CN110055926A - 城市河道调蓄防涝系统的构筑方法 - Google Patents

城市河道调蓄防涝系统的构筑方法 Download PDF

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唐琛晨
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    • Y02A10/30—Flood prevention; Flood or storm water management, e.g. using flood barriers

Abstract

本发明提供一种城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，城市河道调蓄防涝系统包括从河道至河岸方向依次布置的溢流堤、湿塘湿地区域以及河岸陆地区域，位于河道和河岸陆地区域之间的地基表层为淤泥质黏土层；所述构筑方法包括以下步骤：将位于河道两侧的部分滨水带设置为湿塘湿地区域，将位于河道蓝线范围之外的部分现有河道设置为湿塘，并且使湿塘的位置与原先规划的河道上口线相对应；以草袋装土的施工方式填筑形成溢流堤，并且使溢流堤的堤顶与设计水位控制线相对应，并且在溢流堤的堤顶和背向河道的堤坡上砌筑干砌石。本发明能够充分利用部分现有河道，适应表层为淤泥质黏土层的地基，丰富河道滨水带的生态环境，增大河道的调蓄量。

Description

城市河道调蓄防涝系统的构筑方法
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，特别是涉及一种城市河道调蓄防涝系统的构筑方法。
背景技术
最近几年，一些城市每年都会因强降雨而发生内涝。城市内涝主要表现为街道成河、房屋进水以及河水倒灌，城市内涝反映出城市排水工程(如河道调蓄量)存在问题。
为解决城市雨水发生大规模的径流问题，就地部分消纳是最佳的方法，但这需要一个吸纳雨水的场所，即河道需要有足够的调蓄量。河道要增大调蓄量，最简单的方法就是扩大河道尺寸、增大河道规模，但河道扩大规模又占用城市建设宝贵用地。基于城市用地越来越紧张、不具备扩大河道以消减内涝的条件。因此，亟需寻求其他空间来吸纳雨水。
如图1所示，上海浦东新区某河道的南岸共有3段河道岸坡具有淤泥质黏土层8，淤泥质黏土层8的现状泥面线81的走势从河道1延伸至陆面，不利地质岸线长2100m，按照河道蓝线，部分现有河道位于河道蓝线以外。如果按河道蓝线进行施工，需要回填部分现有河道以修筑原先规划河堤7。如果修筑原先规划河堤7，原先规划河堤7的堤高约4.2m，堤防荷载较大，但是，河道岸坡具有淤泥质黏土层8，且淤泥质黏土层8的厚薄不均，淤泥质黏土层8的部分层面为斜面，在荷载作用下极易滑动。因此，在修筑原先规划河堤7之前，需要进行地基处理，这样进一步增大了工程投资。此外，原先规划河堤7占用较多的现有河道，而在原先规划的河道上口线以外20m处为原先规划的景观用地，河道1与原先规划的景观用地没有有机结合。如果按照河道蓝线采用原先规划的筑堤方案，河道1的调蓄量非常受限。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，能够充分利用部分现有河道，适应表层为淤泥质黏土层的地基，用溢流堤和湿塘湿地区域来替换原先规划河堤，丰富了河道两侧滨水带的生态环境，增大城市河道的防涝调蓄能力。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，城市河道调蓄防涝系统包括从河道至河岸方向依次布置的溢流堤、湿塘湿地区域以及河岸陆地区域，位于河道和河岸陆地区域之间的地基表层为淤泥质黏土层；
溢流堤，溢流堤的堤顶高于河道的最低水位、且低于河道的最高水位，溢流堤朝向河道的堤坡与河道的河坡相衔接，溢流堤内埋设有从湿塘湿地区域的湿塘通向至河道的排水管，排水管伸入至河道的第一端设有逆止阀，逆止阀不高于河道的最低水位；
湿塘湿地区域，湿塘湿地区域的湿塘内设有集水井，集水井的进水口不高于河道的最低水位，所述排水管伸入至湿塘的第二端位于集水井内；
