CN106165568B - 一种用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地 - Google Patents

一种用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，从外向内包括高程依次递减的路肩、高位区和低位区，路肩、高位区和低位区通过草本植物带连接；高位区依次包括种植土层I、粗砂层和砾石层I，种植土层I上种植有草本植物，砾石层I内铺设有管道，管道的另一端通向低位区；低位区依次包括种植土层II、细砂层、缓释氧材料层、砾石层II和膨润土防水毯，低位区内还设有溢流口；种植土层II上种植有草本植物，砾石层II内铺设有穿孔排水管；排水管将水汇流至溢流口，溢流口连通雨水管渠。本发明下凹式绿地显著降低了进入下凹式绿地的SS，还通过缓释氧材料增加了下凹式绿地基质中的溶解氧含量，强化了COD、氮磷污染物的降解能力。

Description

一种用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地
技术领域
本发明涉及一种用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，属于环境工程领域。
背景技术
目前，随着城市化进程的加快，城市中道路、桥梁、建筑物等不可渗透表面的不断增加，降雨径流渗透量逐渐减少，地表径流量急剧增加，当暴雨产生时，路面上在晴天时积累的大量污染物在暴雨冲刷下随径流通过城市排水管道或漫流进入河道、湖泊等收纳水体，形成典型的城市降雨径流污染，因其携带大量的SS、COD和含氮磷污染物，对城市生态环境造成冲击性影响，严重制约城市水环境质量的改善。
下凹式绿地是一种高程低于周围路面的公共绿地，其理念是利用开放的空间储存雨水，达到调节径流、滞洪以及削减径流污染物的作用。传统的下凹式绿地，虽能达到其建设目的，但因我国许多城市空气、地表污染严重，初期雨水除含有COD、氮磷元素以外还携带大量SS(SS是0.1微米以上的悬浮物，一般包括泥沙、原生动物、澡类、细菌等)，使得传统的下凹式绿地在承接城市初期雨水后，绿地表面会积累大量SS，严重超出植物底泥和寄生于植物上的细菌代谢作用的可分解量，影响下凹式绿地的长期使用，且清扫困难，以致传统的下凹式绿地的使用周期短，并且，虽然下凹式绿地可通过植物及基质吸附、微生物降解等作用部分削减径流中携带的污染物含量，但因植物吸附过程根区吸收和微生物降解等生化过程都需要溶氧，而传统的下凹式绿地基质中溶氧率低，微生物活性较差，大量污染物难以被吸附降解，从而被径流携带至河流、湖泊中，造成自然水体的严重破坏。因此一种能有效提高对污染物吸附降解能力的阶梯型下凹式绿地的开发很有必要。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，本发明下凹式绿地不仅有效减少了绿地表面SS的积累量，延长了绿地的使用寿命，而且解决了下凹式绿地基质中溶氧率低的问题，通过缓释氧材料的缓释氧作用，增强了绿地对初期雨水中COD和氮磷等污染物的去除能力，从而有效遏制了初期雨水对受纳水体的污染。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，从外向内依次包括路肩、高位区和低位区，所述路肩、高位区和低位区的高程依次递减，所述路肩和高位区以及高位区和低位区通过带有一定坡度的草本植物带连接；
其中，所述高位区纵向上依次包括种植土层I、粗砂层和砾石层I，所述种植土层I上种植有草本植物，所述砾石层I内铺设有管道，所述管道的另一端通向低位区；
所述低位区纵向上依次包括种植土层II、细砂层、缓释氧材料层、砾石层II和膨润土防水毯，所述低位区内还设有溢流口；所述种植土层II上种植有草本植物，所述砾石层II内铺设有侧壁带通孔的排水管；所述排水管将水汇流至溢流口，溢流口连通雨水管渠。
其中，所述路肩的俯视面呈梯形，所述路肩的斜面坡度为20～60°。
其中，连接所述路肩和高位区的草本植物带坡度为60～90°。
其中，连接所述高位区和低位区的草本植物带呈弯折状，弯折状草本植物带连接高位区部分的坡度为20～30°，弯折状草本植物带连接低位区部分的坡度为60～90°。
其中，所述种植土层I厚度为0.2～0.4m，渗透系数为1～3cm/s；所述粗砂层厚度为0.1～0.3m，渗透系数为0.01～0.05cm/s；所述砾石层I厚度为0.2～0.4m，渗透系数为0.1～1cm/s。
