CN109440900A - 一种反坡式草型截流沟系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反坡式草型截流沟系统，包括护坡、位于护坡侧边的植草沟槽和位于所述植草沟槽内的截流单元，所述截流单元包括由底至顶依次铺设的碎石层、卵石层、细砂层和土壤层，所述植草沟槽的底部铺设有排水管道，相邻的植草沟槽通过所述排水管道互相连通，用于将经过所述截流单元渗滤的水汇入附近的河道和/或湖泊水体。本发明实施例提供的反坡式草型截流沟系统能够增强截流沟系统对面源污染的生态截留和修复的作用，可极大地截留雨水中携带的TSS、TN、TP等污染物质，进行生态原位修复，从而减少进入水体的污染负荷。

Description

一种反坡式草型截流沟系统
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，特别是指一种反坡式草型截流沟系统。
背景技术
在全国城市化快速发展的背景下，大部分城市的开放空间逐步被不透水表面所覆盖，极大程度上改变了水循环机制，并且传统的城市排水模式是将产生的雨水径流直接排放，这导致一系列严重的水环境问题，主要表现为旱季时，大部分城市水资源缺乏，而雨季时，大部分城市发生内涝问题。雨水径流造成的面源污染问题，也很大程度破坏了城市的生态系统，并且危及城市的饮用水安全。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种反坡式草型截流沟系统，以解决现有技术中存在的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种反坡式草型截流沟系统，包括护坡、位于护坡侧边的植草沟槽和位于所述植草沟槽内的截流单元，所述截流单元包括由底至顶依次铺设的碎石层、卵石层、细砂层和土壤层，所述植草沟槽的底部铺设有排水管道，相邻的植草沟槽通过所述排水管道互相连通，用于将经过所述截流单元渗滤的水汇入附近的河道和/或湖泊水体。
在本发明的一些实施例中，所述碎石层选自石子、火山岩、蛭石、沸石和炉渣中的至少一种，所述碎石层的铺设厚度占植草沟槽深度的15-25％。
在本发明的一些实施例中，所述卵石层中卵石的直径为5-10cm，所述卵石层的铺设厚度占植草沟槽深度的15-25％。
在本发明的一些实施例中，所述细砂层和土壤层的渗透系数大于0.15m/d，所述细砂层和土壤层的铺设厚度占植草沟槽深度的50-70％。
在本发明的一些实施例中，所述土壤层的上部种养植被，所述植被选自麦冬、鸢尾、菖蒲、香根草和香蒲中的至少一种，所述植被的平均高度为1-1.5m。
在本发明的一些实施例中，还包括位于所述植草沟槽远离河道和/或湖泊水体一侧的护岸植物带，所述护岸植物带选自酸枣、白榆和刺槐中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，还包括位于所述植草沟槽靠近河道和/或湖泊水体一侧的临水防护带，所述临水防护带选自芦苇、香蒲和菖蒲中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述护坡沿着河道和/或湖泊的长度方向蜿蜒、并且连续。
在本发明的一些实施例中，沿着河道和/或湖泊的长度方向，相邻的排水管道之间的距离小于等于50-100m。
在本发明的一些实施例中，相邻的植草沟槽底部的排水管道交错设置。
本发明实施例提供的反坡式草型截流沟系统能够增强截流沟系统对面源污染的生态截留和修复的作用，可极大地截留雨水中携带的TSS、TN、TP等污染物质，进行生态原位修复，从而减少进入水体的污染负荷。而且，本发明实施例提供的反坡式草型截流沟系统还能够起到滞留雨水、延缓雨水径流进入水体时间的作用，特别是在暴雨来临时，有效地减轻河道和/或湖泊的防洪压力；并且通过系统构建，从护坡岸顶植物带到临水防护带，形成数道生态修复的屏障，极大地增强了该系统削减雨水径流中的污染物的能力，为水体以及岸上区域创造出良好的生态空间。另外，所述反坡式草型截流沟系统中采用的植物群落，再生能力较强，并且具备良好的污染物消纳能力，适用于水体的生态修复过程。
