CN107354988B - 营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造 - Google Patents

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Abstract

本发明设计了营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，包括下凹绿地，在下凹绿地的具有坡度位置的土壤层中沿垂直于水平面方向并列铺设多个竖向引流层，连接多个竖向引流层和土壤层设置横向扩渗层，竖向引流层将超出下凹绿地土壤层排水下渗能力的多余雨水进行竖向引导入横向扩渗层，再由横向扩渗层将雨水传递给周围的土壤层进行雨水的储存和进一步下渗；雨水在砾石沙土层和砂石沙土层中快速下渗，达到了增加雨水入渗，促进雨水深层入快速补给地下水，恢复土壤涵养水源的功能，解决了营造景观背景下，下凹绿地存水容积不足的问题，还能够有效解决目前城市化建设中存在的地下水补给不足、易积水等环境和工程方面的多种问题。

Description

营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造
技术领域
本发明属于雨水渗流技术领域，具体涉及营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造。
背景技术
海绵城市是指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、渗水和净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。让人造城市，转变为能够吸纳雨水、过滤空气、过滤污染物质的超级大海绵，达到降温、防洪、抗旱、捕碳等效益，根本解决人造城市阻绝水与生态的问题，迈向真正的生态与低碳城市。
下凹绿地是海绵城市建设中的一项重要措施。下凹式绿地是一种高程低于周围路面的公共绿地，也称低势绿地。与“花坛”相反，其理念是利用开放空间承接和贮存雨水，达到减少径流外排的作用。下凹式绿地是在绿地建设时，使绿地高程低于周围地面一定的高程，以利于周边雨水径流的汇入。下凹式绿地透水性能良好，建设成本与常规绿地相近，可减少绿化用水并改善城市环境。
一般来说下凹绿地对下凹深度有一定要求。在景观建造中，凹凸不平的地势可以营造出不同的景观。但是，这种地势的存水容积不够，容易产生洪涝灾害。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷或问题，本发明的目的在于提供营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，解决下凹绿地中存水容积不足的问题，能够有效增加雨水入渗，恢复土壤涵养水源的功能，达到解决目前城市化建设中存在的地下水补给不足、易积水等环境和工程方面的多种问题的目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，包括下凹绿地，在下凹绿地的具有坡度位置的土壤层中沿垂直于水平面方向并列铺设多个竖向引流层，连接多个竖向引流层和土壤层设置横向扩渗层，竖向引流层将超出下凹绿地土壤层排水下渗能力的多余雨水进行竖向引导入横向扩渗层，再由横向扩渗层将雨水传递给周围的土壤层进行雨水的储存和进一步下渗。
进一步的，所述的横向扩渗层有多个，且多个横向扩渗层沿垂直于竖向引流层并列设置在下凹绿地的土壤层内。
进一步的，还设置通气管，通气管将横向扩渗层中的空气引导并排到大气中。
更进一步的，在通气管与横向扩渗层的连接处，将横向扩渗层设置为通气引导坡结构，通气引导坡的坡度i为0.15～0.25,竖向引流层设置在下凹绿地的地势最低点之上10～20cm的具有坡度的位。
还有，通气管与非最低端的横向扩渗层通过设置在通气管上的通气孔连通，且在通气管与大气连通处设置通气帽。
