CN105625549A - 一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，包括：生物滞留池及蓄水井。首先选取合适位置，开挖生物滞留池基坑及蓄水井，并在生物滞留池路面两侧5~10cm处铺设开口立缘石带。所述生物滞留池自上而下依次包括：碎石覆盖层、植被种植土层、生物炭填料层和砾石排水层，并在四周及底部均铺设防渗薄膜。在砾石排水层铺设溢流管，上端溢流口高出碎石覆盖层5~10cm，下端接市政排水管网。该系统运可用在住宅区、校园、停车场、公园、道路等地，不仅可蓄存雨水，还能减少雨水中的氮磷、重金属等污染物含量，达到再利用的目的，最终有效缓解城市内涝，并提高雨水利用效率。

Description

一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统

技术领域

本发明属于城市雨水蓄积和净化技术领域，具体涉及到的是一种可用于海绵城市的雨水渗滤、集蓄与净化多功能系统领域。

技术背景

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，降雨时“渗水、蓄水、净水”，需要时将蓄积的水“释放”并加以利用。近年来，随着极端天气多发频发，我国许多城市遭遇强降雨后普遍存在内涝现象。最近，“海绵城市”的理念在解决城市内涝方面越来越多地受到关注，陆续被写入建设规划。以往我国治理城市内涝的方法和思路相对简单，多侧重于追求大面积硬质化路面、增设和扩大下渗设施和地下排水管道等，但这些只是以简单的方式对雨水进行空间转移，仍然属于对雨水的强排。近年来下沉式绿地、渗透塘、湿塘等开始受到关注并迅速建设，但由于填料相对单一，尽管一定程度上加速了雨水的下渗，但难以有效蓄存雨水，并对雨水进行净化和加以利用。因此，研究和开发能够高效、持续保障雨水下渗、蓄存、净化、回用的多功能装置和系统对海绵城市的建设显得尤为必要。

因此，本发明是一种可用于海绵城市的雨水渗滤、集蓄与净化多功能系统，可以有效地蓄存城市雨水和地表径流，同时净化雨水，最终可以有效缓解城市内涝，节约水资源、提高雨水利用效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，以解决城市雨水不易被蓄积、以及蓄积过程中造成的二次污染的问题。本发明的最终目的是为了蓄存、净化和再利用城市雨水或地表径流，缓解城市内涝，节约水资源、提高雨水利用效率。

为解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，其特征在于：包括生物滞留池和蓄水井；

所述生物滞留池自上而下依次包括：碎石覆盖层、植被种植土层、生物炭填料层和砾石排水层；同时，在生物滞留池的内部四周及底部均铺设3～5cm防渗薄膜；所述生物炭填料层包括生物炭填料装置及生物炭改良土壤；

所述植被种植土层与生物炭填料层通过土工布相隔；所述砾石排水层铺设溢水管，上端连接溢流口、下端连接至市政排水管网；所述生物滞留池两侧分别设置有蓄水井，蓄水井的建设规格和数量依据当地常年降雨量或地表径流量以及生物滞留池的建设规模而确定；所述蓄水井通过地下管道与砾石排水层连通，用于储存净化后雨水。

所述蓄水井用于储存净化后雨水；所述生物滞留池与蓄水井连通；在生物滞留池距离路面两侧5～10cm处铺设有开口立缘石带，作为生物滞留池的进水口，同时截留一些体积较大的物质(如树枝、塑料袋等)。

所述植被种植土层土壤为生物炭改良土壤，即将土壤和生物炭按体积比9:1进行充分混合后的土壤，厚度为20～30cm，改良后的土壤一方面易于雨水下渗，另一方面利于植物的生长；所述生物炭是由稻壳、秸秆、杂草或林木下脚料在隔绝氧气下经300～600℃燃烧后制备而成。

所述碎石覆盖层厚度为3～5cm，用以缓冲雨水对植被种植土层及植被根部的直接冲刷作用。

所述生物炭填料装置由水泥材料制作，承压、耐压能力好，安全可靠；规格为：长×宽×高＝50cm×50cm×60cm，壁厚为3～5cm；在生物炭填料装置各面均匀开12个透水圆孔，透水圆孔直径为8～10cm，相邻的透水圆孔心距为15±1cm；生物炭填料装置内填充生物炭42.2±8.1kg；同时为防止生物炭颗粒从透水圆孔漏出，在生物炭填料装置内侧四周铺垫一层土工布；生物炭填料装置与厚度为5～10cm的生物炭改良土壤间隔排列。

