CN105804198A - 雨水储蓄与利用一体化的绿地结构 - Google Patents

Abstract

一种海绵城市建设技术领域的雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，包括从上往下依次设置的植被层、种植土壤层和储水层，其中：种植土壤层和储水层之间设有隔离层，绿地结构内设有雨水渗排设施；所述的雨水渗排设施包括从上往下贯穿绿地结构的砾石缓冲区以及设置于砾石缓冲区内部的排水管，其中：排水管上部为溢流区，溢流区套设有防护罩。本发明能够将雨水直接吸持和储蓄在绿地结构下层的储水层中，不仅可以减少暴雨以上级别降水所产生的雨水径流量，有效缓解市政排水管网的压力，而且储存的雨水能够直接为绿化植物生长所利用，有效减少绿化植物的灌溉需求。

Description

雨水储蓄与利用一体化的绿地结构

技术领域

本发明涉及的是一种海绵城市建设领域的技术，具体是一种能够对雨水进行储蓄和利用的一体化绿地结构。

背景技术

我国城市道路和建筑基本上都采用硬质铺装，几乎没有雨水吸持能力，降雨时所有的雨水都需要通过市政管网进行排水。一旦遇上大暴雨或特大暴雨，瞬时大量的雨水汇流进入，将给市政排水管网带来巨大的压力，一旦排水不畅，就会出现城市内涝的现象。

海绵城市建设的目标是增加城市各类设施对雨水的吸、渗、滞、蓄、净、用、排等功能，促进城市中雨水的就地消纳与利用，减少城市内涝现象。城市绿地是海绵城市建设中涉及的主要基础设施，但是目前的城市绿地一般都是在自然土壤或基质上种植绿化植物，在低洼处设置地下窨井进行排水，或者利用绿地的坡度将雨水直接排入市政管道。这些绿地对雨水的吸持能力和利用效率均较差，据测定，大多数城市绿地的雨水渗透速率小于2mm/h，一旦遇到16mm/h以上的暴雨，只有12.5％的降雨能够下渗进入绿地。另外，大多数绿地土壤的最大持水率体积比在25％左右，以其200mm土壤厚度来计算，绿地的最大水分吸持能力只有50mm；即使用以培植蒸散量较少的草坪，也仅能供应草坪10天左右的生长需要。

虽然我国城市建成区的绿地率已经达到30％，但这些绿地对雨水的蓄滞缓冲能力较差，一旦遇到大暴雨或特大暴雨，仍经常性地发生较为严重的城市内涝现象。另外，雨水的绿地利用率不高，绿地灌溉仍需要配置昂贵的灌溉系统，而且在用水高峰季节也经常会出现绿地与居民争水的矛盾。

经过对现有技术检索发现，强健在《北京推进集雨型城市绿地建设的研究与实践》(中国园林，2015，6：5-10)中论述了下凹式绿地和雨水花园的实践与应用，提出下凹式绿地可以先汇集周边的雨水，再将雨水导入排水系统，起到雨水缓冲和绿地利用的目的，而雨水花园则可起到“生物滞留”的作用，下渗的雨水能够涵养地下水；

中国专利文献号CN103821217A，公开了一种缓解城市小流域内涝灾害的低势绿地限流设施，能够将雨水积蓄到低势绿地上，并通过低势绿地中部低点区域的雨水井排入市政排水管网；中国专利文献号CN105089142A，公开了一种下凹式绿地雨水调蓄调度池系统，雨水能够下渗到绿地下面的蓄水池中，蓄水池储满水后，多余的雨水再溢流进入市政排水管网；同时在蓄水池底部安装抽水泵，必要时抽取蓄水池中的水进行绿地灌溉；中国专利文献号CN104196277A，公开了一种适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园，利用下凹的雨水花园汇集和积蓄周边的雨水，未及时下渗的雨水通过溢流管排入市政排水管网系统；