优选的，竖向引流层的高度为横向扩渗层厚度的2～3倍，横向扩渗层的厚度为竖向扩渗层厚度的1～1.5倍；
竖向引流层为砾石沙土层，砾石沙土层中沙土的粒径为3～4mm，砾石沙土层中砾石的粒径为10～15mm；
横向扩渗层为砂石沙土层，砂石沙土层中沙土的粒径为2～3mm，砂石沙土层中砂石的粒径为5～8mm。
另外，在竖向引流层上还依次设置过滤网和鹅卵石层。
具体的，还包括通气管，通气管设置在下凹绿地与周围结构接壤处，通气管将横向扩渗层中的空气引导并排到大气中；
竖向引流层包括第一竖向引流层和第二竖向引流层，横向扩渗层包括第一横向扩渗层和第二横向扩渗层，第一竖向引流层连接第一横向扩渗层和下凹绿地地面，第二竖向引流层连接第一横向扩渗层和第二横向扩渗层，通气管的一端连接第二横向扩渗层，通气管的另一端穿过第一横向扩渗层伸入到大气中，通气管与第一横向引流层通过设置在通气管上的通气孔连通。
具体的，还包括通气管，通气管设置在下凹绿地的中心附近，通气管将横向扩渗层中的空气引导并排到大气中；
竖向引流层包括第一竖向引流层和第二竖向引流层，横向扩渗层包括第一横向扩渗层和第二横向扩渗层，第一竖向引流层连接第一横向扩渗层和下凹绿地地面，第二竖向引流层连接第一横向扩渗层和第二横向扩渗层，通气管的一端连接第二横向扩渗层，通气管的另一端穿过第一横向扩渗层伸入到大气中，通气管与第一横向引流层通过设置在通气管上的通气孔连通。
更优选的，在通气管与横向扩渗层的连接处，将横向扩渗层设置为通气引导坡结构，通气引导坡的坡度i为0.15～0.25,竖向引流层设置在下凹绿地的地势最低点之上10～20cm的具有坡度的位；
竖向引流层的高度为横向扩渗层厚度的2～3倍，横向扩渗层的厚度为竖向扩渗层厚度的1～1.5倍；
竖向引流层为砾石沙土层，砾石沙土层中沙土的粒径为3～4mm，砾石沙土层中砾石的粒径为10～15mm；
横向扩渗层为砂石沙土层，砂石沙土层中沙土的粒径为2～3mm，砂石沙土层中砂石的粒径为5～8mm。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明结构可以实现小重现期降雨洼地地表下渗，大重现期降雨通过竖向引流层和多处横向扩散层深层入渗，提高土地入渗利用率，快速排出大重现期降雨积水；
(2)本发明考虑通过改变土层结构来增加下渗，来解决下凹绿地中存水容积不足的问题；本发明针对营造景观背景下的下凹绿地，进行了土壤分层等设计；合理设置土壤分层可以促进水分很好下渗，更有效的促进雨水利用，是减少径流、增加入渗、恢复水源涵养的重要措施；本发明可以有效解决目前存在的地下水补给不足、易积水等环境及工程的多种问题；能够达到增加雨水入渗，恢复土壤涵养水源的功能，解决下凹绿地中存水容积不足的问题，因此本发明有着很重要的意义；
(3)本发明有效增加雨水入渗，解决营造景观背景下下凹绿地中存水容积不足的问题，和目前城市化建设中存在的地下水补给不足、易积水等环境和工程方面的多种问题，不存在杂质堵塞沙土层的问题，节省后续维护费用。不破坏草坪等绿化带的完整性，外边美观，实用性强；本发明结构简单，使用材料易获。
附图说明
图1是本发明的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造俯视图；
图2是图1的A-A剖面图(第一种设计方案)；
图3是图2中砂石沙土层等高线地形图；
图4是图1的A-A剖面图(第二种设计方案)；
图5是图4的砂石沙土层等高线地形图；
图6是本发明的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造雨水渗流原理图；
图1、图3和图5中的箭头表示坡度方向；图6中的箭头表示雨水下渗方向；
图中各个标号含义：1-第一竖向引流层、2-过滤网、3-通气帽、4-通气管、5-通气孔、6-第一横向扩渗层、7-第二横向扩渗层、8(8’)-通气引导坡、9-第二竖向引流层；
h1-第一竖向引流层的高度、h2-第一横向扩渗层的厚度、h3-第二竖向引流层的高度、h4-第二横向扩渗层的厚度、n-竖向引流层的厚度；