砾石排水层厚度为10～20cm，溢流管上端的溢流口高出碎石覆盖层5～10cm。

本发明对雨水的渗滤、集蓄和净化过程为：当雨水流进生物滞留池时，首先与开口立缘石带和生物滞留池碎石覆盖层接触，较大的物质被拦截，随后雨水下渗经植被种植土层得到初步净化，再透过土工布，继续经生物炭填料层，得以彻底地蓄积和净化；经生物炭填料层后的雨水通过砾石排水层进入到两侧的蓄水井中，蓄水井的建设规格和数量应当依据当地常年降雨量或地表径流量以及生物滞留池的建设规模而确定。当遇到暴雨天气，部分雨水会通过溢流口经溢流管进入市政排水管网中。

本发明净化后的雨水可用于喷洒路面、植物和清洗车辆等。

本发明具有有益效果。本发明通过采用土壤-植物-生物炭联用技术，使得该系统不但具有良好的蓄水性能，还具有高效、低成本的净化功能；本发明通过采用经生物炭改良后的土壤，使得土层结构更加疏松，一方面有利于雨水的下渗，同时使得雨水得到初步净化，提高进一步净化的效率；本发明通过采用雨水回流和蓄水系统(蓄水井)，使得净化后的雨水可用作浇洒路面、清洗车辆和喷洒植被等，大大提高了雨水的资源化利用效率；本发明通过采用模块化的生物炭填料装置，只需将适量的生物炭置于填料装置中，然后将填料装置等距排布，使得操作简便灵活，即投即用，无需任何动力，具有较强的实用性；本发明通过采用稻壳、秸秆、杂草、林木下脚料等废弃物制备而成的生物炭，原材料丰富，并且大大降低了成本；本发明通过采用的生物炭作为填料，生物炭不仅吸附性能好，还能抗氧化、抗分解，使得生物炭在土壤中可留存几十年甚至上百年时间，持久耐用，还大大降低系统的维护成本。

附图说明

图1为本发明系统的平面图

图2为本发明系统的侧视图

图3为本发明系统的主视图

图4-1为本发明系统的生物炭填料装置图

图4-2为本发明系统的生物炭填料装置主视图

图4-3为本系统的生物炭填料装置侧视图

图4-4为本发明系统的生物炭填料装置俯视图

图中，1-地面，2-开口立缘石带，3-生物滞留池，4-生物炭填料装置，5-生物炭，6-防渗薄膜，7-蓄水井，8-碎石覆盖层，9-植被种植土层，10-土工布，11-砾石排水层，12-溢流口，13-溢流管接市政排水管网，14-渗透小孔，15-透水圆孔

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对使本专业技术人员更全面地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于此。

本发明为一种可用于海绵城市的雨水渗滤、集蓄与净化多功能系统，可在居民住宅区、高校校园、停车场、公园、道路等设立此系统，具体包括以下步骤：

首先选取合适的地势较低的位置，开挖生物滞留池3基坑以及用于储存净化后雨水的蓄水井7；

(1)在生物滞留池3距离路面两侧5～10cm处铺设开口的立缘石带2，为生物滞留池3的进水口，同时截留一些体积较大的物质(如树枝、塑料袋等)；

(2)在生物滞留池3的内部四周及底部均铺设3～5cm防渗薄膜6；生物滞留池3自下而上依次布置为：砾石排水层11、生物炭填料层、植被种植土层9和碎石覆盖层8；

(3)在防渗薄膜6上铺设10～20cm砾石排水层11，同时在该层铺设溢流管，溢流管上端溢流口12高出碎石覆盖层85～10cm，将一穿孔板固定于溢流口上端，下端接市政排水管网13；砾石排水层11通过地下管道与蓄水井3连通；

(4)生物炭填料层包括生物炭填料装置4及生物炭改良土壤；生物炭填料装置4为水泥材料制作，承压、耐压能力好，安全可靠。规格为：长×宽×高＝50cm×50cm×60cm，壁厚为3～5cm；在生物炭填料装置4各面均匀开12个透水圆孔15，透水圆孔(15)直径为8～10cm，相邻的圆孔心距为15cm；生物炭填料装置(4)内填充生物炭42.2±8.1kg；同时为防止生物炭颗粒从透水圆孔15漏出，在生物炭填料装置4内侧四周铺垫一层土工布10；生物炭填料装置4与厚度为5～10cm的生物炭改良土壤间隔排列；