附图说明
图1为本发明实施例的反坡式草型截流沟系统的侧视图；
图2为本发明实施例的反坡式草型截流沟系统的俯视图；
图3为本发明实施例的植草沟槽的剖视图。
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，对本发明进一步详细说明。
鉴于此，本发明实施例对雨水的管理策略从传统的直接排放转变到以“滞-蓄-排”为原则的管理方式，充分利用雨水资源，实现雨水资源化。本发明实施例提供的反坡式草型截流沟充分利用了以“滞-蓄-排”为主体的雨水管理理念，利用雨水资源的同时，增强对径流雨水的生态修复功能。
在本发明实施例中，“滞”是指在初期雨水输入城市生态系统时，通过数道截流沟的滞留作用，延缓该部分雨水进入河道、湖泊的时间；“蓄”是指截流沟内的铺设材料结合并蓄存雨水；“排”是指截流沟系统内蓄存的雨水予以缓慢释放的过程。通过“滞-蓄-排”的过程，截流沟内的植物、微生物群落以及铺设材料的化学、物理和生物特性对雨水径流中的污染物进行去除，达到水量调控、水质提升的目的。
作为本发明的一个实施例，如图1所示，所述反坡式草型截流沟系统包括护坡1、2、位于护坡侧边的植草沟槽3、4和位于所述植草沟槽3、4内的截流单元5、6，如图3所示，所述截流单元5、6包括由底至顶依次铺设的碎石层34、卵石层33、细砂层32和土壤层31，进一步地，所述植草沟槽的底部还铺设有排水管道7、8，相邻的植草沟槽3、4通过所述排水管道7、8互相连通，用于将经过所述截流单元5、6渗滤的水汇入附近的河道和/或湖泊水体。因此，汇聚入植草沟槽3、4的雨水经过土壤层31、细砂层32、卵石层33、砾石层34的渗滤，最终通过排水管道7、8排入下游植草沟槽的截流单元或者排入附近的河道和/或湖泊水体。
可以利用河道和/或湖泊进行护岸整治时所挖掘的土方，也可以利用水体生态清淤的晾干底泥，沿着河道和/或湖泊的岸边进行堆放，形成如图2所示的沿着河道和/或湖泊的长度方向连续的、蜿蜒的丘陵形护坡1。然后沿着护坡远离河道和/或湖泊水体的一侧进行挖掘，于护坡1底端形成贴近护坡的蜿蜒形植草沟槽3。将挖掘产生的土方向植草沟槽3的两侧堆放，一方面有利于加固已有护坡1，另一方面是为了在植草沟槽3、4远离河道和/或湖泊水体的一侧形成新的丘陵形护坡2。沿该丘陵形护坡2的坡底进行挖掘，形成新的连续且蜿蜒的丘陵形植草沟槽2，挖掘的土方用于加固护坡2。
进一步地，在新开的植草沟槽1、2内部采用土工布覆盖进行防渗处理，如图3所示，在所述植草沟槽1、2内由底至顶依次铺设碎石层34、卵石层33、细砂层32和土壤层31，形成渗滤梯度。
可选地，所述碎石层34选自石子、火山岩、蛭石、沸石和炉渣中的至少一种，所述石子、火山岩、蛭石、沸石和炉渣可以以任意比例混合组成，所述碎石层的铺设厚度占植草沟槽深度的15-25％。可选地，所述卵石层33中卵石的直径为5-10cm，所述卵石层的铺设厚度占植草沟槽深度的15-25％。
可选地，在铺设细砂层32和土壤层31时，不需夯实，以保证所述细砂层和土壤层的渗透系数K＞0.15m/d，所述细砂层和土壤层的铺设厚度占植草沟槽深度的50-70％。并且需要定期松动细砂层和土壤层，以保持良好的渗透性。
在本发明的再一个实施例中，还可以在所述土壤层31的上部种养植被，以构建完善的水生植物群落，优选根系发达、生态净化能力优良、耐淹耐旱的植物，并具备一定的景观价值，以提供生态滞留与修复功能。在所述土壤层31上部进行水生植物种养，可以以挺水植物为主，覆盖面积不小于植草沟槽横截面积的40％。