上述技术中，雨水花园会积蓄较多的雨水，在雨季或雨后容易形成较长时间的积水面，因此只能种植一些水生或湿生植物；在旱季，这此水生或湿生植物需要补充大量的灌溉水才能存活，加剧了旱季的用水矛盾。而下凹式绿地的蓄水能力相对较差，在雨季经常处于积水或渍水状态，容易导致绿地旱生植物的退化和死亡，且渍水状态下土壤易出现严重板结现象，进一步恶化植物的生长环境；若通过增加蓄水池的方法，提高下凹式绿地的蓄水能力，则还需安装抽水泵和灌溉系统，建造和维护的成本均较高。由于雨水花园和下凹式绿地经常会处于积水状态，居民无法在绿地上进行休闲活动，加剧了绿地建设与城镇居民对休闲空间要求的矛盾。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，能够将雨水直接吸持和储蓄在绿地结构下层的储水层中，不仅可以减少暴雨以上级别降水所产生的雨水径流量，有效缓解市政排水管网的压力，而且储存的雨水能够直接为绿化植物生长所利用，有效减少绿化植物的灌溉需求。

本发明是通过以下技术方案实现的，

本发明涉及一种雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，包括从上往下依次设置的植被层、种植土壤层和储水层，其中：种植土壤层和储水层之间设有隔离层，绿地结构内设有雨水渗排设施。

所述的雨水渗排设施包括从上往下贯穿绿地结构的空心柱状砾石缓冲区以及设置于砾石缓冲区内部的排水管，其中：排水管上部为溢流区，溢流区套设有防护罩。

所述的雨水渗排设施上平面比植被层表面低10～50mm。

所述的砾石缓冲区由粒径5～20mm的砾石填充而成，砾石压紧后空隙度≥60％。

所述的溢流区高于储水层且环向分布有溢流口。

所述的防护罩其内壁与溢流区的外壁之间具有10～40mm的空隙。

所述的储水层设有地下蓄水池用的塑料架空框架、一次成型的排水板、蓄排水板或砾石。

所述的隔离层为厚度0.1～2mm的无纺布或土工布。

所述的绿地结构适用于坡度≤3％的各类绿地、屋顶绿化和天然草坪的体育运动场。

技术效果

与现有技术相比，本发明通过设置储水层可以在降雨期间存储雨水以满足植被生长所需，通过毛细管虹吸作用植被可吸取储水层中水分，无需安装其他动力装置进行灌溉；若遇特大暴雨，降雨量超过储水设计时，过量的雨水通过溢流区经排水管汇流排出，避免了雨水过多导致的淹水、渍水和土壤板结现象；同时由于水分由下而上浸润土壤，种植土壤层形成了“上干下湿”的水分梯度，不仅可以诱导植物根系向下生长，有利于形成壮苗，而且土壤的湿润度处于植物生长所需适宜状态，不会出现过湿或过干的现象。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图，其中：虚线箭头表示雨水流向；

图中：植被层1、种植土壤层2、隔离层3、储水层4、原土层5、雨水渗排设施6、砾石缓冲区7、排水管8、溢流区9、防护罩10。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及一种雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，包括从上往下依次设置的植被层1、种植土壤层2和储水层4，其中：种植土壤层2和储水层4之间设有隔离层3，绿地结构内设有雨水渗排设施6；

