CN107653960A - 一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元，包括雨水收集井、左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统和排水管道。左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统对称布置，且配置特点相同；雨水收集井下部设置溢流管出口左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统前后两侧均设有布水道，布水道与雨水收集井相通，雨水收集井颈部安装有抽水泵，布水道前后两侧的布水道外缘上设置有布水道进水口，相邻的布水道进水口间距为5m，布水道进水口的长度为1m，布水道进水口内安装有铁丝网；前后两侧布水道之间连接有多组灌溉穿孔管，左右相邻的灌溉穿孔管的间距为1m。本发明对城市雨水进行收集存储，并实现对城市雨水进行生物过滤，满足接受水体对雨水的要求。

Description

一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元

技术领域

本发明属于城市雨洪收集利用领域，具体为一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元。

背景技术

随着城市化进程的不断发展，不透水混凝土地面显著增加，城市透水地面面积逐步龟缩，导致城市发生暴雨洪水时，不能及时下渗暴雨减小洪峰，造成城市内涝。同时雨水中夹杂大量营养物质、悬浮颗粒、重金属物质，如果这些物质不经过处理直接排入受体水源，会造成受体水源的严重污染。我国大部分地区都属于季风性气候，年降雨分配不均，在洪水期雨水不能妥善的储存和实现地下水回渗，造成枯水期水资源缺乏而加大开采地下水，造成恶性循环，最终导致水资源枯竭。

世界上公认雨水作为重要一项水资源，需要妥善处理并加以运用。目前我国城市对暴雨的处理方法主要以排为主，蓄存为辅，而雨水过滤有很少的实践。城市道路是主要的硬化地面，路面高程一般低于周围建筑物，往往暴雨会造成道路积水严重。

所以，提出一种能够在丰水期收集雨水、枯水期释放储水，且可过滤雨水和迅速收集道路积水的技术变得紧迫起来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元，包括雨水收集井、左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统和排水管道；雨水收集井下部设置溢流管出口，溢流管出口与溢流管相通，溢流管竖直插入左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统；左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统的前后两侧均设有布水道，布水道与雨水收集井相通，雨水收集井颈部安装有抽水泵，抽水泵连接左侧生物过滤系统的布水道、右侧生物过滤系统的布水道；布水道前后两侧的布水道外缘上设置有布水道进水口，相邻的布水道进水口间距为5m，布水道进水口的长度为1m，布水道进水口内安装有铁丝网；前后两侧布水道之间连接有多组灌溉穿孔管，左右相邻的灌溉穿孔管的间距为1m。

进一步地，雨水收集井呈长方体形状，雨水收集井的长、宽、高尺寸分别为2m、1m、2m；雨水收集井前后两侧设置0.5m长的雨水收集井进水口，雨水收集井进水口前依次设置卵石抗冲区、溢流堰。

进一步地，布水道通过在下部矩形过水道顶部封闭PVC半圆管制成，矩形过水道截面尺寸为20cm×25cm；布水道的一端设于雨水收集井进水口内，布水道与雨水收集井进水口连接处的底部设有15cm宽的挡墙，挡墙上方设置15cm宽的铁丝网。

进一步地，左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统长度10m；左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统均包括生物滞留层、生物过滤层、过渡层和排水层。

进一步地，生物滞留层表面为地垄沟状；生物滞留层地垄上种植灌木，生物滞留层地沟上种植草本植物；生物滞留层上设置有溢流管，前后相邻的溢流管之间的间距为150cm，溢流管通过生物过滤器下部地下暗管与雨水收集井相通。

进一步地，生物过滤层厚度为50cm；生物过滤层为沙壤土、陶粒、和珍珠石组成的混合物，且沙壤土占总体积90%，陶粒占总体积5%，珍珠石占总体积5%；生物过滤层的底部为35cm的沙壤土层，生物过滤层的顶部为陶粒、珍珠石与沙壤土拌合物层，生物过滤层的拌合物层厚度为15cm。

进一步地，过渡层层高10cm，过渡层的填料为粗糙砂砾。

进一步地，排水层的层高为100cm，排水层的填料为碎石；排水层前后每隔50cm设置一条排水穿孔管，左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统内均设置有条排水穿孔管；排水穿孔管连通同高程的排水管，排水穿孔管位于排水层顶部高度20%—30%处；排水层下部区域为雨水滞留和地下水回渗区。

