CN110214582B - 一种地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，包括在拟开发利用的地下空间区域的外围地面设置的用于收集地面雨水的截水‑集水‑输水沟、地下输水‑蓄水‑排水系统、蓄排水管形成的植物栽培架、通风照明系统和容器苗及根灌系统。本发明将收集和存储雨水的蓄排水管同时用作植物栽培架，结合植物根灌，地下空间通风照明系统，将地下空间综合利用、垂直绿化、立体种植与植物根灌、高效光合作用相结合，集成创新，对于如何利用地下空间蓄存地面雨水资源，以及如何更好地开展地下空间垂直绿化和地下立体农业，如何解决植物在地下空间生长需要的通风和采光的等难题都提供了有效途径。

Description

一种地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施

技术领域

本发明属于地下空间开发与利用、现代地下立体农业和生态环保领域，具体为一种地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施。

背景技术

近年来，国内兴起了一股地下空间的开发热潮，到处都在修建地铁。房地产几十年的开发热潮，也造就了许多地下空间。目前人们对地下空间的认识，还只停留在地下交通、地下管廊、地下停车、以及人防等功能上。在全球变暖的大环境下，城市的雨岛效应越来越显著，如果把一些地下空间利用蓄排水管变成“地下水库”存蓄水，可以减缓降雨对城市内涝的加剧作用，起到吸水海绵蓄水于地下的作用。特别地，这对于岩溶地区的一些隧洞工程区域的地下水的综合高效利用意义更大。

另一方面，在地下空间变成“地下水库”的便利的基础上，由于地下空间冬暖夏凉，非常具备地下空间、地下资源/能源、地下农业相结合的开发利用价值，特别是地下空间的垂直绿化和地下农业，可以解决地面设施农业只能解决冬季大棚植物生长、但对夏季高温无能为力的问题。地下管廊、地下水库、地下溶洞、地下空间垂直绿化与地下农业，相辅相成，可以形成一整套的地下空间开发、保护和利用的新型产业链。

要实现上述设想，必须解决以下几个问题：1、目前常用的垂直绿化技术存在着制作成本高、安装费工费时、电力抽水滴灌养护系统复杂、死苗频繁、寿命短、耐久性差等问题；2、为了发展地下空间垂直绿化和地下农业产业，必须解决如何利用地下空间蓄存地面雨水资源的问题，以及如何解决植物在地下空间生长需要的通风和采光的问题。因此，急需提供一种地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，从而利于发展地下空间垂直绿化和地下农业产业，解决目前垂直绿化技术存在的制作成本高、安装费工费时、电力抽水滴灌养护系统复杂、死苗频繁、寿命短、耐久性差等，以及民用地下空间产业化利用问题。

本发明是基于国家自然科学基金面上项目(No:51579167)的资助而提出。

本发明将地下空间综合利用、垂直绿化、立体种植与植物根灌、高效光合作用相结合，集成创新，根本上解决如何利用地下空间蓄存地面雨水资源，以及如何解决植物在地下空间生长需要的通风和采光等难题，以一种简单方便、低成本的方法实现地下空间的垂直绿化和地下立体农业的开发与利用，具有显著的社会、环境和经济效益。

本发明提供一种地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，包括在拟开发利用的地下空间区域的外围地面设置的用于收集地面雨水的截水-集水-输水沟、地下输水-蓄水-排水系统、蓄排水管形成的植物栽培架、通风照明系统和容器苗及根灌系统；

所述输水-蓄水-排水系统包括与地面截水-集水-输水沟连通的蓄水主管、若干蓄排水管和集水箱，所述蓄排水管同时与挡墙、立柱构成植物栽培架，所述靠挡墙竖立，所述蓄排水管等垂直间距地水平固定在两立柱之间，形成多层结构的蓄排水管架，上下相邻的两蓄排水管两两连通，最高处的蓄排水管与蓄水主管连通，最低处的蓄排水管与地下空间地面的集水箱连通；

所述通风系统包括将地表的风收集并输送至地下空间的进风管路，和将地下空间的空气排出至地面上的排风管路；

所述容器苗以植株朝向挡墙外的方式放置在每一层蓄排水管上，容器苗底部倚靠在挡墙上，形成植物墙。

进一步地，所述立柱为圆形柱或方形柱，两立柱上间隔相等的垂直距离一一对应地设置有水平支撑，所述蓄排水管两端搁置在同一水平高度的两个水平支撑上，并通过绑扎带绑扎在立柱和水平支撑上实现固定；进一步地，所述水平支撑位于立柱临挡墙一侧或位于立柱此侧相对的另一侧，优选地，所述水平支撑为金属钉。

