CN108755895A - 一种反坡式截流渗滤系统及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反坡式截流渗滤系统及其制备方法，所述反坡式截流渗滤系统使城市地表径流从地面流向河道，且所述反坡式截流渗滤系统包括沿着城市地表径流的方向依次设置的植被过滤区、反坡滞留渗滤区、反坡和溢流排放装置，植被过滤区和反坡的连接处形成反坡渗滤沟，反坡滞留渗滤区设置在反坡渗滤沟处；反坡滞留渗透区从上到下依次设置有覆土层和砾石储排水层，溢流排放装置设置在反坡式截流渗滤系统的末端，用于将通过反坡滞留渗透区的城市地表径流排放至河道中。本发明的反坡式截流渗滤系统可用于净化地表雨水径流、减少溢流，既具备过滤截留地表径流和陆源污染物的功能，又可以对地表径流消速降能，减少岸边带的沟蚀现象。

Description

一种反坡式截流渗滤系统及其构建方法

技术领域

本发明涉及城市建设领域，特别是指一种反坡式截流渗滤系统及其构建方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市沿河地区高强度的开发在推动产业发展、为城市居民争取更多生活空间的同时，也增加了城市不透水地表面积。频繁的人为活动使得沿河地区污染物大量累积，造成城市地表径流潜在产生量大、流域土壤侵蚀严重、城市面源污染严重、雨水资源大量流失等问题。由暴雨径流产生的突发性、冲击性强的城市面源污染已成为城市水环境恶化的重要原因之一。如何加强雨水的入渗、贮存和利用以减少径流产生是城市面源污染控制的基础。传统的城市河道岸边带，多采用硬化护坡材料，这些材料抗侵蚀，但阻断了自然的陆地-水体水流通，破坏了生态系统生物栖息和迁移的廊道，景观可视性差，工程造价高；而当前国内外广泛采用的控污型岸边带作为城市土地利用和受纳水体之间的缓冲带，不仅可以减少污染源与河流的直接连接，具备过滤、截流地表径流和陆源污染物的功能，还具备提高生物多样性、防浪固堤等功能。但是，地表径流中的悬浮物的去除是在岸边带的最初一段距离内完成的，当岸边带的泥沙颗粒物截留量超过其截留容量后会随水流冲走，出现沟蚀现象，岸边带的作用也大大降低。因此，合理设计和建设城市水体岸边带系统，并利用该系统进行城市面源污染控制对于城市水环境保护十分必要和有意义。

发明内容

针对传统岸边带净化水体效果不佳的现状，本发明的目的在于提出了一种反坡式截流渗滤系统及其构建方法，通过对岸边带两侧绿化带空间进行反坡式改造，既具备过滤截留地表径流和陆源污染物的功能，又可以对地表径流消速降能，减少岸边带的沟蚀现象。

基于上述目的，本发明提供的一种反坡式截流渗滤系统，所述反坡式截流渗滤系统使城市地表径流从地面流向河道，且所述反坡式截流渗滤系统包括沿着城市地表径流的方向依次设置的植被过滤区、反坡滞留渗滤区、反坡和溢流排放装置，所述植被过滤区和所述反坡的连接处形成反坡渗滤沟，所述反坡滞留渗滤区设置在所述反坡渗滤沟处；所述反坡滞留渗透区从上到下依次设置有覆土层和砾石储排水层，所述溢流排放装置设置在所述反坡式截流渗滤系统的末端，用于将通过所述反坡滞留渗透区的城市地表径流排放至河道中。

在本发明的一些实施例中，所述溢流排放装置包括雨水排放管和开孔雨水收集管，所述反坡滞留渗滤区的个数为多个，相邻的反坡滞留渗滤区通过雨水排放管连通。

在本发明的一些实施例中，所述开孔雨水收集管设置在所述砾石储排水层的底部，用于排放城市地表径流。

在本发明的一些实施例中，所述反坡渗滤沟的宽度为3m～5m，所述覆土层为壤质砂土，入渗能力在50mm/h以上，所述覆土层的深度为30～40cm；所述砾石储排水层由10cm～15cm的砾石层组成。

在本发明的一些实施例中，所述反坡滞留渗透区还设置有水工布，所述水工布用于将所述覆土层和所述砾石储排水层进行隔离。

在本发明的一些实施例中，所述植被过滤区的坡度≤3:1，所述反坡到所述反坡渗滤沟的高度差为20cm～30cm；所述雨水排放管的坡度为2‰～6‰。

本发明还提供了一种反坡式截流渗滤系统的构建方法，所述构建方法采用植被过滤区、反坡滞留渗滤区、反坡和溢流排放装置组成反坡式截流渗滤系统，其中：

植被过滤区承接路肩带城市地表径流进水，截获颗粒污染物，对城市地表径流起到缓冲过滤的作用；

反坡滞留渗滤区设置在反坡渗滤沟处，植被过滤区和反坡的连接处形成反坡渗滤沟，反坡滞留渗滤区起到对城市地表径流的滞留、增加城市地表径流在滞留区的停留时间，同时可以削减城市地表径流水动力，降低城市地表径流流速的作用；

