CN107864781A - 屋顶雨水花园的栽培基质结构及建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种屋顶雨水花园的栽培基质结构，包括自下而上依次设置的防水层、根阻层、排水层、蓄水层和种植用基质层，所述防水层用于设置在屋顶的结构层上方，所述蓄水层包括内为中空或带有孔洞的塑形件和设置在塑形件内的吸水材料，所述吸水材料与所述排水层之间还设置有滤水垫层。本栽培基质结构的有益效果是：可以积蓄雨水，提高屋顶雨水截流率，节水、环保，缓解城市排水能力不畅的局面。本发明还公开了一种屋顶花园建造方法，包括依次布设防水层、根阻层、排水层、滤水垫层、蓄水层和种植用基质层，本方法的有益效果是：该方法建造得到的屋顶花园具有截流雨水的效果，可以有效降低屋顶径流的浊度。

Description

屋顶雨水花园的栽培基质结构及建造方法

技术领域

本发明涉及建筑绿化技术领域，具体涉及一种屋顶雨水花园的栽培基质结构及一种屋顶雨水花园建造方法。

背景技术

随着我国海绵城市建设的发展，建设屋顶雨水花园，提高城市的绿化覆盖率,提高城市雨水资源利用率，改善城市生态环境，已越来越受到重视。但是查阅有关文献资料，目前屋顶雨水花园的建造基本上是凭经验性的，尤其是在水资源的利用方面，大多数主要是依靠自来水浇灌，雨水利用方面，仅仅是一个辅助的水源，真正依靠雨水作为花园主要水源的还不多见。

公开日为2017年8月11日的中国专利文献CN107035076A公开了一得屋项绿化施工方法，由该方法获得的屋项花园种植区中包括从下至上依次设置的防水层、钢砼打平层、基质层，其中基质层内设有内含排水盲道的陶粒排水层，陶粒排水层上方设有聚酯无纺布滤水层，在滤水层上方设有轻质种植土。该技术方案中，未设置蓄水层，由此可知，其为常规方法，主要依靠自来水浇灌。

公开日为2017年9月1日的中国专利文献CN206458004U公开了一种屋顶花园，其包括从下至上依次设置的屋顶结构层、防水层、阻根层、排水蓄水层、滤水层、基质层以及绿化层，所述基质层中设有顶部开口且底部为过滤筛网的隔离箱，所述隔离箱的外侧面均和基质层抵触，所述隔离箱中设有顶部开口且底部开设滤水孔的种植箱，所述种植箱中从下至上依次设置基质层和绿化层。该技术方案中，滤水层设于排水蓄水层之上，不可得知如何即实现排水又实现蓄水的功能。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种屋顶雨水花园的栽培基质结构，其利用栽培基层中的蓄水层蓄积雨水，从而提高雨水资源利用率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种屋顶雨水花园的栽培基质结构，包括自下而上依次设置的防水层、根阻层、排水层、蓄水层和种植用基质层，所述防水层用于设置在屋顶的结构层上方，所述蓄水层包括内为中空或带有孔洞的塑形件和设置在塑形件内的吸水材料，所述塑形件的上表面及下表面均设有贯穿塑形件壁的通孔，所述吸水材料与所述排水层之间还设置有滤水垫层。塑形件用于避免上方的种植用基质层对吸水材料挤压造成吸水材料无法膨胀导致的蓄水层蓄水效果不明显；具体的实施中，滤水垫层可以设置在塑形件的下方，若塑形件为硬壳，也可以设置在硬壳的下壳壁的上方，所述吸水材料设置在硬壳内、滤水垫层的上方。通过将蓄水层设置在滤水垫层之上，蓄水层、滤水垫层、排水层构成平衡的蓄水排水系统，当水量处于蓄水层蓄水范围内时，很少的水经过滤水垫层并由排水层排出；当水量超过蓄水层蓄水范围时，水由于自重经滤水垫层并由排水层排出，蓄水层蓄水范围设置为植物承受限度。

优选的，所述根阻层材料为橡胶、PE、含重金属元素的粒子中的至少一种。橡胶、PE为物理方法阻止植物根须对防水层的破坏，含重金属元素的粒子为化学方法阻止植物根须对防水层的破坏。

