CN102080395A - 路面初期雨水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雨水处理技术领域，尤其是关于城市道路的雨水处理。本发明包括在市政道路的行车道和/或人行道上设置雨水收集单元，行车道或人行道外侧顺延设置人工湿地，雨水收集单元经输水单元将雨水连通到人工湿地，从而提供一种兼顾市政道路建设和生态环境建设的路面初期雨水处理系统。

Description

路面初期雨水处理系统

技术领域

本发明涉及雨水处理技术领域，尤其是关于城市道路的雨水收集及处理。

背景技术

目前，水处理问题已是环保领域中一项十分重要的课题。水处理一般包括污水处理和初期雨水处理，就处理的方案而言，采用生物法处理应当说是优选方案。近二十年来，人们开始关注并研究湿地处理水的课题。

名称为“富营养化河、湖水体与初期雨水复合人工湿地处理系统”(公开号CN1935700A)的中国专利文献，其方案要点就是通过人工湿地对富营养化河、湖水体与初期雨水进行处理，该方案包括两个进水通道，一个接初期雨水收集系统，另一个接富营养化河、湖水体，该文献还公开了有关人工湿地的相关方案，同时对人工湿地的构成方案也进行了适当说明。该文献显然仅限于解决富营养化河、湖水体与初期雨水的处理问题，并未公开如何对初期雨水实施收集的技术方案，同时将人工湿地建设于河、湖岸边，未涉及有关城镇雨水的收集与处理问题。

名称为“湖滨区初期雨水收集、分流及生态净化集成系统”(公开号CN1635227A)的中国专利文献，记载了以下技术方案，在雨水截流沟中敷设雨水集流管，在连接到雨水分流井一侧进水管中，再经过一系列的管路和雨水调节池连通，雨水调节池的底部敷设管路连接到人工湿地进水井中，再由人工湿地进水井依次进入第一～四级人工湿地进行雨水处理，然后将处理后的水体排至湖泊。由此可见，该对比文献公开的技术方案主要包括两个方面，其一是将雨水实施收集；其二就是改进人工湿地的构成。

由上述文献公开的技术方案可知，现有技术均未涉及有关城镇雨水的收集与处理问题，尤其是未涉及市政道路建设与初期雨水收集、处理方面的问题。

当然也有少量文献公开了有关路面雨水的利用与处理等方面的技术方案：如名称为“路面雨水循环利用装置”(公开号CN201517235U)、“雨水处理新工艺-道路生物处理法”(公开号CN101531423A)的专利文献，前者主要是解决雨水的利用，后者则是在路面砖与土壤层之间布置了生物滤料层的方式对雨水进行处理。

同样，该上述两方案同样未涉及市政道路建设与初期雨水收集、处理的问题。

同时，经检测，道路环境的初期雨水的指标如下表所示：

	交通区	商业区	住宅区	备注
					COD	400	500	600	10分钟
NH3-N	2	2.5	4.5	10分钟
					SS	500	600	800	10分钟

TP

3.5

4.0

5.0

15分钟

上表中给出的数据是指10分钟时COD等各指标达到最大值，其中15分钟时TP指标达到最大值。由此可见，上述初期雨水中的污染成分既构成了对水体的污染，也可视为对植物具有一定营养的有效成分。现有技术中，未公开对上述污染成分实施良好处理的方案，也未提供对上述雨水成分加以合理利用的有效措施。

发明内容

本发明目的就是提供一种兼顾市政道路建设和生态环境建设的路面初期雨水处理系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种路面初期雨水处理系统，其特征在于：市政道路的行车道和/或人行道上设置雨水收集单元，行车道或人行道外侧顺延设置人工湿地，雨水收集单元经输水单元将初期雨水连通到人工湿地。

