CN103371069B - 一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由多个沿公路路线布设的生态种植槽串接而成,每一个生态种植槽由底部与侧面封闭,从上至下的植被层、种植土壤层、渗透净化层、不透水层、支撑层、蓄水层与防渗层构成,多个生态种植槽沿公路纵坡方向从高到低顺序串接,每一高位的生态种植槽蓄水层与低位的生态种植槽的渗透净化层相连接,每个生态种植槽的渗透净化层与蓄水层间安装有倒U型虹吸管,该结构可同时实现路面径流收集、净化、蓄集、自动排导、综合利用的综合功能,适用于暴雨集中,雨量分配不均的地方路侧绿化、中央分隔带绿化、路面径流收集处理利用或路面危险品运输泄漏应急管理。

Description

一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽
技术领域
[0001] 本发明属于路面径流处理技术领域的路面径流处理装置,特别涉及一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽。
背景技术
[0002] 国内外相关研宄表明,路面径流含有大量而复杂的污染成分,总体上而言,公路路面径流污染成分有重金属、矿物油类、氯化物、化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)、B0D、多环芳烃(PAHs)等,SS含量高而COD含量相对较低,石油类和重金属含量较高。
[0003] 为了缓解路面径流对周围水体的影响,国内外提出了许多径流的过滤净化处理技术,如美国目前正着手实施基于暴雨管理的最佳管理措施(BMPS),通过对地表水流的沉淀和蓄积管理实现对路域水体的最佳净化效果,国外大多采用植草边沟、沉淀池等措施实现对暴雨的污染控制和危险品运输防范,确保它们正常发挥作用,这些设施占地较大,美国公路路域一般有着宽阔的绿化带,从而具备可实施的条件,也可以实现路面径流的达标排放。
[0004] 由于我国土地资源供需矛盾突出,路侧空间相对较狭窄,这些沉淀池、滞留池不大适合在我国推广应用。目前,我国的路面径流几乎未经处理就直接排入了周围农田灌溉系统或河道系统,这无疑会大大影响周围环境的水质状况,同时,造成了路域水资源的严重浪费,与此同时,也大大增加了危险品运输泄漏对敏感水体造成的风险,为此,国家环保总局要求在跨越敏感水体的公路桥梁上建立路面径流收集系统,以防范危险品运输对水质的影响。这样的措施在一定程度上缓解了公路危险品运输泄漏造成的居民健康威胁。另一方面,由于公路路基段落的径流缺乏相关的技术,也没有强制收集处理,这一潜在威胁不容忽视,以2011年6月4日杭新景高速公路追尾事故造成的苯酚泄漏污染新安江为例,此次事故就影响逾55万居民用水。
[0005] 从路域水资源利用情况来看,由于我国大陆性气候特征明显表现为许多地方夏季降雨量大,降雨强度集中,6 — 8月的降雨量占了全年60%以上的地区不在少数,强烈的降雨增加了潜在的水土流失风险,并可能冲刷路基边坡增加了公路受到的自然灾害;此外,冬春季节却气候干燥,路域植物缺水问题十分突出。因此,不管是气候寒冷干旱的我国北方广大地区,还是温暖多雨湿润的南方地方都在建设庞大的地表排水系统,排除夏季路面汇水,防止公路病害发生,另一方面,还在适时地开展浇灌,补充干旱季节植物水分所需。这不仅造成了巨大的资金浪费,由于洒水车等机械养护作业还增加了公路交通事故的发生概率,造成了巨大的经济损失。
[0006] 公路建设部门一直在探索开发具备径流汇集、桥面径流污染控制、灌溉路域绿地的设施研宄。如在对桥面径流污染控制方面,交通运输部科学研宄院的李华提出了多功能桥面径流串接处理装置,专利号:201020134798.6,该结构采用管道收集汇聚桥面径流,采用调节池与人工湿地相串接,实现桥面径流的收集与处理。
[0007] 这些桥(路)面径流的收集与处理设施,主要存在如下一些问题:
[0008] (I)需要占用大量宝贵的土地资源,正因为如此,如今的桥面径流收集处理装置基本上仅在桥梁敏感水体处采用,而对于漫长的路基段落基本上无能为力;
[0009] (2)安全隐患问题,由于需要建设规模庞大的蓄水池,这对过往车辆与行人也具有潜在的事故安全隐患;
[0010] (3)蓄水的再利用问题,由于水源蓄积于事故应急池中,而事故应急池大多布设在地势比较低洼处,当池内水源需要再利用时,还需配套专门的动力并布设相应的输水管道才能实现绿化;