所述的雨水渗排设施6包括从上往下贯穿绿地结构的空心柱状砾石缓冲区7以及设置于砾石缓冲区7内部的排水管8，其中：排水管8上部为溢流区9，溢流区9套设有防护罩10。

所述的雨水渗排设施6的上平面比植被层1表面低10～50mm。

所述的砾石缓冲区7由粒径5～20mm的砾石压紧后填充而成，压紧后空隙度≥60％。

所述的防护罩10其内壁与溢流区9的外壁之间具有10～40mm的空隙。

所述的溢流区9高于储水层4且环向分布有溢流口。

优选地，所述的防护罩10的底部与储水层4的顶部处于同一水平面。

所述的储水层4设有地下蓄水池用的塑料架空框架、一次成型的排水板、蓄排水板或砾石。

所述的隔离层3为厚度0.1～2mm的无纺布或土工布，直接铺设在储水层4的顶部，用来隔离种植土壤层2，防止泥土掉入并堵塞储水层4。

本发明在降雨期，雨水通过植被层1和种植土壤层2下渗进入储水层4，来不及下渗的雨水通过地表径流流向地势相对较低的雨水渗排设施6，汇集过来的雨水通过砾石缓冲区7内的空隙快速向下流入储水层4，因防护罩10的阻挡，此时雨水不会进入溢流区9，当储水层4储满雨水后，水位上涨，多余的雨水经溢流区9流入排水管8，排水管8在地下与市政排水系统相连接，快速排出多余雨水；在降雨间隔期，植被根系通过毛细管虹吸作用吸取储水层4中水分，满足生长需要。

下面对本发明的实施例作详细说明，本发明的实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例为较大型的草坪休闲绿地，面积为4000平方米，可供城市居民进行各种休闲活动；种植的草坪为杂交百慕大，品种为“419”，剪草高度为50mm，在生长季中草坪的平均水分蒸散量约为4.5mm/d。

本实施例中种植土壤层2采用常规的壤土，饱和持水率为30％，土壤厚度为300mm，则种植土壤层2的雨水吸持量为90mm；储水层4采用空隙率为65％的砾石，储水层4厚度为323mm，储水层4下方设置有原土层5，整个休闲绿地可消纳300mm/d等级的特大暴雨；在储水层4上铺设厚度1mm的无纺布作为隔离层3；休闲绿地中各雨水渗排设施6之间的间隔为25米，砾石缓冲区7外径为400mm，采用管径为110mm的PVC管作为排水管8；溢流区9的外壁在垂直方向上分布有若干排溢流口，溢流口尺寸为5mm长、2mm宽，相邻溢流口之间的间距约为20mm，溢流口的最低处与隔离层3的上表面保持水平；溢流区9设有直径为160mm、一端封闭的倒扣PVC管作为防护罩10，上注“雨水溢流管”字样，防护罩10与排水管8之间的间隙为25mm。

储水层4储存的雨水超过了杂交百慕大正常的生长需求，因此，在整个草坪生长季中，没有额外的灌溉需求。

实施例2

本实施例为草坪式的屋顶绿化，屋面坡度为1％，面积为600平方米，可供人们进行正常的休闲活动；屋顶绿化仅保留一个取水口，以防极端干旱天气所需；种植的草坪为假俭草，品种为“平民”。

本实施例中种植土壤层2采用轻质草炭土，饱和持水率为65％，土壤厚度为200mm；储水层4采用PE+PP混合材料制成的高强度蓄排水板，规格为500mm×500mm×30mm，抗压强度≥500kpa，蓄排水板有支脚的一面朝下，直接放置于已铺设防水膜的屋顶上，缕空的平面朝上，上面再铺设2mm厚的土工布作为隔离层3；屋顶绿化的雨水渗排设施6设置在四周，各雨水渗排设施6之间的间隔为10米，砾石缓冲区7外露面外侧尺寸为400mm×200mm，内侧采用管径为110mm的PVC管作为排水管8；溢流区9的外壁在垂直方向上分布有若干排溢流口，溢流口尺寸为5mm长、2mm宽，相邻溢流口之间的间距约为20mm，溢流口的最低处高于隔离层3的上表面约10mm；溢流区9设有直径为160mm、一端封闭的倒扣PVC管作为防护罩10，上注“雨水溢流管”字样，防护罩10与排水管8之间的间隙为25mm。