进一步地，所述立柱为开孔板柱，两板柱上间隔相等的垂直距离一一对应地开设有通孔，所述蓄排水管两端分别穿过两板柱同一水平高度的两个通孔，架设在立柱之间实现固定。

进一步地，所述立柱为阶梯构架柱，每根阶梯构架柱由两块板柱和若干间隔等垂直间距水平固定在两板柱之间的横梁构成，所述蓄排水管两端搭在两阶梯构架柱的横梁上；优选地，所述横梁为螺栓和螺帽，螺栓穿过两板柱并锚固。

进一步地，所述立柱通过埋设在挡墙内的带钩或环的锚钉实现侧向和水平向固位。

进一步地，所述进风管路由若干布置在地面的集风口或集风管或集风袋，以及设置在地下空间内的与集风管或集风袋连通的通风管组成；所述集风口在地面多朝向地架设排列以收集风资源；所述排风管路与进风管路结构相同，设置在背风方向，实现地下空间对流排风。进风管路将四面八方的风收集并吹送到地下空间中的通风管中，进而将地面的风资源引入到地下空间，同时地下空间内的空气通过背风一侧的排风管排出。地下空间的进风管和排风管根据当地风向一一对应设置多组，以便收集四面八方的来风并相应地排出地下空间，形成对流。同样，在风向变化下，出风口(排风管出口)也可以作为进风口(集风口)，进风口也可以作为出风口。总之，进出风口和对应管路的设置位置和数量，以实现地下空间内良好通风和空气对流为目标；地下空间的排风管口也可以设置排气扇，加快地下空间空气的对流。

优选地，地下空间设置电风扇，为植物补风换气。

进一步地，相邻两蓄排水管中，前一层蓄排水管端部底壁开设有一个开孔，孔中插有硬质短管，硬质短管位于蓄排水管外的一端连通有软质输水管，软质输水管的另一端插入下一层蓄排水管沿管顶面长方向开设的槽形开口或按株距开设的孔中；所述容器苗的基质中埋设有致密的汲水持水带，且致密的汲水持水带从基质中引出，从槽形开口或按株距开设的孔插入蓄排水管中实现吸水根灌。上下相邻的两蓄排水管可首尾连通。

进一步地，所述植物墙前立面设置有LED灯带和补光灯，所述灯带距离植物墙若干厘米，所述补光灯设置在正面照射植物墙的方向；进一步地，LED灯带根据植物生长季节设置为促进根系生长的蓝光灯带和促进叶片光合作用的红光灯带。

进一步地，所述致密的汲水持水带为用尼龙、涤纶或丙纶织带编织制作的1-2厘米宽的致密的条带。

进一步地，地下空间挡墙内墙(指靠近植物墙的一侧)上设置保护隔离层，防止弄脏墙壁，该层可以选用的材料是纸或布、塑料膜。

进一步地，所述集水箱配套设置处理积水的水泵，用于将多余的水抽到蓄水管中或地下空间的排水系统。

进一步地，所述蓄排水管的两端通过封胶堵头密封，防止漏水，也可以约束住蓄排水管以便开槽后不发生扭曲变形。

进一步地，蓄排水管内的硬短管的高度满足：不高于蓄排水管管径，以便保证蓄排水管的蓄水水位，同时在水位高出硬质短管管口时水自动流入下一蓄排水管，一般不超过硬质短管长度的三分之二，且不能露出蓄排水管外。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明设施将地下空间综合利用、垂直绿化、立体种植与植物根灌、高效光合作用相结合，集成创新，解决地面雨水资源的收集利用、植物在地下空间生长需要的通风和采光等难题，以一种简单方便、低成本的方法实现地下空间的垂直绿化和地下立体农业的开发与利用，具有显著的社会、环境、战略和经济效益。