[0011] (4)径流污染物的去除效率问题,一般蓄水池很难同时具备径流污染物的去除能力,而采用蓄水调节池与处理的人工湿地串接技术固然使得径流能够得到处理,但又需要征用新的土地,此外单纯的人工湿地的生物处理方式还存在处理周期长的弊端。
[0012] 在排水设施的建设方面,许多设计单位也常在工程实践中采用了生态式排水沟(又称浅碟形边沟)排水,这类传统式生态排水沟客观上,增加了路域对降雨的滞留能力,有利于缓冲大量的排水对周围农田水利系统的冲击。在设计上,该类生态排水沟多采用植草皮覆盖形式,有的生态排水沟还具有渗滤层及地下盲沟,但常具有如下缺陷:
[0013] (I)大多只具备排水功能与有限的草皮过滤吸附功能,此外,水流排导能力较差,常常在路面造成明显积水;
[0014] (2)传统生态边沟与底层路基间一般没有封闭设施,导致水沟里的水直接下渗进入路基,造成路基病害。
[0015] 在路域水资源的利用方面,汇集利用路面径流在西北干旱与半干旱区域得到了大量的利用,一个广泛利用的措施是在公路沿线征用土地建设建设系列蓄水池,通过路面集雨区、路侧边沟、专门建设的引水沟将路面径流收集引导到蓄水池内,待植物需要时,再通过泵将水池内的水泵出浇灌利用。这样的设施虽然实现了路面径流的收集,并有着沉淀净化的功效,但其在实践中存在如下一些问题:
[0016] (I)蓄水池的占地问题,由于蓄水池大多建设为圆形,而公路路侧缺乏挖置圆形水池的条件,因此一般需要在路域外重新征用土地,增加了协调与实施难度;
[0017] (2)蓄水资源的再利用问题,由于蓄水池一般只能布设于路域范围之外临近公路的区域,采用建设专用引水沟渠实现汇水目的,而这些区域往往缺乏水车运输的交通条件,即便采用专用的长抽水管方式也会造成抽水效率低、安全隐患大的毛病,因此在西北干旱区少量建设的路侧蓄水池很少发挥其应有的作用。
[0018] 专利“带有蓄水循环系统的种植槽连接一体绿化装置”专利号200920289329.9,提出的实用新型种植槽与本发明有显著不同,该专利采用存储罐存储多余的水,采用水泵抽水进行水利用,这无法在公路行业大面积实施。
[0019] 专利“半干旱区高速公路路堑边坡生态恢复的植被种植槽”,专利号201120078352.0,该种植槽主要用边坡表面固定坡面土壤并保水作用,与本发明主要收集利用路面径流有显著的不同。
[0020] 有鉴于上述现有的排水结构与路侧绿化设施存在的缺陷,本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研宄创新,以期创设一种新型结构的可以较好地适合公路路线特点,实现径流的拦截、过滤与蓄水利用,使其更具有环保性与实用性。经过不断的研宄、设计,并经反复试作样品及改进后,终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
[0021] 本发明的目的在于,克服现有的路侧排水沟、传统生态排水沟、专为处理路面径流设置的人工湿地及专门设置的浇灌管道等设计存在的缺陷,而提供一种新型结构一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,使其既有利于收集、过滤、滞留、沉淀净化路面径流,又利于植物生长利用,还可提供一种自流式灌溉方式的综合系统,
[0022] 本发明的目的还在于,提供一种新型结构一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,要解决的技术问题是使其既能满足水质处理要求又能使实现蓄水的有效利用,还能在危险品泄漏时提供一种应急处理,从而达到生态效益最佳,更加适于实用。
[0023] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出有关结合降雨径流收集、过滤净化,并为植物绿化应用的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由多个沿公路纵坡方向串接在一起的生态种植槽构成,相邻的生态种植槽之间下部有保持槽内蓄水层水位的矮隔断,在该矮隔断的上部安装有延伸至生态种植槽顶部的种植槽挡板。
[0024] 前述的的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的多个生态种植槽从高位到低位呈阶梯状排列串接在一起,串接在一起的每个生态槽的上部表面为平面。
[0025] 本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术方案来实现。