优选的，所述排水层材料为设有通孔的排水通道，所述排水通道的周围设有不低于所述排水通道的用于形成孔隙的排水材料。其中，所述排水通道可以是带通孔的排水管，或由排水板构成的排水通道。所述排水材料为鹅卵石、砾石、膨胀页岩中的至少一种。

优选的，所述吸水材料优选为聚合纤维、矿棉中的至少一种。因为聚合纤维、矿棉为丝状物，所以不能省略滤水垫层，也不能代替滤水垫层，原因是滤水垫层的作用一是防止种植用基质层中的土壤流失，二是防水蓄水层的材料流失。

优选的，所述种植用基质层包括上土壤层和下混合层，所述下混合层材料为辅材与土壤的混合物，所述辅材为具有密度小、耐冲刷、孔隙度较高的石材，以使基质层形成一定的渗透性和空间稳定性。上土壤层用于提供植物生长所需养份，上土壤层与下混合层配合后，上土壤层起的作用是滤水，下混合层起的作用是提供适宜的含水环境，与蓄水层结合后，下混合层相比蓄水层水分较少，在蓄水层蓄水较多时，可以减少植物涝死的概率，因为下混合层依然有植物根须。

进一步的，所述辅材为浮石、炉渣、膨胀页岩中的至少一种。

更进一步的，所述辅材还包括砂，所述砂与种植用基质层的体积比不高于30%。

再进一步的，所述砂的砂级配比为：

小于孔径（mm）	2	1	0.8	0.56	0.25	0.1
							比例（%）	94.1	90.5	85.3	78.9	21.4	0.8

，其中，小于孔径的含义是：包括所有小于该孔径的砂。

进一步的，所述上土壤层与下混合层的高度比为1：3。

与现有技术相比，上述屋顶花园的栽培基质结构的有益技术效果是：可以积蓄雨水，提高屋顶雨水截流率，降低屋顶径流的浊度，节水、环保，缓解城市排水能力不畅的局面。

一种屋顶雨水花园建造方法，包括以下步骤：

步骤1，在屋顶的结构层的上方布设防水层；

步骤2，在防水层的上方布设根阻层；

步骤3，在根阻层的上方布设排水层；

步骤4，在排水层的上方布设滤水垫层；

步骤5，在滤水垫层的上方布设蓄水层，所述蓄水层包括内为中空或带有孔洞的塑形件和设置在塑形件内的吸水材料，所述塑形件的上表面及下表面均设有贯穿塑形件壁的通孔；

步骤6，在蓄水层的上方布设种植用基质层。

一种屋顶雨水花园建造方法，包括以下步骤：

步骤1，在屋顶的结构层的上方布设防水层；

步骤2，在防水层的上方布设根阻层；

步骤3，在根阻层的上方布设排水层；

步骤4，在排水层的上方布设蓄水层，所述蓄水层包括塑形硬壳以及设置在塑形硬壳内的滤水垫层和设置在塑形硬壳内的、滤水垫层上方的吸水材料，所述塑形硬壳的上表面及下表面均设有贯穿塑形硬壳的壳壁的通孔；

