CN111305345A - 高效渗水吸水自循环下沉式绿地及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地，包括滤水层和自循环调蓄槽。传统下沉式绿地的渗水、净水和蓄水能力有限，在极端暴雨的情况下，雨水会溢出到绿地滞水层，甚至溢出流入周边的污水渠，增加城市污水处理工作量，传统下沉式绿地在旱季需要人工浇水，不仅增加了绿地的维护成本，也浪费了水资源。本发明提供的双层结构利用在隔板与槽底之间分散且竖立的补水管反重力方向提供水分，不仅能够净化雨水、收集雨水，而且能达到自循环目的。因而，能够避免雨季内涝，旱季植被旱死，节省维护绿地的成本，也能为其他需用水设施提供净水，节省水资源。

Description

高效渗水吸水自循环下沉式绿地及其施工方法

技术领域

本发明涉及“海绵城市”建设下沉式绿地结构的技术领域，尤其是涉及一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地及其施工方法。

背景技术

“海绵城市”是新一代城市雨洪管理理念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。下雨时渗水、蓄水、净水、吸水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。绿地建设是海绵城市建设重要组成之一。目前，城市中的绿地大多为上凸式绿地，即绿地高程高于周围硬化地面高程，这种绿地不利于雨水的下渗及利用。

近年来，下沉式绿地被广泛提出。顾名思义，下沉式绿地高程是低于周围硬化地面高程的，此种绿地可以不但可以收集降雨，而且能够汇集路面的表面雨水径流，并利用植被和种植土层的作用净化雨水。但是现有的下沉式绿地的渗水，净水和蓄水能力有限，在暴雨或者特大暴雨的情况下，雨水会溢出到绿地滞水层，甚至溢出到硬化路面。不耐涝的绿地植被将会由于长时间被雨水浸泡而发生涝死的现象。此外，溢出到硬化路面的雨水将在表面形成径流后流入周边的污水渠，大大增加了城市污水处理的工作量。在较干旱的季节，由于现有的下沉式绿地蓄水能力有限，需进行人工浇水，浪费了水资源。

现有技术中的自循环下沉式绿地结构依照水平面界面明显的分隔对象可区分为单层结构与双层结构，单层结构自循环补水能力较差，双层结构包括双层与双层以上的多层结构，主要具有下层的集水调蓄层与上层的滤水层，通常集水调蓄层需要留下足够供雨水流动的空间，导致下层集水调蓄结构为缺乏支撑容易变形的空槽结构，上层滤水结构的吸水后重量或外来施加重力可能引起空槽结构中间部位的塌陷，导致底层集水调蓄空槽结构的尺寸受到限制，难以达到大面积的安装使用。如何在不影响自循环补水净水效能下提高底层集水调蓄空槽结构的抗塌陷能力是目前需要克服的难题之一。

一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地可见于中国发明专利申请公开号CN108755902A，公开了一种海绵城市绿地自循环节水灌溉系统，包括植被绿地和下沉绿地，所述下沉绿地由上至下依次设置地表水循环灌溉层、近地表土壤层和远地表土壤层，所述地表水循环灌溉层向地下延伸方向依次包括透水砖层、蓄水灌溉层和砂砾碎石层，所述地表水循环灌溉层贯通设置有若干等高的垂直透水管，所述垂直透水管的中心轴均位于同一平面，每个所述垂直透水管均连通有多孔梅花管，所述多孔梅花管预埋在所述近地表土壤层中，所述下沉绿地连通有城市水处理系统管路。当以横向预埋的多孔梅花管取代底层集水调蓄空槽结构，可预期供收集后雨水的流动空间与方向受到局限，有效蓄水能力与多余雨水的排出有待改善。