河岸陆地区域，河岸陆地区域不低于河道的最高水位；
所述构筑方法包括以下步骤：
将位于河道两侧的部分滨水带设置为湿塘湿地区域，将位于河道蓝线范围之外的部分现有河道设置为湿塘，并且使湿塘的位置与原先规划的河道上口线相对应；
以草袋装土的施工方式填筑形成溢流堤，并且使溢流堤的堤顶与设计水位控制线相对应，并且在溢流堤的堤顶和背向河道的堤坡上砌筑干砌石。
优选地，在施工完所述溢流堤和湿塘湿地区域之后，借用河道开挖土来回填湿塘的塘底、以形成预留泥沙淤积区。
优选地，所述溢流堤的堤顶等高于河道的设计水位。
优选地，所述湿塘湿地区域的湿地包括浅沼泽区和深沼泽区，浅沼泽区的水深范围为0～0.3m，深沼泽区的水深范围为0.3～0.5m。
优选地，所述河道的河坡上种植有水生植物，水生植物蔓延至河道的河底。
优选地，所述湿塘湿地区域和河岸陆地区域共同构建乔灌草相结合的立体植物体系。
优选地，所述湿塘湿地区域的湿塘和/或湿地内种植有耐涝植物。
优选地，所述湿塘包括通过配水石笼相互连通的主塘和前置塘，主塘靠近溢流堤的塘坡与溢流堤背向河道的堤坡相衔接，前置塘靠近河岸陆地区域的塘坡和河岸陆地区域之间设有护坡，前置塘与分布在河岸陆地区域上的城市雨水管渠系统连通；所述集水井设在主塘内。
优选地，所述逆止阀包括阀体和阀芯，阀体内具有供阀芯沉浮的阀芯腔，阀芯腔的底部与排水管连通，阀芯腔的中部设有与河道连通的出水口，阀芯腔的顶部大于阀芯，阀芯与阀芯腔的底部封堵配合。
如上所述，本发明的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，具有以下有益效果：本发明的构筑方法为了避免在河道和河岸陆地区域之间修筑原先规划河堤，从河道至河岸方向依次布置溢流堤、湿塘湿地区域以及河岸陆地区域，用溢流堤和湿塘湿地区域来替换原先规划河堤，将位于河道两侧的部分滨水带设置为湿塘湿地区域，这样既增加绿地面积，又可以作为河道的调蓄空间。将位于河道蓝线范围之外的部分现有河道设置为湿塘，并且使湿塘的位置与原先规划的河道上口线相对应，这样极大减少因填补现有河道、修筑河堤而产生的工程量。由于位于河道和河岸陆地区域之间的地基表层为淤泥质黏土层，本发明的构筑方法以草袋装土的施工方式填筑形成溢流堤，并且使溢流堤的堤顶与设计水位控制线相对应，这样溢流堤对地基的荷载较小、并且能适应地基的不均匀沉降，结构更加稳定，并且在溢流堤的堤顶和背向河道的堤坡上砌筑干砌石，防止水流冲刷和侵蚀。当河道水位高于溢流堤时，河道的水经溢流堤漫入湿塘湿地区域，参与河道的防涝工作，湿塘湿地区域至少增大河道的23％调蓄量；当河道水位不高于溢流堤时，湿塘湿地区域发挥生态景观功能。因此，本发明的构筑方法能够充分利用部分现有河道，适应表层为淤泥质黏土层的地基，用溢流堤和湿塘湿地区域来替换原先规划河堤，丰富了河道两侧滨水带的生态环境，增大城市河道的防涝调蓄能力。
附图说明
图1显示为现有技术中原先规划河堤的示意图；
图2显示为本发明的调蓄防涝系统的第一实施例的示意图；
图3显示为本发明的调蓄防涝系统的第二实施例的示意图；
图4显示为逆止阀的打开状态图；
图5显示为逆止阀的闭合状态图。
元件标号说明
1 河道
11 最低水位
12 设计水位
13 最高水位
2 溢流堤
21 排水管
3 湿塘湿地区域
31 湿塘
311 主塘
312 前置塘
313 配水石笼
314 集水井
315 预留泥沙淤积区
4 河岸陆地区域
5 逆止阀
51 阀体
511 阀芯腔
52 阀芯
6 城市雨水管渠系统
7 原先规划河堤
8 淤泥质黏土层
81 现状泥面线
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1和图2所示，本发明提供一种城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，城市河道调蓄防涝系统包括从河道1至河岸方向依次布置的溢流堤2、湿塘湿地区域3以及河岸陆地区域4，位于河道1和河岸陆地区域4之间的地基表层为淤泥质黏土层8；
