CN108193576B - 一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，由自上而下设置的透水面层、找平砂层、透水土工布、复合结构层和底部蓄水层组成，所述的复合结构层包括级配碎石，以及布置在级配碎石中且两端分别连接透水土工布和底部蓄水层的毛细柱。与现有技术相比，本发明有效延长渗透铺装降低地表温度的时间，持续缓解城市热岛效应。

Description

一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构
技术领域
本发明涉及基础设施领域，尤其是涉及一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构。
背景技术
城市化的发展导致不透水铺面不断增加，不透水铺面隔断了自然土壤与大气之间的联系，阻碍了地面与空气的热量、水分交换，地表吸收的太阳辐射能大于发射到外部空间的热辐射能量，导致热量在地表不断积累，使得城市的生态环境与自然生态环境产生巨大差异，城市热岛效应日益加剧。
渗透铺装作为低影响开发技术之一，能改变城市下垫面渗透属性，增加雨水的下渗，改善城区植物和土壤微生物的生存条件，调节城市生态环境。由于雨水的入渗，渗透铺装面层可储存部分水分并通过晴天蒸发，使积聚在地表的热量得以释放，达到降低地表温度的效果，从而有效缓解城市热岛效应。然而，传统的渗透铺装由于表面储水能力有限，其缓解城市热岛效应的作用只能在降雨事件后的一两天内维持。
为了解决上述问题，日本JP2004132143A公开了保水性铺装，通过提高设施面层的储水量来延长其缓解城市热岛效应的作用时间。保水性铺装虽然延长了设施缓解城市热岛效应的时间，但其作用时间仅有三四天，仍然不能达到期望的改善城市生态环境的作用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，由自上而下设置的透水面层、找平砂层、透水土工布、复合结构层和底部蓄水层组成，所述的复合结构层包括级配碎石，以及布置在级配碎石中且两端分别连接透水土工布和底部蓄水层的毛细柱。
作为上述方案的优选，所述的透水面层采用陶土砖或混凝土砖铺设，其高度为60-80 mm。
作为上述方案的优选，所述的找平砂层采用粒径为0.5-1.0 mm的中砂或粗砂铺设而成，其厚度为20-30 mm。
作为上述方案的优选，所述的透水土工布使用亲水性好的改性涤纶。改性涤纶采用常用市售产品即可。
作为上述方案的优选，所述的复合结构层的高度为250-400 mm。
作为上述方案的优选，复合结构层中的级配碎石的公称最大粒径为19.0-26.5mm。
作为上述方案的优选，复合结构层中，毛细柱所占的面积与渗透铺装结构的面积之比为1/8-1/4。
作为上述方案的优选，所述的毛细柱由陶土烧制成，抗压强度达到20-30 MPa，其毛细吸水能力可在5h之内将积水从其底部提升至顶部。
作为上述方案的优选，所述的复合结构层的侧部设有溢流管。
作为上述方案的优选，所述的溢流管距渗透铺装结构底部的高度为100-250 mm。
作为上述方案的优选，所述的底部蓄水层采用HDPE防渗膜制成。
与现有技术相比，本发明创新性地提出在透水铺装结构层中加入毛细柱，使储存在设施底部的雨水在非降雨时段可通过毛细柱的作用输送到找平砂层，持续为设施面层供水，有效提高设施缓解城市热岛效应的作用时间和强度，构建强化生态保护作用的绿色基础设施。
附图说明
图1为本发明渗透铺装结构的剖面示意图；
图2 为本发明渗透铺装结构的俯视图；
图3为实施例中三组强化蒸发型渗透铺装的日蒸发量与传统渗透铺装日蒸发量随时间变化图；
图4为实施例中气温及各设施表面温度变化情况曲线图。
图中：1、透水面层，2、找平砂层，3、透水土工布，4、级配碎石，5、毛细柱，6、溢流管，7、底部蓄水层，8、复合结构层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，如图1所示，由自上而下设置的透水面层1、找平砂层2、透水土工布3、复合结构层8和底部蓄水层7组成。透水面层1采用吸水性好强度高的陶土砖铺设，高度为80mm；找平砂层2采用粒径范围0.5-1.0mm的粗砂铺设，厚度约为25mm；透水土工布3采用亲水性好的改性涤纶；复合结构层8高度为300mm，由公称最大粒径为26.5mm的级配碎石4和在其中竖直分散布置的一系列毛细柱5组成，如图2所示，毛细柱5连接上方透水土工布3和渗透铺装结构底部的蓄水层7，毛细柱5由陶土烧制成，抗压强度可以达到25MPa，其毛细吸水能力可在5h之内将积水从渗透铺装结构底部提升至顶部，毛细柱5所占的面积与渗透铺装结构总面积比为1/4；底部蓄水层7采用HDPE防渗膜，同时在复合结构层侧部设置溢流管6，使其距渗透铺装结构底部的高度为150mm。本案例的参数适用于轻载停车场。
