[0001] 本实用新型涉及排水系统技术领域，具体涉及一种智能化稳定排口生态优化系统。

[0002] 水环境综合整治的基本思路是立足问题流域现状，通过截污点、面源污染、提标改造过程厂网、生态恢复自然河湖以及循环配置水资源等来实现水体黑臭现象的彻底消除。但是消除黑臭水体只是水环境综合治理的第一步，建设河湖健康生态体系，最终实现黑臭水环境转为清水型生态系统才是水环境综合治理的最终目标。

[0003] 当前城镇流域基本消除了河道黑臭问题，且为了长效保持水生态健康，目前存在大量已修复厂网配套的排口河道生态修复工程。而由于针对各污染物(如NH3‑N、BOD5)的去除，底泥疏浚和生态浮岛的组合作用能有效控制内源污染，因此底泥疏浚和生态浮床的组合措施在当前已修复河道工程中实践较多。由上述工程综合改造过后的河道经过人为干预治理和生态恢复后，在无大幅度流量波动的情况下，水体基本能呈现清澈明净、水草丰茂、鱼翔浅底的景象，但近排口城市河道因其担负着流域泄洪与循环调水的功能无法保证其已经生态修复好的生境因强烈的水位波动以及泄洪冲击而扰动已修复好的河湖底泥环境、水生植物生长状态以及水面景观等，由此本实用新型以智能水位预警辅助排口消能，同时适宜增加蓄水装置，通过智慧化控制提高近排口河道生态系统稳定，以保障整体流域的稳定健康发展。实用新型内容

[0004] 本实用新型提出的一种智能化稳定排口生态优化系统，可至少解决上述技术问题之一。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

[0006] 一种智能化稳定排口生态优化系统，包括水位预警消能系统，水位预警消能系统是在河道排口前安装液位传感器，排口采用液压下开式堰门，堰门的启闭由前后液位差链接地上控制中心，通过数据反演控制完成，整体形成泄洪时水位上升，预警系统报警，下开式堰门上升，起到初始排水时的缓冲消能；液压下开式堰门后段因地制宜的设置配套河道缓冲坡，具体要求遵循：平原地区单级跌水高度不超过0.3m，山丘区单级跌水根据地形地貌实际合理确定。即当排口有泄洪需求时，液压下开式堰门全开，此时河道缓冲坡起到二次减缓排口过水流速的效果，此部分即为水位预警消能系统。

[0007] 进一步的，瞬时水储存、净化系统，是能进一步起到过水消能(减速)的系统，其包含的固液分离井(渠)具体设计参数为：

[0008] 液面负荷6.0～12m3/m2·h；

[0009] 固液分离井(渠)截面积取值限定在 其中Vmin～Vmax取值为斜板上升流速，即：0.4mm/s～0.6mm/s；

[0010] 固液分离井(渠)深h的改造条件限定在h≥H标+1.0m，其中H标为市政收水井标准高度；

[0011] 固液分离井内设斜板沉淀结构，其斜板(管)长度取值0.8～1.0m，倾角取值50°～60°，斜板间隔80mm～100mm，底部设置倾角为50°或55°的污泥沉降室；

[0012] 固液分离井或者固液分离渠的区别以排口连接河道级别确定，当排口汇合河道宽度不超过4m时，设置固液分离渠，当排口汇合河道宽度超过4m时，设置固液分离井，理由是河道宽度不足4m时，施工渠道较方便，可在存储足够水量的同时减缓过水流速，且为后续水生态系统的维护存贮充足水源；但河道宽度超过4m时，修建固液分离井虽然储水作用不明显，但仍可对过水流速的减缓以及对后续生态系统植物根系的维护起到有效保温、加药、杀菌等作用；

