技术领域
[0001] 本实用新型涉及河道生态修复的技术领域，尤其是涉及一种增强河道地表水地下水交换的生态丁坝。
背景技术
[0002] 河流是一个由河道地表水与左右岸以及河床地质构成的完整连续体，其中河道地表水与周围地下水的连通性构成了河流
生态系统的重要结构特征。河道地表水与地下水交错的区域被称为潜流带，是物质和
能量交换、
生物群落生长和繁殖的区域，拥有复杂的生态功能，在河道
碳、氮与磷等营养物质及重金属等有毒物质的迁移转化过程中发挥重要作用，在河道自净过程中扮演着关键
角色。
[0003] 丁坝是河道
整治与航道整治
建筑物中最常用的一种，是一端与河岸相连、另一端伸向河槽的坝形建筑物，在平面上与河岸连接成丁字形，主要的功能是通过挑流、导流以保护河岸免受冲刷以及通过束窄河槽、束水攻沙而满足航深。近年来，一部分学者考虑到了丁坝的生态修复功能，但多局限于为水生动
植物提供栖息地等方面，未能将河道地表水与地下水作为完整连续体考虑，未能发挥潜流带在维持河流生境、缓解
水体污染方面的重要作用。
[0004] 目前，
申请公布号为CN108824351A的中国实用新型
专利，公开了一种增强河道地表水地下水交换的生态丁坝，包括半透
水坝芯与
块石护面，生态丁坝与河岸
正交，坝身截面为梯形，内层为砾石与当地河道底质混合而成的半透水坝芯，外层为不同直径块石堆叠而成的块石护面，该实用新型丁坝结构能增强河道地表水与河床底质中地下水的连通性，增强河道自净能
力，束水攻沙。
[0005] 虽然该生态丁坝上游水位高于下游水位，导致上游处坝身与河床受到的压力大于下游，水流在压力差的驱使下从上游进入生态丁坝与河床介质内，在下游回到河道，形成河道地表水与地下水的交换，但是，由于该生态丁坝的内层为半透水坝心，大量水流从上游进入坝身后又在下游从坝身流出，从坝身进入潜流带内的水流少，河道地表水与地下水交换效率较低。实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是提供一种河道地表水与地下水交换效率较高的生态丁坝。
[0007] 一种增强河道地表水地下水交换的生态丁坝，包括坝身，坝身包括半透水坝心和块石护面外层，所述坝身的截面为梯形，所述半透水坝心包括砾石与河道基质的混合物，所述块石护面外层由块石堆叠而成，所述块石护面外层包括上游护
面层和下游护面层，上游护面层的块石
密度大于下游护面层的块石密度。
[0008] 通过采用上述技术方案，河道上游的水流从上游护面层进入坝身内部，由下游护面层进入河道下游，由于下游护面层的密度大于上游护面层的密度，使坝身内部靠近河道上游的一侧的流量较大，使得坝身靠近下游的一侧的部分水流流向其他方向，坝身内的水流一部分进入坝身下方的潜流带内，一部分水流与半透水坝心的
接触时间较长，一方面，水流与半透水坝心的反应时间较长，半透水坝心内的
微生物与水流充分反应，充分发挥半透水坝心的
净化能力，另一方面使更多的水流进入潜流带经过一系列的生化反应缓解污染水体，增强地表水和地下水之间的交换效率，增强河流的自净自净能力。
[0009] 优选的，所述半透水坝心的中心设有空槽，所述空槽内放置有木质废料。
[0010] 通过采用上述技术方案，为半透水坝心内提供碳源，增加河道基质的反硝化能力，提高半透水坝心对地表水的净化效率。
[0011] 优选的，所述上游护面层和下游护面层的表面均附有一层金属丝网。
[0012] 通过采用上述技术方案，增强上游护面层与下游护面层的抗冲刷强度，延长丁坝的使用寿命。
[0013] 优选的，所述坝身的底部设有若干向下倾斜的锥形通道，所述锥形通道直径较大的一端位于上游护面层上，所述锥形通道
侧壁由金属丝网包裹砾石围成。
[0014] 通过采用上述技术方案，使上游的水流通过锥形通道时，流速加快，水流
加速通过金属丝网包括的砾石之间的间隙而进入坝身内，其中部分水流在增加流速后流入坝身下方的潜流带的水域内，促进地表水与地下水之间的交换，增强河流的自净能力。
[0015] 优选的，所述上游护面层的块石密度由上至下依次降低。
[0016] 通过采用上述技术方案，使水流从坝身的下方进入坝身较为容易，进而使从坝身的下方进入的水流较多，更易与潜流带进行地表水与地下水的交替。
[0017] 优选的，所述下游护面层上设有若干透水槽，所述透水槽的内壁由金属丝网围成。