进一步地，左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统的四壁用防水材料与周围土体隔离。

进一步地，生物滞留层的表面积是其控制不透水城市道路路面积的5%-10。

本发明利用生物作用和多孔过滤介质的截流、吸附作用，使雨水中的重金属元素、悬浮颗粒和营养物质等污染物得到有效去除，经处理后的雨水可排到受体水源或直接回渗地下水。植物根系对滞留在生物过滤层的氮、磷等元素进行进一步吸收，增加了生物过滤效率，避免滞留在生物过滤器中的氮、磷等被下一次来水滤出。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元，具有以下优点：

1）利用道路两侧原有绿化带进行改造，不占用新的土地，且该单元两侧雨水左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统可根据实际道路情况，可在6m至24m随意布置；

2）每个单元中设置一口雨水收集井，雨季时可以收集雨水，旱季时可以释放雨水；

3）在左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统两侧设置布水道，防止雨水从道路进入左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统入口处对生物过滤层填料进行冲刷。此外，两侧布水道之间用灌溉穿孔管连接，横穿左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统的滞水层，有有利于向左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统均匀布置水量，防止了施水不均现象发生。

4）在左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统生物滞留层表面设计成地垄沟形状，方便雨水溢流，增大了过滤表面与雨水接触面积，增加了渗透效果。

5）左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统中设置了溢流管和溢流堰两套溢流装置，避免了生物过滤器承载过多负荷。

6）左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统生物过滤层中加入陶粒和珍珠石，增加了生物过滤层孔隙率和阳离子交换能力。

7） 左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统排水层厚度增加，且穿孔PVC管位于排水层上部20%-30%高度上，下部大部分区域可作为蓄水层，一来可以方便雨水回渗地下水，二来为左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统提供蓄水层，以免旱季缺水植物死掉；

1.8）本雨水生物过滤收集绿化带单元的生物滞留层的表面积是其控制不透水城市道路路面积的5%-10%，为左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统最佳负荷范围。

附图说明

图1雨水生物过滤收集绿化带单元剖视图；

图2雨水生物过滤收集绿化带单元平面布置图；

图3雨水生物过滤收集绿化带单元排水层剖视图；

图4雨水生物过滤收集绿化带单元生物滞留层剖视图；

1、雨水收集井 2、抽水泵 3、雨水收集井井盖 4、雨水收集井栅格网

5、溢流堰 6、卵石抗冲区 7、溢流管 8、生物滞留层 9、生物过滤层

10、过渡层 11、排水层12、排水穿孔管 13、左侧生物过滤系统

14、溢流管出口 15、右侧生物过滤系统 16、地垄沟 17、布水道外缘

18、布水道 19、灌溉穿孔管 20、生物滞留层地沟 21、生物滞留层地垄

22、草本植物 23、灌木 24、布水道进水口 25、排水管 26、城市道路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4，本发明提供一种技术方案实施例1：一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元，包括城市道路26之间的雨水收集井1、左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15和排水管道25；雨水收集井1下部设置溢流管出口14，溢流管出口14与溢流管7相通，溢流管7竖直插入左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15；左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15的前后两侧均设有布水道18，布水道18与雨水收集井1相通，雨水收集井1颈部安装有抽水泵2，抽水泵2连接左侧生物过滤系统13的布水道18、右侧生物过滤系统15的布水道18；布水道18前后两侧的布水道外缘17上设置有布水道进水口24，相邻的布水道进水口24间距为5m，布水道进水口24的长度为1m，布水道进水口24内安装有铁丝网；前后两侧布水道18之间连接有多组灌溉穿孔管19，左右相邻的灌溉穿孔管19的间距为1m。

优选的，雨水收集井1呈长方体形状，雨水收集井1的长、宽、高尺寸分别为2m、1m、2m；雨水收集井1前后两侧设置0.5m长的雨水收集井进水口，雨水收集井进水口前设置溢流堰5、卵石抗冲区6。

优选的，布水道18通过在下部矩形过水道顶部封闭PVC半圆管制成，矩形过水道截面尺寸为20cm×25cm；布水道18的一端设于雨水收集井进水口内，布水道18与雨水收集井进水口连接处的底部设有15cm宽的挡墙，挡墙上方设置15cm宽的铁丝网。

优选的，左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15长度均为10m；左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15均包括生物滞留层8、生物过滤层9、过渡层10和排水层11。

优选的，生物滞留层8表面为地垄沟状；生物滞留层8地垄上种植灌木，如柳树等植物；生物滞留层8地沟上种植苔草等草本植物；生物滞留层8上设置有溢流管7，前后相邻的溢流管7之间的间距为150cm，溢流管7通过生物过滤器下部地下暗管与雨水收集井相通。