由上述技术方案可知，在市政道路建设时可以直接利用现场的环境合理利用土方，将拟建的行车道和/人行道适当抬高，而抬高的土方可以就近取得，在行车道和/人行道的旁侧顺势就近建成浅池，在浅池内种植水草、芦苇等水生植物构成人工湿地，再通过雨水收集单元将雨水收集并输送到人工湿地进行净化处理。本发明不仅适用于新建道路，同时适用于改扩建市政道路，本发明将道路建设、雨水收集处理及环境生态建设合而为一、统筹兼顾，有效地减少了初期雨水的污染，保护了水体环境，另外，人工湿地可以起到调蓄水量以减轻市政管网压力的作用，同时人工湿地直接依附在道路两旁，既美化了环境、也能最大限度将雨水留在当地，有利于缓解城市热岛效应。

附图说明

图1是本发明的平面俯视示意图；

图2、3分别是本发明的第1、2实施例剖面结构示意图；

图4、5分别是图2、3中的人行道部分的局部放大示意图；

图6为图1中I部分局部放大图；

图7为图3中去除管路40后的A-A剖面图。

具体实施方式

图1所示为路面初期雨水处理系统，其中自左向右为行车道10、绿化带50、人行道20及人工湿地30。

市政道路的行车道10和/或人行道20上设置雨水收集单元，行车道或人行道外侧顺延设置人工湿地30，雨水收集单元经输水单元将雨水连通到人工湿地30。采用本发明提供的技术方案既适用于新建道路，也适用于道路改建，即将道路两旁开挖浅池，所挖土方可以直接作为行车道10和人行道20以及绿化带50的土方，这样可以省去大量的土方运输，节约了大量的人力、财力和物力。再将所开挖的沟池设置成人工湿地，就近对路面雨水实施处理。

考虑到路面初期雨水的特性，即雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染气体，雨水降落地面后，又冲刷屋面、沥青混凝土道路、屠宰场、菜市场等，使得初期雨水中含有大量有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮物等污染物质，研究表明，路面径流初期雨水的主要污染为SS，其次为COD及Pb、Zn等重金属。因此，构造人工湿地的植物可选用芦苇、花叶芦竹、水生美人蕉、再力花、千屈菜等，辅助种植香樟、垂柳等，还可以根据当地地理和气候条件适当调整。

为了便于描述，本发明以包括行车道、人行道和绿化带的标准市政道路为例进行说明。

以下结合图1、2、3说明行车道10的雨水收集与人工湿地30的技术方案。

所述的行车道10的雨水收集单元包括雨水收水井11，雨水收水井11位于行车道10的边缘处且沿道路长度方向间隔布置，间隔距离通常为40m，雨水收水井11与人工湿地30之间经由管道构成的输水单元连通。

所述的人工湿地30沿着行车道10和人行道20的长度方向顺延布置，纵坡随道路纵坡及雨水主排纵坡大小及方向设置，人工湿地30是由整体呈沟池状的湿地单元相互串联构成，相邻湿地单元之间设置溢流堰31。

对于设置路侧石12的道路，优选方案是将所述的雨水收水井11靠近行车道10边沿的路侧石12布置，雨水收水井11与人工湿地30之间有管路40连通，管路40可以选UPVC管即可，构成输水单元的管路40一端连接在雨水收水井11的下部靠近井底处，就是考虑管路40一端连接在雨水收水井11的下部靠近井底并略高于井底，这样可以避免淤泥堵塞管口，另一端连接到人工湿地30的沟池内，接到人工湿地30的该端也应考虑略高于人工湿地30的水面。在满足人行道基础深度的前提下尽量减小雨水收水井11的深度，适当加长雨水收水井11沿路长方向的长度，减小管路41的埋设深度，从而减小人工湿地30的深度，使人工湿地30为存水较浅的浅水状。

所述的构成人工湿地30的湿地单元沿道路方向的长度与雨水收水井11间隔的距离对应，每个雨水收水井11与湿地单元之间设置一个连通管路40，管路40连接到相应湿地单元的上游，这样就可以保证进入相应湿地单元的雨水在该单元内即可得到及时、充分地处理与净化，另外，下游端的湿地单元与市政雨水管网相连，如图1所示，下游端的湿地单元的尾端设置溢流井32，溢流井32经过管道42进入市政雨水管网，这样可以保证经过有效处理和净化的雨水及时通过市政雨水管网排入江河，可以减少内涝发生的可能，同时给江河湖体补给水量。