其中，所述种植土层II厚度为0.1～0.5m，渗透系数为0.1～1cm/s；所述细砂层厚度为0.2～0.5m，渗透系数为0.001～0.005cm/s；所述缓释氧材料层厚度为0.03-0.06m；所述砾石层厚度为0.2～0.4m，渗透系数为0.5～1cm/s；所述膨润土防水毯厚度为0.1～0.4m，渗透系数为1.0·10-12～5.0·10-11。
其中，所述粗砂层中粗砂的粒径为0.5mm以上，所述细砂层中细砂的粒径为0.25～0.35mm。
其中，所述缓释氧材料层与细砂层之间铺设有隔层，隔层用于防止上层填料下漏。
其中，所述管道的管径为100～200mm，所述排水管的管径为DN100～200。
其中，所述溢流口顶端高程比高位区低0.05～0.1m，比种植土层II高0.05～0.3m。
与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果是：
本发明阶梯型下凹式绿地能有效调蓄城市初期雨水，降低洪峰、并具有原位净化功能，可通过缓释氧材料层的缓释氧作用增加下凹式绿地基质中的溶解氧含量，强化COD、氮磷等污染物的降解能力，且显著降低了进入下凹式绿地的SS，提高下凹式绿地的使用周期。
附图说明
图1为本发明阶梯型下凹式绿地的结构示意图；
图2为本发明阶梯型下凹式绿地中路肩的侧视图；
图3为本发明阶梯型下凹式绿地中低位区的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1～3所示，在雨水汇流区域内选取一块空地作为本发明的阶梯型下凹式绿地，从外向内依次设置路肩1、高位区2和低位区3，路肩1设置在高位区2的外围，路肩1、高位区2和低位区3的高程依次递减，路肩1和高位区2以及高位区2和低位区3通过带有一定坡度的草本植物带连接；
其中，在选取的空地最外侧设置路肩1，路肩1的斜面坡度为20～60°，路肩1的侧面呈梯形，从而能够将路面径流携带的大量SS截留在马路20一侧，防止大量SS进入后续单元，从而减少了后期维护成本和清理难度；
高位区2纵向上依次包括种植土层15、粗砂层6和砾石层17，种植土层15上种植有草本植物，砾石层I7内铺设有PVC管道8，管道8的另一端通向低位区3，PVC管道8的管径为100～200mm；高位区2可调蓄进入该区域的初期雨水，使初期雨水快速渗透至底层，其依靠植物根系吸附截留进一步过滤去除初期雨水中仍携带的少量SS，经过高位区2过滤后的水从底部PVC管道8自流至后一单元低位区3内进行下一步处理；
低位区3纵向上依次包括种植土层II9、细砂层10、缓释氧材料层11、砾石层II12和膨润土防水毯14，缓释氧材料层11与上层填料之间铺设隔层，隔层能够防止上层填料下漏；低位区3内还设有溢流口4；种植土层II9上种植有草本植物；低位区3可调蓄进入该区的初期雨水，并通过缓释氧材料的缓释氧作用，大大增加下凹式绿地基质中溶解氧的含量，从而强化植物根区吸附以及基质中微生物降解径流中COD和氮磷物质的能力；砾石层II12内铺设有两根侧壁带通孔(两根穿孔排水管)的排水管13，排水管13管径为DN100～200；排水管13收集低位区3净化后的径流，并将渗流雨水汇流至溢流口4内，溢流口4连通雨水管渠15，溢流口4将排水管13收集的净化后雨水排入收纳水体。低位区3能调蓄雨水，削减洪峰，并具有原位净化功能，可通过缓释氧材料层的缓释氧作用，增加下凹式绿地基质中的溶解氧含量，强化植物吸收和微生物降解COD、氮磷污染物的能力，脱氮除磷后的雨水通过砾石层II12中的穿孔排水管13汇流至雨水管渠中。
本发明用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地连接路肩1和高位区2的草本植物带坡度为60～90°；连接高位区2和低位区3的草本植物带呈弯折状，弯折状草本植物带连接高位区2部分的坡度为20～30°，弯折状草本植物带连接低位区3部分的坡度为60～90°。
高位区2选用高渗透率的垫层，其蓄水层的厚度为0.03～0.06m，其中，种植土层15厚度为0.2～0.4m，渗透系数为1～3cm/s；粗砂层6厚度为0.1～0.3m，渗透系数为0.01～0.05cm/s，粗砂层6中粗砂的粒径为0.5mm以上；砾石层I7厚度为0.2～0.4m，渗透系数为0.1～1cm/s；低位区3选用较低渗透率的垫层，种植土层II9厚度为0.1～0.5m，渗透系数为0.1～1cm/s；细砂层10厚度为0.2～0.5m，渗透系数为0.001～0.005cm/s，细砂层10中细砂的粒径为0.25～0.35mm；缓释氧材料层11厚度为0.03-0.06m，其可通过缓释氧作用增加下凹式绿地基质中的溶解氧含量，并使调蓄雨水中的溶解氧含量维持在8～11mg/L，从而达到强化植物根区吸附以及基质中微生物降解径流中COD和氮磷物质能力的效果；砾石层12厚度为0.2～0.4m，渗透系数为0.5～1cm/s；膨润土防水毯14厚度为0.1～0.4m，渗透系数为1.0·10-12～5.0·10-11。