反坡用于截留城市地表径流，减缓城市地表径流流速；

溢流排放装置设置在反坡式渗滤系统的末端，用于将通过所述反坡滞留渗透区的城市地表径流排放至河道中。

在本发明的一些实施例中，在反坡滞留渗透区内从上到下依次设置有覆土层和砾石储排水层，其中，

覆土层用于提供植物生长以及维系根基生物群落从而提高对地表径流污染的去除，通过截留、过滤、吸附作用去除城市地表径流的污染物；

砾石储排水层用于为上层入渗、渗透的城市地表径流提供暂时的储存空间，延长城市地表径流向深处土壤的渗透时间。

在本发明的一些实施例中，在砾石储排水层的底部设置有开孔雨水收集管，用于排放地表径流。

在本发明的一些实施例中，在反坡式截流渗滤系统内设置多个反坡滞留渗滤区，相邻的反坡滞留渗滤区通过雨水排放管连通，用于应对高强度降雨。

从上面所述可以看出，本发明的反坡式截流渗滤系统可用于净化地表雨水径流、减少溢流，主要由植被过滤区、反坡滞留渗滤区、反坡以及溢流排放设置组成。本发明在城市河岸地带通过对传统植草沟堤堰改造，设置截留反坡从而削减暴雨径流的产生量；通过填充渗滤基质，并种植水生植物过滤、吸附地表径流中的污染物，净化地表径流，特别是污染严重的初期暴雨径流，主要包括对颗粒物的截获作用，硝化反硝化除氮，磷的沉降和固定，有机污染物的去除等；同时通过底质入渗改造，把净化后的径流雨水入渗到开孔雨水收集管，最终通过雨水排放管进入河道，达到减少城市面源污染的作用。本发明的反坡式截流渗滤系统适用于条形狭长的城市河岸地带，可以对城市水体的陆源输入污染物进行净化，提高水质。本发明的反坡式截流渗滤系统的运行能量主要来自自然势能，基本不消耗额外能量，运行维护简便、易操作。

附图说明

图1为本发明反坡式截流渗滤系统的结构示意图；

图2为本发明反坡渗滤沟双体的结构示意图；

图3为本发明反坡渗滤沟三体的结构示意图；

其中，1-河道，2-植被过滤区，3-反坡滞留渗滤区，4-反坡，5-溢流排放装置，6-反坡渗滤沟，7-覆土层，8-砾石储排水层，9-雨水排放管，10-开孔雨水收集管，11-水工布。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明反坡式截流渗滤系统的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的一种反坡式截流渗滤系统，所述反坡式截流渗滤系统使城市地表径流从地面流向河道1，且所述反坡式截流渗滤系统包括沿着城市地表径流的方向依次设置的植被过滤区2、反坡滞留渗滤区3、反坡4和溢流排放装置5，所述植被过滤区2和所述反坡4的连接处形成反坡渗滤沟6，所述反坡滞留渗滤区3设置在所述反坡渗滤沟6处；所述反坡滞留渗透区3从上到下依次设置有覆土层7和砾石储排水层8，所述溢流排放装置5设置在所述反坡式截流渗滤系统的末端，用于将通过所述反坡滞留渗透区3的城市地表径流排放至河道1中。

在本实施例中，所述反坡式截流渗滤系统设置在城市河岸地带，用于净化地表雨水径流、减少溢流。降雨冲刷初期重污染的雨水径流经过植被过滤区2沉淀、过滤后，汇集到反坡滞留渗透区3，地表径流在下渗过程中，污染物主要通过反坡滞留渗透区3中的砾石储排水层8的沉淀与基质过滤、吸附而去除，最后去除污染物后的地表径流通过溢流排放装置5排放至河道1中。

在本实施例中，在反坡式截流渗滤系统中还设置有反坡4，在地表径流前进的方向上做了一个向上的坡，用于当地表产生径流时，通过快速滞留径流雨水从而削减洪峰流量，减少地表径流溢流现象。

在反坡滞留渗滤区3的坡度纵向上设置反坡4，用来截留径流雨水。

在本发明的一些实施例中，所述溢流排放装置5包括雨水排放管9和开孔雨水收集管10，在砾石储排水层8的底部设置有开孔雨水收集管10，用于排放城市地表径流。去除污染物后的地表径流入渗到开孔雨水收集管10，最终通过雨水排放管9进入河道1中。