2、本发明通过蓄排水管同时用作植物栽培的容器苗支撑架，节省空间和材料，且方便进行植物根灌。

3、本发明设施的装配式程度高，可灵活装配和换苗，用一根致密的汲水持水带代替了复杂的滴灌系统，且利于节水，大大降低了人工养护的操作成本。

4、本发明设施结构连接简单便捷，省去大量人工，结构各部分的拉、压、弯构件受力合理，充分发挥材料性能。

附图说明

图1是本发明实施例给排水系统蓄排水管的两种布置方式的侧视图(a)和(b)。

图2是本发明实施例给排水系统蓄排水管从上往下的两种连接方式的立面图(a)、(b)和最底层的蓄排水管的立面图(c)以及蓄排水管端部的断面图(d)。

图3是本发明实施例排列式集风口及集风管或袋布置方案的侧视图(a)和俯视图(b)。

图4是本发明实施例的蓄排水管上的植物布置方案和照明系统的侧视图和立面图。

图5是本发明实施例的开孔板柱的正视图(a)和俯视图(b)。

图6是本发明实施例的阶梯构架柱(螺栓板柱)的正视图(a)和俯视图(b)及蓄排水管在螺栓上的侧视图(c)。

图中，1-地面截水集水输水沟、2-1-地下空间内的雨水输入管、2-2-地下空间内的其它储备水补水管、3-地下空间内或外架设的蓄水主管、4-1集水箱、4-2小水泵、5-地面多朝向架设的排列式集风口及集风管或袋、6-地下空间中对称布置的通风管或排风管、7-1-地下空间的挡墙、7-2-墙面薄膜保护隔离层、8-墙上的锚钩/环、9-1-圆形(方形)柱、9-2-开孔板柱、9-3-阶梯构架柱(螺栓板柱)、9-4-水平支撑(铁钉)、9-5-绑扎带、10-1-顶面开槽的蓄排水管、10-2-管顶窄槽(槽形开口)或按株距开设的孔、10-3-蓄排水管两端的封胶堵头、10-4-PVC硬短管、10-5-串联蓄排水管的软塑胶管、11-1致密的汲水持水带、11-2-植物容器苗、12-1-LED灯带、12-2-补光灯。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明所述的一种地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施和方法作进一步说明。

实施例1

地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，包括在拟开发利用的地下空间区域的外围地面设置的用于收集地面雨水的地下输水-蓄水-排水系统、蓄排水管形成的植物栽培架、通风照明系统和容器苗及根灌系统；

所述输水-蓄水-排水系统由与地面截水-集水-输水沟依次连通的地下空间内的雨水输入管2-1、蓄水主管3、蓄排水管10-1、集水箱4-1，以及地下空间内的其它储备水补水管2-2(降雨不足时以此供水)组成，所述蓄排水管同时与挡墙7-1、立柱9-1构成植物栽培架，所述立柱为圆形柱，位于挡墙两侧，通过埋设在挡墙内的带钩或环的锚钉8实现竖向和水平向固位。两立柱上临挡墙的一侧间隔相等的垂直距离一一对应地钉有水平支撑铁钉9-4，所述蓄排水管两端搁置在同一水平高度的两个水平支撑上，并通过绑扎带9-5绑扎在立柱和水平支撑上，形成多层结构的蓄排水管架。上下相邻的两层蓄排水管两两连通，最高处的蓄排水管与蓄水主管连通，最低处的蓄排水管与地下空间地面的集水箱连通。所述集水箱配套设置处理积水的小水泵4，用于将多余的水抽到蓄水管中或地下空间的排水系统。相邻两蓄排水管中，前一层蓄排水管端部底壁开设有开孔，孔中插有PVC硬质短管，硬质短管位于蓄排水管外的一端连通有软质输水管(软塑胶管)10-5，软质输水管的另一端插入下一层蓄排水管沿管长方向开设的槽形开口10-2中。所述蓄排水管的两端通过封胶堵头10-3密封，蓄排水管内的硬短管的高度不超过硬质短管长度的三分之二，且不能露出蓄排水管外。所述容器苗的基质中埋设有致密的汲水持水带11-1，且致密的汲水持水带从基质中引出，从槽形开口插入蓄排水管中实现吸水根灌。所述致密的汲水持水带为用尼龙、涤纶或丙纶织带编织制作的1-2厘米宽的致密的条带。

所述容器苗11-2以植株朝向挡墙外的方式放置在每一层蓄排水管上，容器苗底部倚靠在挡墙上，形成植物墙。地下空间挡墙内墙7-1上钉上一层薄膜7-2作为保护隔离层，避免污染挡墙。

