CN104313974B - 一种用于水资源丰富城市的生态植草沟 - Google Patents

一种用于水资源丰富城市的生态植草沟 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于水资源丰富城市生态植草沟，设置于人行道路的一侧，生态植草沟从上至下依次包括植被层、种植土层、砌块砖层、渗排水管以及砾石层。本发明提供的生态植草沟，设置于人行道路的一侧，收集人行道路上的降雨径流，削减径流中的污染物，达到就地净化处理、控制径流污染的目的；设置于人行道路与绿地之间，既不影响景观，又便于施工；降雨径流被滞纳于砾石层中，逐步缓慢下渗，最终用于补充绿地的土壤含水量，实现降雨径流的全部吸收净化，同时减少绿地浇灌用水；渗排水管低的一端连接雨水口或雨水井，另一端封闭，便于将收集的人行道路上的降雨径流汇入雨水口或雨水井，达到削减降雨径流、延缓洪峰的目的。

Description

一种用于水资源丰富城市的生态植草沟
技术领域
本发明涉及一种雨水管理技术领域，尤其涉及一种用于水资源丰富城市的生态植草沟。
背景技术
随着中国城市化进程的加快，城市硬质路面的增加导致城市内涝和面源污染的问题日渐突出。
城市面源污染是指在降水的条件下，雨水和径流冲刷城市地面，使污染物进入受纳水体引起的环境问题。其中最主要的污染物是悬浮颗粒SS、化学需氧量COD、总氮TN、总磷TP和重金属离子等。由于不透水地面的比例增大，降雨径流具有水量大水质差的特点，导致面源污染的发生具有突发性。
因此如何通过生态的方法治理面源污染，已经成为建设生态城市，构建和谐社会的难题。
经过对现有技术检索发现，专利号为201320347705.1的实用新型专利公开了一种适用于山地城市多沙雨水径流分流、过滤的植草沟系统，专利号为201320347779.5的实用新型专利公开了一种适用于山地城市多砂径流的植草沟系统，两种植草沟系统通过不同的方法针对山地城市的径流多沙石的特点设计了砂水分离的系统，但两种技术都不适用于上海城市社区道路绿地。再如申请号为201010277742.0的发明专利申请，公布了一种初期雨水收集、分流、削峰及生态净化的方法，通过对植草沟水力计算设计植草沟的具体尺寸，同时配合雨水调蓄池实现对雨水径流污染物的控制，具有占地面积小的优点，但此方法用调蓄池收集雨水再用植草沟进行处理，需要对雨水管网进行改造，实施起来较为困难。
水资源丰富城市，例如上海，土地资源极度紧缺，城市人口密度大、面源污染严重，同时径流污染分散难以治理。
因此需要找到一种方式，能够适用于水资源丰富城市有效治理面源污染生态，同时缓减洪峰。
发明内容
有鉴于上述技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题就是提供一种适用于水资源丰富城市的生态植草沟，能够削减道路降雨径流污染物，且一定程度的缓解暴雨洪峰。
设置于人行道路一侧的生态植草沟，通过收集人行道路上的降雨径流，对其进行过滤、渗透、吸附及生物降解等一系列作用，削减径流中的污染物，达到削减降雨径流和控制径流污染的目的。
生态植草沟不仅能够有效处理小降雨事件，同时在暴雨情况下，也可以有效处理初期的降雨径流和其中的径流污染物，达到缓减洪峰和削减暴雨径流污染物的目的，本发明中的生态植草沟作为一种降雨径流管理的工程性措施，对降雨径流进行就地净化处理，控制城市小区人行道路的面源污染，占地面积小，同时具有较好的景观效果，适于在城市推广应用。
缓减市政排水管网压力，且占地面积小，结构紧凑，施工简易，又不影响绿化景观，能适用于城市居住小区人行道路的雨水径流污染控制的生态植草沟。