可选地，所述植被选自麦冬、鸢尾、菖蒲、香根草和香蒲中的至少一种，所述植被的平均高度为1-1.5m。需正常的运营维护管理这些植被，及时清理植物残体，保证植草沟槽3、4通畅。
如图1所示，靠近河道和/或湖泊水体的植草沟槽3底部，通过排水管道8与河道和/或湖泊水体相通，而远离河道和/或湖泊水体的植草沟槽4通过排水管道7与靠近河道和/或湖泊水体的植草沟槽3相连接，形成逐级落差排水。由于地势落差，雨水径流首先快速汇集到植草沟槽4内，经过逐级过滤，由排水管道汇入植草沟槽3的截流单元5内，经过逐级过滤，汇入附近的河道和/或湖泊水体。可选地，如图2所示，沿着河道和/或湖泊的长度方向，相邻的排水管道之间的距离小于等于50-100m。优选地，如图2所示，相邻的植草沟槽底部的排水管道交错设置。可以构建多个植草沟槽，形成逐级截留、生态净化与修复的系统，植草沟槽之间通过排水管道进行联通，促进多余水量的排放。
在本发明的另一个实施例中，还可以在植草沟槽3、4远离河道和/或湖泊水体的一侧，按照构建区域稳定的自然植被群落，配置种养利于生态修复的林草，包括但不限于：灌木选用酸枣、柠条、女贞等，草种选用针矛、野牛草、地毯草等主要草种。该种防护模式拟采用当地常用植被群落方式，以快速形成稳定的体系，发挥截留及生态净化效果。
如图1所示，所述反坡式草型截流沟系统II还可以进一步包括位于所述植草沟槽远离河道和/或湖泊水体一侧的护岸植物带I，所述护岸植物带I构建范围为岸顶外10-30m宽的带状区域，种植植物类型以乔木、灌木、草地为主体。所述护岸植物带I基本选用速生型树种，包括但不限于：酸枣、刺槐、旱柳、榆树、沙棘、柠条、槐树、侧柏等树种，采用1×2m或2×2m密植方式。护岸植物带的范围不低于10m，土壤夯实以加固护坡岸顶，种植乔木及灌木进行坡顶加固，并起到截流作用。
可选地，所述反坡式草型截流沟系统还包括位于所述植草沟槽靠近河道和/或湖泊水体一侧的临水防护带III，临水防护带构建范围为靠近水体的植草沟槽的迎水坡，宽度不小于2m，种植植物类型为具备一定抗冲击能力的水生植物。所述临水防护带III采用的水生植物与植草沟槽3、4中的植物进行搭配，种植芦苇、香蒲、菖蒲等水生植物的一种或几种，起到拦截污染并提高水体净化功能，降低水体的富营养化水平。护岸植物带和临水防护带也需正常的运营维护管理，及时清理截留的垃圾、植物残体等，保证所述反坡式草型截流沟系统运行通畅。
综上，本发明实施例提供的反坡式草型截流沟系统，对雨水径流及其带来的面源污染的截流及生态修复流程如下：
雨水地表径流→护岸植物带I→植草沟槽4→植草沟槽3→临水防护带III→河道和/或湖泊水体。即雨水径流沿图1中箭头9、10、11所示的方向，沿护坡2、1向植草沟槽4、3进行汇聚，汇聚的雨水经过截流单元6、5的逐层渗滤，分别通过排水管道7、8汇聚，最终排入附近的河道和/或湖泊水体。
在本发明的再一个实施例中，还可以构建多层反坡式草型截流沟系统，形成逐级截留、生态净化与修复的系统，截流沟之间通过排水管道进行连通，促进多余水量的排放。生长季节内，植草沟槽内及临水防护带的水生植物生长40-60天左右，收割水面以上部分植株；生长季节之后、冬季之前，收割水面以上部分植株，并清理沟槽内的垃圾、植物残体等。在所述反坡式草型截流沟系统内，通过物理、化学、生物的联合作用，使得雨水管理更为有效，增加土壤水分和植被覆盖，调节治理区域微气候；在调蓄水资源、提升水质的同时，还可以增强区域的生态、景观等功能。
可见，本发明实施例提供的植草沟槽是一种类似地表沟槽的排水系统，将滞留作用以及生物修复功能进行结合，在沟槽内种植各类对污染物去除效果良好的植物，形成具备较强生态修复能力的植物群落，雨水径流通过植物根系，经过植物-微生物联合降解处理，以及植草沟滤层过滤，雨水径流中的各类污染物得以去除。本发明实施例的滞留措施对雨水径流中的TSS、TN和TP具有明显的去除效果，并且对削减雨水径流总量和洪峰流量有明显的效果。因此，本发明实施例提供的植草沟槽在更有效地资源化利用径流雨水以及改善水质等方面具有很强的应用价值，同时还兼具景观功能，是一项具备极大应用前景的生态修复技术。