优选的，生物过滤层9厚度为50cm；生物过滤层9为沙壤土、陶粒、和珍珠石组成的混合物，且沙壤土占总体积90%，陶粒占总体积5%，珍珠石占总体积5%；生物过滤层9的底部为35cm的沙壤土层，生物过滤层9的顶部为陶粒、珍珠石与沙壤土拌合物层，生物过滤层9的拌合物层厚度为15cm。

优选的，过渡层10层高10cm，过渡层10的填料为粗糙砂砾。

优选的，排水层11的层高为100cm，排水层11的填料为碎石；排水层11前后每隔50cm设置一条排水穿孔管，左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15内均设置有20条排水穿孔管12；排水穿孔管12连通同高程的排水管25，排水穿孔管12位于排水层顶部高度20%—30%处；排水层下部区域为雨水滞留和地下水回渗区。

优选的，左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15的四壁用防水材料与周围土体隔离。

优选的，生物滞留层的表面积是其控制不透水城市道路26路面积的5%-10%。

当在汛期暴雨发生时，降雨很快在道路上完成产流、汇流过程。在此过程中，雨水会通过马路沿侧面布水道进水口进入雨水生物过滤收集绿化带单元中。当雨水进入雨水生物过滤收集绿化带单元后，首先进入左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15内布水道19中，可以避免入口处的土壤遭到冲刷。单元两侧布水道18通过每隔1m布置的若干个灌溉穿孔管19相连，且灌溉穿孔管19贯穿左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15。进入布水道18中的雨水通过灌溉穿孔管19，为左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15提供水源，而布水道18多余的水量则被排入雨水收集井1中。雨水通过灌溉穿孔管12进入左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15后，雨水滞留在生物滞留层8中，当雨量过大时，生物滞留层8滞留雨水深度过大时，一部分过量雨水会通过从上部竖直插入左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统中的溢流管7溢流，通过与溢流管7相通的溢流管出口14、地下管道，将过量的水排入雨水收集井；另一部分过量雨水则会通过生物滞留层8表面的生物滞留层地沟20，沿着1/100的坡度流经设置在雨水收集井前的卵石抗冲区6和溢流堰5，卵石抗冲区6的乱石堆可以防止对雨水收集井1入口端生物过滤层9的冲刷，溢流堰5则可以对左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15中的生物滞留层8起到一个保持一定水位的作用，又可以避免多余雨水裹挟大量悬浮颗粒进入雨水收集井1。

同时，滞留在生物滞留层8的雨水开始下渗。雨水经过生物过滤层9，生物过滤层9由沙壤土、陶粒和珍珠石混合物组成，而陶粒和珍珠石主要布置在生物过滤层9上部高度15cm范围内。陶粒的加入，防止左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统在长时间使用后堵塞的现象，增加左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统的寿命；珍珠石的加入，增加了生物过滤层9阳离子的交换能力，从长期角度看，对金属元素的过滤起到促进作用。当雨水进入生物过滤层9后，通过生物过滤层9对雨水中的悬浮颗粒、营养元素、重金属物质的拦截、吸附、附着等作用可将雨水中大部分的污染物移除。根据实验室实验效果，对重金属元素如铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pd）、铝（Al）、铁（Fe）的移除效率超过90%，悬浮颗粒移除效率超过95%，对氮、磷的移除效率也达到40%至60%。

雨水在左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统中向下渗流经过过渡层10，到达排水层11，通过排水层11中的PVC排水穿孔管25排入排水管道25中，最终进入受体水源。过渡层10的作用则是防止生物过滤层9中细小颗粒被滤出到排水层11中，排水层11的作用是将一部分过滤后的雨水排出左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15，没有被排出左侧生物过滤系统、右侧生物过滤系统的雨水，一部分会储存在排水层11中，为旱季植物生长提供水源，另一部分则会回渗地下水，用以补充地下水。

当在汛期停雨时期，需要将雨水收集井1中存储的雨水排出一部分，以腾出体积迎接下一次暴雨。将雨水收集井1井颈内的抽水泵2打开，将井内储存雨水输送到左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15两侧的布水道19中，进入雨水左侧生物过滤系统13、右侧生物过滤系统15完成过滤。具体过程完如上述汛期暴雨时所述的过程。

