CN110145008A - 利用固体废弃建材构建的雨水海绵体及其构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，包括透水层、防渗层、固体废弃建材以及透水管；所述透水层和所述防渗层之间形成腔室，透水层位于腔室的顶部，防渗层位于腔室的侧面和底部；所述固体废弃建材填充于所述腔室内并形成海绵蓄水体；所述透水管自腔室底部向外贯穿所述防渗层。该雨水海绵体在满足海绵系统基本功能的前提下实现了建筑废料的循环再利用，解决了建筑废料处理及功能化利用问题，实现了对城市绿地的无动力自流灌溉。满足城市可持续发展需要，降低海绵设施建设成本。本发明还同时公开了一种上述雨水海绵体的构建方法，该方法施工简单便捷，在实现海绵效应的同时不影响绿化效果。

Description

利用固体废弃建材构建的雨水海绵体及其构建方法
技术领域
本发明涉及一种雨水海绵体，特别涉及一种利用固体废弃建材构建的雨水海绵体及其构建方法。
背景技术
针对城市积涝严重以及城市缺水等问题，我国政府倡导进行海绵城市建设，充分发挥城市绿地、河湖水系自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵”作用。因此，海绵城市建设已成为当前我国城镇化建设的热点问题。当前我国城市海绵城市建设中海绵蓄水设施大多采用PP蓄水模块等形式，该材料具有模块化组装、收水率高等优点，但同时也存在造价高、材料会降解等问题。
与此同时，我国每年旧建筑拆除排放的建筑废弃物超过5亿吨,建筑废弃物处理的压力日益加大。一方面，大量建筑固体废弃物作为垃圾填埋或堆放，在占据了宝贵的城市空间同时需耗费大量人力物力处理；另一方面，我国的建筑废弃物主要是拆迁废弃的建筑混凝土(如梁、柱、楼板、墙板、基础底板等)和部分砖瓦，这些材料合理利用，均可以作为资源循环利用，但目前我国建筑废料的资源化率还不足5％。
如何将建筑废弃物应用于海绵城市建设中，即能解决固体废弃物的填埋堆放问题，又能解决现有海绵体造价高且易降解的问题，是研究者的研究方向之一。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，在满足对雨水渗、滞、蓄、净、用、排等功能基础上，实现了城市建筑废料的循环再利用以及对城市绿地的无动力自灌溉。
技术方案：本发明所述的一种利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，包括透水层、防渗层、固体废弃建材以及透水管；所述透水层和所述防渗层之间形成腔室，透水层位于腔室的顶部，防渗层位于腔室的侧面和底部；所述固体废弃建材填充于所述腔室内并形成海绵蓄水体；所述透水管自腔室下部向外贯穿所述防渗层。
其中，为了形成足够的收水空间，保障收水量，所述固体废弃建材的粒径≥300mm，所述海绵蓄水体的孔隙率≥30％。
为了保护防渗层不被固体废弃建材刺破，所述腔室内还设置防护缓冲层，所述防护缓冲层位于所述海绵蓄水体和防渗层之间，从而能够在两者之间形成缓冲保护。
所述透水管上包覆有透水隔离层以防止透水管被杂物堵塞，同时，透水管位于腔室内的部分设置保护层以避免被固体废弃建材刺破损毁。
还设置有溢流管和雨水收集管，所述溢流管自腔室顶部向外贯穿所述防渗层，所述雨水收集管自外向内连通所述腔室。从而当海绵蓄水体的蓄水量大于其调蓄规模时，能够及时将过量雨水从溢流管排出，保障海绵体安全。另外也能采用雨水收集管收集周边的雨水汇流。
所述透水层上方铺设有滤水层。从而能够对下渗雨水进行初步过滤，避免堵塞透水层。
而本发明所述雨水海绵体的构建方法所采用的技术方案包括如下步骤：
(1)依据海绵系统设计中确定的海绵调蓄区位置和计算的海绵设施设计调蓄水量，确定雨水海绵体位置及规模；
(2)根据确定的雨水海绵体位置、规模以及绿化灌溉的需要，挖掘基坑及分布于基坑周围的沟槽；
(3)在基坑内表面铺设防水土工布形成防渗层，然后铺设中粗砂形成防护缓冲层；
(4)在透水管上包裹透水土工布形成透水隔离层，将包裹后的透水管自腔室底部穿过防渗层并铺设于沟槽内，并采用中粗砂覆盖位于腔室内的透水管形成保护层；
(5)向基坑内填充固体废弃建材，形成海绵蓄水体；
(6)铺设溢流管及雨水收集管；
(7)在顶部铺设透水土工布形成透水层；