本发明用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地溢流口4顶端高程比高位区(底部)2低0.05～0.1m，比种植土层II9高0.05～0.3m，因此低位区3的蓄水层厚度为0.05～0.3m。
本发明阶梯型下凹式绿地不仅可有效发挥传统下凹式绿地调节径流和滞洪的作用，而且本发明阶梯型下凹式绿地还可将城市路面径流携带的大量SS截留在道路一侧，防止其大量溢入下凹式绿地的后续单元，便于日后的维护和清扫，还延长了下凹式绿地的使用周期；中央的低位区通过缓释氧材料层的缓释氧作用，增加了下凹式绿地基质中的溶解氧含量，强化了植物根区吸附以及基质中微生物降解径流中COD和氮磷物质的能力，使该下凹式绿地具有原位净化功能，可有效降低最终进入河流、湖泊的初期雨水污染负荷。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，这些引伸出的变化或变动也处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，其特征在于：所述下凹式绿地设置在雨水汇流区域内，下凹式绿地从外向内包括高程依次递减的路肩、高位区和低位区，所述路肩和高位区以及高位区和低位区通过带有一定坡度的草本植物带连接；
所述高位区纵向上依次包括种植土层I、粗砂层和砾石层I，所述种植土层I上种植有草本植物，所述砾石层I内铺设有管道，所述管道的另一端通向低位区；
所述低位区纵向上依次包括种植土层II、细砂层、缓释氧材料层、砾石层II和膨润土防水毯，所述低位区内还设有溢流口；所述种植土层II上种植有草本植物，所述砾石层II内铺设有侧壁带通孔的排水管；所述排水管将水汇流至溢流口，溢流口连通雨水管渠；所述路肩的俯视面呈梯形，所述路肩的斜面坡度为20～60°；连接所述路肩和高位区的草本植物带坡度为60～90°；连接所述高位区和低位区的草本植物带呈弯折状，弯折状草本植物带连接高位区部分的坡度为20～30°，弯折状草本植物带连接低位区部分的坡度为60～90°。
2.根据权利要求1所述的用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，其特征在于：所述种植土层I厚度为0.2～0.4m，渗透系数为1～3cm/s；所述粗砂层厚度为0.1～0.3m，渗透系数为0.01～0.05cm/s；所述砾石层I厚度为0.2～0.4m，渗透系数为0.1～1cm/s。
3.根据权利要求1所述的用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，其特征在于：所述种植土层II厚度为0.1～0.5m，渗透系数为0.1～1cm/s；所述细砂层厚度为0.2～0.5m，渗透系数为0.001～0.005cm/s；所述缓释氧材料层厚度为0.03-0.06m；所述砾石层厚度为0.2～0.4m，渗透系数为0.5～1cm/s；所述膨润土防水毯厚度为0.1～0.4m，渗透系数为1.0·10-12～5.0·10-11。
4.根据权利要求1所述的用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，其特征在于：所述粗砂层中粗砂的粒径为0.5mm以上，所述细砂层中细砂的粒径为0.25～0.35mm。
5.根据权利要求1所述的用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，其特征在于：所述缓释氧材料层与细砂层之间铺设有隔层。
6.根据权利要求1所述的用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，其特征在于：所述管道的管径为100～200mm，所述排水管的管径为DN100～200。
7.根据权利要求1所述的用于净化地表雨水径流的阶梯型下凹式绿地，其特征在于：所述溢流口顶端高程比高位区低0.05～0.1m，比种植土层II高0.05～0.3m。
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