(5)生物炭填料层与植被种植土层9通过土工布10相隔；

(6)在植被种植土层9铺设厚度为20～30cm的生物炭改良土壤(体积比，土壤:生物炭＝9:1，充分混合)，改良后的土壤一方面易于雨水下渗，另一方面利于植物的生长；

(7)在植被种植土层9均匀铺设3～5cm厚度的碎石覆盖层8，起到缓冲雨水的作用。

该发明利用植物、土壤和生物炭的吸附和净化能力对雨水进行综合处理，其过程为：

雨水流进生物滞留池3时，首先与开口立缘石带2和碎石覆盖层8接触，较大的物质被拦截，随后雨水下渗经植被种植土层9得到初步净化，透过土工布10，继续经生物炭填料层4，得以彻底地蓄积和净化，经生物炭填料层后的雨水通过砾石排水层11进入到两侧的蓄水井7中，蓄水井7的建设规格和数量应当依据当地常年降雨量或地表径流量以及生物滞留池3的建设规模而确定。净化后的雨水可用于喷洒路面、植物和清洗车辆等，当遇到暴雨天气，部分雨水会通过溢流口经溢流管流入市政排水管网中。

所述生物生物滞留池3应设置在地势相对较低处，保证雨水的下渗、蓄积和净化。

可以根据实际建设生物滞留池的规格来确定种植植物的数量。植物种类可根据当地气候条件并结合生态特性等来确定。雨水处理流程：

雨水→开口立缘石和碎石覆盖层缓冲→木本植被净化-→生物炭填料层蓄积和再净化→砾石排水层→经溢流管道流入市政排水管网或蓄水池→干净的雨水。

以上所述仅表达了本发明的实施方式，并做了具体描述，但并不是本发明的限制，凡在本创意精神及原则之内所做的若干修改和改进，都应属于本创意的保护范围。

Claims (6)

1.一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，其特征在于：包括生物滞留池和蓄水井；

所述生物滞留池自上而下依次包括：碎石覆盖层、植被种植土层、生物炭填料层和砾石排水层；同时，在生物滞留池的内部四周及底部均铺设防渗薄膜；所述生物炭填料层包括生物炭填料装置及生物炭改良土壤；

所述植被种植土层与生物炭填料层通过土工布相隔；所述砾石排水层铺设溢水管，上端连接溢流口、下端连接至市政排水管网；所述生物滞留池两侧分别设置有蓄水井，蓄水井的建设规格和数量依据当地常年降雨量或地表径流量以及生物滞留池的建设规模而确定；所述蓄水井通过地下管道与砾石排水层连通。

2.根据权利要求1所述的一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，其特征在于：所述蓄水井用于储存净化后雨水；所述生物滞留池与蓄水井连通；在生物滞留池距离路面两侧5~10cm处铺设有开口立缘石带，作为生物滞留池的进水口。

3.根据权利要求1所述的一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，其特征在于：所述植被种植土层土壤为生物炭改良土壤，即将土壤和生物炭按体积比9:1进行充分混合后的土壤，厚度为20~30cm；所述生物炭是由稻壳、秸秆、杂草或林木下脚料在隔绝氧气下经300~600℃燃烧后制备而成。

4.根据权利要求1所述的一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，其特征在于：所述碎石覆盖层厚度为3~5cm，用以缓冲雨水对植被种植土层及植被根部的直接冲刷作用。

5.根据权利要求1所述的一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，其特征在于：所述生物炭填料装置由水泥材料制作，承压、耐压能力好，安全可靠；规格为：长×宽×高=50cm×50cm×60cm，壁厚为3~5cm；在生物炭填料装置各面均匀开12个透水圆孔，透水圆孔直径为8~10cm，相邻的透水圆孔心距为15±1cm；生物炭填料装置内填充生物炭42.2±8.1kg；同时为防止生物炭颗粒从透水圆孔漏出，在生物炭填料装置内侧四周铺垫一层土工布；生物炭填料装置与厚度为5~10cm的生物炭改良土壤间隔排列。

6.根据权利要求1所述的一种可用于海绵城市雨水渗虑、集蓄与净化的多功能系统，其特征在于：砾石排水层厚度为10~20cm，溢流管上端的溢流口高出碎石覆盖层5~10cm。