由此可见，本发明实施例提供的反坡式草型截流沟系统能够增强截流沟系统对面源污染的生态截留和修复的作用，可极大地截留雨水中携带的TSS、TN、TP等污染物质，进行生态原位修复，从而减少进入水体的污染负荷。而且，本发明实施例提供的反坡式草型截流沟系统还能够起到滞留雨水、延缓雨水径流进入水体时间的作用，特别是在暴雨来临时，有效地减轻河道和/或湖泊的防洪压力；并且通过系统构建，从护坡岸顶植物带到临水防护带，形成数道生态修复的屏障，极大地增强了该系统削减雨水径流中的污染物的能力，为水体以及岸上区域创造出良好的生态空间。另外，所述反坡式草型截流沟系统中采用的植物群落，再生能力较强，并且具备良好的污染物消纳能力，适用于水体的生态修复过程。
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，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。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)

1.一种反坡式草型截流沟系统，其特征在于，包括护坡、位于护坡侧边的植草沟槽和位于所述植草沟槽内的截流单元，所述截流单元包括由底至顶依次铺设的碎石层、卵石层、细砂层和土壤层，所述植草沟槽的底部铺设有排水管道，相邻的植草沟槽通过所述排水管道互相连通，用于将经过所述截流单元渗滤的水汇入附近的河道和/或湖泊水体。
2.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，所述碎石层选自石子、火山岩、蛭石、沸石和炉渣中的至少一种，所述碎石层的铺设厚度占植草沟槽深度的15-25％。
3.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，所述卵石层中卵石的直径为5-10cm，所述卵石层的铺设厚度占植草沟槽深度的15-25％。
4.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，所述细砂层和土壤层的渗透系数大于0.15m/d，所述细砂层和土壤层的铺设厚度占植草沟槽深度的50-70％。
5.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，所述土壤层的上部种养植被，所述植被选自麦冬、鸢尾、菖蒲、香根草和香蒲中的至少一种，所述植被的平均高度为1-1.5m。
6.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，还包括位于所述植草沟槽远离河道和/或湖泊水体一侧的护岸植物带，所述护岸植物带选自酸枣、白榆和刺槐中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，还包括位于所述植草沟槽靠近河道和/或湖泊水体一侧的临水防护带，所述临水防护带选自芦苇、香蒲和菖蒲中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，所述护坡沿着河道和/或湖泊的长度方向蜿蜒、并且连续。
9.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，沿着河道和/或湖泊的长度方向，相邻的排水管道之间的距离小于等于50-100m。
10.根据权利要求1所述的反坡式草型截流沟系统，其特征在于，相邻的植草沟槽底部的排水管道交错设置。
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