[0026] 本发明提供一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的多个生态种植槽的高度沿公路纵坡方向成斜线降低排列串接在一起。串接在一起的多个生态种植槽构成的上部的平面为向下凹的弧形面。从而使相邻的两个生态种植槽的表面顺滑连接,形成下层水平槽式结构蓄水、上层沟式结构渗排水的结构。
[0027] 前述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的每一个生态种植槽由混凝土制成,该每个生态种植槽是由种植槽底部及两个侧壁组成,其中,种植槽底部分别与两侧壁共同围成一个槽,该每个生态种植槽内由从上至下采用草皮或灌木构成的植被层、种植土壤层、渗透净化层、不透水层、支撑层、蓄水层、防渗层共同构成,其特点是:可同时实现路面径流收集、净化、蓄集、排导、综合利用的综合功能,适用于具备一定公路纵坡,暴雨集中,雨量分配不均,或需要浇灌的地区路侧绿化、中央分隔带使用或路面径流收集处理利用,也可适用于危险品运输泄漏下的应急管理。
[0028] 本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
[0029] 前述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,,其中所述的高位种植槽的防渗层沿纵向延伸至矮隔断上,并延伸到相邻的下一个位于低位的生态种植槽中,构成该低位生态种植槽的渗透净化层与支撑层间的不透水层,种植槽挡板与矮隔断间预留种植槽间溢水孔,其中矮隔断与种植槽挡板分别为具有相互配对的榫头和榫眼的预制混凝土结构连接。
[0030] 前述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的位于高位的生态种植槽的蓄水层与位于低位的生态种植槽的根系区间布置有收集与灌溉管道,该收集与灌溉管道在位于高位的生态种植槽端的蓄水层中为收集管道,主要起到集水作用,在位于低位的生态种植种槽端的渗透净化层中为具有渗水孔隙的渗灌管道。
[0031] 前述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的每个生态种植槽与相邻生态种植槽串接前有一隔室,该隔室与生态种植槽的蓄水层相通,该隔室的表面为一可揭开检修的盖板。该隔室内装有水位观测装置。该水位观测装置包括水位浮标及浮标连接的指针,该指针延伸到地面与标尺刻度盘相接。
[0032] 前述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的位于相邻两个生态种植槽间的种植槽间溢水孔处安装有控制阀门。
[0033] 前述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的每个生态种植槽内的渗透净化层与该生态种植槽的蓄水层间安装有一个或一个以上的控制水位的虹吸管和一个或一个以上的虹吸管过滤罩构成的虹吸隔室。该虹吸隔室固定于两根延伸至地面的带孔空心导气立柱上。其中一根带孔空心导气立柱在蓄水层中开有导气孔,另一根带孔空心导气立柱在渗透净化层的虹吸管隔室中也开有导气孔,从而可以自动使该生态种植槽的渗透净化层中的自由水在超过虹吸管顶部高度后在大气压力与虹吸作用下将高出虹吸管进水口部分的自由水转到该生态种植槽的蓄水层中蓄存起来,并使渗透净化层)中水分保持饱和状态。
[0034] 前述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的种植土壤层由种植土组成,根据拟种植的植被类型确定该种植土壤层的厚度为10 - 30cm。所述的渗透净化层为锯末与沙子按照1:3-1:5混合成的混合物,其厚度按植被类型确定。所述的不透水层为塑料布或防水型土工布,所述的支撑层为土工格栅或钢格栅。所述的蓄水层填充直径20-40cm的块石或完全不填充,所述的防渗层采用铺于混凝土上的塑料布或防水型土工布所构成。
[0035] 前述的串接式生态种植槽,其中所述的生态种植槽的植被层与土壤层替换为透水型混凝土砖、卵石、块石、粗砂材料。
[0036] 前述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其中所述的不透水层替换为过滤透水层。
