CN105706559A - 一种将生态滞留与植被浅沟相结合的地面系统 - Google Patents

Abstract

一种将生态滞留与植被浅沟相结合的地面系统，自下至上由土壤层、碎石层、空调导水管架和植被层组成：1)铺设土壤层不要夯实，需要保证土壤的渗透系数K〉0.1(m/d)；2)铺设碎石层，碎石层为石子、珍珠岩、草炭土、蛭石、沸石和炉渣中的一种或两种以上任意比例的混合物，同时适量施用保水剂；3)安装空调导水管架，导水管架采用塑胶管横竖多层架设，导水管架四周灌入水泥；4)在植草沟内种植植被层。本发明的优点是：该系统通过将生物滞留与浅沟相结合，使雨水管理更为有效，同时为动物提供自然栖息地；增加土壤水分蒸发和植被覆盖；经济环保，对于恢复区域水量平衡、热量平衡有一定贡献。

Description

一种将生态滞留与植被浅沟相结合的地面系统

技术领域

本发明涉及海绵城市建设中雨水资源的合理规划与利用，属于环境保护技术领域，又属于城市建设领域，具体说是一种将生态滞留与植被浅沟相结合的地面系统。

背景技术

在全球城市化快速发展的背景下，城市开放空间逐渐被不透水表面所取代，改变了自然的水循环机制，产生一系列水环境问题。主要体现在两个方面：一是城市内涝灾害严重，例如，近年来北京、天津、上海、南京、武汉和深圳等大中城市均面临严重的雨水问题；二是大部分城市水资源供应不足。有鉴于此，人们对于雨水的管理理念从传统的“排”转为“蓄-排”结合，逐步走向雨水资源化，参见文献1：车伍,李俊奇,张雅君.中国的水资源危机及其对策[J].北京建筑工程学院学报,2001,17(3):4-7。“海绵城市”建设便是这一理念的最好体现，参见文献2：苏菲·巴尔波[法]著,夏国祥译.海绵城市[SpongeCity:WaterResourceManagement][M].桂林,广西师范大学出版社,2015。

海绵城市是指通过加强城市规划与建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式，参见文献3：国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见[J].中华人民共和国国务院公报.2015年30期。目前，住房与城乡建设部确定了武汉、南宁、重庆等16个城市建设海绵城市试点计划。海绵城市这一概念与国际上流行的城市雨洪管理理念与方法非常契合，如低影响开发(LID)、绿色雨水基础设施(GSI)等，都是将水资源可持续利用作为目标。我们可以参照国外低影响开发雨水系统，建设海绵城市。LID主要工程措施包括生物滞留、绿色屋顶、植被浅沟等。这些措施将大大实现对雨水资源的回收利用，降低雨污水处理的能耗，参见文献4：李海燕,车伍,程文静等.绿色建筑可持续水环境的科学构建[J].给水排水,2007,33(7):82-85。

生态滞留(ecologicalstagnation)，在生态学上是指生态代谢过程中系统输入远远大于其输出时，过量物质或能量滞留于系统内，打破原有生态平衡的现象。如过量营养物质进入水生态系统后的富营养化现象以及由于过度密集的人类活动所造成的城市热岛效应和污染效应等。在本发明专利中，生态滞留是指大量雨水输入城市生态系统，进而把这些水作为资源储藏在系统中，待到系统需要时再予以释放。还有一种情况是，当城市内部发生暴雨时，雨水在城市生态系统中吸纳、蓄渗和缓释的过程中，通过植物、微生物和土壤的化学、物理和生物特性对污染物进行去除，参见文献5：周启星主编.健康土壤学:土壤健康质量与农产品安全[M].北京:科学出版社,2005，从而达到水量和水质调控的双重目的，参见文献6：AslesonBC,NestingenRS,etal.Performanceassessmentofraingardens[J].JAmWaterResour.Assoc,2009,45(4):1019。

植被浅沟，又称渗滤浅沟(Infiltrationswale)，是指人工建造的地表沟渠，表面种植草本或低矮灌木，主要用于道路的两侧。又称生态草沟或生物沟，是一种类似地表沟渠的排水系统，在沟渠内种植植被，通过植物根系的生物处理、滤层过滤，雨水径流中的污染物得以去除。因此，生态草沟主要用于雨水的前处理，或者雨水的运输，用以代替传统的沟渠排水系统。

总体上，生态草沟都是指标准传输型，水力停留时间短，净化效果稍弱。为了解决这个问题，本发明首次通过生态滞留和生态草沟的结合，二者在径流调控、补给地下水及水质改善方面具有显著功效，同时还可兼具景观功能，参见文献7：孙艳伟,魏晓妹.生物滞留池的水文效应分析[J].灌溉排水学报,2011,30(2):98-103。有关研究表明，生物滞留设施对径流中的TSS、TN和TP等有明显去除效果，并且生物滞留单元对于削减径流总量和峰值流量有明显效果，参见文献8：LuckeT,NicholsPWB.Thepollutionremovalandstormwaterreductionperformanceofstreet-sidebioretentionbasinsaftertenyearsinoperation[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2015,536:784-792。将生态滞留技术与生态草沟技术结合应用于海绵城市建设中，将是对雨水合理资源化的一项有效措施。

发明内容

本发明的目的在于针对上述工程技术分析和存在问题，提供一种将生态滞留与植被浅沟相结合的地面系统，该系统通过将生物滞留与浅沟相结合，使雨水管理更为有效，同时为动物提供自然栖息地；增加土壤水分蒸发和植被覆盖，调节区域气候；缓解因径流温度过高导致的热污染问题，经济环保。