关于人行道20的雨水收集单元有两种优选的实施方案，以下具体说明。

实施例1

如图2、4所示，所述的人行道20的雨水收集单元包括铺砖路面21，铺砖路面21的宽度方向呈小角度倾斜，铺砖路面21较低的外侧位于人工湿地30的沟池的边坡一侧。本实施例中就是将铺砖路面21设置成外倾的小角度斜坡状，利用斜坡返水的原理将雨水及时输送到人行道20旁侧的人工湿地30中，这种结构既简单又直接，同时又未设置妨碍行走的构筑物，保证了人行道20路面的平整。绿化带50处的雨水一部分自然下渗供植物吸收，而雨量大时可沿坡度流向人行道一侧及车行道一侧。

考虑到人行道表面直接过水，本发明所作的优选方案为所述的铺砖路面21选用大地砖铺设，铺砖路面21下方依次为结构层23、素土层。

更具体的方案是所述的铺砖路面21的宽度方向的倾斜角度为2％，这种坡度的选择既保证了路面的整体平整性同时又不会影响行人的正常行走，铺砖路面21以下的结构层23可根据当地地质状态合理配置。

实施例2

如图3、5所示，所述的人行道20的雨水收集单元包括铺砖路面21，铺砖路面21选用生态透水砖铺设，铺砖路面21下方自上而下依次为透水粘结层a及级配碎石层22，级配碎石层22与管路41的一端相连，管路41的另一端与人工湿地30连通。因透水砖面层材料较昂贵，可随道路纵坡间隔布置，可每10米人行道设1米或3米水砖面层，可视具体情况而定，但必须设在最低点即汇水处。

管路41与人工湿地30连通的方案有两种，其一是直接由管路41接到人工湿地30，其二是将管路41接到雨水收水井11后再由雨水收水井11所连的管路40输送到人工湿地30。以下对第二种方案作详细说明。

所述的铺砖路面21的宽度方向呈小角度倾斜，铺砖路面21较低的内侧位于行车道10一侧，所述的级配碎石层22靠近行车道10一侧的下部设置盲沟221，盲沟221截面呈漏斗状，管路41的一端位于盲沟221内，这样可以有效保证雨量较大而来不及下渗至土壤的部分水能够及时排走，由于管路41的另一端与雨水收水井11连通，雨水便可经由管路40输送到人工湿地30，在盲沟221和雨水收水井11设置管路41，其管长较短，实际上就是绿化带50的基本宽度，节省管材显著。

在土基表层雨水来不及下渗的情况下，为了确保渗水效果，积水单元选用以下方案：所述的铺砖路面21的宽度方向的倾斜角度为2％，较高的一侧位于人工湿地30一侧，铺砖路面21下方自上而下依次为透水粘结找平层a、级配碎石层22至夯实素土层，这样便于将雨水快速引流到盲沟221处，同时再由管路41引排至雨水收水井11，再由管路40输送到人工湿地30实施净化处理。

实施例3

基于经济性和雨水收集效率多方面综合考虑，选用小面积铺设透水砖而大面积铺设一般大地砖，具体方案就是：所述的铺砖路面21选用生态透水砖铺设段21A和大地砖铺设段21B相间布置，透水砖铺设段21A的铺设长度与大地砖铺设段21B的铺设长度相比较短，透水砖铺设段21A与其相邻的大地砖铺设段21B之间以微坡或微地形过渡，如图6所示。

上述方案实质就是采用一般价格的大地砖铺设较长一段，然后铺设一小段距离的透水砖，两者的铺设长度比一般可选择1∶10的比例，既节约了费用同时又确保了收集雨水效果，通常可以考虑铺设1米长度的透水砖接着铺设10米长的一般大地砖，根据现场地形的具体情况，可以选择合适的长度比和透水砖铺设段21A与其相邻的大地砖铺设段21B之间的坡度，这样来确保雨水沿微地形坡度在透水砖铺设段21A处被有效收集，在透水砖铺设段21A下设置管路将下渗的雨水迅速引流到人工湿地30处，雨水量较大，来不及下渗至土壤的雨水在微地形坡度引流下迅速被引流到人工湿地30，如图3及图7所示。