溢流堤2，溢流堤2的堤顶(堤顶靠近河道1的一侧一般与设计水位控制线重合)高于河道1的最低水位11、且低于河道1的最高水位13，溢流堤2朝向河道1的堤坡与河道1的河坡相衔接，溢流堤2内埋设有从湿塘湿地区域3的湿塘31通向至河道1的排水管21，排水管21伸入至河道1的第一端设有逆止阀5，逆止阀5不高于河道1的最低水位11；
湿塘湿地区域3，湿塘湿地区域3的湿塘31(湿塘31一般布置在原先规划的河道上口线处，湿塘31的塘底可以布置预留泥沙淤积区315)内设有集水井314，集水井314的进水口不高于河道1的最低水位11，上述排水管21伸入至湿塘31的第二端位于集水井314内；
河岸陆地区域4，河岸陆地区域4不低于河道1的最高水位13；
本发明的构筑方法包括以下步骤：
将位于河道1两侧的部分滨水带设置为湿塘湿地区域3，将位于河道蓝线范围之外的部分现有河道设置为湿塘31，并且使湿塘31的位置与原先规划的河道上口线相对应；
以草袋装土的施工方式填筑形成溢流堤2，并且使溢流堤2的堤顶与设计水位控制线相对应，并且在溢流堤2的堤顶和背向河道1的堤坡上砌筑干砌石。
本发明的构筑方法为了避免在河道1和河岸陆地区域4之间修筑原先规划河堤7，从河道1至河岸方向依次布置溢流堤2、湿塘湿地区域3以及河岸陆地区域4，用溢流堤2和湿塘湿地区域3来替换原先规划河堤7，将位于河道1两侧的部分滨水带设置为湿塘湿地区域3，这样既增加绿地面积，又可以作为河道1的调蓄空间。将位于河道蓝线范围之外的部分现有河道设置为湿塘31，并且使湿塘31的位置与原先规划的河道上口线相对应，这样极大减少因填补现有河道、修筑河堤而产生的工程量。由于位于河道1和河岸陆地区域4之间的地基表层为淤泥质黏土层8，本发明的构筑方法以草袋装土的施工方式填筑形成溢流堤2，并且使溢流堤2的堤顶与设计水位控制线相对应，这样溢流堤2对地基的荷载较小、并且能适应地基的不均匀沉降，结构更加稳定，并且在溢流堤2的堤顶和背向河道1的堤坡上砌筑干砌石，防止水流冲刷和侵蚀。当河道水位高于溢流堤2时，河道1的水经溢流堤2漫入湿塘湿地区域3，参与河道1的防涝工作，湿塘湿地区域3至少增大河道1的23％调蓄量；当河道水位不高于溢流堤2时，湿塘湿地区域3发挥生态景观功能。因此，本发明的构筑方法能够充分利用部分现有河道，适应表层为淤泥质黏土层8的地基，用溢流堤2和湿塘湿地区域3来替换原先规划河堤7，丰富了河道1两侧滨水带的生态环境，增大城市河道的防涝调蓄能力。
为了实现上述湿塘湿地区域3的调蓄防涝和丰富生态景观的功能，上述溢流堤2内埋设有从湿塘湿地区域3的湿塘31通向至河道1的排水管21，排水管21伸入至河道1的第一端设有逆止阀5，上述排水管21伸入至湿塘31的第二端位于集水井314内。逆止阀5能够实现自动排水、自动截流的功能。湿塘湿地区域3与河道1有机结合，使得本发明的调蓄防涝系统在调蓄和排放涝水时无需动力，无需人工操作，完全根据湿塘湿地区域3与河道1之间的水位差，完成自动蓄水、自动排放腾空的工作。具体原理如下：
(1)涝水调蓄原理
在正常情况下，湿塘湿地区域3可以处于无水状态或蓄有少量水量的状态，发挥湿塘湿地区域3的生态效益；当河道1的水位低于溢流堤2的堤顶时，逆止阀5处于闭合状态，即河道1内的水不能通过逆止阀5进入排水管21。
当发生降雨、且河道水位超过溢流堤2的堤顶时，河道1的水经溢流堤2的堤顶漫进湿塘湿地区域3，随后和河道水位一同上涨至河道1的最高水位13。
(2)排水腾空原理
当河道水位下降时，湿塘湿地区域3所蓄的涝水经溢流堤2的堤顶退至河道1内；当河道水位继续下降、且低于溢流堤2的堤顶时，湿塘湿地区域3的水位高于河道水位，在排水管21内的水压力作用下，逆止阀5处于打开状态，将湿塘湿地区域3内的水经排水管21排放至河道1；当河道水位下降至最低水位11时，排空湿塘湿地区域3内的水，为下次蓄水腾出湿塘湿地区域3的调蓄空间。
本发明的调蓄防涝系统将湿塘湿地区域3作为河道两侧的生态景观，并且通过溢流堤2与河道1有机结合，丰富河道滨水带的生态环境，参与河道1的调蓄工作，增大河道1的调蓄量，从而提高城市的防涝能力。