[0013] 所述的固液分离井(渠)即为本实用新型所述的瞬时水储存、净化系统，对流经溢流堰门的水起到二次消能(减速)的效果，同时其出水溢流进入澄清中间井(渠)，能起到短时间(≤15min)存储水量和消减水流速的效果，此处提到的固液分离井(渠)通过井(渠)内设置的斜板(管)对进入的水中包含的大颗粒污染物起到过滤分离的“净化”效果，底部的污泥沉降室连接抽水管道由地面可移动的潜污泵控制，可定期清理沉降污泥的同时，还能成为已修复生态系统的储备水源；

[0014] 进一步的，排水经过固液分离井(渠)后通过溢流口进入澄清中间井(渠)，具体区别同固液分离井(渠)的区分原则一致。澄清中间井(渠)出水方式设计为清水溢流孔，孔径水流经n个清水溢流孔后溢流进入智慧化生态修复系统；

[0015] 进一步的，智慧化生态修复系统由自适应的生态浮岛系统和可调控的沉水生态系统两部分组成，自适应的生态浮岛系统包含承载挺水植物的复合生态浮岛和碳纤维生物质填料，复合生态浮岛主要是运用无土栽培技术原理，以高分子材料等为载体和基质，充分利用水体空间生态位和营养生态位，建立高效人工复合生态系统。此外，本申请配合碳纤维人工水草净化技术，一种将碳纤维编织成人工水草形式布设在水体中，可形成具有超强净水能力的强活性功能的“生物膜”，其可为各类生物提供着生或附着条件，帮助快速提高水体透明度，增加光合作用，促进水生态系统原位修复。

[0016] 进一步的，本实用新型中的生态浮岛固定链受控于可伸缩锚控制系统，其内部能响应水位变化，具体浮岛的承载高度可根据水位参数而实现上下的变化，防止水位过高过低造成的已修复浮岛被破坏，浮岛下方布局碳纤维生物质填料作为加强配置，可对浮岛起到维系植物根系发育和保障水质的作用。

[0017] 进一步的，沉水生态系统，主要包含承载沉水植物的呈鸡蛋托式凹凸状的土工纤维网垫，网垫上方附着植物根系所需的由粗到细的基质填料，沉水植物物种则根据对污染物中的氮、磷等净化率的不同去选择，主要以选择本土优势种为主，多为为苦草和黑藻，种2
植密度控制在50～150株/m ，种植方式可以为抛植法、扦插法、播种法中的一种或几种的组合。沉水下面方依次排布水溶性药剂加药管以及排污(取水)两用管，其中水溶性药剂加药管经d1≥100mm，用于加入维系沉水植物根系发育的营养性(含氮、磷等)、杀菌性水溶性药
2
剂等，具体的：可投放：基底改良药剂投加量控制在不超过20g/m ，构建水域微生物复合菌
2
投加量控制在不超过40ml/m；排污(取水)两用管径d2≥300mm，作用主要有两方面，一方面是用于抽吸固液分离井(渠)下方污泥沉降室内蓄积的沉降物，另一方面可通过调节管道连通阀门(图示25)实现储水管(图示24)内取水去维护和促进沉水植物根系发育及生长。

[0018] 进一步的，水生态系统结构的形成是缓慢的，初期系统不够稳定，须通过遥感技术保障其稳定运行，本申请依托无人机搭载红外光谱视频相机模块的遥感监测系统对本专利整个系统中各个要素的连续监测，能分析影响生态系统正常运行的内外因素，统筹协调生态系统各环节。无人机遥感监测系统用于获取卫星遥感监测图像去形成水量、水位、水质、水温等基础性参数，链接地面中央控制中心，解析得到相关结果和指令，以形成液压下开式堰门的智能启闭、生态浮岛链条的自适应伸缩、沉水植物底部根系的智能加药或补水。