步骤5，在蓄水层的上方布设种植用基质层。

优选的，所述根阻层的上表面设置一定的排水倾角，所述排水倾角的下倾目标为屋顶的排水口。上表面设有排水倾角的根阻层与其上方的排水层结合后，可以形成更优的整体效果。

优选的，所述屋顶雨水花园的建造方法还包括：在所述种植用基质层内种植植物，该植物优选为矮小的、耐干旱、抗寒性强的植物；所述蓄水层的含水量低于该植物的涝死值。

本发明方法的有益效果是：该方法建造得到的屋顶花园具有截流雨水的效果，可以有效降低屋顶径流的浊度。

附图说明

图1为一种屋顶雨水花园的栽培基质结构的安装结构示意图方式一。

图2为一种屋顶雨水花园的栽培基质结构的安装结构示意图方式二。

图3为一种屋顶雨水花园的栽培基质结构的安装结构示意图方式三。

图4为一种屋顶雨水花园的栽培基质结构的安装结构示意图方式四。

图5为一种塑形件一的剖视图。

图6为一种塑形件二的俯视图。

图7为一种塑形件三的俯视图。

图中，1为混凝土层，2为防水层，3为根阻层，4为排水层，5为滤水垫层，6为蓄水层，61为塑形件，611为塑形件的上表面，612为通孔，62为吸水材料，7为种植用基质层，71为下混合层，72为上土壤层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：一种屋顶雨水花园的栽培基质结构，参见图1，包括自下而上依次设置的防水层2、根阻层3、排水层4、滤水垫层5、蓄水层6和种植用基质层7，其中防水层2设置在屋顶的结构层上方，本实施例中，屋顶的结构层为混凝土层1，蓄水层6包括内为中空或带有孔洞的塑形件61和设置在塑形件61内的吸水材料62，塑形件61的上表面及下表面均设有贯穿塑形件壁的通孔612，本实施例中，塑形件61为壳体。通过壳体塑形件61支撑出一定空间，使吸水材料62具有膨胀空间以发挥吸水功能。通过将蓄水层6设置在滤水垫层5之上，蓄水层6、滤水垫层5、排水层4构成平衡的蓄水排水系统，当水量处于蓄水层6蓄水范围内时，很少的水经过滤水垫层5并由排水层4排出；水量超过蓄水层6蓄水范围，水由于自重经滤水垫层5并由排水层4排出，蓄水层6蓄水范围设置为植物承受限度。

本实施例中，屋顶雨水花园的栽培基质结构内种植有植物（未画出），蓄水层6的蓄水能力不超过该植物的承受能力。

本实施例中，根阻层3材料为橡胶、PE、含重金属元素的粒子的混合物。在其它实施例中，也可以是橡胶、PE、含重金属元素的粒子中的至少一种，橡胶、PE为物理方法阻止植物根须对防水层的破坏，含重金属元素的粒子为化学方法阻止植物根须对防水层2的破坏。

本实施例中，排水层4材料为设有通孔的排水通道，排水通道的周围设有不低于所述排水通道的用于形成孔隙的排水材料。本实施例中，排水通道是带通孔的排水管，带通孔的排水管容易布置，在其它实施例中，也可以是由排水板构成的排水通道。排水材料为鹅卵石、砾石、膨胀页岩的中的至少一种，本实施例为膨胀页岩。

本实施例中，滤水垫层5的材料为聚酯纤维无纺布。

本实施例中，蓄水层6材料的聚合纤维、矿棉的混合物，在其它实施例中也可以是聚合纤维、矿棉的至少一种。

本实施例中，种植用基质层7包括上土壤层72和下混合层71，下混合层71材料为辅材与土壤的混合物，辅材为具有密度小、耐冲刷、孔隙度较高的石材，以使基质层形成一定的渗透性和空间稳定性。上土壤层72用于提供植物生长所需养份，上土壤层72与下混合层71配合后，上土壤层72起的作用是滤水，下混合层起71的作用是提供适宜的含水环境，与蓄水层6结合后，下混合层71相比蓄水层6水份较小，在蓄水层6蓄水较多时，可以减少植物涝死的概率，因为下混合层71依然有植物根须。

本实施例中，辅材为膨胀页岩，在其它实施例中，还可以是浮石、炉渣、膨胀页岩中的至少一种。

本实施例中，辅材还包括砂，砂与种植用基质层7的体积比不高于30%。

其中，砂的砂级配比如表1所示：

表1 砂级配比

小于孔径（mm）	2	1	0.8	0.56	0.25	0.1
							比例（%）	94.1	90.5	85.3	78.9	21.4	0.8

，其中，小于孔径的含义是：包括所有小于该孔径的砂。

本实施例中，上土壤层72与下混合层71的高度比为1：3。

上述屋顶雨水花园的栽培基质结构的设置过程为：先在屋顶结构层上布设防水层；然后在防水层上方设置根阻层，根阻层可以设置出具有一定排水倾角，以利于与排水层结合形成更优的整体效果；次后在根阻层上方布设排水层，其中优选布设排水管，然后在空余部分布设膨胀页岩，其中膨胀页岩的高度高于排水管的高度；再后在排水层上方布设滤水垫层，接着在滤水垫层上方布设蓄水层，最后在蓄水层上方布设种植用基质层，种植用基质层分为下混合层和上土壤层双层设置。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：可以积蓄雨水，提高屋顶雨水截流率，节水、环保，缓解城市排水能力不畅的局面。