另一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地可见于中国实用新型专利CN206308770U，公开了一种基于海绵城市理念的雨水循环利用系统，雨水循环利用系统的最上层为植被层，植被层下方设有过滤层，过滤层下方设有蓄水槽，植被层与蓄水槽之间连通有用于将蓄水槽中的水吸至植被层的毛细装置。雨水经过植被层和过滤层可存储在蓄水槽中，连通植被层和蓄水槽的毛细装置则将蓄水槽中的水通过毛细现象吸至植被层。如何防止集水调蓄槽受力塌陷是紧接而来必须面临的问题。

发明内容

本发明的主要目的一是提供一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地，用以解决在不影响自循环补水净水效能下底层集水调蓄空槽结构的塌陷问题。

本发明的主要目的二是提供一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地的施工方法，用以实现防止中间部位塌陷高效渗水吸水自循环下沉式绿地的安装。

本发明的主要目的一是通过以下技术方案得以实现的：

提出一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地，包括：用于收集雨水的底层集水结构与用于净化雨水的顶层绿地结构，所述底层集水结构包括自循环调蓄槽以及设置在所述自循环调蓄槽上的隔板，所述隔板开设有多个第一渗透孔与补水孔;所述顶层绿地结构位于所述底层集水结构上，所述顶层绿地结构包括滤水层，所述滤水层铺设于所述隔板上;其中，所述隔板与所述自循环调蓄槽的槽底之间设置有多个分散且竖立的补水管，所述补水管的管壁开设有多个第二渗透孔，所述第一渗透孔纵向开孔方式位于所述自循环调蓄槽上，所述第二渗透孔横向开孔方式位于所述自循环调蓄槽内，并且所述补水管贯穿所述补水孔，所述补水管用于支撑所述隔板并以反重力方向对所述滤水层补充水分。

通过采用上述基础技术方案，利用多个开设于所述隔板的第一渗透孔与补水孔、多个分散且竖立设置在所述隔板与所述自循环调蓄槽的槽底之间的补水管，配合所述第一渗透孔纵向开孔方式位于所述自循环调蓄槽上，所述补水管的管壁开设的所述第二渗透孔横向开孔方式位于所述自循环调蓄槽内，并且所述补水管贯穿所述补水孔，所述补水管能够实现支撑所述隔板并以反重力方向对所述滤水层补充水分。传统下沉式绿地的渗水、净水和蓄水能力有限，在极端暴雨的情况下，雨水会溢出到绿地滞水层，甚至溢出流入周边的污水渠，增加城市污水处理工作量，传统下沉式绿地在旱季需要人工浇水，不仅增加了绿地的维护成本，也浪费了水资源。本发明提供的双层结构利用在隔板与槽底之间分散且竖立的补水管反重力方向提供水分，不仅能够净化雨水、收集雨水，达到自循环目的。因而，能够避免雨季内涝，旱季植被旱死，节省维护绿地的成本，也能为其他需用水设施提供净水，节省水资源。因此，能在不影响自循环补水净水效能下实现底层集水调蓄空槽结构中间部位的抗塌陷效果。

本发明在一优选示例中可以进一步配置为：所述滤水层由上往下依序包括壤土层、粗砂层、砾石层及透水土工布，所述补水管的顶端凸出于所述隔板并穿过所述透水土工布、所述砾石层与所述粗砂层。

可以通过采用上述优选技术方案，利用所述补水管的顶端特定凸出形态，穿过所述砾石层与所述粗砂层以能够直接对所述壤土层补充水分并且防止所述砾石层与所述粗砂层的粗颗粒填入所述补水管内，使所述补水管内的孔隙密度一致，进而保持所述补水管的反重力方向补水能力。

本发明在一优选示例中可以进一步配置为：所述补水管内填充有所述壤土层的一部分或/与填充有具毛细作用的吸水材料;优选地，所述补水管的管身外包透水土工布;或者/以及，所述第二渗透孔的孔径是小于所述补水管内填充物的尺寸，以防止填充物外渗到所述自循环调蓄槽。