因此，本发明的调蓄防涝系统在不增加河道用地、不改变河道规模的情况下，河道1两侧增设湿塘湿地区域3，以增大河道1的调蓄量，增加景观生态的多样性。与河道1相邻的公园、城市绿化带、高速路和立交桥附近的绿化带、城市低洼地、有足够的汇水面和径流量排洪压力大的区域等，都可以转变成湿塘湿地区域3。当湿塘湿地区域3通过排水管21往河道1排水时，湿塘湿地区域3既可以净化蓄积的雨水，同时又可以调蓄河道1的涝水。在满足和确保河道1防洪排涝功能的前提下，河道1有机结合湿塘湿地区域3，增大河道1的调蓄量。调蓄防涝系统以恢复、重建河岸生态系统及其景观为目的，改变传统水利规划设计，将生态学原理纳入其中，同时构筑具有亲水理念的景观河道，实现人与自然和谐共处的水利建设理念。
在上述构筑方法中，在施工完所述溢流堤2和湿塘湿地区域3之后，借用河道开挖土来回填湿塘31的塘底、以形成预留泥沙淤积区315，这样便于维持湿塘31内植物所需要的水量。
上述河道1可宽可窄，可弯可直，可以将河道1的一段拓宽成湖泊，可以在河道1的中间处形成河心小岛。
上述溢流堤2的堤顶等高于河道1的设计水位12。这样，当河道水位高于河道1的设计水位12时，河道1的水经溢流堤2的堤顶漫进湿塘湿地区域3。
为了丰富上述湿塘湿地区域3的生态环境，湿塘湿地区域3的湿地包括浅沼泽区和深沼泽区，浅沼泽区的水深范围为0～0.3m，深沼泽区的水深范围为0.3～0.5m，这样可以根据水深不同来种植不同类型的水生植物。
为了在暴雨时延滞涝水流入河道1、并且在日常时便于交换河水与地下水，上述河道1的河坡上种植有水生植物，水生植物蔓延至河道1的河底。
为了加快自然植被的恢复，促使生态群落的形成，上述湿塘湿地区域3和河岸陆地区域4共同构建乔灌草相结合的立体植物体系。与此同时，在河道1内涵养水生生物，共同在滨水区构成了一道自然风景线，美化河道1的生态景观，为鸟类等野生动物提供栖息场所，实现人与自然和谐共处。
上述湿塘湿地区域3是河道1和河岸陆地区域4之间的水陆交错带，其植被应当随当地气候、土壤、微地形、水体营养状况以及水文情况进行变化。湿塘湿地区域3的生态功能有保持物种多样性、拦截和过滤物质流、繁育鱼类、稳定毗邻生态系统、净化水体等，为土著动植物及因特殊需求而引进的外来物种提供适宜的生存环境。此外，位于湿塘湿地区域3和河岸陆地区域4之间的区域改变以往的混凝土、块石砌筑结构型式，而是尽可能采用回归大自然的软质植草斜坡，并与河道沿岸绿地景点相结合。
为了避免上述湿塘湿地区域3的植物被涝水淹死，上述湿塘湿地区域3的湿塘31和/或湿地内种植有耐涝植物。
如图3所示，为了沉淀城市雨水管渠系统6中的杂物，上述湿塘31包括通过配水石笼313相互连通的主塘311和前置塘312，主塘311靠近溢流堤2的塘坡与溢流堤2背向河道1的堤坡相衔接，前置塘312靠近河岸陆地区域4的塘坡和河岸陆地区域4之间设有护坡，前置塘312与分布在河岸陆地区域4上的城市雨水管渠系统6连通；上述集水井314设在主塘311内。
如图4和图5所示，上述逆止阀5包括阀体51和阀芯52，阀体51内具有供阀芯52沉浮的阀芯腔511，阀芯腔511的底部与排水管21连通，阀芯腔511的中部设有与河道1连通的出水口，阀芯腔511的顶部大于阀芯52，阀芯52与阀芯腔511的底部封堵配合。阀芯52的比重略大于水的比重。阀芯52一般呈球形。
上述逆止阀5的工作原理是利用阀芯52的自重和内外水压差，完成逆止阀的打开或闭合，即通过水压力实现阀芯52的沉浮，从而实现逆止阀5的打开或闭合，具体原理如下：
如图4所示，上述逆止阀5是自动工作的：当湿塘31的水位高于河道水位时，湿塘31的水压力大于阀芯52自重和河道水压力之和，阀芯52上浮至阀芯腔511的顶部，不阻碍水流流向河道1，此时，逆止阀5处于打开状态。
如图5所示，当湿塘31的水位低于河道水位时，阀芯52在自重和河道水压力的共同作用下，阀芯52下沉至阀芯腔511的底部，并与阀芯腔511的底部形成封堵配合，切断水流流通，避免河道1的水流向湿塘31，此时，阀芯腔511的底部处于闭合状态。