所述通风照明系统包括将地表的风收集并输送至地下空间的进风管路，和将地下空间的空气排出至地面上的排风管路以及照明灯和灯带。所述进风管路由若干布置在地面的集风口或集风管或集风袋5，以及设置在地下空间内的与集风管或集风袋连通的通风管6组成；所述集风口在地面多朝向地架设排列以便收集风资源；所述排风管路与进风管路结构相同，设置在背风方向，实现地下空间对流排风。植物墙前立面设置有LED灯带12-1和补光灯12-2，所述灯带距离植物墙若干厘米，所述补光灯设置在可正面照射植物墙的方向，LED灯带根据植物生长季节设置为促进根系生长的蓝光灯带和促进叶片光合作用的红光灯带。

实施例2

本实施与实施例1的不同之处在于，所述立柱为开孔板柱9-2，两板柱上间隔相等的垂直距离一一对应地开设有通孔，所述蓄排水管两端分别穿过两板柱同一水平高度的两个通孔，架设在立柱之间实现固定。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于，所述立柱为阶梯构架柱，每根阶梯构架柱由两块板柱和若干间隔等垂直间距水平固定在两板柱之间的横梁构成，所述蓄排水管两端搭在两阶梯构架柱的横梁上；优选地，所述横梁为螺栓和螺帽，螺栓穿过两板柱并锚固，构成螺栓板柱9-3。

以上实施例所述的地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，可采用以下方法进行搭建：

由在拟开发利用的地下空间区域的外围设置地面截水-集水-输水沟1，通过地下空间内的输水管2将地面的水资源引入到地下空间内架设的蓄水主管3中，在地下空间的地面上设置集水箱4-1，并安放小水泵4-2，以把蓄水管中下传的多余的积水上抽到蓄水管；在地面多朝向地架设排列式集风口5-1及集风管或袋5-2，把四面八方的风收集并吹送到地下空间中对称布置的通风管6中，把地面的风资源引入到地下空间，同时也把地下空间背风一侧的通风管6作为地下空间对流的排风管；在地下空间挡墙内墙7-1上钉上一层薄膜7-2作为保护隔离层；在墙上设置带有钩或环的锚钉8，拉住从墙底竖立的圆形(方形)柱9-1、开孔板柱9-2或阶梯构架柱(螺栓板柱)9-3，圆形(方形)柱子9-1上预先按照设计间距固定铁钉9-4以便架住蓄排水管10-1，开孔板柱9-2则预先按照一定间距开好孔，以便用板柱的孔可以水平地架住蓄排水管，阶梯构架柱(螺栓板柱)9-3则为按照一定间距用螺栓螺帽把相向的两根板柱锚固成为一个工字型立柱，可以把蓄排水管平放在螺栓上；从上往下按设计间距逐根把顶面开槽的蓄排水管10-1的两端水平地放在圆形(方形)柱子的铁钉9-4上并用扎带9-5固定在圆形(方形)柱上，也可以从上往下按设计间距逐根把顶面开槽的蓄排水管水平地放在板柱的孔上，也可以从上往下按设计间距逐根把顶面开槽的蓄排水管水平地平放在螺栓上；在蓄排水管10-1的顶面预先开通长的窄槽10-2，蓄排水管的两端有封胶堵头10-3，在蓄排水管的一端的底部开孔并插入一段与孔径相同的PVC硬短管10-4并封胶，蓄排水管内的硬短管的高度一般不超过管子三分之二的高度且不能露出蓄排水管外，把软塑胶管10-5套在蓄排水管一端的底侧露出的PVC硬短管10-4上，另一端插入窄槽中，这样逐段利用一列竖向的软塑胶管10-5把每排蓄排水管10-1从上往下串联起来输水和蓄水；蓄水主管3的水缓慢注进最顶排的蓄排水管10-1中，然后依次往下在各排蓄排水管中输水和蓄水，并把多余的水留存到最底下的集水箱4-1中；把土中插有致密的汲水持水带11-1的容器苗11-2逐个放在每排蓄排水管10-1上，容器底接触薄膜7-2抵住挡墙7-1，容器口引出土中的致密的汲水持水带11-1插入蓄排水管10-1中自动汲水根灌，植物朝墙外，形成植物墙；将LED灯带12-1从柱顶悬挑自然垂下，从柱顶悬挑出补光灯12-2，灯光对准植物墙，LED灯带和补光灯与电源接通，距离植物迎面若干厘米，LED灯带根据植物生长季节的需要设置有促进根系生长的蓝光灯带和促进叶片光合作用的红光灯带，进行光合作用；在地下空间适当位置设置风扇，为植物补风换气。