降雨首先经透水面层1渗入，然后依次经过找平砂层2、透水土工布3、级配碎石4最终被底部防渗膜7拦截并滞留于设施内，当设施中的水位超过设计深度时，积水从溢流管6直接排出。滞留在设施中的水在降雨结束后经过毛细柱5的毛细作用从底部输送至设施表面，从而支持设施表面的蒸发作用持续进行。
构建的三组平行的强化蒸发型渗透铺装单元A、B、C和传统渗透铺装单元D，使用自来水作为模拟降雨，模拟降雨的雨量达到55mm时，各实验设施中的水位在140-145mm。在空旷的露天场地自然蒸发条件下，于每天8:00和20:00的分别称量各设施质量，同时每天用红外测温仪测量各设施8:00-20:00逐时表面温度，评价设施对于缓解城市热岛效应的实际运行效果。
由图2可知，传统渗透铺装通过蒸发降低地表温度的效果只能维持两天，而新型强化蒸发型渗透铺装设施在实验的七天内可持续降低地表温度；由图4可知，新型强化蒸发型渗透铺装表面最高温度比传统渗透铺装低9.6℃，因此本发明可有效缓解城市热岛效应。
实施例2
一种可持续缓解城市热岛效应的适用于人行道渗透铺装结构，由自上而下设置的透水面层1、找平砂层2、透水土工布3、复合结构层8和底部蓄水层7组成。透水面层1采用吸水性好强度高的混凝土砖铺设，高度为60mm；找平砂层2采用粒径为0.5mm的粗砂铺设，厚度为20mm；透水土工布3采用亲水性好的改性涤纶；复合结构层8高度为250mm，由公称最大粒径为19.0mm的级配碎石4和在其中竖直分散布置的一系列毛细柱5组成，毛细柱5连接上方透水土工布3和渗透铺装结构底部的蓄水层7，毛细柱5由陶土烧制成，抗压强度可以达到20MPa，其毛细吸水能力可在5h之内将积水从渗透铺装结构底部提升至顶部，毛细柱5所占的面积与渗透铺装结构总面积比为1/8；底部蓄水层7采用HDPE防渗膜，同时提高溢流管6的出口高度使其距渗透铺装结构底部的高度为100mm。
实施例3
一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构用于轻载车道，由自上而下设置的透水面层1、找平砂层2、透水土工布3、复合结构层8和底部蓄水层7组成。透水面层1采用吸水性好强度高的混凝土砖铺设，高度为80 mm；找平砂层2采用粒径为0.5-1.0mm的粗砂铺设，厚度为30mm；透水土工布3采用亲水性好的改性涤纶；复合结构层8高度为400mm，由公称最大粒径为26.5mm的级配碎石4和在其中竖直分散布置的一系列毛细柱5组成，毛细柱5连接上方透水土工布3和渗透铺装结构底部的蓄水层7，毛细柱5由陶土烧制成，抗压强度可以达到30MPa，其毛细吸水能力可在5h之内将积水从渗透铺装结构底部提升至顶部，毛细柱5所占的面积与设施总面积比为1/4；底部蓄水层7采用HDPE防渗膜，同时提高溢流管6的出口高度使其距渗透铺装结构底部的高度为200mm。
实施例4
与实施例3有所不同的是，本实施例中提高溢流管6的出口高度使其距渗透铺装结构底部的高度为250mm。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，由自上而下设置的透水面层、找平砂层、透水土工布、复合结构层和底部蓄水层组成，所述的复合结构层包括级配碎石，以及布置在级配碎石中且两端分别连接透水土工布和底部蓄水层的毛细柱；
复合结构层中，毛细柱所占的面积与渗透铺装结构的面积之比为1/8-1/4；
所述的毛细柱由陶土烧制成，抗压强度达到20-30MPa，其毛细吸水能力可在5h之内将积水从其底部提升至顶部。
2.根据权利要求1所述的一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，所述的透水面层采用陶土砖或混凝土砖铺设，其高度为60-80mm。
3.根据权利要求1所述的一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，所述的找平砂层采用粒径为0.5-1.0mm的中砂或粗砂铺设而成，其厚度为20-30mm。
4.根据权利要求1所述的一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，所述的透水土工布采用改性涤纶制成。
5.根据权利要求1所述的一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，所述的复合结构层的高度为250-400mm。
6.根据权利要求1所述的一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，所述的复合结构层的侧部设有溢流管。
7.根据权利要求6所述的一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，所述的溢流管距渗透铺装结构底部的高度为100-250mm。
8.根据权利要求1所述的一种可持续缓解城市热岛效应的渗透铺装结构，其特征在于，所述的底部蓄水层采用HDPE防渗膜制成。
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