲击，并同时阻挡泥沙、碎石、漂浮的树木和污染物等，进而保证深水区域2内的水环境相对稳定，有利于深水区域2内的动植物生衍繁殖，为深水区域2对水体净化提供前提的结构条件。

在本实施例中，岛礁区域5采用不连续的设置，即岛礁区域5包括多个岛礁体51和多组过滤网52，多个岛礁体51与多组过滤网52交替连接，其中，交替连接是指相邻岛礁体51之间连接过滤网52，相邻过滤网52之间l连接岛礁体51，形成间隔交替的连接形式，当然，在其他实施例中，多个岛礁体51和多组过滤网52的交替形式也可以采用除一隔一之外的形式，如二隔一，二隔二等。过滤网52采用钢筋过滤网，通过扣接、螺接、插接或者连接件的方式与岛礁体51连接，过滤网52主要是为了过滤来自过渡区域3的垃圾杂物，以及防止过渡区域3内的碎石滚落进深水区域2。此外，所述岛礁体51靠近深水区域2的一侧设置有支撑斜坡6，支撑斜坡6能够为岛礁体51提供充足支撑，从而巩固整个岛礁区域5，能够承载更大的冲击力。沿岛礁体51顶部至底部的方向，支撑斜坡6远离岛礁体51的一侧表面朝靠近深水区域2的一侧倾斜，对岛礁体51形成三角支撑。支撑斜坡6可由外部石料堆砌，也可由建筑石料垃圾丢弃形成，由此能够形成孔洞，为深水区域2的动植物提供生活场所，便于形成生物多样性。

在岛礁区域5上可以种植少量陆生植物，在岛礁区域5与槽型空间的槽壁之间为过渡区域3，在过渡区域3内与槽型空间的槽壁之间填充有碎石，即形成置石消能区，用于阻挡来自湖案的雨水洪流和杂质，对雨水洪流进行消能。整个浅水区域1、深水区域2、岛礁区域5和过渡区域3可以从一侧至另一侧依次分布，也可以由内向外类似于同心环形式依次分布，本实施例中采用后者，具体地，沿浅水区域1的周向，深水区域2包覆浅水区域1，即以浅水区域1作为中心，深水区域2呈环状并包覆在其外周，深水区域2与浅水区域1交接处的护台4连续设置，即表示护台4需要设计为环状来起到较好的阻隔作用。沿深水区域2的周向，岛礁区域5包覆深水区域2，即表示所有的岛礁体51和过滤网52围合成用于包覆深水区域2外沿的环状体。上述的环状除标准的圆环状，也可以是类似于圆环的形式，还可以是首尾相接的多边形环状。

将整个人工湖泊结构采用同心环的分布形式，不仅外观上更加美丽耐看，而且能够使浅水区域1远离湖岸，从而保证浅水区域1的生态稳定。本实施例还提供了一种上述人工湖泊结构的施工方法。具体地，按照浅水区域1、深水区域2、岛礁区域5和过渡区域3所规划的位置依次对浅水区域1、深水区域2、岛礁区域5和过渡区域3进行施工，本实施例中即从内向外依次施工，先施工湖心的浅水区域1，然后施工深水区域2，接着岛礁区域5，最后为过渡区域3和湖岸。以半径100米的人工湖泊为例，参数为：浅水区域1外围半径30米，水深0.6-0.8米，深水区域2外围半径55米，水深3-5米，岛礁区域5的内外径之差上部为6米，下部为11米，过渡区域3宽约10米，水深约1.5米。

第一步先施工浅水区域1：先土方开挖，形成四面高，中间低0.5m-1m的凹槽结构，边部堆砌建筑垃圾，或者石笼，或者直接浇注混凝土形成护台。接着凹槽回填淤泥：淤泥顶距离设计水位0.3-0.5m，地形可有一定的起伏，蓄水后，形成浅水和湿地混合区域，护台4处可移栽藤蔓植物。然后沿浅水区域1四面开挖，自然放坡，坡度较缓。第二步施工深水区域2：采用挖土机械分层分段开挖，土方用车辆外运。对湖底区域进行处理，并用建筑垃圾堆放形成起伏的湖底。第三步进行岛礁区域5施工：堆砌石笼形成岛礁区域5的主体结构，然后回填土方，使其露出水面，并压实形成岛礁外形。开挖临深水区一侧，自然放坡，坡度较大，然后从坡底开始堆放建筑垃圾，形成的支撑斜坡6的坡度不小于1:1。第四步开挖过渡区域3一侧，自然放坡，坡度较缓，最后施工过渡区域3及湖岸施工，在过渡区域3回填碎石，构建驳岸置石消能区。

本实施例中，所述护台4顶部具有供培栽藤蔓植物的栽培部42，通过将水生藤蔓植物培栽到护台4上，水生藤蔓植物不仅能够阻挡深水区域2的垃圾进入浅水区域1，构成天然的过滤屏障，动物尸体在水生藤蔓植物的阻挡下，慢慢沉入深水区域2的湖底，进而为深水区域2底部动物提供食物源，达到自我净化的目的，还能为湖心浅水区域1周围构建天然湿地绿植圈，促进水生生态系统的构建。护台4整体可采用石笼堆砌，但为了充分提高护台4的阻隔性能，护台4采用耐水耐腐蚀的硬质塑料制作，能够较好的阻挡过滤作用。护台4采用预先定制形式，在施工现场或施工完毕后进行拼接安装，请参阅图2和图4，所述护台4包括多个可相互拼接的护台体41，多个护台体41能够相互拼接为环状的护台4，从而对浅水区域1和深水区域2之间进行充分的阻隔。

