CN107178135A - 一种人行绿道硬化补给雨水下渗的结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，包括人行绿道，在人行绿道的两边开设渗水透气空间，所述的渗水透气空间包括并列分隔设置的渗水气腔和渗水水腔，渗水气腔在靠近人行绿道侧设置；渗水水腔和渗水气腔下为土壤结构，渗水水腔将来自人行绿道路面的雨水通过下方的土壤结构快速下渗补给地下水，渗水气腔用于排出雨水下渗排挤出的土壤结构中的气体；本发明考虑到砾石、粗沙、细沙的下渗系数不同，将其合理的分布，即减小了雨水的径流，又增加了雨水下渗的接触面积，补给了地下水，对雨洪灾害起到了减轻作用；同时考虑到气体走向，设置了排气通道，增大了雨水下渗的速率，真正的解决了城市混凝土道路带来的泄洪问题。

Description

一种人行绿道硬化补给雨水下渗的结构

技术领域

本发明属于环境排水领域，具体涉及一种人行绿道硬化补给雨水下渗的结构。

背景技术

随着城市经济的快速发展，我国城市化率飞速提高，然而城市里的建筑、公路、广场等在方便人们生活的同时，由其带来的高度硬化的地面却阻碍了降雨向土壤的入渗。例如50mm的降雨通过黏质沙土入渗对地下水的补给系数约为0.02～0.07，其滞留在浅层土壤中的水分就更多。在未硬化的区域，土壤就像一块巨大的吸水海绵，通过自身孔隙吸收降雨并将部分降雨通过入渗补偿地下水，而城市里的硬化地面阻止了降雨向土壤的入渗过程，使本应进入土壤的降雨也形成了径流，导致暴雨时城市径流汇流时间缩短和径流量增加，增加了城市暴雨灾害发生的机率。

近年来，暴雨时常发生，为了减少暴雨对地面硬化带来的危害，大多数城市采用加强城市排水管网的建设，采用透水砖来代替不透水的硬化路面，以及修建雨水花园和下挖绿地等措施来降低雨水的径流，增加雨水下渗来补充地下水资源。

人行绿道在公园，居住小区等人们活动的区域是最常见的，其在方便人们的同时也增加了对地面的硬化，加大了地面径流。目前为了减少地面径流，增加下渗量，通常在人行绿道区域采用透水铺砖来增加下渗量，减少径流，虽然在一定程度上减少了径流，但从透水铺砖的实体效果来说仍然存在着一定的弊端，如透水铺砖下面为混凝土层和夯实土壤层，其在降雨时的下渗厚度基本为透水铺砖的厚度，这样在降雨量较小时是有效的，但在大降雨量时将会无济于事。

为了弥补透水铺砖在大降雨量时的不足，降低暴雨带来的危害，改善土壤的下渗结构，增加土壤的下渗接触面积，提高雨水下渗能力来补充地下水，减少地面径流量已变成一种势不可挡的趋势。

发明内容

针对现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，解决了由路面硬化带来雨水下渗面减小，雨水径流增加的问题，降低了暴雨带来的危害。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，包括人行绿道，在人行绿道的两边开设渗水透气空间，所述的渗水透气空间包括并列分隔设置的渗水气腔和渗水水腔，渗水气腔在靠近人行绿道侧设置；

渗水水腔和渗水气腔下为土壤结构，渗水水腔将来将来自人行绿道路面的雨水通过下方的土壤结构快速下渗补给地下水，渗水气腔用于排出雨水下渗排挤出的土壤结构中的气体。

优选的，所述的渗水气腔和渗水水腔的体积比为1:5～7。

进一步的，渗水水腔下方的土壤结构沿竖向依次为砾石层和细沙层，渗水气腔下方的土壤结构沿竖向依次为粗沙层和细沙层，且人行绿道路基下方的土壤结构沿竖向依次为粗沙层和细沙层。

优选的，所述砾石层和细沙层竖向设置，其砾石层的厚度为细沙层厚度的3～5倍。

进一步的，所述的砾石层由粒径为2～4cm的砾石铺设成的层体，粗沙层由粒径为0.5～0.7cm的粗沙铺设成的层体，细沙层由粒径为0.25～0.35cm的细沙铺设成的层体。

进一步的，所述的人行绿道路基沿竖直方向依次为混凝土层、沙石层、夯实土层和第一原状土层，其中第一原状土层的横截面为倒置的钝角三角形，钝角三角形的钝角角度为170～174°。

