CN106193247B - 用于海绵城市的一体化雨水系统及其施工方法 - Google Patents

用于海绵城市的一体化雨水系统及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于海绵城市的一体化雨水系统及其施工方法,该雨水系统包括中间绿化带及蓄水槽,中间绿化带包括植被种植区及雨水入渗区,雨水入渗区的下端设有混凝土层,混凝土层的下端设有雨水管,雨水管连接蓄水槽;蓄水槽内连出有抽水管,抽水管的另一端设有双向喷头,抽水管上连接有抽水泵。针对现有技术中的缺陷及海绵城市的特点,设计了一种集渗水、蓄水、净水及利用为一体的雨水系统,并针对性的设计了雨水系统的施工方法,利用植被来组织渗水,以慢排缓释来解决道路积水的问题,并且利用了植被的净化能力分离出雨水中的部分杂质,在蓄水槽中储存,在干旱的季节用以喷洒道路及浇灌植被,有效缓解旱涝季节带来的不利影响。

Description

用于海绵城市的一体化雨水系统及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种雨水系统,尤其是涉及一种集渗水、蓄水、净水及利用为一体的雨水系统及其施工方法。
背景技术
海绵城市具有明确定义,即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”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生。
建设海绵城市,首先要扭转观念。传统城市建设模式,处处是硬化路面。每逢大雨,主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水,以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念,往往造成逢雨必涝,旱涝急转。现有技术中还没有成熟的雨水处理系统,无法同时满足蓄水、渗水、净水及利用的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供用于海绵城市的一体化雨水系统及其施工方法,针对现有技术中的缺陷及海绵城市的特点,设计了一种集渗水、蓄水、净水及利用为一体的雨水系统,利用植被来组织渗水,以慢排缓释来解决道路积水的问题,并且利用了植被的净化能力分离出雨水中的部分杂质,在蓄水槽中储存,在干旱的季节用以喷洒道路及浇灌植被,有效缓解旱涝季节带来的不利影响。
为解决上述技术问题,采用如下技术方案:
用于海绵城市的一体化雨水系统,包括中间绿化带及蓄水槽,蓄水槽安装于中间绿化带两侧的道路内,其特征在于:中间绿化带包括植被种植区及雨水入渗区,植被种植区下端设有雨水入渗区,雨水入渗区的下端设有混凝土层,混凝土层上均匀设有第一渗入孔;混凝土层的下端设有雨水管,第一渗入孔与雨水管相互连通,雨水管连接蓄水槽;中间绿化带的两侧设有泄水道,泄水道上设有泄水口,泄水口上设有泄水闸门;蓄水槽内连出有抽水管,抽水管的另一端设于中间绿化带两侧的道路上,抽水管的另一端设有双向喷头,抽水管上连接有抽水泵;中间绿化带两侧的道路上设有沉淀剂投料器,沉淀剂投料器上连接有投料管,投料管连入蓄水槽内。
进一步,植被种植区包括生态砌块层及种植土层,生态砌块层与种植土层由上而下设置。生态砌块层铺设后,中间绿化带看上去整齐划一,十分美观,而且能够有效防止水土流失。