综上所述，本发明的构筑方法能够充分利用部分现有河道，适应表层为淤泥质黏土层的地基，用溢流堤和湿塘湿地区域来替换原先规划河堤，丰富了河道两侧滨水带的生态环境，增大城市河道的防涝调蓄能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于，所述城市河道调蓄防涝系统包括从河道(1)至河岸方向依次布置的溢流堤(2)、湿塘湿地区域(3)以及河岸陆地区域(4)，位于河道(1)和河岸陆地区域(4)之间的地基表层为淤泥质黏土层(8)；
溢流堤(2)，溢流堤(2)的堤顶高于河道(1)的最低水位(11)、且低于河道(1)的最高水位(13)，溢流堤(2)朝向河道(1)的堤坡与河道(1)的河坡相衔接，溢流堤(2)内埋设有从湿塘湿地区域(3)的湿塘(31)通向至河道(1)的排水管(21)，排水管(21)伸入至河道(1)的第一端设有逆止阀(5)，逆止阀(5)不高于河道(1)的最低水位(11)；
湿塘湿地区域(3)，湿塘湿地区域(3)的湿塘(31)内设有集水井(314)，集水井(314)的进水口不高于河道(1)的最低水位(11)，所述排水管(21)伸入至湿塘(31)的第二端位于集水井(314)内；
河岸陆地区域(4)，河岸陆地区域(4)不低于河道(1)的最高水位(13)；
所述构筑方法包括以下步骤：
将位于河道(1)两侧的部分滨水带设置为湿塘湿地区域(3)，将位于河道蓝线范围之外的部分现有河道设置为湿塘(31)，并且使湿塘(31)的位置与原先规划的河道上口线相对应；
以草袋装土的施工方式填筑形成溢流堤(2)，并且使溢流堤(2)的堤顶与设计水位控制线相对应，并且在溢流堤(2)的堤顶和背向河道(1)的堤坡上砌筑干砌石。
2.根据权利要求1所述的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于：在施工完所述溢流堤(2)和湿塘湿地区域(3)之后，借用河道开挖土来回填湿塘(31)的塘底、以形成预留泥沙淤积区(315)。
3.根据权利要求1所述的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于：所述溢流堤(2)的堤顶等高于河道(1)的设计水位(12)。
4.根据权利要求1所述的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于：所述湿塘湿地区域(3)的湿地包括浅沼泽区和深沼泽区，浅沼泽区的水深范围为0～0.3m，深沼泽区的水深范围为0.3～0.5m。
5.根据权利要求1所述的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于：所述河道(1)的河坡上种植有水生植物，水生植物蔓延至河道(1)的河底。
6.根据权利要求1所述的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于：所述湿塘湿地区域(3)和河岸陆地区域(4)共同构建乔灌草相结合的立体植物体系。
7.根据权利要求1所述的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于：所述湿塘湿地区域(3)的湿塘(31)和/或湿地内种植有耐涝植物。
8.根据权利要求1所述的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于：所述湿塘(31)包括通过配水石笼(313)相互连通的主塘(311)和前置塘(312)，主塘(311)靠近溢流堤(2)的塘坡与溢流堤(2)背向河道(1)的堤坡相衔接，前置塘(312)靠近河岸陆地区域(4)的塘坡和河岸陆地区域(4)之间设有护坡，前置塘(312)与分布在河岸陆地区域(4)上的城市雨水管渠系统(6)连通；所述集水井(314)设在主塘(311)内。
9.根据权利要求1所述的城市河道调蓄防涝系统的构筑方法，其特征在于：所述逆止阀(5)包括阀体(51)和阀芯(52)，阀体(51)内具有供阀芯(52)沉浮的阀芯腔(511)，阀芯腔(511)的底部与排水管(21)连通，阀芯腔(511)的中部设有与河道(1)连通的出水口，阀芯腔(511)的顶部大于阀芯(52)，阀芯(52)与阀芯腔(511)的底部封堵配合。
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