实施例2：一种屋顶雨水花园的栽培基质结构，参见图2，本实施例与实施例1大部分相同，不同之处在于，本实施例中，一种屋顶雨水花园的栽培基质结构包括自下而上依次设置的防水层2、根阻层3、排水层4、蓄水层6和种植用基质层7，塑形件61为硬壳，塑形件6的上表面及下表面均设有贯穿塑形件壁的通孔612，塑形件61内设置有滤水垫层5和设置在塑形件6内、滤水垫层上方的吸水材料62。

实施例3：一种屋顶雨水花园的栽培基质结构，参见图3，本实施例与实施例2大部分相同，不同之处在于，本实施例中，在塑形件61内、吸水材料62上方又设置了一层滤水垫层5和吸水材料62。

实施例4：一种屋顶雨水花园的栽培基质结构，参见图4，本实施例与实施例1大部分相同，不同之处在于，本实施例中，塑形件61为栅格，栅格内填充有吸水材料62。

在上述实施例1-4中，塑形件有多种结构，如图5-7，图5为壳体，其中通孔612为斜孔，斜孔的优点在于，斜孔具有阻碍种植用基质层7内水土流失的效果，因为若为直孔，则土可直接漏下，而土在斜孔内受力为重力在斜面上的分力。图6为同样为壳体，其通孔612为直孔。图7为栅格，若想更好的利用该栅格，还可以栅格的顶部加一块如图6形状的顶板。

实施例5：一种屋顶雨水花园建造方法，结合图1、图4和图5-7，包括以下步骤：

步骤1，在屋顶的结构层1的上方布设防水层2；

步骤2，在防水层2的上方布设根阻层3；

步骤3，在根阻层3的上方布设排水层4，其中优选布设排水管，然后在空余部分布设膨胀页岩，膨胀页岩的高度高于排水管的高度；

步骤4，在排水层4的上方布设滤水垫层5；

步骤5，在滤水垫层5的上方布设蓄水层6，蓄水层6包括内为中空或带有孔洞的塑形件61和设置在塑形件61内的吸水材料62，塑形件61的上表面及下表面均设有贯穿塑形件壁的通孔612；

步骤6，在蓄水层6的上方布设种植用基质层7。

其中，在布设种植用基质层7时，先布设下混合层71，下混合层71材料为辅材与土壤的混合物，辅材为具有密度小、耐冲刷、孔隙度较高的石材，以使基质层形成一定的渗透性和空间稳定性，然后在下混合层71上方敷上土壤层72。

实施例6：一种屋顶雨水花园建造方法，结合图1-3和图5-6，包括以下步骤：

步骤1，在屋顶的结构层1的上方布设防水层2；

步骤2，在防水层2的上方布设根阻层3；

步骤3，在根阻层3的上方布设排水层4，其中优选布设排水管，然后在空余部分布设膨胀页岩，膨胀页岩的高度高于排水管的高度；

步骤4，在排水层4的上方布设蓄水层6，蓄水层6包括塑形硬壳61以及设置在塑形硬壳61内的滤水垫层5和设置在塑形硬壳61内的、滤水垫层5上方的吸水材料62，塑形硬壳61的上表面及下表面均设有贯穿塑形硬壳的壳壁的通孔62；

步骤5，在蓄水层6的上方布设种植用基质层7。

其中，在布设种植用基质层7时，先布设下混合层71，下混合层71材料为辅材与土壤的混合物，辅材为具有密度小、耐冲刷、孔隙度较高的石材，以使基质层形成一定的渗透性和空间稳定性，然后在下混合层71上方敷上土壤层72。

实施例7-8：一种屋顶雨水花园建造方法，本实施例与实施例5、6大部分相同，不同之处在于，本实施例中，根阻层3的上表面设置一定的排水倾角，排水倾角的下倾目标为屋顶的排水口。上表面设有排水倾角的根阻层与其上方的排水层结合后，可以形成更优的整体效果。

实施例9-10：一种屋顶雨水花园建造方法，本实施例与实施例5、6大部分相同，不同之处在于，本实施例中，屋顶花园的建造方法还包括：在种植用基质层7内种植植物，该植物优选为矮小的、耐干旱、抗寒性强的植物；所述蓄水层的含水量低于该植物的涝死值。

实施例11：

发明人使用本发明方法在某一城市的三个屋顶进行了保密试建造，其造价成本如下表2所示：

表2 建造成本核算表

名称	单价（元/m3）
		种植土	10
土工布过滤层	10
		排水层（网状交织塑料排水层）	10
防水层；根阻层（SBS 3 mm厚）	105
		保温层（40厚聚苯板）	40
找坡层（水泥膨胀珍珠岩找坡最薄处30）	32
		找平层（20厚1：2.5水泥砂浆找平）	20
其它	107
		小计	334