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明的方案作进一步详细地解释和说明。
具体实施方式
本发明考虑通过改变土层结构来增加下渗，来解决下凹绿地中存水容积不足的问题。本发明针对营造景观背景下的下凹绿地，进行了土壤分层等设计。合理设置土壤分层可以促进水分很好下渗，更有效的促进雨水利用，是减少径流、增加入渗、恢复水源涵养的重要措施。本发明可以有效解决目前存在的地下水补给不足、易积水等环境及工程的多种问题。能够达到增加雨水入渗，恢复土壤涵养水源的功能，解决下凹绿地中存水容积不足的问题。因此本发明有着很重要的意义。
具体的，结合图1-5：
营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，包括下凹绿地，在下凹绿地的具有坡度位置的土壤层中沿垂直于水平面方向并列铺设多个竖向引流层，连接多个竖向引流层和土壤层设置横向扩渗层，竖向引流层将超出下凹绿地土壤层排水下渗能力的多余雨水进行竖向引导入横向扩渗层，再由横向扩渗层将雨水传递给周围的土壤层进行雨水的储存和进一步下渗。根据景观表面地势高程，在下凹绿地地面凹陷处和凸起处之间设置(竖向引流层)砾石沙土层，使地势凹陷处可以存积雨水，存积雨水少时，通过普通土壤下渗，存积雨水多时，通过砾石沙土层下渗；降雨时，雨水在沙土层中的流速远大于雨水在普通土壤层中的流速，因此这种分层设计可以增加雨水入渗、解决积水问题。
横向扩渗层有多个，且多个横向扩渗层沿垂直于竖向引流层并列设置在下凹绿地的土壤层内，为了应对大重现期降雨，能起到快速排出凹地雨水的作用，以及起到雨水下渗量、使雨水均匀下渗的作用。
为了将新设置的横向扩渗层中的空气排出，进一步加快雨水下渗速度，还设置通气管，通气管将横向扩渗层中的空气引导并排到大气中。
更进一步的，在通气管与横向扩渗层的连接处，将横向扩渗层设置为通气引导坡结构，通气引导坡的坡度i为0.15～0.25，优选的坡度为0.18，在雨水渗流的过程中会带有一部分气体，因此，本发明将疏松砾石沙土层设计有一定坡度，并设置通气管，便于通气。并且，根据设计景观的不同，通气管有两种布置方式：通气管分布在四周，与此相对的，砂石沙土层的高程分布是四周高中间低。通气管分布在中间，砂石沙土层的高程分布是四周低中间高。竖向引流层根据地势高低起伏，设置在地势凹陷处最低点之上10～20cm。使地势凹陷处可以存积雨水，存积雨水少时，通过普通土壤下渗，存积雨水多时，雨水水位上升，通过砾石沙土层下渗。
还有，通气管与非最低端的横向扩渗层通过设置在通气管上的通气孔连通，且在通气管与大气连通处设置通气帽。
优选的，竖向引流层的总高度(h1+h3)为横向扩渗层厚度(h2与h4) 的2～3倍，横向扩渗层的厚度(h2与h4)为竖向扩渗宽度(n)的1～1.5 倍；竖向引流层为砾石沙土层，砾石沙土层中沙土的粒径为3～4mm，砾石沙土层中砾石的粒径为10～15mm；横向扩渗层为砂石沙土层，砂石沙土层中沙土的粒径为2～3mm，砂石沙土层中砂石的粒径为5～8mm；砾石的粒径比砂石大，更利于雨水下渗，这种纵向采用砾石沙土、横向采用砂石沙土的设计可以使雨水均匀分布，防止出现土壤深层渗流量过小的问题。降雨时，周边道路雨水流入下凹绿地，地面凹陷处能够存积雨水，存积的雨水水位较低时，在普通土壤层慢速下渗；存积雨水的水位上升后，通过砾石沙土层快速下渗。本发明将沙土层分为两种：砾石沙土层和砂石沙土层，并且设置两层砂石沙土层，使得雨水下渗更加均匀。
另外，在竖向引流层上还依次设置过滤网和鹅卵石层；可以阻挡雨水中的杂质，防止砾石沙土层堵塞。
结合图6，本发明的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造的工作原理为：