[0019] 由上述技术方案可知，本实用新型的智能化稳定排口生态优化系统，通过同时增加蓄水装置，提高近排口河道生态稳定性，是一种耦合预警、储水、净水以及用水的智慧化系统，主要用以解决由于汛期排涝和日常水系调水等操作造成的近排口河道中水生态系统被波动较大的水量、水质严重干扰的现象。本发明专利具体提供一种智能化稳定排口生态优化系统，属于水环境综合治理领域。专利具体包含三个环节：即1.水位预警消能系统；2.瞬时水储存、净化系统；3.智慧化水生态修复系统。整个系统配备智能红外遥感监测和光能供电体系，整体系统可稳定和加强近排口河道生态系统，并使其发挥持续有效的生态治理效应。

[0020] 具体的说，本实用新型的一种智能化稳定排口生态优化系统，适用于河道排口泄洪及河道调水时，避免河道由于水量、水质的大幅度波动造成的已修复好的生态系统受到破坏。主要通过改造排口出水方式，减缓过水流速，同时增加储水、净化装置和中间溢流结构以进一步降低过水流速，改造传统生态系统的固定方式，对生态浮岛增加抗水质扰动的碳纤维基质，将沉水植物安置在强抗水扰动的鸡蛋壳式凹凸装土工网垫上，同时辅助水溶性植物根系药物喷射和保水模块，整体上能实现降低排口河道过水流速、增强排口河道水生态系统抗扰动性。最后系统联合无人机遥感监测技术，能及时预警水位、修复水生植物、适时收割水下腐败植物以及智能抽吸污泥沉降室内的底泥沉积物、控制储水结构内的储水取用等，是一种节能的智慧化的河道水生态抗扰动系统。

[0021] 与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

[0022] 1、精准高效：卫星遥感影像覆盖范围广、成像速度快、信息量丰富且性价比高，相比较传统方法的缺点，遥感技术能更精准的通过设定参数获取待测图像数据，本实用新型通过在线监测、红外遥感联合模式并通过数据反演以定位水量、水位和水质变化，可精准调控溢流堰门的启闭，同时及时传输信号给下一步水生态加药系统快速做出响应措施，是针对性更强、精确度更高、治理成效更加明显的方式；

[0023] 2、经济合理：排口水量、水质波动较大时对于生态系统造成的破坏性影响较大，本实用新型增加模块建设内容简单，相对于已修复生态系统，增设的消能、出水净水环节，能更好的实现水生态系统的长效稳定作用，能直接节约40％的后期运营费用，同时通过太阳能功能智能化控制系统，整体上本实用新型的改造是经济合理的。

[0024] 3、安全可控：通过无人机卫星遥感监测反演数据控制加药系统，是根据水质情况动态调整，兼顾预警、和常态化调控，通过管道加药及时解决沉水植物根系出现的氧气不足、根系腐烂、缺乏养分等问题。大管道可通过取出水系统中的水以解决水温变化的问题，整体安全可靠的。

[0029] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0030] 如图1所示，本实施例所述的智能化稳定排口生态优化系统，包括：

[0031] 近河道排口1排水通过一种智能化稳定排口生态优化系统，依次需经过水位预警控制消能系统、瞬时水储存、净化系统以及自适应的加强水生态修复系统，其中水位预警控制消能系统指河道排口前安装液位传感器2，排口采用液压下开式堰门5，堰门的启闭由前后液位差预警链接地上控制中心智能完成4，液压下开式堰门后段因地制宜的设置配套河道缓冲坡3，具体遵循：平原地区单级跌水高度不超过0.3m，山丘区单级跌水根据地形地貌实际合理确定；

[0032] 河道缓冲坡后端设置固液分离井(渠)7，该固液分离井(渠)具体设计参数为：液面3 2
负荷6.0～12m/m·h；其截面积取值限定在 其中Vmin～Vmax取
值为斜板上升流速，即：0.4mm/s～0.6mm/s；固液分离井(渠)7深h限定为，h≥H标+1.0m，其中H标为市政收水井标准高度；固液分离井7内部设计斜板沉淀结构11，斜板长度取值0.8或
1.0m，倾角取值50°或55°或60°，斜板间隔80mm或90mm或100mm，底部设置倾角为50°或55°的污泥沉降室9；