进一步,雨水入渗区包括粗碎石层、中碎石层、细碎石层及生物膜过滤层,粗碎石层、中碎石层、细碎石层及生物膜过滤层由上而下设置,生物膜过滤层的上端浇筑有混凝土保护层,混凝土保护层上设有第二渗入孔。粗碎石、中碎石、细碎石由上而下依次铺设,粗碎石之间形成空隙较大,能够过滤掉雨水中的大颗粒杂质,中碎石之间的铺设密度比粗碎石大,形成的空隙变小,能够过滤掉雨水中的中颗粒杂质;细碎石之间的铺设密度非常大,铺设缜密,空隙微小,能够过滤雨水中的小颗粒杂质;如此有层次的铺设碎石,在雨水下渗过程中实现初步净水。
进一步,泄水口上连接有泄水管道;蓄水槽的上端设有溢流口,溢流口上连接有溢流管,溢流管连接至泄水管道。在降水较大时,泄水管道用于泄水,排水防涝效果理想;在蓄水槽中水过多时,中间绿化带的渗水能力变差,通过设置溢流管排出蓄水槽内多余的雨水,以保持中间绿化带良好的渗水能力。
上述用于海绵城市的一体化雨水系统的施工方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)基坑开挖与支护;
(2)蓄水槽施工:a、洞身开挖:将洞身自上而下分为上部与下部断面进行开挖;b、开挖完成后,先进行临时喷砼施工,再进行系统锚杆安装、挂网及喷砼施工得到蓄水槽;c、预设投料管、泄水管、抽水管、抽水泵及雨水连接管,在蓄水槽中开设口子,投料管、抽水管及雨水连接管连接至蓄水槽;d、填埋洞身,并做夯实处理;
(3)泄水道浇筑:根据施工要求在基坑两侧预留30-40cm宽的泄水道,对泄水道外侧进行系统锚杆安装、挂网及喷砼,并使用钻机钻出泄水口,将泄水口连接泄水管;然后安装泄水闸门,再对泄水道内侧进行系统锚杆安装、挂网及喷砼得到泄水道
(4)基坑施工:a、根据施工要求将基坑填埋至深度6.5-7.6m处,在填埋过程中封堵雨水连接管,填埋完成后夯实基坑,清扫杂物;b、预埋雨水管,控制雨水管的安装位置,同时打开雨水连接管并将其与雨水管相互连接;c、在雨水管的上端浇筑混凝土,在浇筑过程中预留第一渗入孔,形成混凝土层,并对其进行冲洗;d、在混凝土层上铺设雨水入渗区,用夯机夯实;e,在混凝土层上填埋种植土,并在种植土上铺设生态砌块,预留大型植被种植区,大型植被种植区种植大型植被,在生态砌块内的口子中撒播小型植被种子。
优选后,步骤(1)中基坑开挖与支护的具体步骤为:首先确定开挖顺序和深度,然后分段分层有序下挖,挖成后进行修边与清底;然后根据施工要求搭建基坑支护,采用密目式安全网做封闭式防护。
优选后,步骤(2)c中预设投料管后,在中间绿化带两侧的道路上安装沉淀剂投料器,将投料管连接投料器,沉淀剂投料器内填充沉淀剂。
优选后,步骤(2)c中预设抽水管后,抽水管的另一端安装双向喷头,双向碰头高出道路路面20-25cm,每隔5-8m设置一个双向喷头。
优选后,步骤(4)d中铺设雨水入渗区的具体步骤为:首先混凝土层上铺设有一层10cm厚的生物膜,并在其上端浇筑混凝土保护层,并在浇筑过程中预留第二渗入孔;然后取细碎石,将细碎石均匀平铺在混凝土保护层上,采用夯机夯实,形成细碎石层;接着,将中碎石均匀平铺在细碎石层上,采用夯机夯实,形成中碎石层;最后,将粗碎石均匀平铺在中碎石层上,采用夯机夯实,形成粗碎石层。
由于采用上述技术方案,具有以下优异效果:
本发明为用于海绵城市的一体化雨水系统及其施工方法,针对现有技术中的缺陷及海绵城市的特点,设计了一种集渗水、蓄水、净水及利用为一体的雨水系统,利用植被来组织渗水,以慢排缓释来解决道路积水的问题,并且利用了植被的净化能力分离出雨水中的部分杂质,在蓄水槽中储存,在干旱的季节用以喷洒道路及浇灌植被,有效缓解旱涝季节带来的不利影响。其具体有益效果表现为以下几点:
1、植被种植区种植植被,一方面具有绿化城市道路效果,美化城市环境,净化空气;另一方面,能够消化雨水,降低洪涝灾害对城市的影响,而且植被对雨水具有生物净化能力,具有环保、无公害的净化效果。生态砌块层铺设后,中间绿化带看上去整齐划一,十分美观,而且能够有效防止水土流失。
2、粗碎石、中碎石、细碎石由上而下依次铺设,粗碎石之间形成空隙较大,能够过滤掉雨水中的大颗粒杂质,中碎石之间的铺设密度比粗碎石大,形成的空隙变小,能够过滤掉雨水中的中颗粒杂质;细碎石之间的铺设密度非常大,铺设缜密,空隙微小,能够过滤雨水中的小颗粒杂质;如此有层次的铺设碎石,在雨水下渗过程中实现初步净水。
3、生物膜过滤层利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统,其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜法的原理是,生物膜首先吸附附着水层有机物,由好气层的好气菌将其分解,再进入厌气层进行厌气分解,流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜,如此往复以达到净化污水的目的。同时生物膜过滤层净水效果显著,占用空间小,易安装。
4、蓄水槽存储雨水,在下雨天慢排缓释雨水,缓解道路积水;在干旱的季节用以喷洒道路及浇灌植被,有效缓解旱涝季节带来的不利影响。
5、抽水管连接蓄水槽,并在另一端连接双向喷头,在干旱、闷热的天气能够利用蓄水槽中的雨水向道路路面洒水、浇灌中间绿化带植被及相应的生活供水,实现合理利用雨水资源,缓解干旱季节水资源紧张的局面;且无需借助洒水车浇灌道路路面,操作简便。
6、沉淀剂投料器能够按需向蓄水槽投放沉淀剂,在沉淀剂作用下,雨水中的颗粒物质(主要为雨水中夹带的细小土壤颗粒)沉淀下来,该方法操作简便,净水效果理想,提升雨水的使用效果。
7、蓄水槽洞身自上而下分为上部与下部断面进行开挖,施工方式安全可靠。
8、预设投料管、泄水管、抽水管及雨水连接管,简化施工,填埋洞身后无需再度开挖,省时省力。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1为本发明用于海绵城市的一体化雨水系统的结构示意图;
图2为本发明中混凝土层的结构示意图;
图3为本发明中生物膜过滤层的结构示意图;
图4为本发明中沉淀剂投料器的结构示意图;
图5为本发明中泄水闸门的结构示意图。
具体实施方式
本发明包括用于海绵城市的一体化雨水系统及其施工方法,其中所述的雨水系统如图1至图5所示,包括中间绿化带1及蓄水槽13,中间绿化带1的两侧为道路2,蓄水槽13安装于道路2内,用于蓄水。中间绿化带1包括植被种植区及雨水入渗区,植被种植区包括生态砌块层3及种植土层4,生态砌块层3与种植土层4由上而下设置。植被种植土层4内填埋植被种植土,然后在上端铺设生态砌块,生态砌块层3铺设后,中间绿化带1看上去整齐划一,十分美观,而且能够有效防止水土流失。植被种植区种植植被,一方面具有绿化城市道路2效果,美化城市环境,净化空气;另一方面,能够消化雨水,降低洪涝灾害对城市的影响,而且植被对雨水具有生物净化能力,具有环保、无公害的净化效果。生态砌块层3铺设后,中间绿化带1看上去整齐划一,十分美观,而且能够有效防止水土流失。
制备种植区的下端安装雨水入渗区,雨水入渗区一共分为四层,包括粗碎石层5、中碎石层6、细碎石层7及生物膜过滤层8,粗碎石层5、中碎石层6、细碎石层7及生物膜过滤层8由上而下设置,粗碎石、中碎石、细碎石由上而下依次铺设,粗碎石的碎石尺寸大,其相互之间形成空隙较大,能够过滤掉雨水中的大颗粒杂质;中碎石相比较粗碎石形成的空隙变小,能够过滤掉雨水中的中颗粒杂质;细碎石之间的铺设密度非常大,铺设缜密,空隙微小,能够过滤雨水中的小颗粒杂质;如此有层次的铺设碎石,在雨水下渗过程中层层过滤固体颗粒杂质实现初步净水。