本实施例通过对城市河流岸边带两侧绿化带进行反坡式改造，增加对地表径流滞留渗滤作用，同时可以削减径流水动力，并承担地表径流的排放功能。反坡式结构可以因地制宜地根据岸边带宽度进行个数设置。

图2为本发明反坡渗滤沟双体的结构示意图，图3为本发明反坡渗滤沟三体的结构示意图；如图2-图3所示，可在反坡式截流渗滤系统中设置多个反坡渗滤沟6，在多个反坡渗滤沟6处均设置反坡滞留渗滤区3，即可以在反坡式截流渗滤系统中设置多个反坡滞留渗滤区3，相邻的反坡滞留渗滤区2通过雨水排放管9连通。当地表径流流量较大时，可以通过雨水排放管9将净化后的径流雨水溢流至下一单元的反坡滞留渗透区3，最后通过雨水排放管9进入河道1中。

在实际应用中，根据岸边带宽度设置多个反坡渗滤沟6，建议每隔50米设置一个反坡滞留渗滤区3；通过分区设计提高系统水力负荷，可以应对高强度降雨；反坡滞留渗滤区3可以增加径流在系统的停留时间，提高对地表径流污染物如氮素的去除效果。

可选的，所述开孔雨水收集管10设置在所述砾石储排水层8的底部，用于排放城市地表径流。

雨水排放管10布设在反坡式渗滤系统的末端，是地表径流排入水体的末端装置。

可选的，所述反坡渗滤沟6的大小由服务道路地表面积与区域降雨特征决定，所述反坡渗滤沟6的宽度为3m～5m，所述覆土层7为壤质砂土，入渗能力在50mm/h以上，所述覆土层7的深度为30～40cm；所述砾石储排水层8由10cm～15cm的砾石层组成。

可选的，所述反坡滞留渗透区3还包括水工布11，所述水工布11用于将所述覆土层7和所述砾石储排水层8进行隔离。

可选的，所述植被过滤区2的坡度≤3:1，所述反坡4到所述反坡渗滤沟6的高度差为20cm～30cm；所述雨水排放管9的坡度为2‰～6‰。

在实际应用中，所述反坡渗滤沟6的高度应始终高于河道1中水体的高度，此时能保证地表径流经过反坡滞留渗透区3的净化后，进入到河道1中。在本实施例中，所述反坡4到所述反坡渗滤沟6的高度差为20cm～30cm，选择此高度差，能够保证反坡4截留径流，减缓流速，又不影响美观。雨水排放管9的坡度为2‰～6‰，雨水排放管9的坡度设置能够保证经过净化后的地表径流尽可能全部溢流至下一单元的反坡滞留渗透区3或者流入河道1中。

在本实施例中，还提供了一种所述构建方法采用植被过滤区2、反坡滞留渗滤区3、反坡4和溢流排放装置5组成反坡式截流渗滤系统，其中：

植被过滤区2承接路肩带城市地表径流进水，截获颗粒污染物，对城市地表径流起到缓冲过滤的作用；建议从本地种、根系发达、耐盐防涝以及景观性等原则选择植物。

反坡滞留渗滤区3设置在反坡渗滤沟6处，植被过滤区3和反坡4的连接处形成反坡渗滤沟6，反坡滞留渗滤区3起到对城市地表径流的滞留、增加城市地表径流在滞留区的停留时间，同时可以削减城市地表径流水动力，降低城市地表径流流速的作用；在岸边带每隔一定距离设置一个反坡渗滤沟6，宽度为3m～5m。当地表径流流量较大时，可以通过反坡渗滤沟6溢流至下一单元的反坡滞留渗滤区3。

反坡4用于截留城市地表径流，减缓城市地表径流流速；

溢流排放装置设置5在反坡式渗滤系统的末端，用于将通过所述反坡滞留渗透区3的城市地表径流排放至河道1中。

可选的，在反坡滞留渗透区3内从上到下依次设置有覆土层7和砾石储排水层8，其中，

覆土层7用于提供植物生长以及维系根基生物群落从而提高对地表径流污染的去除，通过截留、过滤、吸附作用去除城市地表径流的污染物；通常覆土层7为壤质砂土，入渗能力要求在50mm/h以上，深度在30cm～40cm为宜。

砾石储排水层8用于为上层入渗、渗透的城市地表径流提供暂时的储存空间，延长城市地表径流向深处土壤的渗透时间，由10cm～15cm的砾石层组成。

可选的，在砾石储排水层8的底部设置有开孔雨水收集管10，用于排放地表径流。并且，砾石层8的底部应平整，避免冲刷侵蚀底部土壤，同时通过底部的开孔收集雨水管10排放地表径流。