进一步的，所述的渗水透气空间的结构包括路缘石、渗水盖板、水流挡板和气液分隔板，其中气液分隔板插设在土壤结构中将渗水透气空间分隔为渗水气腔和渗水水腔，且在渗水气腔和渗水水腔顶端与人行绿道路面齐平的位置沿远离人行绿道的方向依次铺设水流挡板、渗水盖板和路缘石，水流挡板在竖直方向阻止雨水经过渗水盖板流入渗水气腔。

具体的，所述的水流挡板与气液分隔板不在同一平面内衔接，水流挡板与气液分隔板之间的距离是渗水气腔高度的1/6～1/5。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明的补给雨水下渗的结构是在不改变道路结构的情况下将人行绿道两边及道路路基下面一定深度处下挖铺设了下渗系数不同的材料，使得道路两侧和道路路基下面通过大渗透系数的材料连接在一起，雨水从道路两侧流入下渗结构中，快速充满路基下面一定深度的大渗透系数层，补给了地下水，减少了雨洪带来的灾害；同时考虑到气体走向，设置了排气通道，增大了雨水下渗的速率，真正的解决了由城市混凝土道路造成地面硬化而带来的雨洪灾害。

附图说明

图1为本发明的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构的结构示意图；

图2为图1的雨水和气体流向原理示意图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1中的渗水盖板和水流挡板的结构关系示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构的一种应用环境示意图；

图中各标号代表：1-路缘石、2-渗水盖板、3-水流挡板、4-气液分隔板、5-混凝土层、6-沙石层、7-夯实土层、8-第一原状土层、9-砾石层、10-粗沙层、11-细沙层、12-第二原状土层；

A-渗水水腔、B-渗水气腔；

上述图中的实线箭头表示水流的流动方向，上述图中的虚线箭头表示气体流动的方向；

以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。

具体实施方式

现有技术中解决人行绿道渗透能力低的对策通常为铺设透水铺砖，透水铺砖由于底部通常是由于混凝土做垫层，因此，铺砖的厚度成为了雨水在下渗过程中限制因素，而本发明的补给雨水下渗的结构由于在道路两侧和路基底部相连接，增大了雨水下渗的接触面和雨水的下渗量，同时还不需要另外铺设其他结构，在保证了人行道的原有功能的情况下，减少了雨水径流，增加了雨水下渗补给地下水的量；

本发明的补给雨水下渗的结构可视为低影响开发的一个部分，补给雨水下渗的结构缓解了由城市化带来的地面硬化和雨洪灾害，用不同渗透系数的材质结合起来增加雨洪时雨水下渗的能力，增加地下水的补给，减小雨洪带来的危害。

本发明的补给雨水下渗的结构与现如今普通下渗结构相比，普通下渗结构中通常是由大粒径的材料组成，但未考虑空隙气体的排除，因此成为影响下渗的一个限制因素，故本发明的补给雨水下渗的结构考虑到气体走向，设置了排气通道，增大了雨水下渗的速率，真正的解决了由城市混凝土道路造成地面硬化而带来的雨洪灾害

具体的，包括：

一种人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，包括人行绿道，在人行绿道的两边开设渗水透气空间，所述的渗水透气空间包括并列分隔设置的渗水气腔和渗水水腔，渗水气腔在靠近人行绿道侧设置；渗水水腔和渗水气腔下为土壤结构，渗水水腔将来自人行绿道路面的雨水通过下方的土壤结构快速下渗补给地下水，渗水气腔用于排出雨水下渗排挤出的土壤结构中的气体。充分考虑气流和水流在土壤层中的运动规律，渗水水腔和渗水气腔在保证雨水快速下渗的同时，还能保证土壤中的气流快速的从土壤结构中排出，加块雨水在土壤结构中的下渗速度，能在强降雨的情况下，快速的将雨水通过土壤本身进行下渗，缓解城市混凝土路面的存水压力。

优选的，渗水气腔和渗水水腔的体积比为1:5～7，可经试验证明，将气腔与水腔设置成上述比例的体积大小，能最大程度的保证雨水快速下渗。

进一步的，渗水水腔下方的土壤结构沿竖向依次为砾石层和细沙层，渗水气腔下方的土壤结构沿竖向依次为粗沙层和细沙层，且人行绿道路基下方的土壤结构沿竖向依次为粗沙层和细沙层。渗水水腔底部有下渗系数较大的砾石层，以增大雨水的下渗速率；渗水气腔底部有下渗系数中等的粗沙层，以排出道路雨水在砾石层下渗过程中底部空隙的气体；砾石层与粗沙层的分布是为了排除雨水在下渗过程中下渗结构底部空隙气体能够顺利排出考虑的，自然下渗结构的底部空隙气体通过粗沙层排出到渗水气腔，以避免气体在排出过程中造成瓶颈不能排除。