所述致密的汲水持水带11-1为用尼龙、涤纶、丙纶等致密的织带编织制作的约1-2厘米宽的条带，既能利用毛细力吸水，又能持水和输水。所述蓄排水管10-1，根据管径大小在蓄排水管的顶面预先割出一道通长的约一厘米宽的槽口或按株距开设孔。

Claims (7)

1.一种地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，其特征在于，包括在拟开发利用的地下空间区域的外围地面设置的用于收集地面雨水的截水-集水-输水沟、地下输水-蓄水-排水系统、蓄排水管形成的植物栽培架、通风照明系统和容器苗及根灌系统； 所述地下输水-蓄水-排水系统包括与地面截水-集水-输水沟连通的蓄水主管、若干蓄排水管和集水池，所述蓄排水管同时与挡墙、立柱构成植物栽培架，所述立柱靠近挡墙竖立，所述蓄排水管等垂直间距地水平固定在两立柱之间，形成多层结构的蓄排水管架，上下相邻的两排蓄排水管两两连通，最高处的蓄排水管与蓄水主管连通，最低处的蓄排水管与地下空间地面的集水池连通； 所述通风照明系统包括将地表的风收集并输送至地下空间的进风管路，和将地下空间的空气排出至地面上的排风管路，以及补光灯和灯带；所述进风管路由若干布置在地面的集风口与集风管或袋，以及设置在地下空间内的与集风管或集风袋连通的通风管组成；所述集风口在地面多朝向地架设排列以便收集风资源；所述排风管路与进风管路结构相同，设置在背风方向，实现地下空间对流排风；所述容器苗以植株朝向挡墙外的方式放置在每一层蓄排水管上，容器苗底部倚靠在挡墙上，形成植物墙；

所述立柱为圆形柱或方形柱，两立柱上间隔相等的垂直距离一一对应地设置有水平支撑，所述蓄排水管两端搁置在同一水平高度的两个水平支撑上，并通过绑扎带绑扎在立柱和水平支撑上实现固定；

相邻两层蓄排水管中，上一层蓄排水管端部底壁开设有一个开孔，孔中插有硬质短管，硬质短管位于蓄排水管外的一端连通有软质输水管，软质输水管的另一端插入下一层蓄排水管顶面沿管长方向开设的槽形开口或按株距开设的孔中，所述蓄排水管的两端通过封胶堵头密封，硬质短管处于蓄排水管内的高度不超过硬质短管长度的三分之二，且不能露出蓄排水管外；所述容器苗的基质中埋设有致密的汲水持水带，且致密的汲水持水带从基质中引出，从槽形开口或按株距开设的孔插入蓄排水管中实现吸水根灌。

2.根据权利要求1所述地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，其特征在于，所述立柱为开孔板柱，两板柱上间隔相等的垂直距离一一对应地开设有通孔，所述蓄排水管两端分别穿过两板柱同一水平高度的两个通孔，架设在立柱之间实现固定。

3.根据权利要求1所述地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，其特征在于，所述立柱为阶梯构架柱，每根阶梯构架柱由两块板柱和若干间隔等垂直间距水平固定在两板柱之间的横梁构成，所述蓄排水管两端搭在两阶梯构架柱的横梁上；所述横梁为螺栓和螺帽组成，螺栓穿过两板柱并锚固在板柱上，构成螺栓板柱。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，其特征在于，所述立柱通过埋设在挡墙内的带钩或环的锚钉实现侧向和水平向固定。

5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，其特征在于，所述灯带和补光灯设置在植物墙前立面，所述灯带距离植物墙若干厘米，为LED灯带，所述补光灯设置在可正面照射植物墙的方向； LED灯带根据植物生长季节设置为促进根系生长的蓝光灯带和促进叶片光合作用的红光灯带。

6.根据权利要求5所述地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，其特征在于，所述致密的汲水持水带为用尼龙、涤纶或丙纶织带编织制作的1-2厘米宽的致密的条带。

7.根据权利要求1-3中任一权利要求所述地下空间垂直绿化和地下立体农业的设施，其特征在于，地下空间挡墙的墙面上设置保护隔离层；所述集水池配套设置处理积水的水泵，用于将多余的水抽到蓄排水管中。

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