可选的，在反坡式截流渗滤系统内设置多个反坡滞留渗滤区3，相邻的反坡滞留渗滤区3通过雨水排放管9连通，用于应对高强度降雨。

从上面所述可以看出，本发明的反坡式截流渗滤系统可用于净化地表雨水径流、减少溢流，主要由植被过滤区、反坡滞留渗滤区、反坡以及溢流排放设置组成。本发明在城市河岸地带通过对传统植草沟堤堰改造，设置截留反坡从而削减暴雨径流的产生量；通过填充渗滤基质，并种植水生植物过滤、吸附地表径流中的污染物，净化地表径流，特别是污染严重的初期暴雨径流，主要包括对颗粒物的截获作用，硝化反硝化除氮，磷的沉降和固定，有机污染物的去除等；同时通过底质入渗改造，把净化后的径流雨水入渗到开孔雨水收集管，最终通过雨水排放管进入河道，达到减少城市面源污染的作用。本发明的反坡式截流渗滤系统适用于条形狭长的城市河岸地带，可以对城市水体的陆源输入污染物进行净化，提高水质。本发明的反坡式截流渗滤系统的运行能量主要来自自然势能，基本不消耗额外能量，运行维护简便、易操作。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反坡式截流渗滤系统，其特征在于，所述反坡式截流渗滤系统使城市地表径流从地面流向河道，且所述反坡式截流渗滤系统包括沿着城市地表径流的方向依次设置的植被过滤区、反坡滞留渗滤区、反坡和溢流排放装置，所述植被过滤区和所述反坡的连接处形成反坡渗滤沟，所述反坡滞留渗滤区设置在所述反坡渗滤沟处；所述反坡滞留渗透区从上到下依次设置有覆土层和砾石储排水层，所述溢流排放装置设置在所述反坡式截流渗滤系统的末端，用于将通过所述反坡滞留渗透区的城市地表径流排放至河道中。

2.根据权利要求1所述的反坡式截流渗滤系统，其特征在于，所述溢流排放装置包括雨水排放管和开孔雨水收集管，所述反坡滞留渗滤区的个数为多个，相邻的反坡滞留渗滤区通过雨水排放管连通。

3.根据权利要求2所述的反坡式截流渗滤系统，其特征在于，所述开孔雨水收集管设置在所述砾石储排水层的底部，用于排放城市地表径流。

4.根据权利要求1所述的反坡式截流渗滤系统，其特征在于，所述反坡渗滤沟的宽度为3m～5m，所述覆土层为壤质砂土，入渗能力在50mm/h以上，所述覆土层的深度为30～40cm；所述砾石储排水层由10cm～15cm的砾石层组成。

5.根据权利要求1所述的反坡式截流渗滤系统，其特征在于，所述反坡滞留渗透区还设置有水工布，所述水工布用于将所述覆土层和所述砾石储排水层进行隔离。

6.根据权利要求1所述的反坡式截流渗滤系统，其特征在于，所述植被过滤区的坡度≤3:1，所述反坡到所述反坡渗滤沟的高度差为20cm～30cm；所述雨水排放管的坡度为2‰～6‰。

7.一种反坡式截流渗滤系统的构建方法，其特征在于，所述构建方法采用植被过滤区、反坡滞留渗滤区、反坡和溢流排放装置组成反坡式截流渗滤系统，其中：

植被过滤区承接路肩带城市地表径流进水，截获颗粒污染物，对城市地表径流起到缓冲过滤的作用；

反坡滞留渗滤区设置在反坡渗滤沟处，植被过滤区和反坡的连接处形成反坡渗滤沟，反坡滞留渗滤区起到对城市地表径流的滞留、增加城市地表径流在滞留区的停留时间，同时可以削减城市地表径流水动力，降低城市地表径流流速的作用；

反坡用于截留城市地表径流，减缓城市地表径流流速；

溢流排放装置设置在反坡式渗滤系统的末端，用于将通过所述反坡滞留渗透区的城市地表径流排放至河道中。

8.根据权利要求7所述的反坡式截流渗滤系统的构建方法，其特征在于，在反坡滞留渗透区内从上到下依次设置有覆土层和砾石储排水层，其中，

覆土层用于提供植物生长以及维系根基生物群落从而提高对地表径流污染的去除，通过截留、过滤、吸附作用去除城市地表径流的污染物；

砾石储排水层用于为上层入渗、渗透的城市地表径流提供暂时的储存空间，延长城市地表径流向深处土壤的渗透时间。

9.根据权利要求8所述的反坡式截流渗滤系统的构建方法，其特征在于，在砾石储排水层的底部设置有开孔雨水收集管，用于排放地表径流。

10.根据权利要求7所述的反坡式截流渗滤系统的构建方法，其特征在于，在反坡式截流渗滤系统内设置多个反坡滞留渗滤区，相邻的反坡滞留渗滤区通过雨水排放管连通，用于应对高强度降雨。