生物膜过滤层8的上端浇筑有混凝土保护层21,混凝土保护层21上设有第二渗入孔22。雨水由细碎石层7滤过后通过第二渗入孔22进入生物膜过滤层8内,生物膜过滤层8利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统,其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜法的原理是,生物膜首先吸附附着水层有机物,由好气层的好气菌将其分解,再进入厌气层进行厌气分解,流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜,如此往复以达到净化污水的目的。同时生物膜过滤层8净水效果显著,占用空间小,易安装。
生物膜过滤层8的下端设有混凝土层9,混凝土层9一方面支撑整个中间绿化带1的结构,提升整个中间绿化带1的牢固度,防止塌陷事件发生。另一方面,混凝土层9上均匀设有第一渗入孔10;混凝土层9的下端设有雨水管11,第一渗入孔10与雨水管11相互连通;经过生物膜过滤层8净化后的雨水通过第一渗入孔10进入雨水管11中,雨水管11通过雨水连接管12连接至蓄水槽13,雨水管11的雨水通过雨水连接管12被输送至蓄水槽13内,并在蓄水槽13内存储。蓄水槽13在下雨天慢排缓释雨水,缓解道路2积水;在干旱的季节用以喷洒道路2及浇灌植被,有效缓解旱涝季节带来的不利影响。
蓄水槽13内连出有抽水管14,抽水管14的另一端连接至于道路2的上方并在该端上连接有双向喷头16,双向喷头16一侧朝向道路2中央,另一侧朝向中间绿化带1。抽水管14上连接有抽水泵15,启动抽水泵15后,雨水从蓄水槽13被抽至双向喷头16并喷晒,在干旱、闷热的天气能够利用蓄水槽中的雨水向道路2路面洒水、浇灌中间绿化带1植被及相应的生活供水,实现合理利用雨水资源,缓解干旱季节水资源紧张的局面;且无需借助洒水车浇灌道路2路面,操作简便。
同时,在两侧道路2上设有沉淀剂投料器18,沉淀剂投料器18包括沉淀剂储存区28、电磁阀23及电磁阀控制器24,沉淀剂储存区28的下端连接有投料管17,投料管17位于沉淀剂投料器18内的部分连接有电磁阀23,电磁阀23受电磁阀控制器24控制,投料管17的另一端连接至蓄水槽13内。通过电磁阀控制器24打开电磁阀23,沉淀剂投料器18向蓄水槽13投放沉淀剂,在沉淀剂作用下,雨水中的颗粒物质(主要为雨水中夹带的细小土壤颗粒)沉淀下来,该方法操作简便,净水效果理想,提升雨水的使用效果。
中间绿化带1的两侧设有30-40cm宽的泄水道19,泄水道19上设有泄水口(图中未标出),泄水口上连接有泄水管道27,泄水管道27用于排水;泄水口上设有泄水闸门20,泄水闸门20包括闸门25及电动缸26,闸门25连接电动缸26,通过电动缸26控制闸门25移动,从而通过闸门25打开或关闭泄水口。蓄水槽13的上端设有溢流口,溢流口上连接有溢流管29,溢流管29连接至泄水管道27。在降水较大时,在降雨量较大时,控制闸门25打开,通过泄水道19排出雨水,辅助市政排水系统排水,有效排除积水,排水防涝效果理想;在蓄水槽13中水过多时,中间绿化带1的渗水能力变差,通过设置溢流管29排出蓄水槽13内多余的雨水,以保持中间绿化带1良好的渗水能力。
上述用于海绵城市的一体化雨水系统的施工方法包括如下步骤:
(1)基坑开挖与支护:
a、首先利用规范方法对基坑在桩锚支护条件下开挖进行计算和基坑稳定性评价;采用数值模拟手段对基坑在桩锚支护条件下的开挖进行稳定性分析,深入研究护坡桩嵌固深度较短情况下桩锚支护结构的变形、受力状况,提出具有针对性的基坑加固支护建议,并通过方案比选确定基坑加固支护方案;对实施加固支护方案后的基坑开挖进行数值模拟,预测基坑及支护结构的变形情况,并与现场监测数据进行对比分析,评价基坑延深开挖加固支护方案的有效性及合理性。
b、确定开挖顺序和深度,然后分段分层有序下挖,挖成后进行修边与清底;然后根据施工要求搭建基坑支护,采用密目式安全网做封闭式防护。
(2)蓄水槽13施工:
a、洞身开挖:将洞身自上而下分为上部与下部断面进行开挖;下部断面开挖考虑到开挖机械性能,确定开挖高度为5.2m-6m:上部断面开挖高度为7.7m-8.7m。先开挖下部断面,下部断面每循环掘进0.5m-1.1m,下部断面与上部断面之间距离达到2m以上后,开始上部断面压顶开挖,压顶每循环掘进1.2m,若下、上部断面有一定距离时,下、上部断面进行平行作业,洞身挖进3.2m。
b、开挖完成后,先进行临时喷砼施工,再进行系统锚杆安装、挂网及喷砼施工得到蓄水槽13;
c、借助钻机根据施工要求开挖孔洞,并按照施工要求,在对应的孔洞内预设投料管17、泄水管、抽水管14、抽水泵15及雨水连接管12,然后在蓄水槽13中开设口子,使得投料管17、抽水管14及雨水连接管12连接至蓄水槽13;
在中间绿化带1两侧的道路2上安装沉淀剂投料器18,沉淀剂投料器18每隔30m安装一个,每隔沉淀剂投料器18通过投料管17连接蓄水槽13,沉淀剂投料器18内填充沉淀剂;安装完成后,进行沉淀剂投料器18与投料管17试运行,运行正常后方可进行下到工序;
抽水管14的另一端安装双向喷头16,双向碰头高出道路2路面20-25cm,每隔5-8m设置一个双向喷头16。双向喷头16一侧朝向道路2中央,另一侧朝向中间绿化带1。安装完成后,进行双向喷头16、抽水管14及抽水泵15试运行,运行正常后方可进行下到工序;
d、填埋洞身,并做夯实处理,填埋部分搭建支护。
(3)泄水道19浇筑:根据施工要求在基坑两侧预留30-40cm宽的泄水道19,对泄水道19外侧进行系统锚杆安装、挂网及喷砼,并使用钻机钻出泄水口,将泄水口连接泄水管;然后安装泄水闸门2520,再对泄水道19内侧进行系统锚杆安装、挂网及喷砼得到泄水道19
(4)基坑施工:
a、根据施工要求将基坑填埋至深度6.5-7.6m处,在填埋过程中封堵雨水连接管12,填埋完成后夯实基坑,清扫杂物;
b、预埋雨水管11,控制雨水管11的安装位置,同时打开雨水连接管12并将其与雨水管11相互连接;
c、在雨水管11的上端浇筑混凝土,在浇筑过程中预留第一渗入孔10,形成混凝土层9,养护48h;养护完成后对其进行冲洗,干燥12h。
d、在混凝土层9上铺设雨水入渗区,用夯机夯实;首先混凝土层9上铺设有一层10cm厚的生物膜,并在其上端浇筑混凝土保护层21,并在浇筑过程中预留第二渗入孔22,形成混凝土保护层21,养护48h;养护完成后对其进行冲洗,干燥12h;
然后取细碎石,将细碎石均匀平铺在混凝土保护层21上,采用夯机夯实,形成细碎石层7;接着,将中碎石均匀平铺在细碎石层7上,采用夯机夯实,形成中碎石层6;最后,将粗碎石均匀平铺在中碎石层6上,采用夯机夯实,形成粗碎石层5。
e,在混凝土层9上填埋种植土,并在种植土上铺设生态砌块,预留大型植被种植区,大型植被种植区种植大型植被,在生态砌块内的口子中撒播小型植被种子。