本发明的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，利用雨水在砾石沙土、砂石沙土中渗流速度大的原理，通过合理设置土壤分层，从而达到增加雨水入渗、解决积水等问题的目的。雨水在砾石沙土层和砂石沙土层中的渗流速度远远大于在普通土壤中的渗流速度，因此，本发明的这种分层设计可以增加雨水渗流速度和入渗量，解决积水等问题。根据草坪表面地势设置砾石沙土层，使地势凹陷处可以存积雨水。土壤呈现分层：雨水首先依次卵石和纱网，过滤掉杂质，避免砾石沙土层堵塞；然后进入砾石沙土层，再渗流入砂石沙土层，砂石沙土层分为两层；砂石沙土层中的雨水最后慢慢渗流入周围的土壤中。砾石沙土层和砂石沙土层的设计可以使雨水均匀分布。
实施例一：
本实施例的结构的设置背景为下凹绿地四周边缘树木较多，绿地中心树木少时，可以将通气管布置在绿地四周边缘地带，便于隐藏通气帽，不影响绿地美观。
具体的，结合图1-3，本实施例的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，包括下凹绿地，在下凹绿地的具有坡度位置的土壤层中沿垂直于水平面方向并列铺设多个竖向引流层，连接多个竖向引流层和土壤层设置横向扩渗层，竖向引流层将超出下凹绿地土壤层排水下渗能力的多余雨水进行竖向引导入横向扩渗层，再由横向扩渗层将雨水传递给周围的土壤层进行雨水的储存和进一步下渗。
还包括通气管4，通气管4设置在下凹绿地与周围结构接壤处，通气管 4将横向扩渗层中的空气引导并排到大气中；
具体的：
竖向引流层包括第一竖向引流层1和第二竖向引流层9，横向扩渗层包括第一横向扩渗层6和第二横向扩渗层7 ，第一竖向引流层1连接第一横向扩渗层6和下凹绿地地面，第二竖向引流层3连接第一横向扩渗层6和第二横向扩渗层7，通气管4的一端连接第二横向扩渗层7，通气管4的另一端穿过第一横向扩渗层6伸入到大气中，通气管4与第一横向扩渗层6通过设置在通气管4上的通气孔5连通，通气管4顶端还设置通气帽3。
在通气管4与横向扩渗层的连接处，将横向扩渗层设置为通气引导坡8 结构，通气引导坡8形似一个圆锥体，有利于气体排出。通气引导坡8的坡度i为0.18，竖向引流层根据地势高低起伏，设置在地势凹陷处最低点之上15cm，具体的结构见图3中的等高线图的坡度指示；
在第一竖向引流层1上还依次设置过滤网2和鹅卵石层，可以阻挡雨水中的杂质，防止砾石沙土层堵塞；
第一竖向引流层1的高度h1为0.5m、第一横向扩渗层6的厚度h2为 0.3m，第二竖向引流层9的高度h3为0.5m，第二横向扩渗层7的厚度h4 为0.3m，竖向引流层的厚度n为0.2m；
竖向引流层为砾石沙土层，砾石沙土层中沙土的粒径为3～4mm，砾石沙土层中砾石的粒径为10～15mm，沙土和砾石以质量比为2:1～3:1进行混配。
横向扩渗层为砂石沙土层，砂石沙土层中沙土的粒径为2～3mm，砂石沙土层中砂石的粒径为5～8mm，沙土和砂石以质量比为2:1～3:1进行混配。
实施例二：
本实施例的结构的设置背景为下凹绿地四周边缘树木较少，绿地中心树木多时，可以将通气管布置在绿地中心，便于隐藏通气帽，不影响绿地美观。
结合图4-5，本实施例与实施例一不同的是，通气管4设置在下凹绿地的中心附近，通气管4将横向扩渗层中的空气引导并排到大气中。
在通气管4与横向扩渗层的连接处，横向扩渗层设置为通气引导坡8’结构，通气引导坡8’形似一个圆锥体，有利于气体排出，通气引导坡8’的坡度i为0.18，具体的结构见图5中的等高线图的坡度指示。

Claims (8)

1.营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，包括下凹绿地，其特征在于，在下凹绿地的具有坡度位置的土壤层中沿垂直于水平面方向并列铺设多个竖向引流层，连接多个竖向引流层和土壤层设置横向扩渗层，竖向引流层将超出下凹绿地土壤层排水下渗能力的多余雨水进行竖向引导入横向扩渗层，再由横向扩渗层将雨水传递给周围的土壤层进行雨水的储存和进一步下渗；
所述的横向扩渗层有多个，且多个横向扩渗层沿垂直于竖向引流层并列设置在下凹绿地的土壤层内；