[0037] 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明提出的串接式生态种植槽可达到相当的技术进步性及实用性,并具有产业上的广泛利用价值,其至少具有下列优点:
[0038] 1、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由于可主要针对路面径流的收集处理进行设计,从而较传统种植槽增加了对径流收集、净化处理、排导与灌溉利用功能。
[0039] 2、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由于底部与侧面采用混凝土封闭,矮隔断的利用增加了径流纵向的阻滞效应,同时径流需要从本种植槽蓄水层一本生态种植槽相邻的低位种植槽中渗透净化层一第三个种植槽蓄水层的折线流动方式,均增加了径流在蓄水层中的滞留时间与处理层数,从而较传统生态边沟增加了对径流在土层中滞留、蓄积、处理的时间。同时本发明设置了阀门,也较传统生态边沟、路侧排水边沟及种植槽增强了危险品泄漏的应急功能,在泄漏时可以予以紧急关闭使每一个生态种植槽的纵向各层均达到吸持的饱和状态再向下一个生态种植槽溢流,从而也降低了危险品运输泄漏带来的风险。本发明在此公路段落中所设计的隔室可以在关键时刻将隔室盖板打开,进行危险品的抽提收集。
[0040] 3、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由于蓄水层位于槽底,蓄水层上有渗透净化层、种植土壤层与植被层,较传统路侧排水边沟增加了绿化美化功能。
[0041] 4、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种槽,由于两侧壁可采用不透水混凝土结构,较传统生态植草边沟在增加土壤蓄水功能的同时,还降低了由于排水不畅对路基浸泡的影响。
[0042] 5、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,槽内填充基质材料充分考虑其对污染物的去除能力,同时通过高位蓄水层中的水再排入低位种植槽的吸附过滤中再次过滤、吸附与沉淀,从而较其他类种植槽与生态边沟增加了多重处理功效,从而可以实现水质的充分过滤净化处理。
[0043] 6、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由于采用了虹吸管转移渗透净化层中的自由水到蓄水层中,从而保持了该层水分一直位于饱和状态,这大大提高了植物对水分的吸收利用能力,尤其是对于较为干旱的区域更为有效。
[0044] 7、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由于还可以将其中的不透水层替换为过滤透水层,从而可以使渗透净化层中水分迅速下渗排导,这尤其适用于在我国较为湿润多雨的南方进行应用。
[0045] 8、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由于并非仅在公路低标高的一侧布设,在一定程度延伸原生态排水沟的处理空间范围,并可将路侧余宽区域纳入潜流式湿地处理范围,从而扩大了其适用的地域范围。
[0046] 9、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由于在单一种植槽内的还布设有排导的阀门,这样的布设不仅有利于水质中污染物的进一步沉淀,还可在发生水槽堵塞、排水不畅或危险品泄漏时增加了应急管理功能。
[0047] 10、本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,由于还可以将生态种植槽的上表面制成流线型的弧形沟槽,从而了实现下层槽式结构蓄水、上层沟式结构渗排水的结构,从而整合了既有的生态排水沟的优点。
[0048] 此外从该结构的功能来看,具备下列特点:
[0049] 1.多重处理功能:植被层、种植土壤层、渗透净化层可分别对路面径流进行过滤净化,多余的水蓄积于蓄水层中并可随时供应与植物利用;
[0050] 2.增效的多层吸附过滤功能:由多个生态种植槽串接成的构造物,使得每个高位生态种植槽内的路面径流通过垂直的植被吸附、土壤固定、过滤及蓄滞沉淀之后,再流入低位生态种植槽的渗透净化层再次进行过滤及蓄滞沉淀,增加了过滤的层数与水流的滞留时间。
[0051] 综上所述,本发明提出的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,生态与环保效益好,技术适用范围较广。较现有的生态边沟、路侧排水边沟种植槽具有增进的突出多项功效,从而更加适于实用,并具有产业的广泛利用价值。