本发明的技术方案：

一种将生态滞留与植被浅沟相结合的地面系统，自下至上由土壤层、碎石层、空调导水管架和植被层组成，依次说明如下：

1)铺设土壤层不要夯实，需要保证土壤的渗透系数K〉0.1(m/d)，并且定期松动底部土壤，保持之后运行顺利；

2)铺设碎石层，碎石层为石子、珍珠岩、草炭土、蛭石、沸石和炉渣中的一种或两种以上任意比例的混合物，同时适量施用保水剂，保水剂为海格尔矿物复合保水剂或博亚高能抗旱保水剂；

3)安装空调导水管架，导水管架采用塑胶管横竖多层架设，塑胶管直径为20mm、水平间距≥15cm、垂直间距≥15cm，导水管架四周灌入水泥，使中空塑胶管成为地表的毛细孔，水泥楼板则足以承载人类活动的重量；

4)在植草沟内种植植被层，植被层选择根系发达、净化能力好、耐淹耐旱且景观性好的植物，包括麦冬(Ophiopogonjaponicus(Linn.f.)Ker-Gawl.)、香根草(VetiveriazizanioidesL.)、鸢尾(IristectorumMaxim.)和甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)，植被平均高度为100-200mm,植株间距为15cm,通过为期半个月的正常维护管理,确保栽种成活。

大量雨水首先由地势原因快速汇集到草沟区域附近，经由导水管快速进入主出水空调层，再流入副储水透水层，形成临时地下水库，如同防灾滞洪池，并让土壤吸收回补地下水，防治地层下陷，降低水旱灾害发生，这样能有效回收暴雨雨量，并弥补土壤自然透水率的不足。

空调导水管架如同烟囱一般可将地底下的冷(热)空气导出，调节温度，架构为塑胶材质，不怕雨水侵蚀；架构之间相互连结形成如同点焊钢筋般的稳固结构，在混凝土包覆下使塑胶做成的导水管架构不会被太阳直晒而老化，整体铺面如同楼板般的坚固耐用。这样就使上层完全透水，下层完全保水，防治城市内涝灾害的发生。

本发明的优点是：与传统生物滞留技术相比，通过将生物滞留与浅沟相结合，使雨水管理更为有效，同时为动物提供自然栖息地；增加土壤水分蒸发和植被覆盖，调节区域气候；缓解因径流温度过高导致的热污染问题，经济环保。对于恢复区域水量平衡、热量平衡有一定贡献。

附图说明

图1为该地面系统截面结构示意图。

图中：1.土壤层2.碎石层3.空调导水管架4.植被层。

图2为空调导水管架结构示意图。

具体实施方式

实施例：

一种将生态滞留与植被浅沟相结合的地面系统，尺寸大小为长×宽＝3m×1.5m，如图1所示，自下至上由土壤层1、碎石层2、空调导水管架3和植被层4组成，依次说明如下：

1)铺设土壤层0.5m不要夯实，土壤的渗透系数K＝0.2(m/d)，并且隔两个月松动底部土壤，保持之后运行顺利；

2)铺设碎石层1m，填料为体积比为1.5:1:1的石子、草炭土和炉渣的混合物，同时施用0.5g保水剂，保水剂为海格尔矿物复合保水剂；

3)安装空调导水管架，导水管架采用塑胶管横竖三层，塑胶管直径为20mm、水平间距25cm、垂直间距25cm，如图2所示，导水管架四周灌入水泥，使中空塑胶管成为地表的毛细孔，水泥楼板则足以承载人类活动的重量；

4)在植草沟内种植植被层，植被层选择根系发达、净化能力好、耐淹耐旱且景观性好的植物，麦冬(Ophiopogonjaponicus(Linn.f.)Ker-Gawl.)和鸢尾(IristectorumMaxim.)，植被平均高度为100mm,植株间距为15cm,通过为期半个月的正常维护管理,确保栽种成活。

此设施的工作流程是：降雨开始后，雨水汇集到生态草沟附近，流过植被后通过导水管架快速进入碎石层，进入主出水空调层，再流入副储水透水层，即保水球层，形成临时地下水库，如同防灾滞洪池，并让土壤吸收回补地下水。

Claims (1)

1.一种将生态滞留与植被浅沟相结合的地面系统，其特征在于：自下至上由土壤层、碎石层、空调导水管架和植被层组成，依次说明如下：

1)铺设土壤层不要夯实，需要保证土壤的渗透系数K〉0.1(m/d)，并且定期松动底部土壤，保持之后运行顺利；

2)铺设碎石层，碎石层为石子、珍珠岩、草炭土、蛭石、沸石和炉渣中的一种或两种以上任意比例的混合物，同时适量施用保水剂，保水剂为海格尔矿物复合保水剂或博亚高能抗旱保水剂；

3)安装空调导水管架，导水管架采用塑胶管横竖多层架设，塑胶管直径为20mm、水平间距≥15cm、垂直间距≥15cm，导水管架四周灌入水泥，使中空塑胶管成为地表的毛细孔，水泥楼板则足以承载人类活动的重量；

4)在植草沟内种植植被层，植被层选择根系发达、净化能力好、耐淹耐旱且景观性好的植物，包括麦冬(Ophiopogonjaponicus(Linn.f.)Ker-Gawl.)、香根草(VetiveriazizanioidesL.)、鸢尾(IristectorumMaxim.)和甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)，植被平均高度为100-200mm,植株间距为15cm,通过为期半个月的正常维护管理,确保栽种成活。