(8)在透水层上方覆盖细沙形成滤水层；
(9)填埋种植土，并种植绿化。
有益效果：该雨水海绵体利用固体废弃建材构建成型，在满足海绵系统基本功能的前提下实现了建筑废料的循环再利用，解决了建筑废料处理及功能化利用问题，同时降低了雨水海绵体的造价；由于固体废弃建材具有不易降解的特性，进一步提高了雨水海绵体的使用寿命。另外，在实现蓄水、用水功能的基础上同步实现了对雨水渗透、滞留、净化等功能；采用透水管直接将收蓄净化的雨水送到植物根部进行灌溉，提高了用水效率，节约水资源；全系统无需动力输入实现了对城市绿地的无动力自流灌溉。该构建方法施工简单便捷，雨水海绵体上部填埋种植土，并种植绿化，在实现海绵效应的同时不影响绿化效果。
附图说明
图1是利用固体废弃建材构建的雨水海绵体的结构示意图；
图2是图1沿A-A向剖视图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，包括透水层1、防渗层2、固体废弃建材4、透水管5、防护缓冲层6、溢流管7、雨水收集管8以及滤水层9。其中，透水层1盖合在防渗层2上，使得两者之间形成腔室3。透水层1位于腔室3的顶部，防渗层2位于腔室3的侧面和底部。从而使得雨水可直接从透水层1渗透入腔室3内，同时也通过透水层1阻隔泥沙、垃圾等汇入堵塞腔室3。
固体废弃建材4填充在腔室3内并堆放形成的海绵蓄水体，一方面海绵蓄水体能够滞留腔室3内渗入的雨水，另一方面也解决建筑废料的处理问题。为了保障蓄水海绵体具有足够的收水空间，固体废弃建材4的粒径≥300mm，通过固体废弃建材4中混凝土块及砖块的不规则搭接，能够在腔室3内形成不小于30％的蓄水空间，也即，形成的海绵蓄水体的孔隙率≥30％。
由于固体废弃建材4的形状并不规则，经常会有尖锐的棱角。为了防止防渗层2被固体废弃建材4刺破，将防护缓冲层6设置于海绵蓄水体和防渗层2之间，用以形成缓冲防护。
透水管5用于将其内部的雨水通过土壤虹吸效应满足植物灌溉用水的需求，使雨水利用效率更高。具体的，将透水管5自腔室3的下部向外贯穿防渗层2，从而能够将腔室3内海绵蓄水体收集的雨水渗透入透水管5内，直接输送到植物根部实现灌溉。
请参阅图2所示，为了防止透水管5被杂物堵塞，在透水管5上包覆透水隔离层51。同时，为了防止固体废弃建材4将透水隔离层51及透水管5刺破损毁，在透水管5位于腔室3内的部分设置保护层52，对其进行保护。
根据绿化灌溉需要，该雨水海绵体设置多条透水管5，所述多条透水管5自腔室3底部向四周延伸分布。具体的，可以采用横向或者纵向均匀分布的形式向周围铺设透水管5，以满足向周围绿化输送雨水的要求。进一步的，如图1所示，可以根据植被种植的位置，设置一定倾角的纵坡，从而加强雨水的无动力自流灌溉。
溢流管7设置在腔室3顶部，并贯穿防渗层2与市政雨水井相连，当腔室3内蓄水量大于其调蓄规模时，可及时将过量雨水排出，保障雨水海绵体安全。和为提高收集周边雨水汇流的效率，设置的雨水收集管8自外向内连通腔室3，从而将外部雨水直接收集汇流至腔室3内。
滤水层9覆盖在透水层1的上方，用于将下渗雨水进行初步过滤，保护透水层1不被堵塞。
为了进一步阐述本发明，提供一构建上述雨水海绵体的实施例，该雨水海绵体采用地埋式，构建方法包括如下步骤：
(1)依据海绵系统设计中确定的海绵调蓄区位置和计算的海绵设施设计调蓄水量，确定雨水海绵体位置及规模；其中，雨水海绵体的规模采用容积法确定；
根据住建部《海绵城市建设技术指南》我国大陆地区年径流控制率分区图，实施案例区位于IV区，年径流控制率要求为70％-85％，考虑实施案例区实际水文条件，取最大值85％作为设计标准，经过统计实施案例区近30年降雨日值资料得出实施案例区地表径流控制率85％对应设计降雨量为43mm。根据容积公式：式中，V为设计调蓄容积，单位为m3，H为设计降雨量，单位为mm，为综合雨量径流系数，F为汇水面积，单位为h㎡。经计算得出场地调蓄雨水总量为155m3。
(2)根据确定的雨水海绵体位置、规模以及绿化灌溉的需要，挖掘基坑及分布于基坑周围的沟槽；沟槽用于铺设透水管5、溢流管7及雨水收集管8。
(3)在基坑内表面铺设HDPE防水土工布形成防渗层2，然后铺设中粗砂形成防护缓冲层6。