[0052] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
[0053] 图1是本发明生态种植槽布置平面示意图;
[0054] 图2是本发明实施例1的纵断面结构示意图;
[0055]图3是本发明实施例1的横断面结构示意图;
[0056] 图4是本发明实施例2纵断面结构示意图;
[0057]图5是本发明实施例2横断面结构示意图;
[0058]图6是本发明单个生态种植槽剖面图;
[0059] 图7是本发明不带阀门的结构示意图;
[0060] 图8是本发明带阀门的结构示意图;
[0061] 图9是本发明带水位观测装置及阀门的结构示意图;
[0062] 图10是本发明虹吸管、过滤罩及水位观测装置安装示意图;
[0063] 图11是本发明的矮隔断与种植槽挡板结构图;
[0064]图12是本发明具有收集与渗灌管道的安装示意图;
[0065] 图13是本发明具有弧形上边缘的上挡土板及矮隔断结构示意图;
[0066]图14是本发明带阀门的相邻串接式生态种植槽斜线连接示意图;
[0067] 图15是本发明实施例3单个生态种植槽剖面示意图;
[0068]其中:
[0069] 1:生态种植槽 2:防渗层
[0070] 3:蓄水层 4:支撑层
[0071] 5:渗透净化层 6:不透水层
[0072] 7:种植土壤层 8:植被层
[0073] 9:控制阀门 10:水位观测装置
[0074] 11:虹吸管过滤罩 12:虹吸管
[0075] 13:带孔空心导气立柱 14:公路路面
[0076] 15:种植槽间溢水孔 16:种植槽挡板
[0077] 17:矮隔断 18:榫头
[0078] 19:溢水孔边 20:榫眼
[0079] 21:隔室 22:收集管道
[0080] 23:渗灌管道 24:植物根系
[0081] 25:虹吸隔室 26:弧形沟槽
[0082] 27:上边缘 28:导气孔
[0083] 29:种植槽底部 30:隔室盖板
[0084] 31:第一侧壁 32:第二侧壁
[0085] 33:过滤透水层
具体实施方式
[0086] 实施例1
[0087] 如图1-3所示,以某省的某滨河公路为最佳实施例的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽。该公路所在区域季风气候明显、干湿季分明。雨季(湿季)由于降雨集中,冬干夏雨,冬半年(11月至次年4月)干季雨量仅占全年降雨量的5〜15%,夏半年(5〜10月)雨季降雨量占全年的85〜95%。
[0088] 该滨河公路K18+300-K18+700路段路基纵坡为4%,为了有效收集净化路面径流,采用了串接式生态种植槽设计。该路段路宽12米,为单侧汇水,单侧路宽12米,根据当地暴雨强度公式、种植槽土壤层类型渗透性等参数计算单位长度种植槽设计雨水径流量为0.17L/s.m,同时结合路侧富裕空间与路基基岩限制条件下,为最大化地满足植物需要,设定种植槽宽度为200cm,单个种植槽I的总深度为70cm,其中,种植土壤层20cm,渗透净化层30cm,蓄水层 20cm。
[0089] 为了使种植槽间的垂直跌水高差满足从高到低从蓄水层向渗透净化层流水,则相邻的生态种植槽间高差应满足> 20«11,且< 50cm的范围,该段公路总长400m,总高程差为16m,相邻两个种植槽取高差40cm计算,则需要40个种生态植槽I。该40个生态种植槽沿公路纵坡方向从高位到低位呈阶梯状串接而成,串接在一起的40个生态种植槽I的表面为平面。该生态种植槽I间有保持槽内蓄水层水位的矮隔断17,在矮隔断17的上面一直延伸到槽顶部的种植槽挡板16的上边缘27预制成直线型,如图1-图3,图11所示。
[0090] 如图6所示,每个生态种植槽I的长度为10m。所述的每个生态种植槽I由混凝土制成,该每个生态种植槽I是由种植槽底部29、第一侧壁31和第二侧壁32组成,其中,该种植槽底部29分别与第一侧壁31和第二侧壁32共同围成一个槽。在该生态种植槽I内由从上至下采用草皮构成的植被层8、种植土壤层7、渗透净化层5、不透水层6、支撑层4、蓄水层3、防渗层2依次叠加构成。该种植土壤层7采用了种植土。该渗透净化层5按照沙土与锯末1:3混合而成,不透水层6与防渗层2均采用不透水无纺布,蓄水层3内每隔Im放置一个高度到达该层上部的大石头,其余空间为留出供蓄水,其上支撑层采用了钢格栅。