以单个护台体41为例展开说明，所述护台体41包括底部的安装座401和固定在安装座401上的座体402，安装座401用于卡接在浅水区域1边沿的卡槽内，即安装座401卡嵌在该卡槽内，能够使得整个护台体41安装在浅水区域1与深水区域2的边界处。在该卡槽与安装座401之间填充塑料或海绵，进一步增加安装座401的卡嵌稳定性。在护台体41即座体402内加工有容纳腔403，护台体41顶部开设有与容纳腔403连通的安装插口，在安装插口处设置有栽培箱404，该栽培箱404顶部开口，且栽培箱404底部位于容纳腔403内，所述栽培部42设置于栽培箱404内，即表示容纳腔403作为内置空间，其仅与护台体41顶部的安装插口连通，在安装插口处成型有栽培箱404，成型方式采用一体熔接，栽培箱404将整个安装插口密封，从而保证容纳腔403处于封闭环境内。栽培部42主要是指栽培容器，板状、碗状或槽状均可。将栽培土填装在栽培部42处，即可培栽水生植物。

为了方便对栽培部42进行取出，所述容纳腔403内设置有用于顶升栽培部42并使栽培部42脱离栽培箱404的顶升机构，顶升机构可以是常规的直线驱动机构，如齿轮齿条、丝杆组件或伸缩缸等。本实施例中，所述顶升机构包括两组抬升组件，两组抬升组件设置于栽培箱404的两侧，以单组抬升组件为例展开说明，所述抬升组件包括台板406和滑杆405，所述滑杆405下端从护台体41的顶部竖直并活动穿插至容纳腔403内，所述台板406固定在滑杆405上端，且台板406一侧延伸于护台体41顶部的安装插口处，并对栽培部42脱离栽培箱404进行限制，即阻挡栽培箱404脱离安装插口。在另一些实施例中，与台板406连接的滑杆405可以是多根，多根滑杆405相互平行，能够增加台板406上下滑动的导向性。两组抬升组件中的任一滑杆405的下端之间固定有连杆413，连杆413作为下限位，可防止滑杆405上移过多并脱离护台体41，同样地，在两组抬升组件中的任一滑杆405的上端之间固定有支杆408，支杆408作为上限位，可防止滑杆405下移过度。

所述连杆413上固定有顶升柱412，所述顶升柱412上端竖直且活动穿过栽培箱404底部并与栽培部42接触，当上移台板406时，能够通过顶升柱412与栽培部42的相互作用并将栽培部42顶升，从而便于拆下或拿出该栽培部42。当然，顶升柱412穿过栽培箱404处设置有o型密封，既能够保证顶升柱412滑动顺畅性，还能保证密封性能。本实施例中，相邻护台体41中，相邻的台板406之间可拆卸地安装有过滤网407，即表示相邻的护台体41中，相互靠近的台板406之间设置该过滤网407，能够进一步起到阻挡漂浮物的作用。具体地，在台板406上加工有挂孔409，过滤网407两端固定有插杆，且过滤网407通过其端部的插杆与挂孔409相互插接来实现可拆卸的目的。

为了实现相邻护台体41之间的便捷拆装式拼接，所述护台体41的容纳腔403内设置有两块连接座410，两块连接座410分别固定于护台体41用于拼接的两侧内壁，且每个连接座410上加工有插接滑孔，该插接滑孔靠近与其连接的护台体41内壁的一侧贯通护台体41的侧壁，即表示连接座410固定在某一侧(用于拼接)内壁上，该插接滑孔贯通该侧内壁。单个护台体41内，其中一个插接滑孔内设置有滑块411，滑块411能够与相邻护台体41的其中一个插接滑孔相互插接配合，即表示相邻的护台体41中，一者的滑块411能够与另一者的插接滑孔相互插接。所述连杆413下表面固定有驱动滑块411滑动的控制组件，本实施例中，所述控制组件包括短杆414、触发杆415和联动杆416，所述联动杆416沿滑块411的滑动方向穿过该侧的连接座410并与滑块411固定连接，同样地，穿查处设置有同前述o型密封功能相同的o型密封。所述触发杆415上端通过短杆414与连杆413固定连接，所述触发杆415下端倾斜并活动穿过联动杆416，所述触发杆415的下端朝远离滑块411的一侧倾斜，当连杆413带动触发杆415上移时，能够通过斜向限位作用，使联动杆416朝远离滑块411的一侧滑动，从而使滑块411收回至插接滑孔内并解除连接的目的，反向运动则达到连接的目的。将待拼接护台体41初步定位到浅水区域1边沿的卡槽内，可通过对滑杆405进行提拉或下压，达到相邻护台体41拆装的目的，同时也能达到可取出栽培部42的目的，尤其是后期需要更换水生植物，通过对对应的护台体41进行拆卸，以便于选择只更换水生植物或更换整个护台体41的目的。

本实施例提供的人造湖泊各功能区既相互连接，但又有所隔断，各功能区既相互分开，又相互联系。相较于传统湖泊，虽然增加了较多的浅水区域，但深水区深度较深，护坡、地脊等结构本身空隙很大，能够储蓄很多水，淤泥本身含水就很大，总的蓄水能力还是很强，同时本发明能形成丰富稳定的生态系统，包括湖心区的浅水湿地生态系统，深水区生态系统，过渡区生态系统，岛礁和湖岸生态系统，带来的生态和环境效益是传统人造湖泊所不能比拟的，本发明能形成更好的景观效果，层次分明，景观丰富。因为存在过渡区的缓冲和岛礁区的隔离，发生无预警的深水溺亡的可能性大幅减小，安全性相对较高，可用于海绵城市，生态养殖，公园景观等，应用前景较广，

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。