在对三个屋顶及一个对比屋顶进行取得观测后，评测结果如下：

据观测，在年平均降水量为1000mm的条件下，一个2000m²的建筑屋顶，可拦截雨水资源1700m³。原因在于年平均降水量1000mm为北方，雨一般量小次数多，故截留效果较好。一方面提高了雨水资源利用率，另外，对于减少城市防洪除涝也具有十分重要的意义。还可以利用城市建筑屋顶面积提高城市绿化率，具体效果如下表3所示：

表3 效益对比表

据取样检测，屋顶雨水花园的环保效果如下：

1. 对屋面径流雨水中的SS去除率在47～100%之间；对屋面径流雨水中的浊度具有明显的去除作用,去除率在53～96%之间；

2. 对屋面径流雨水中的COD具有较明显的去除作用，个别取样点最低为40%，最高达60%；

3. 对屋面径流雨水中的氨态氮具有明显的去除作用，去除率在60～100%之间；对空气和屋面径流雨水中的携带的总氮去除率在50～70%之间；系统对路面和屋面径流雨水中的总磷去除率在70～80%之间。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种屋顶雨水花园的栽培基质结构，其特征在于，包括自下而上依次设置的防水层、根阻层、排水层、蓄水层和种植用基质层，所述防水层用于设置在屋顶的结构层上方，所述蓄水层包括内为中空或带有孔洞的塑形件和设置在塑形件内的吸水材料，所述塑形件的上表面及下表面均设有贯穿塑形件壁的通孔，所述吸水材料与所述排水层之间还设置有滤水垫层。

2.根据权利要求1所述的屋顶雨水花园的栽培基质结构，其特征在于，所述根阻层由橡胶、PE或含重金属元素材料制成。

3.根据权利要求1所述的屋顶雨水花园的栽培基质结构，其特征在于，所述种植用基质层包括上土壤层和下混合层，所述下混合层材料为辅材与土壤的混合物，所述辅材为浮石、炉渣、膨胀页岩中的至少一种，以使基质层形成一定的渗透性和空间稳定性。

4.根据权利要求3所述的屋顶雨水花园的栽培基质结构，其特征在于，所述辅材还包括砂，所述砂与种植用基质层的体积比不高于30%。

5.根据权利要求4所述的屋顶雨水花园的栽培基质结构，其特征在于，所述砂的砂级配比为：

，

其中，小于孔径的含义是：包括所有小于该孔径的砂。

6.根据权利要求3所述的屋顶雨水花园的栽培基质结构，其特征在于，所述上土壤层与下混合层的高度比为1：3。

7.一种屋顶雨水花园建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在屋顶的结构层的上方布设防水层；

步骤2，在防水层的上方布设根阻层；

步骤3，在根阻层的上方布设排水层；

步骤4，在排水层的上方布设滤水垫层；

步骤5，在滤水垫层的上方布设蓄水层，所述蓄水层包括内为中空或带有孔洞的塑形件和设置在塑形件内的吸水材料，所述塑形件的上表面及下表面均设有贯穿塑形件壁的通孔；

步骤6，在蓄水层的上方布设种植用基质层。

8.一种屋顶雨水花园建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在屋顶的结构层的上方布设防水层；

步骤2，在防水层的上方布设根阻层；

步骤3，在根阻层的上方布设排水层；

步骤4，在排水层的上方布设蓄水层，所述蓄水层包括塑形硬壳以及设置在塑形硬壳内的滤水垫层和设置在塑形硬壳内的、滤水垫层上方的吸水材料，所述塑形硬壳的上表面及下表面均设有贯穿塑形硬壳的壳壁的通孔；

步骤5，在蓄水层的上方布设种植用基质层。

9.根据权利要求7或8所述的屋顶雨水花园建造方法，其特征在于，所述根阻层的上表面设置一定的排水倾角，所述排水倾角的下倾目标为屋顶的排水口。

10.根据权利要求7或8所述屋顶雨水花园的建造方法，其特征在于，还包括：在所述种植用基质层内种植植物，所述蓄水层的含水量低于该植物的涝死值。