如图10所示,每个生态种植槽I内的渗透净化层5与该生态种植槽的蓄水层3间安装有一个水位控制的虹吸管12和一个虹吸管过滤罩11构成虹吸管隔室。该虹吸管隔室25固定于两根延伸至地面的带孔空心导气立柱13上,其中一根带孔空心导气立柱13在蓄水层3中开有导气孔28,另一根带孔空心导气立柱13在渗透净化层5中开有导气孔28,从而可以自动使该生态种植槽I的渗透净化层5中的自由水在超过虹吸管12顶部高度后转到该生态种植槽I的蓄水层3中蓄存起来,并保持该层水分位于饱和状态。相邻两个生态种植槽I间表面多余水分排导方式为从高到低垂直跌水,每个生态种植槽I间的种植槽间溢流口 15处均安装有控制阀门9。由于这段公路纵坡较大,这种设计的突出特点是:可同时实现路面径流收集、净化、蓄集、排导、综合利用的综合功能,蓄水层采用了少量填石并对钢格栅支撑的方式以尽大程度地利用蓄水层空间蓄水,每个生态种植槽I内的阀门9的使用可高效地滞留水分,减少径流顺纵坡的流失。
[0091] 在该公路的K4+710-K4+720处,坡率2 %,拟建设自行车道与行人道的穿行通道,考虑到这些横穿交通对土壤的压实导致板结问题,此处的生态种植槽I是将植被层8与种植土壤层7替换成了透水型混凝土砖,为了对该穿越路段在视觉景观上进行有效提示,将前端1m即K16+700-K16+710段落的生态种植槽表层上层的草皮层8与种植土壤层7替换成了卵石,而后端1m即K16+720-K16+730的替换为成黄色的粗砂实现了多种形式的表层覆盖。该种植土壤层7的厚度根据在种植草皮的区域采用了 20cm厚的专用配制土,所述的渗透净化层5为锯末与沙子按照1:5混合成的混合物,种草区域按厚度20cm设计,种植灌木与乔木区域采用了 30cm,所述的不透水层6为塑料布或防水型土工布,蓄水层3所述的支撑层4采用了土工格栅,所述的蓄水层3填充直径20-40cm的块石,所述的防渗层2采用铺于混凝土上的塑料布所构成。
[0092] 如图7,图8所示,在以上两段路的设计中,其中位于高位的生态种植槽I的防渗层2沿纵向延伸至矮隔断17上,并延伸到相邻的下一个位于低位的生态种植槽I中,构成该低位种植槽的渗透净化层5与支撑层间4的不透水层6,相邻两个生态种植槽I间的矮隔断17上安装有延伸至低生态种植槽I顶部的种植槽挡板16,该种植槽挡板16与矮隔断17间预留种植槽间溢水孔15,其中矮隔断17与种植槽挡板16分别具有相互配对的榫头18和榫眼20的预制混凝土结构。
[0093] 如图12所示,为了促进所种植灌木段落的水分吸收利用,在一些位于高位的生态种植槽I的蓄水层3与位于低位的生态种植槽I的植物根系24区间布置有收集与灌溉管道,该管道在位于高位的生态种植槽I端的蓄水层3中为收集管道22,主要起到集水作用.在位于低位的生态种植种槽I端的渗透净化层5中的植物根系24层间为渗灌管道23。
[0094] 如图9所示,每个生态种植槽I与相邻生态植槽I串接前有一隔室21,该隔室21具有表面盖板30,该隔室21与生态种植槽I的蓄水层3相通,该隔室21内装有水位观测装置10,该水位观测装置10包括水位浮标,浮标连接的指针,指针延伸到地面与标尺刻度盘相接。
[0095] 在位于相邻两个生态种植槽I间的种植槽间溢水孔15处安装有控制阀门9。如图8,图9所示。
[0096] 在位于高位种生态种植槽I中渗透净化层5中水分蓄积到一定程度后,可通过过滤罩11进入虹吸隔室25,当水分继续蓄积达到虹吸管12顶部时,由于虹吸作用,隔室内高于虹吸管12进水口的水分可以通过虹吸管12转移到蓄水层3中蓄存起来,当蓄水层3中水位蓄积超过下侧矮隔断17,在相邻两个生态种植槽间的阀门9开启的状态下,超过矮隔断17的水流可从溢水孔15中泄出流入下一个种植槽中的渗透净化层5,从而开始下一种植槽渗透净化层中的水分转移与利用,由于土壤层8中植物的根系通常会生长并延伸进入渗透净化层5,继而由位于高位的生态种植槽I中的蓄水层3中水分转移低位种植槽中渗透净化层中时就可以为植物所利用。
[0097] 降雨时,路面14来的径流流入路侧生态种植槽1,经过植被层8时为植物所吸收、经过种植土壤层7中土壤吸附、过滤并向下进入渗透净化层5中,由于渗透净化层5中所填充材料的渗透系数较高,同时还有对污染物吸附能力强的特性,水流会往该层底部迅速渗透汇集,污染物得到吸附净化,下层水分逐渐饱和时水流的下渗速度变慢,在雨量较小(同时也是单位体积的水量中污染负荷最大时),该部分径流可完全仅停滞于渗透净化层5中,为进入该渗透净化层5的植被根系24所吸收利用。在雨量较大时,渗透净化层5的水分会增加,超过了饱和状态,自由水会经过具有过滤作用的过滤罩11,汇集到虹吸管12的虹吸隔室25中,当超过虹吸管12顶部时,高出该管进水口的自由水将通过虹吸作用自动排导进入蓄水层3中,随着渗透净化层5中水分排导导致虹吸隔室25水位降低,周围的自由水又可渗透补充开始虹吸隔室25内水分的再汇集排导过程,当蓄水层3收集满时,在阀门9开启时可以通过溢水孔15进入下一个生态种植槽的渗透净化层中进行下部两层的水流转移进程,通过这些流程实现径流在各层中被净化、自动排导并被综合利用的功能。