竖向引流层的高度为横向扩渗层厚度的2～3倍，横向扩渗层的厚度为竖向扩渗层厚度的1～1.5倍；
竖向引流层为砾石沙土层，砾石沙土层中沙土的粒径为3～4mm，砾石沙土层中砾石的粒径为10～15mm；
横向扩渗层为砂石沙土层，砂石沙土层中沙土的粒径为2～3mm，砂石沙土层中砂石的粒径为5～8mm。
2.如权利要求1所述的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，其特征在于，还设置通气管(4)，通气管(4)高出地面0.5m,通气管(4)将横向扩渗层中阻碍雨水下渗的空气引导并排到大气中。
3.如权利要求2所述的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，其特征在于，在通气管(4)与横向扩渗层的连接处，将横向扩渗层设置为通气引导坡(8或8’)结构，通气引导坡(8或8’)的坡度i为0.15～0.25,竖向引流层设置在下凹绿地的地势最低点之上10～20cm的具有坡度的位置。
4.如权利要求2所述的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，其特征在于，通气管(4)与非最低端的横向扩渗层通过设置在通气管(4)上的通气孔(5)连通，且在通气管(4)与大气连通处设置通气帽(3)。
5.如权利要求1所述的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，其特征在于，在竖向引流层上还依次设置过滤网(2)和鹅卵石层。
6.如权利要求1所述的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，其特征在于，还包括通气管(4)，通气管(4)设置在下凹绿地与周围结构接壤处，通气管(4)将横向扩渗层中的空气引导并排到大气中；
竖向引流层包括第一竖向引流层(1)和第二竖向引流层(9)，横向扩渗层包括第一横向扩渗层(6)和第二横向扩渗层(7)，第一竖向引流层(1)连接第一横向扩渗层(6)和下凹绿地地面，第二竖向引流层(9)连接第一横向扩渗层(6)和第二横向扩渗层(7)，通气管(4)的一端连接第二横向扩渗层(7)，通气管(4)的另一端穿过第一横向扩渗层(6)伸入到大气中，通气管(4)与第一横向扩渗层(6)通过设置在通气管(4)上的通气孔(5)连通。
7.如权利要求1所述的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，其特征在于，还包括通气管(4)，通气管设置在下凹绿地的中心附近，通气管(4)将横向扩渗层中的空气引导并排到大气中；
竖向引流层包括第一竖向引流层(1)和第二竖向引流层(9)，横向扩渗层包括第一横向扩渗层(6)和第二横向扩渗层(7)，第一竖向引流层(1)连接第一横向扩渗层(6)和下凹绿地地面，第二竖向引流层(9)连接第一横向扩渗层(6)和第二横向扩渗层(7)，通气管(4)的一端连接第二横向扩渗层(7)，通气管(4)的另一端穿过第一横向扩渗层(6)伸入到大气中，通气管(4)与第一横向扩渗层(6)通过设置在通气管(4)上的通气孔(5)连通。
8.如权利要求6或7所述的营造景观背景下增补雨水下渗的下凹绿地构造，其特征在于，在通气管(4)与横向扩渗层的连接处，将横向扩渗层设置为通气引导坡(8或8’)结构，通气引导坡(8或8’)的坡度i为0.18；
竖向引流层的高度为横向扩渗层厚度的2～3倍，横向扩渗层的厚度为竖向扩渗层厚度的1～1.5倍；
竖向引流层为砾石沙土层，砾石沙土层中沙土的粒径为3～4mm，砾石沙土层中砾石的粒径为10～15mm，沙土和砾石以质量比为2:1～3:1进行混配；
横向扩渗层为砂石沙土层，砂石沙土层中沙土的粒径为2～3mm，砂石沙土层中砂石的粒径为5～8mm，沙土和砂石以质量比为2:1～3:1进行混配。
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