上述屋顶绿化能够吸持160mm左右的降水量，其中轻质草炭土约吸持130mm的降水，30mm厚的储水层4约储存28.5mm的降水，隔离层3吸持1.5mm左右的降水；由于“平民”假俭草抗旱性能较好，上述屋顶绿化所储蓄的雨水可供植物正常生长30天左右，无需对屋顶绿化进行人工灌溉。

实施例3

本实施例为天然草坪的体育运动场地，运动场地坡度为0.5～1％，面积为8000平方米；草坪为杂交百慕大，品种为“TifSport”；由于运动场地上的灌溉喷头会防碍到足球等各种体育运动，故此运动场地采用无灌溉喷头的设计，仅在体育运动场地四周设置应急取水阀，以备不时之需。

所说的种植土壤层2采用粒径0.15～0.5mm的河砂，饱和持水率为18％左右，水分渗透率为30mm/h，种植土壤层2厚度为300mm，隔离层3采用1mm厚的无纺布，储水层4采用空隙率为65％的砾石，储水层4厚度为300mm；体育运动场地的雨水渗排设施6设置在场地四周的草坪缓冲区内，各雨水渗排设施6之间的间隔为15米，砾石缓冲区7外露面外侧尺寸为400mm×200mm，内侧采用管径为110mm的PVC管作为排水管8；溢流区9的外壁在垂直方向上分布有若干排溢流口，溢流口尺寸为5mm长、2mm宽，相邻溢流口之间的间距约为20mm，溢流口的最低处高于隔离层3的上表面10mm；溢流区9上方采用直径为160mm、一端封闭的倒扣PVC管作为防护罩10，上注“雨水溢流管”字样，防护罩10与排水管8之间的间隙为25mm；进入排水管8中的雨水直接排入体育运动场地外围的排水沟中，储水层4下设有夯实的原土层5，夯实的原土层5到外围的排水沟有1米以上的夯实原土隔离，储水层4的雨水不会渗漏出去。

经测试，由于屋顶绿化和体育运动场都会有一点坡度，渗排设施放在四周就能够收集径流雨水；而中间没有渗排设施有利于草坪场地的完整，不妨碍场地的运动功能。因此上述体育运动场地能够吸持250mm左右的降水量，其中种植土壤层2吸持约54mm的雨水，储水层可储存195mm的降水，隔离层3吸持1mm左右的降水；在正常情况下，体育运动场地所储蓄的雨水可供草坪正常生长50天左右，无需使用应急取水阀对草坪进行大面积的人工灌溉。

Claims (8)

1.一种雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，其特征在于，包括从上往下依次设置的植被层、种植土壤层和储水层，其中：种植土壤层和储水层之间设有隔离层，绿地结构内设有雨水渗排设施；

所述的雨水渗排设施包括从上往下贯穿绿地结构的空心柱状砾石缓冲区以及设置于砾石缓冲区内部的排水管，其中：排水管上部为溢流区，溢流区套设有防护罩。

2.根据权利要求1所述的雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，其特征是，所述的雨水渗排设施上平面比植被层表面低10～50mm。

3.根据权利要求1所述的雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，其特征是，所述的砾石缓冲区是由粒径为5～20mm的砾石填充而成，砾石压紧后空隙度≥60％。

4.根据权利要求1所述的雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，其特征是，所述的溢流区高于储水层且环向分布有溢流口。

5.根据权利要求1或4所述的雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，其特征是，所述的防护罩其内壁与溢流区的外壁之间具有10～40mm的空隙。

6.根据权利要求1所述的雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，其特征是，所述的储水层设有地下蓄水池用的塑料架空框架、一次成型的排水板、蓄排水板或砾石。

7.根据权利要求1所述的雨水储蓄与利用一体化的绿地结构，其特征是，所述的隔离层为厚度0.1～2mm的无纺布或土工布。

8.一种涉及上述任一权利要求所述雨水储蓄与利用一体化的绿地结构的应用，其特征在于，所述的绿地结构适用于坡度≤3％的各类绿地、屋顶绿化和天然草坪的体育运动场。