[0098] 当所有生态种植槽底部均为水分所填充而饱和时,以及在降雨量很大,土壤渗透能力达不到水流排导功能时,无法下渗的水流可以直接通过垂直跌水或流线型的沟槽24如普通排水沟一样进行表面排水,从而达到自动排水的目的。
[0099] 当该公路段落发生危险品运输事故,尤其是当液态的危险品流入生态种植槽后,可以迅速将所有种植槽的阀门9关闭,此时生态种植槽处于最大的吸持、阻滞能力。在后续处理时,并可将水位观测装置的隔室21的盖板30揭开,用泵将汇集于底部的危险品抽出去除,从而可为危险品应急赢得时间与便利。
[0100] 实施例2
[0101] 如图4、图5所示,另一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,设在该路K4+540-K4+680处。各生态种植槽I的侧壁31和侧壁32顶部沿路基纵线方向呈斜线降低,倾斜的角度与公路纵坡一致,即坡降2.4%,串接在一起的多个生态种植槽I构成的上平面向下凹的弧形面,从而使相邻的两个生态种植槽的表面顺滑连接。具体做法是将各生态种植槽I的表面种植土壤层7进行局部加厚或削薄,使其表面沿路线纵向呈流线型降低,并使种植槽表面修整为弧形沟槽26,同时生态种植槽I间的种植槽挡板16预制成弧形上边缘27,形成下层水平槽式结构蓄水、上层沟式结构渗排水的结构。
[0102] 如图7、图14所示,在位于相邻两个生态种植槽I间的种植槽间溢水孔15处采用了有控制阀门(见图13、14)的与没有控制阀门(如图7)的两种结构方式,由于距离水体相对较远,水污染风险相对较低,每5个生态种植槽I才有一个生态种植槽设置了控制阀门
9。每个生态种植槽I内的渗透净化层5与该生态种植槽I的蓄水层3间安装有三个水位控制虹吸管12和三个虹吸管过滤罩11。该种植槽间挡板16的上边缘27采用具有弧形的预制结构。降雨时,路面14来的径流流入路侧种植槽1,经过植被层8时为植物所吸收、经过种植土壤层7中土壤吸附、过滤并向下进入渗透净化层5中,当下渗速度变慢或雨量变大时,多余的水可直接通过表面顺滑的沟槽排走。没有阀门9或虽有阀门9但位于开启状态的生态种植槽间下层水分自动地从高位种植槽的蓄水层5向低位种植槽的渗透净化层转移,当遇到紧急情况需要将危险品截流于种植槽内时,将具有阀门的生态种植槽全关闭,通过这种间隔式安装阀门的生态种植槽减少阀门的利用,可进一步降低工程造价。其他结构同实施例1。
[0103] 实施例3
[0104] 如图15所示,一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,设在该路K3+240-K4+380处。由于此处地形平缓,公路纵坡坡率〈0.5%,植物生长受水分限制较小,我们将多个串接的生态种植槽采用了将上述实施例中不透水层6替换成了过滤透水层的方式,增加了其向下的排水性能,即从上至下采用草皮或灌木构成的植被层8、种植土壤层7、渗透净化层5、过滤透水层6、支撑层4、蓄水层3、防渗层2依次叠加构成。在该种设计方式下,径流随公路纵坡流动弱,主要起到集水、增加土壤蓄水作用。其他构造同实施例1或实施例2。
[0105] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于其由多个沿公路纵坡方向串接在一起的生态种植槽构成,相邻的生态种植槽(I)之间下部有保持槽内蓄水层水位的矮隔断(17),在该矮隔断(17)的上部安装有延伸至生态种植槽(I)顶部的种植槽挡板(16),所述的每一个生态种植槽(I)由混凝土制成,该每一个生态种植槽(I)是由种植槽底部(29)、第一侧壁(31)和第二侧壁(32)组成,其中,所述的种植槽底部(29)分别与所述的第一侧壁(31)和第二侧壁(32)共同围成一个槽,该每一个生态种植槽(I)内从上至下采用草皮或灌木构成的植被层(8)、种植土壤层(7)、渗透净化层(5)、不透水层¢)、支撑层(4)、蓄水层(3)、防渗层(2)依次叠加构成,所述的位于高位的生态种植槽(I)的防渗层(2)沿纵向延伸至矮隔断(17)上,并延伸到相邻的下一个位于低位的生态种植槽(I)中,构成该低位生态种植槽(I)的渗透净化层(5)与支撑层(4)间的不透水层¢),所述的种植槽挡板(16)与矮隔断(17)间预留种植槽间溢水孔(15),其中矮隔断(17)与种植槽挡板(16)分别通过相互配对的榫头(18)和榫眼(20)的预制混凝土结构连接。