[0033] 也就是说所述斜板沉淀结构包括斜板或斜管；

[0034] 斜板或斜管的倾角取值范围为：50°～60°，斜板或斜管间隔范围为：80mm～100mm，井或渠底部设置倾角为50°或55°的污泥沉降室。

[0035] 通过固液分离井(渠)7内设计斜板(管)11后，会对进入的水进行过滤分离的“净化”效果，污泥沉降室9连接抽水管道24，可定期通过地面可移动潜污泵28清理的同时，也可作为后端生态系统的备用源水；

[0036] 排水经过固液分离井(渠)7后通过溢流口12进入澄清中间井(渠)13。澄清中间井(渠)出水方式为清水溢流孔14，孔径 水流经n个清水溢流孔后以溢流进入自适应的加强生态修复系统；

[0037] 具体为：固液分离井(渠)后设置澄清中间井(渠)，该部分溢流出水即进入智慧化生态修复系统，即水流经下开式堰门的1次消能后，进入固液分离井(渠)进行2次消能，随后进入澄清中间井(渠)通过其溢流孔实现第3次消能，具体区分澄清中间井(渠)的设置与固液分离井(渠)的区分原则一致。其中澄清中间井(渠)的出水方式设计为清水溢流孔，孔径φ≥100mm，即流水经过n个清水溢流孔后溢流进入智慧化生态修复系统；

[0038] 抗冲击的智慧化生态修复系统由自适应的生态浮岛系统和可调控的沉水生态系统两部分组成，其中自适应的生态浮岛系统包含承载挺水植物的生态浮岛15和碳纤维生物质填料16，且浮岛固定链可通过伸缩锚控制系统18根据水位参数的变化，由陆地控制中心发出指令以完成浮岛的最佳位置调控，而碳纤维生物质填料作为加强配置，可对浮岛植物根系起到维系及水质保障的作用；

[0039] 也就是说浮岛连接的固定链能实现可伸缩锚控制其长度的效果，且固定锚内部能响应水位变化遥感反演参数，实现浮岛承载高度可根据水位参数自适应的上下变化；

[0040] 浮岛下方布局碳纤维生物质填料可对浮岛起到维系植物根系发育和保障水质的作用。

[0041] 沉水生态系统，主要包含承载沉水植物19的呈鸡蛋托式凹凸状的土工纤维网垫20，网垫上方附着根系所需的由粗到细的基质填料，下方依次排布水溶性药剂加药管26以及排污(取水)两用管24，其中水溶性药剂加药管经d1≥100mm，用于加入维系沉水植物根系发育的营养性(含氮、磷等)、杀菌性水溶性药剂；排污(取水)两用管径d2≥300mm，用于抽吸固液分离井(渠)下方的污泥沉降室内蓄积的沉降物，还可通过调节管道连通阀门25以实现储水管内取水去维护和促进沉水植物根系发育及生长；取水管24连接地面可移动的扬程为
6～15m的螺杆泵(或潜污泵)28；

[0042] 最后，本实施例包含包括无人机搭载红外光谱视频相机模块的遥感监测系统，其中无人机遥感监测系统用于获取卫星遥感监测图像去形成水量、水位、水质、水温等基础性参数，该参数会上传到地面中央控制中心，通过图像和数据解析得到相应的结果并对关联措施发出指令，最终能形成液压下式堰门的智能启闭、生态浮岛链条的自适应伸缩、沉水植物底部根系的智能加药或补水。

[0043] 综合上述，本实施例的一种智能化稳定排口生态优化系统，是基于周期性无人机遥感监测，对生态系统的过水消能、储水和生态运维起到预警和保障作用，整个系统的供能是创新的采用太阳能面板供给的方式，可合理的解决已修复生态系统因泄洪造成的周期性破坏问题，同时属于低能耗优化系统。

[0044] 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。