当汛期即将结束后，枯水季来临之前，将雨水收集井1中存储的雨水充满，以满足枯水期对雨水的利用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于道路两侧雨水生物过滤收集绿化带单元，其特征在于：包括雨水收集井（1）、左侧生物过滤系统（13）、右侧生物过滤系统（15）和排水管道（25）；所述雨水收集井（1）下部设置溢流管出口（14），所述溢流管出口（14）与溢流管（7）相通，所述溢流管（7）竖直插入左侧生物过滤系统（13）、右侧生物过滤系统（15）中；所述左侧生物过滤系统（13）、右侧生物过滤系统（15）的前后两侧均设有布水道（18），所述布水道（18）与雨水收集井（1）相通，所述雨水收集井（1）颈部安装有抽水泵（2），所述抽水泵（2）连接左侧生物过滤系统（13）的布水道（18）、右侧生物过滤系统（15）的布水道（18）；所述布水道（18）前后两侧的布水道外缘（17）上设置有布水道进水口（24），相邻的所述布水道进水口（24）间距为5m，所述布水道进水口（24）的长度为1m，所述布水道进水口（24）内安装有铁丝网；前后两侧所述布水道（18）之间连接有多组灌溉穿孔管（19），左右相邻的所述灌溉穿孔管（19）的间距为1m。

2.根据权利要求1所述雨水生物过滤收集绿化带单元，其特征在于：所述雨水收集井（1）呈长方体形状，所述雨水收集井（1）的长、宽、高尺寸分别为2m、1m、2m；所述雨水收集井（1）前后两侧设置0.5m长的雨水收集井进水口，所述雨水收集井进水口前依次设置溢流堰（5）、卵石抗冲区（6）。

3.根据权利要求2所述雨水生物过滤收集绿化带单元，其特征在于：所述布水道（18）通过在下部矩形过水道顶部封闭PVC半圆管制成，所述矩形过水道截面尺寸为20cm×25cm；所述布水道（18）的一端设于雨水收集井进水口内，所述布水道（18）与雨水收集井进水口连接处的底部设有15cm宽的挡墙，所述挡墙上方设置15cm宽的铁丝网。

4.根据权利要求1所述雨水生物过滤收集绿化单元，其特征在于：所述左侧生物过滤系统（13）、右侧生物过滤系统（15）长度均为10m；所述左侧生物过滤系统（13）、右侧生物过滤系统（15）均包括生物滞留层（8）、生物过滤层（9）、过渡层（10）和排水层（11）。

5.根据权利要求4所述雨水生物过滤收集绿化单元，其特征在于：所述生物滞留层（8）表面为地垄沟状；所述生物滞留层（8）地垄上种植灌木，所述生物滞留层（8）地沟上种植草本植物；所述生物滞留层（8）上设置有溢流管（7），前后相邻的所述溢流管（7）之间的间距为150cm，所述溢流管（7）通过生物过滤器下部地下暗管与雨水收集井相通。

6.根据权利要求4所述雨水生物过滤收集绿化单元，其特征在于：所述生物过滤层（9）厚度为50cm；所述生物过滤层（9）为沙壤土、陶粒、和珍珠石组成的混合物，且沙壤土占总体积90%，陶粒占总体积5%，珍珠石占总体积5%；所述生物过滤层（9）的底部为35cm的沙壤土层，所述生物过滤层（9）的顶部为陶粒、珍珠石与沙壤土拌合物层，所述生物过滤层（9）的拌合物层厚度为15cm。

7.根据权利要求4所述雨水生物过滤收集绿化单元，其特征在于：所述过渡层（10）层高10cm，所述过渡层（10）的填料为粗糙砂砾。

8.根据权利要求4所述雨水生物过滤收集绿化单元，其特征在于：所述排水层（11）的层高为100cm，所述排水层（11）的填料为碎石；所述排水层（11）前后每隔50cm设置一条排水穿孔管，所述左侧生物过滤系统（13）、右侧生物过滤系统（15）内均设置有20条排水穿孔管（12）；所述排水穿孔管（12）连通同高程的排水管（25），所述排水穿孔管（12）位于排水层顶部高度20%—30%处；所述排水层下部区域为雨水滞留和地下水回渗区。

9.根据权利要求1所述雨水生物过滤收集绿化单元，其特征在于：所述左侧生物过滤系统（13）、右侧生物过滤系统（15）的四壁用防水材料与周围土体隔离。

10.根据权利要求5所述雨水生物过滤收集绿化单元，其特征在于：所述生物滞留层（8）的表面积是其控制不透水城市道路（26）路面积的5%-10%。