进一步的，所述砾石层和细沙层竖向设置，其砾石层的厚度为细沙层厚度的3～5倍。雨水在砾石层主要以纵向下渗为主，纵向下渗速率远大于横向速率，之后雨水在砾石层中纵向下渗速率转变为粗沙层中的扩散和细沙层中的纵向下渗，同时将气体赶往粗沙层中由渗水气腔排出。

最好的，所述的砾石层由粒径为2～4cm的砾石铺设成的层体，粗沙层由粒径为0.5～0.7cm的粗沙铺设成的层体，细沙层由粒径为0.25～0.35cm的细沙铺设成的层体。在砾石层、粗沙层、细沙层的三层交接处，将由砾石层纵向下渗速率为主的下渗开始转变为粗沙层的横向扩散速率和细沙层的纵向下渗速率，其中粗沙层的横向扩散速率大于细沙层的纵向下渗速率，通过水流的驱赶作用将其中的气体通过粗沙层快速的赶出，并由渗水气腔排出，进一步的增加雨水的渗流速度。

另外，所述的人行绿道路基沿竖直方向依次为混凝土层、沙石层、夯实土层和第一原状土层，其中第一原状土层的横截面为倒置的钝角三角形，钝角三角形的钝角角度为170～174°。在保证不改变路基的情况下，粗沙层上面铺设原状土壤层，其中原状土壤层与粗沙层的交界面为倾斜的交界面；设计倾斜交界面是为了下渗结构的空隙气体沿着粗沙层中的空隙排出到渗水气腔，使得雨水能够顺利下渗；

进一步的，所述的渗水透气空间的结构包括路缘石、渗水盖板、水流挡板和气液分隔板，其中气液分隔板插设在土壤结构中将渗水透气空间分隔为渗水气腔和渗水水腔，且在渗水气腔和渗水水腔顶端与人行绿道路面齐平的位置沿远离人行绿道的方向依次铺设水流挡板、渗水盖板和路缘石，水流挡板在竖直方向阻止雨水经过渗水盖板流入渗水气腔。

具体的，所述的水流挡板与气液分隔板不在同一平面内衔接，水流挡板与气液分隔板之间的竖向距离是渗水气腔高度的1/6～1/5，其目的是为了防止雨水从渗水盖板或渗水水腔流入渗水气腔，同时能够较快的从渗水气腔内排除气体。

同时，本发明的粗沙层与砾石层通过气液分隔板分割开形成了雨水走向和空隙气体走向，在粗沙层和砾石层底部的区域是相连通的，细沙层，粗沙层和砾石层相连的目的是为了雨水在砾石层以纵向下渗为主转变为粗沙层的横向扩散和细沙层的纵向下渗；本发明考虑到砾石、粗沙和细沙的下渗系数不同，将其合理的分布，即减小了雨水的径流，又增加的雨水下渗的接触面积，补给了地下水，对雨洪灾害起到了减轻作用。

实施例一：

结合图1-6，本实施例的人行绿道补给雨水下渗的结构铺设在如图6的环境中，该环境在居住小区，公园，广场等人们娱乐活动的地方常见的结构，其周围通常设置草坪、活动区域和建筑物等，该环境也是城市建筑的一个特点；

本实施例的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构包括人行绿道，在人行绿道的两边开设渗水透气空间，同时对渗水透气空间下的土壤结构进行改变，具体的：

渗水透气空间的结构包括路缘石1、渗水盖板2、水流挡板3和气液分隔板4，其中气液分隔板4插设在路基两边的土壤结构中将渗水透气空间分隔为渗水气腔B和渗水水腔A，且在渗水气腔B和渗水水腔A顶端与人行绿道路面齐平的位置沿远离人行绿道的方向依次铺设水流挡板3、渗水盖板2和路缘石1，水流挡板3在竖直方向阻止雨水从渗水盖板流入渗水气腔B，水流挡板3在竖直方向的板体与气液分隔板4不在同一平面上，水流挡板3在竖直方向的板体罩在气液分隔板4外且不与其接触，两者形成了相错的开口，用于将渗水气腔B中的气体通过此开口排到渗水水腔A中，并通过渗水水腔A上的渗水盖板2流出，同时将来自渗水盖板2的雨水阻挡至渗水水腔A内，保证雨水渗流与气体排出两者不会相互影响；

渗水水腔A的宽度设置为30cm，渗水气腔B的宽度设置为5cm，渗水水腔A和渗水气腔B的高度均设置为30cm，水流挡板3与气液分隔板4形成的相错的开口距离为5cm。