(4)在DN200透水管5上包裹缠绕透水土工布形成透水隔离层51，将包裹后的透水管5自腔室3底部穿过防渗层2并铺设于沟槽内，并采用100mm厚中粗砂覆盖位于腔室3内的透水管5形成保护层52。
(5)向基坑内填充粒径≥300mm的固体废弃建材4，形成孔隙率≥30％的海绵蓄水体；依据场地调蓄雨水总量为155m3，固体废弃建材4的平均填充高度为1.5m。
(6)在海绵蓄水体顶部铺设DN200的溢流管7及雨水收集管8，溢流管7与市政雨水井相连，并在溢流管7的连接接口处设置止回阀，防止市政雨水回流。
(7)找平海绵蓄水体后，在顶部铺设透水土工布形成透水层1；
(8)在透水层1的上方覆盖200mm厚细沙形成滤水层9；
(9)最后在细沙上填埋种植土，并根据海绵系统设计及景观设计要求种植花圃、灌木、草坪及浅根性乔木等植被绿化。

Claims (10)

1.一种利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，其特征在于，包括透水层(1)、防渗层(2)、固体废弃建材(4)以及透水管(5)；所述透水层(1)和所述防渗层(2)之间形成腔室(3)，透水层(1)位于腔室(3)的顶部，防渗层(2)位于腔室(3)的侧面和底部；所述固体废弃建材(4)填充于所述腔室(3)内并形成海绵蓄水体；所述透水管(5)自腔室(3)下部向外贯穿所述防渗层(2)。
2.根据权利要求1所述的利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，其特征在于，所述腔室(3)内设置防护缓冲层(6)，所述防护缓冲层(6)位于所述海绵蓄水体和防渗层(2)之间。
3.根据权利要求1所述的利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，其特征在于，所述透水管(5)上包覆有透水隔离层(51)，透水管(5)位于所述腔室(3)内的部分设置保护层(52)。
4.根据权利要求1所述的利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，其特征在于，自所述腔室(3)下部向四周延伸分布多条所述透水管(5)。
5.根据权利要求1所述的利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，其特征在于，还设置溢流管(7)和雨水收集管(8)，所述溢流管(7)自腔室(3)顶部向外贯穿所述防渗层(2)，所述雨水收集管(8)自外向内连通所述腔室(3)。
6.根据权利要求1所述的利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，其特征在于，所述透水层(1)上方铺设有滤水层(9)。
7.根据权利要求1所述的利用固体废弃建材构建的雨水海绵体，其特征在于，所述固体废弃建材(4)的粒径≥300mm，所述海绵蓄水体的孔隙率≥30％。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的利用固体废弃建材构建的雨水海绵体的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)依据海绵系统设计中确定的海绵调蓄区位置和计算的海绵设施设计调蓄水量，确定雨水海绵体位置及规模；
(2)根据确定的雨水海绵体位置、规模以及绿化灌溉的需要，挖掘基坑及分布于基坑周围的沟槽；
(3)在基坑内表面铺设防水土工布形成防渗层，然后铺设中粗砂形成防护缓冲层；
(4)在透水管上包裹透水土工布形成透水隔离层，将包裹后的透水管自腔室底部穿过防渗层并铺设于沟槽内，并采用中粗砂覆盖位于腔室内的透水管形成保护层；
(5)向基坑内填充固体废弃建材，形成海绵蓄水体；
(6)铺设溢流管及雨水收集管；
(7)在顶部铺设透水土工布形成透水层；
(8)在透水层上方覆盖细沙形成滤水层；
(9)填埋种植土，并种植绿化。
9.根据权利要求8所述的构建方法，其特征在于，所述步骤(1)中雨水海绵体的规模采用容积法计算确定。
10.根据权利要求8所述的构建方法，其特征在于，所述步骤(6)中铺设的溢流管与市政雨水井相连，并在溢流管上设置止回阀。
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