[0018] 通过采用上述技术方案，透水槽有利于各种水生物的附着和生存，生态效应明显。
[0019] 优选的，所述坝身的下方堆置有透水基石，所述透水基石为由若干金属丝包覆的块石堆叠而成。
[0020] 通过采用上述技术方案，增加坝身潜流带之间的接触面积，使进入坝身的部分水流通过透水基石进入坝身下游的潜流带中。
[0021] 优选的，所述透水基石之间开有若干平行且与坝身径向方向垂直的填充槽，所述填充槽内填充有河道基质。
[0022] 通过采用上述技术方案，使进入透水基石中的水流进一步的与微生物与充分反应，缓解污染水体。
[0023] 综上所述，本实用新型的有益技术效果为：
[0024] 1、下游护面层的密度大于上游护面层的密度的设置，一方面使一部分水流与半透水坝心的接触时间较长，半透水坝心内的微生物与水流充分反应，充分发挥半透水坝心的净化能力，另一方面使更多的水流进入潜流带经过一系列的生化反应缓解污染水体，增强地表水和地下水之间的交换，增强河流的自净自净能力。
[0025] 2、半透水坝心的中心设有空槽，空槽内放置有木质废料的设置，增加河道基质的反硝化能力，提高半透水坝心对地表水的净化效率。
[0026] 3、锥形通道的设置，促进地表水与地下水之间的交换，增强河流的自净能力。
[0027] 4、透水基石的设置，增大水流与潜流带的接触面积，使地表水更易与地下水进行交替，增强河流的自净能力。
附图说明
[0028] 图1是本实用新型的平面示意图。
[0029] 图2是本实用新型的截面示意图。
[0030] 图3是用于表示透水基石的结构示意图。
[0031] 图中，1、半透水坝心；2、上游护面层；3、下游护面层；4、空槽；5、锥形通道；6、透水槽；7、透水基石；8、填充槽。
具体实施方式
[0032] 以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0033] 结合图1和图2可知，为本实用新型公开的一种增强河道地表水地下水交换的生态丁坝，包括坝身，坝身包括半透水坝心1和块石护面外层，坝身的截面为梯形，半透水坝心1包括砾石与河道基质的混合物，块石护面外层由块石堆叠而成，块石护面外层包括上游护面层2和下游护面层3；半透水坝心1的中心设有空槽4，空槽4内放置有木质废料。
[0034] 上游护面层2和下游护面层3的表面均附有一层金属丝网，上游护面层2的块石密度大于下游护面层3的块石密度，上游护面层2的块石密度由上至下依次降低。
[0035] 坝身的底部设有若干向下倾斜的锥形通道5，锥形通道5直径较大的一端位于上游护面层2上，锥形通道5的侧壁由金属丝网包裹砾石围成，下游护面层3上设有若干透水槽6，透水槽的内壁由金属丝网围成。
[0036] 结合图2和图3可知，坝身的下方堆置有由若干金属丝包覆的块石堆叠而成的透水基石7，透水基石7之间开有若干平行且与坝身径向方向垂直的填充槽8，填充槽8内填充有河道基质。
[0038] 本实用新型位于河岸处与河岸呈垂直状态分布，本实用新型阻碍河水流动后，上游护面层2处的水位雍高，上游护面层2与下游护面层3两处产生水位差，压强的作用驱动水流从上游护面层2进入坝身内，并在下游离开，进入坝身内的水流带着溶解
氧、营养物质以及其他污染物通过半透水坝心1，并与半透水坝心1内的河道基质发生一系列的反应，坝身下方的水流流量较大，快速进入透水基石7处，然后一部分水流从透水基石7处流入潜流带内，一部分水流经过半透水坝心1与透水基石7内的河道基质复杂的反应，完成碳、氮等营养物质的迁移转化与污染物分解后进入河流；半透水坝心1的空槽4内放置的木质废料起到碳源的作用，提高河道基质中的反硝化菌的反硝化速率；向下倾斜的锥形通道5的设置，使部分水流从上游进入锥形通道5内，由于锥形通道5内的直径逐渐减小，水流流速加大，部分水流从锥形通道5的的内壁上的间隙进入坝身内，并通过坝身下方的透水基石7进入潜流带内；部分水流直接通过锥形通道5的引导进入坝身下方的透水基石7，透水基石7处的水流压强加大，水流进入潜流带内；透水槽6的设置，使部分的水生物附着在透水槽6内，因为透水槽6位于下游护面层3处，水流的冲击较小，适合水生物的栖息繁殖，生态效果较好，也促进部分水生物通过下游护面层3的缝隙进入坝身内，与坝身内的水流发生复杂的生化反应。
[0039] 本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。