本发明提供一种生态植草沟，用于水资源丰富城市，生态植草沟设置于人行道路的一侧，生态植草沟从上至下依次包括植被层、种植土层、砌块砖层、渗排水管以及砾石层。
本发明提供的生态植草沟，设置于人行道路的一侧，收集人行道路上的降雨径流，对其进行过滤、渗透、吸附及生物降解等一系列作用，削减径流中的污染物，达到就地净化处理、控制径流污染的目的。
进一步地，人行道路的一侧为人行道路与绿地相邻的一侧。
本发明提供的生态植草沟，所述人行道路的一侧为人行道路与绿地相邻的一侧，也就是当人行道路的一侧或两侧设置绿地时，就可以直接将生态植草沟设置于人行道路与绿地之间，既不影响景观，又便于施工。
本发明提供的生态植草沟，降雨径流被滞纳于砾石层中，逐步缓慢下渗，最终用于补充绿地的土壤含水量，实现降雨径流的全部吸收净化，同时减少绿地浇灌用水。
进一步地，生态植草沟边缘高度低于人行道路边缘标高。
本发明提供的生态植草沟，边缘高度低于人行道路边缘标高，便于人行道路上的降雨径流通过重力作用汇集到生态植草沟。
进一步地，生态植草沟的种植土表面下凹形成弧形。
本发明提供的生态植草沟，种植土表面下凹形成弧形，形成类似沟的形状，便于对人行道路上的降雨径流进行过滤、渗透、吸附及生物降解等一系列处理，同时又不影响人行道路的通行安全。
进一步地，种植土层与砌块砖层之间设置一层土工布。
土工布是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。成品为布状，土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀的特性。
本发明提供的生态植草沟，种植土层与砌块砖层之间设置一层土工布，过滤人行道路上的降雨径流中的污染物，同时具有耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀的特性，避免生态植草沟的使用中的维护工作。
进一步地，渗排水管沿生态植草沟的轴向倾斜设置。
本发明提供的生态植草沟，渗排水管沿生态植草沟的轴向倾斜设置，使得收集的人行道路上的降雨径流利用重力沿渗排水管流动。
进一步地，渗排水管低的一端连接雨水口或雨水井，另一端封闭。
本发明提供的生态植草沟，渗排水管低的一端连接雨水口或雨水井，将收集的人行道路上的降雨径流汇入雨水口或雨水井，达到削减降雨径流、延缓洪峰的目的。
进一步地，渗排水管的坡度为1％～3％。
本发明提供的生态植草沟，渗排水管的坡度为1％～3％，使得收集的人行道路上的降雨径流利用重力沿渗排水管流动，便于收集的人行道路上的降雨径流。
进一步地，生态植草沟宽度为40cm～60cm，长度为5m～15m，结构厚度为45cm～65cm。
进一步地，所述生态植草沟的所述种植土层的厚度为20cm～35cm，所述砌块砖层的厚度为10cm，砌块砖的粒径为2cm～4cm；所述砾石层的厚度为15cm～20cm，砾石的粒径为1cm～2cm。
本发明提供的生态植草沟具有以下有益效果：
(1)设置于人行道路的一侧，收集人行道路上的降雨径流，对其进行过滤、渗透、吸附及生物降解等一系列作用，削减径流中的污染物，达到就地净化处理、控制径流污染的目的；
(2)设置于人行道路与绿地之间，既不影响景观，又便于施工；降雨径流被滞纳于砾石层中，逐步缓慢下渗，最终用于补充绿地的土壤含水量，实现降雨径流的全部吸收净化，同时减少绿地浇灌用水；