以上仅为本发明的具体实施例,但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础,为解决基本相同的技术问题,实现基本相同的技术效果,所作出地简单变化、等同替换或者修饰等,皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.用于海绵城市的一体化雨水系统的施工方法,包括中间绿化带及蓄水槽,所述蓄水槽安装于所述中间绿化带两侧的道路内,所述中间绿化带包括植被种植区及雨水入渗区,所述植被种植区下端设有所述雨水入渗区,所述雨水入渗区的下端设有混凝土层,所述混凝土层上均匀设有第一渗入孔;
所述混凝土层的下端设有雨水管,所述第一渗入孔与所述雨水管相互连通,所述雨水管连接所述蓄水槽;所述中间绿化带的两侧设有泄水道,所述泄水道上设有泄水口,所述泄水口上设有泄水闸门;所述蓄水槽内连出有抽水管,所述抽水管的另一端设于所述中间绿化带两侧的道路上,所述抽水管的另一端设有双向喷头,所述抽水管上连接有抽水泵;所述中间绿化带两侧的道路上设有沉淀剂投料器,所述沉淀剂投料器上连接有投料管,所述投料管连入所述蓄水槽内,其特征在于包括如下步骤:
(1)基坑开挖与支护;
(2)蓄水槽施工:a、洞身开挖:将洞身自上而下分为上部与下部断面进行开挖;b、开挖完成后,先进行临时喷砼施工,再进行系统锚杆安装、挂网及喷砼施工得到蓄水槽;c、预设投料管、泄水管、抽水管、抽水泵及雨水连接管,在蓄水槽中开设口子,投料管、抽水管及雨水连接管连接至蓄水槽;d、填埋洞身,并做夯实处理;
(3)泄水道浇筑:根据施工要求在基坑两侧预留30-40cm宽的泄水道,对泄水道外侧进行系统锚杆安装、挂网及喷砼,并使用钻机钻出泄水口,将泄水口连接泄水管;然后安装泄水闸门,再对泄水道内侧进行系统锚杆安装、挂网及喷砼得到泄水道
(4)基坑施工:a、根据施工要求将基坑填埋至深度6.5-7.6m处,在填埋过程中封堵雨水连接管,填埋完成后夯实基坑,清扫杂物;b、预埋雨水管,控制雨水管的安装位置,同时打开雨水连接管并将其与雨水管相互连接;c、在雨水管的上端浇筑混凝土,在浇筑过程中预留第一渗入孔,形成混凝土层,并对其进行冲洗;d、在混凝土层上铺设雨水入渗区,用夯机夯实;e,在混凝土层上填埋种植土,并在种植土上铺设生态砌块,预留大型植被种植区,大型植被种植区种植大型植被,在生态砌块内的口子中撒播小型植被种子。
2.根据权利要求1所述用于海绵城市的一体化雨水系统的施工方法,其特征在于:所述步骤(1)中基坑开挖与支护的具体步骤为:首先确定开挖顺序和深度,然后分段分层有序下挖,挖成后进行修边与清底;然后根据施工要求搭建基坑支护,采用密目式安全网做封闭式防护。
3.根据权利要求1所述用于海绵城市的一体化雨水系统的施工方法,其特征在于:所述步骤(2)c中预设投料管后,在中间绿化带两侧的道路上安装沉淀剂投料器,将投料管连接投料器,沉淀剂投料器内填充沉淀剂。
4.根据权利要求1所述用于海绵城市的一体化雨水系统的施工方法,其特征在于:所述步骤(2)c中预设抽水管后,抽水管的另一端安装双向喷头,双向碰头高出道路路面20-25cm,每隔5-8m设置一个双向喷头。
5.根据权利要求1所述用于海绵城市的一体化雨水系统的施工方法,其特征在于:所述步骤(4)d中铺设雨水入渗区的具体步骤为:首先混凝土层上铺设有一层10cm厚的生物膜,并在其上端浇筑混凝土保护层,并在浇筑过程中预留第二渗入孔;然后取细碎石,将细碎石均匀平铺在混凝土保护层上,采用夯机夯实,形成细碎石层;接着,将中碎石均匀平铺在细碎石层上,采用夯机夯实,形成中碎石层;最后,将粗碎石均匀平铺在中碎石层上,采用夯机夯实,形成粗碎石层。
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