2.根据权利要求1所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于所述的多个生态种植槽从高位到低位呈阶梯状排列串接在一起,串接在一起的每个生态槽(I)的上部表面为平面,所述的种植槽挡板(16)的上部为直线形。
3.根据权利要求1所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于所述的多个生态种植槽(I)的高度沿公路纵坡方向成斜线降低排列串接在一起,串接在一起的多个生态种植槽(I)构成的上部的平面为向下凹的弧形面,从而使相邻的两个生态种植槽(I)的表面顺滑连接,形成下层水平槽式结构蓄水、上层沟式结构渗排水的结构,所述的种植槽挡板(16)的上部也为弧形。
4.根据权利要求1所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于其中所述的位于高位的生态种植槽(I)的蓄水层(3)与位于低位的生态种植槽(I)的根系区间布置有收集与灌溉管道,该收集与灌溉管道在位于高位的生态种植槽(I)端的蓄水层(3)中为收集管道(22),主要起到集水作用,在位于低位的生态种植种槽(I)端的渗透净化层(5)中为具有渗水孔隙的渗灌管道(23)。
5.根据权利要求1中所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于所述的每个生态种植槽(I)与相邻生态种植槽(I)串接前有一隔室(21),该隔室(21)与生态种植槽(I)的蓄水层(3)相通,该隔室(21)的表面为一可揭开检修的盖板(30),该隔室(21)内装有水位观测装置(10),该水位观测装置(10)包括水位浮标及浮标连接的指针,该指针延伸到地面与标尺刻度盘相接。
6.根据权利要求1中所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于,其中位于相邻两个生态种植槽(I)间的种植槽间溢水孔(15)处安装有控制阀门(9)0
7.根据权利要求1中所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于每个生态种植槽(I)内的渗透净化层(5)与该生态种植槽的蓄水层(3)间安装有一个或一个以上的水位控制的虹吸管(12)和一个或一个以上的虹吸管过滤罩(11)构成的虹吸隔室(25),该虹吸隔室(25)固定于两根延伸至地面的带孔空心导气立柱(13)上,其中一根带孔空心导气立柱(13)在蓄水层(3)中开有导气孔(28),另一根带孔空心导气立柱(13)在渗透净化层(5)的虹吸管隔室(25)中也开有导气孔(28),从而可以自动使该生态种植槽(I)的渗透净化层(5)中的自由水在超过虹吸管(12)顶部高度后在大气压力与虹吸作用下将高出虹吸管(12)进水口部分的自由水转到该生态种植槽(I)的蓄水层(3)中蓄存起来,并使渗透净化层(5)中水分保持饱和状态。
8.根据权利要求1中所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于所述的种植土壤层(7)由种植土组成,根据拟种植的植被类型确定该种植土壤层(7)的厚度为10 - 30cm,所述的渗透净化层(5)为锯末与沙子按照1:3_1:5混合成的混合物,其厚度按植被类型确定,所述的不透水层(6)为塑料布或防水型土工布,所述的支撑层(4)为土工格栅或钢格栅,所述的蓄水层(3)填充直径20-40cm的块石或完全不填充,所述的防渗层(2)采用铺于混凝土上的塑料布或防水型土工布所构成。
9.权利要求1中所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于,所述的植被层(8)与种植土壤层(7)为透水型混凝土砖、卵石、块石、粗砂材料。
10.根据权利要求1中所述的一种串接式路面径流收集与净化利用的生态种植槽,其特征在于所述的不透水层¢)替换为过滤透水层(33)。
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