(3)渗排水管沿生态植草沟的轴向倾斜设置，渗排水管低的一端连接雨水口或雨水井，另一端封闭，便于将收集的人行道路上的降雨径流汇入雨水口或雨水井，达到削减降雨径流、延缓洪峰的目的。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的生态植草沟的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明的一个实施例的生态植草沟3位于人行道路1与绿地2之间。
如果没有绿地2，也可以在人行道路1的一侧单独设置生态植草沟3。
生态植草沟3的长度大于4m，小于15m，宽为40cm～60cm，沟体的结构厚度为45cm～65cm。
生态植草沟3包括植被层6、种植土层7、砌块砖层9、渗排水管10以及砾石层11。
植被层6选择草坪草或多年生草本地被，高度为10～25cm。
种植土层7的厚度为20cm～35cm。
砌块砖层9的厚度为10cm，砌块砖9的粒径为2cm～3cm。
砾石层11的厚度为15cm～20cm，砾石的粒径为1cm～2cm。
生态植草沟3的边缘高度低于人行道路1的边缘标高约为5cm。
种植土层7表面下凹形成弧形，表面下凹最低处比人行道路1和绿地2低15cm。
种植土层7和砌块砖层9之间铺设土工布8。
渗排水管10埋设于砌块砖层9底部，管径为6cm，渗排水管10的坡度控制在1％～3％，较低一端与雨水口5连接，另一端封闭。
砾石层11的下方为素土夯实层12。
本发明的工作原理是：发生降雨时，人行道路1产生降雨径流4，降雨径流4通过重力作用汇入生态植草沟3内，经过植被层6的阻滞和初步净化，大部分降雨径流4下渗，下渗的水体依次经过种植土层7、砌块砖层9和砾石层11的过滤净化后，降雨径流和径流污染物就地得到了削减，水质得到进一步地改善。
降雨量小于8mm/h时，进入生态植草沟3内的降雨径流4被滞纳于砾石层中11，逐步缓慢下渗，最终用于补充绿地2的土壤含水量，实现降雨径流4的全部吸收净化，同时减少绿地2浇灌用水；当降雨量在8～16mm/h时，经过植草沟3净化可以去除60～90％的总体污染物，超出砾石层11高度的水体经渗排水管10排入雨水口5，可以削减40～50％的径流量；当发生暴雨事件时，初期污染物浓度较高的降雨径流4进入植草沟3内，得到有效地净化处理后可以降低60％以上的总体污染物，同时延缓洪峰30～90分钟，后续径流量逐步增大超出生态植草沟3的种植土层7的下渗速度，水位漫过生态植草沟3，溢出通过路面的雨水口5进入市政排水管网。生态植草沟3内雨水仍持续下渗排水，一定程度缓减路面排水压力，减少路面积水。
实施例1
在上海宝山绿地海域笙晖小区内沿宽1.2m长10m的人行步道一侧设置生态植草沟，人行步道的降雨径流流入植草沟。
植草沟宽度为40cm，长度为10m，沟体结构厚度为45cm。
植草沟凹面最低处比道路深10cm，植草沟结构由上至下为：植被——种植土层——土工布——砌块砖层——渗排水管——砾石层。
植被为马尼拉草，高度10cm；
种植土层厚度为20cm；
砌块砖层厚度为10cm，砌块砖粒径为2cm～4cm；
渗排水管管径为6cm；
砾石层厚度为15cm，砾石粒径为1cm～2cm。
按照以上设计，该植草沟每年可以有效净化处理大中小雨强度下(日降雨量小于50mm)的降雨径流约10m3，处理暴雨强度下(日降雨量大于等于50mm)污染物浓度最高的初期降雨径流约12m3，削减降雨径流量约7m3，对总悬浮颗粒TSS的削减率约为90％，对化学需氧量COD的削减率约为45％，对总磷TP的削减率约为80％，对总氮TN的削减率约为50％。同时，此植草沟每年为该片绿地节省浇灌用水约为5吨。
实施例2
在上海宝山绿地海域笙晖小区内沿宽1.5m长8m的人行步道一侧设置生态植草沟，人行步道的降雨径流流入植草沟。
植草沟宽度为60cm，长度为8m，沟体结构厚度为60cm。