需要说明的是，绿化带50上的雨水一般希望其自然适当下渗以补充植物生长之需，雨水较大来不及下渗的，则由行车道10及人行道20处排走。具体到不同道路人行道的雨水收集处理，可依据其断面和现场情况采用以上单个或组合措施，方法和原理不再赘述。

Claims (12)

1.一种路面初期雨水处理系统，其特征在于：市政道路的行车道(10)和/或人行道(20)上设置雨水收集单元，行车道(10)或人行道(20)外侧顺延设置人工湿地(30)，雨水收集单元经输水单元将雨水连通到人工湿地(30)。

2.根据权利要求1所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的行车道(10)的雨水收集单元包括雨水收水井(11)，雨水收水井(11)位于行车道(10)的边缘处且沿道路长度方向间隔布置，雨水收水井(11)与人工湿地(30)之间经由管道构成的输水单元连通。

3.根据权利要求1所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的人行道(10)的雨水收集单元包括铺砖路面(21)，铺砖路面(21)的宽度方向呈小角度倾斜，铺砖路面(21)较低的外侧位于人工湿地(30)一侧。

4.根据权利要求1所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的人行道(10)的雨水收集单元包括铺砖路面(21)，铺砖路面(21)选用生态透水砖铺设，铺砖路面(21)下方自上而下依次为级配碎石层(22)及土基层，级配碎石层(22)与管路(41)的一端相连，管路(41)的另一端与人工湿地(30)连通。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的人工湿地(30)沿着行车道(10)和/或人行道(20)的长度方向顺延布置，人工湿地(30)是由整体呈浅池状湿地单元相互串联构成，相邻湿地单元之间设置溢流堰(31)。

6.根据权利要求1或2所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的雨水收水井(11)靠近行车道(10)边沿的路侧石(12)布置，雨水收水井(11)与人工湿地(30)之间有管路(40)连通，构成输水单元的管路(40)一端连接在雨水收水井(11)的下部靠近井底处，另一端连接到人工湿地(30)内。

7.根据权利要求3所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的铺砖路面(21)选用大地砖铺设，铺砖路面(21)下方依次为结构层(23)、素土层。

8.根据权利要求4所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的铺砖路面(21)的宽度方向呈小角度倾斜，铺砖路面(21)较低的内侧位于行车道(10)一侧，所述的级配碎石层(22)靠近行车道(10)一侧的下部设置盲沟(221)，盲沟(221)截面呈漏斗状，管路(41)的一端位于盲沟(221)内，另一端与雨水收水井(11)连通。

9.根据权利要求3或7所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的铺砖路面(21)的宽度方向的倾斜角度为2％，铺砖路面(21)下方自上而下依次为结构层(23)、素土层。

10.根据权利要求4或8所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的铺砖路面(21)的宽度方向的倾斜角度为2％，铺砖路面(21)下方自上而下依次为透水粘结找平层a、级配碎石层(22)、素土层。

11.根据权利要求5所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的构成人工湿地(30)的湿地单元沿道路方向的长度与雨水收水井(11)间隔的距离对应，每个雨水收水井(11)与湿地单元之间设置一个连通管路(40)，管路(40)连接到相应湿地单元的上游，下游端的湿地单元与市政雨水管网相连。

12.根据权利要求5所述的路面初期雨水处理系统，其特征在于：所述的铺砖路面(21)选用生态透水砖铺设段(21A)和大地砖铺设段(21B)相间布置，透水砖铺设段(21A)的铺设长度与大地砖铺设段(21B)的铺设长度相比较短，透水砖铺设段(21A)与其相邻的大地砖铺设段(21B)之间以微坡或微地形过渡。

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