人行绿道路基沿竖直方向依次为混凝土层5、沙石层6、夯实土层7和第一原状土层8，人行绿道的结构是现有技术中通常有的路基结构，其中第一原状土层8的横截面为倒置的钝角三角形，钝角三角形的钝角角度为172°；渗水水腔A下方的土壤结构沿竖向依次为砾石层9和细沙层11，渗水气腔B下方的土壤结构沿竖向依次为粗沙层10和细沙层11，且人行绿道路基下方的土壤结构沿竖向依次为粗沙层10和细沙层11；

本实施例选取由粒径为2～4cm的砾石铺设成砾石层9；本实施例选取由粒径为0.5～0.7cm的粗沙铺设成粗沙层10；本实施例选取由粒径为0.25～0.35cm的细沙铺设成细沙层沙层11；

本实施例中，气液分隔板4同时也将渗水透气空间下的土壤结构进行了分隔，其中砾石层9底部与粗沙层10是部分连通的，连通部分的高度为15cm；

本实施例中，根据实际道路的路基厚度h(cm)来确定砾石层9的厚度，为了有效的快速下渗和经济考虑设置砾石层9的厚度为(h+20)cm,粗沙层10的厚度为30cm，上述层厚的设置是为了雨水在下渗过程中下渗结构底部空隙气体顺利排出考虑的，设置在渗水气腔B底部铺设下渗系数较砾石层小的粗沙层10，渗水水腔A底部铺设下渗系数较大的砾石层9，使雨水在砾石层9快速下渗，自然下渗结构的底部空隙气体通过粗沙层10排出到渗水气腔B，以避免气体在排出过程中形成瓶颈不能排除。细沙层11的厚度为20cm,其中细沙层直接铺设在第二原状土层12上面,其目的是将纵向下渗速率减缓，横向速率增大向路基下方扩散，增大雨水下渗面积。

Claims (8)

1.一种人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，包括人行绿道，其特征在于，在人行绿道的两边开设渗水透气空间，所述的渗水透气空间包括并列分隔设置的渗水气腔(B)和渗水水腔(A)，渗水气腔(B)靠近人行绿道设置；

渗水水腔(A)和渗水气腔(B)下为土壤结构，渗水水腔(A)将来自人行绿道路面的雨水进行缓冲储存并通过下方的土壤结构下渗补给地下水，渗水气腔(B)用于排出雨水下渗排挤出的土壤结构中的气体。

2.如权利要求1所述的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，其特征在于，所述的渗水气腔(B)和渗水水腔(A)的体积比为1:5～7。

3.如权利要求1或2所述的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，其特征在于，渗水水腔(A)下方的土壤结构沿竖向依次为砾石层(9)和细沙层(11)，渗水气腔(B)下方的土壤结构沿竖向依次为粗砂层(10)和细沙层(11)，且人行绿道路基下方的土壤结构沿竖向依次为粗砂层(10)和细沙层(11)。

4.如权利要求3所述的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，其特征在于，所述的砾石层(9)和细砂层(11)竖向设置，砾石层(9)的厚度为细沙层(11)厚度的3～5倍。

5.如权利要求3所述的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，其特征在于，所述的砾石层(9)由粒径为2～4cm的砾石铺设成的层体，粗砂层(10)由粒径为0.5～0.7cm的粗砂铺设成的层体，细沙层(11)由粒径为0.25～0.35cm的细沙铺设成的层体。

6.如权利要求1或2所述的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，其特征在于，所述的人行绿道路基沿竖直方向依次为混凝土层(5)、沙石层(6)、夯实土层(7)和第一原状土层(8)，其中第一原状土层(8)的横截面为倒置的钝角三角形，钝角三角形的钝角角度为170～174°。

7.如权利要求1或2所述的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，其特征在于，所述的渗水透气空间的结构包括路缘石(1)、渗水盖板(2)、水流挡板(3)和气液分隔板(4)，气液分隔板(4)插设在土壤结构中将渗水透气空间分隔为渗水气腔(B)和渗水水腔(A)，且在渗水气腔(B)和渗水水腔(A)的顶端与人行绿道路面齐平的位置沿远离人行绿道的方向依次铺设水流挡板(3)、渗水盖板(2)和路缘石(1)，水流挡板(3)在水平方向和竖直方向阻止渗水盖板(2)来的雨水流入渗水气腔(B)。

8.如权利要求7所述的人行绿道硬化补给雨水下渗的结构，其特征在于，所述的水流挡板(3)与气液分隔板(4)不在同一平面内衔接，水流挡板(3)与气液分隔板(4)之间的距离是渗水气腔(B)高度的1/6～1/5。