植草沟凹面最低处比道路深15cm，植草沟结构由上至下为：植被——种植土层——土工布——砌块砖层——渗排水管——砾石层。
植被为阔叶麦冬，高度20cm～25cm；
种植土层厚度为30cm；
砌块砖层厚度为10cm，砌块砖粒径为2cm～4cm；
渗排水管管径为6cm；
砾石层厚度为20cm，砾石粒径为1cm～2cm。
按照以上设计，该植草沟每年可以有效净化处理大中小雨强度下(日降雨量小于50mm)的降雨径流约10m3，处理暴雨强度下(日降雨量大于等于50mm)污染物浓度最高的初期降雨径流约6m3，削减降雨径流量约14m3，对总悬浮颗粒TSS的削减率约为90％，对化学需氧量COD的削减率约为60％，对总磷TP的削减率约为80％，对总氮TN的削减率约为60％。同时，此植草沟每年为该片绿地节省浇灌用水约为8吨。
实施例3
在上海宝山绿地海域笙晖小区内沿宽2m长5m的一段人行步道一侧设置生态植草沟，人行步道的降雨径流流入植草沟。
植草沟宽度为60cm，长度为5m，沟体结构厚度为60cm。
植草沟凹面最低处比道路深15cm，植草沟结构由上至下为：植被——种植土层——土工布——砌块砖层——渗排水管——砾石层。
植被为阔叶麦冬，高度20cm～25cm；
种植土层厚度为20cm；
砌块砖层厚度为10cm，砌块砖粒径为2cm～4cm；
渗排水管管径为6cm；
砾石层厚度为20cm，砾石粒径为1cm～2cm。
按照以上设计，该植草沟每年可以有效净化处理大中小雨强度下的降雨径流约8m3，处理暴雨强度下污染物浓度最高的初期降雨径流约4m3，削减降雨径流量约8m3，对总悬浮颗粒TSS的削减率约为90％，对化学需氧量COD的削减率约为50％，对总磷TP的削减率约为85％，对总氮TN的削减率约为60％。同时，此植草沟每年为该片绿地节省浇灌用水约为6吨。
本发明提供的生态植草沟，设置于人行道路的一侧，收集人行道路上的降雨径流，对其进行过滤、渗透、吸附及生物降解等一系列作用，削减径流中的污染物，达到就地净化处理、控制径流污染的目的；设置于人行道路与绿地之间，既不影响景观，又便于施工；降雨径流被滞纳于砾石层中，逐步缓慢下渗，最终用于补充绿地的土壤含水量，实现降雨径流的全部吸收净化，同时减少绿地浇灌用水；渗排水管沿生态植草沟的轴向倾斜设置，渗排水管低的一端连接雨水口或雨水井，另一端封闭，便于将收集的人行道路上的降雨径流汇入雨水口或雨水井，达到削减降雨径流、延缓洪峰的目的。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种生态植草沟，用于水资源丰富城市，其特征在于，所述生态植草沟设置于人行道路的一侧，所述生态植草沟从上至下依次包括植被层、种植土层、砌块砖层、渗排水管以及砾石层；所述生态植草沟宽度为40cm～60cm，长度为5m～15m，结构厚度为45cm～65cm；所述生态植草沟的所述种植土层的厚度为20cm～35cm，所述砌块砖层的厚度为10cm，砌块砖的粒径为2cm～4cm；所述砾石层的厚度为15cm～20cm，砾石的粒径为1cm～2cm；所述种植土层与所述砌块砖层之间设置一层土工布；所述生态植草沟边缘高度低于所述人行道路边缘标高；所述生态植草沟的种植土表面下凹形成弧形；所述渗排水管沿所述生态植草沟的轴向倾斜设置；所述渗排水管的坡度为1％～3％；所述渗排水管低的一端连接雨水口或雨水井，另一端封闭。
2.如权利要求1所述的生态植草沟，其特征在于，所述人行道路的一侧为所述人行道路与绿地相邻的一侧。
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