通过采用上述优选技术方案，利用所述补水管内的特定填充物质，例如所述壤土层的一部分或/与具毛细作用的吸水材料，实现以反重力方向对所述滤水层补充水分的效果。

本发明在一优选示例中可以进一步配置为：所述补水管包括中空钢柱，所述第二渗透孔集中排列在所述中空钢柱靠近所述自循环调蓄槽的槽底的下半段。

通过采用上述优选技术方案，利用所述补水管包括中空钢柱，加强所述补水管的防弯支撑能力，同时利用所述第二渗透孔集中在所述中空钢柱的下半段，在所述自循环调蓄槽内的净化雨水未达到二分之一的程度即可发挥所述补水管的反重力补水能力。

本发明在一优选示例中可以进一步配置为：所述中空钢柱设有上钢撑与下钢撑，所述下钢撑固接所述中空钢柱的底端与所述自循环调蓄槽的槽底，所述上钢撑固接所述中空钢柱与所述隔板的下方悬空表面。

通过采用上述优选技术方案，利用所述中空钢柱上下设置的上钢撑与下钢撑，用于增强所述中空钢柱对所述隔板的防塌陷支撑能力。

本发明在一优选示例中可以进一步配置为：所述自循环调蓄槽的槽侧设置有排水孔，所述排水孔距离所述自循环调蓄槽的槽底的第一高度大于所述第二渗透孔距离所述自循环调蓄槽的槽底的第二高度。

通过采用上述优选技术方案，利用所述排水孔在所述自循环调蓄槽的设置高度，以利多余的净化雨水的排除，使所述自循环调蓄槽有持续蓄水的能力，而外部的未净化雨水也不易回流到所述自循环调蓄槽内。

本发明在一优选示例中可以进一步配置为：所述补水孔的孔径大于所述第一渗透孔的孔径，所述第一渗透孔排列在第一阵列图形，所述补水孔排列在第二阵列图形，所述第二阵列图形小于所述第一阵列图形且重叠在所述第一阵列图形内。

通过采用上述优选技术方案，利用供排列所述第一渗透孔的第一阵列图形大于且叠覆包含供排列所述补水孔的第二阵列图形，发挥透过隔板均匀收集净化雨水以及均匀支撑所述隔板与均匀反重力补水的效果。

本发明在一优选示例中可以进一步配置为：所述自循环调蓄槽内无填充物质，使得收集于所述自循环调蓄槽内的雨水为多方向自由流动;优选地，所述自循环调蓄槽的槽壁往上延伸以围绕所述滤水层，所述自循环调蓄槽还设有溢流口，位于所述滤水层的上方侧边。

通过采用上述优选技术方案，利用所述自循环调蓄槽为空槽无填充，收集于所述自循环调蓄槽内的净化雨水能多方向自由流动，净化雨水的液面水平地位于所述自循环调蓄槽的槽底上，当所述自循环调蓄槽内蓄有足够雨水即可实现多个所述补水管具有一致的补水能力。

本发明的主要目的二是通过以下技术方案得以实现的：

提出一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地的施工方法，用于安装如上所述任一技术方案的一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地;或者，所述施工方法包括:在地面下埋设底层集水结构，所述底层集水结构用于收集雨水，所述底层集水结构包括自循环调蓄槽以及设置在所述自循环调蓄槽上的隔板，所述隔板开设有多个第一渗透孔与补水孔;所述隔板与所述自循环调蓄槽的槽底之间设置有多个分散且竖立的补水管，所述补水管用于支撑所述隔板，所述补水管的管壁开设有多个第二渗透孔，所述第一渗透孔纵向开孔方式位于所述自循环调蓄槽上，所述第二渗透孔横向开孔方式位于所述自循环调蓄槽内;

在所述底层集水结构上铺设顶层绿地结构，所述顶层绿地结构用于净化雨水，所述顶层绿地结构包括滤水层，所述滤水层铺设于所述隔板上;并且所述补水管透过所述补水孔以反重力方向对所述滤水层补充水分。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.下沉式绿地结构同时具有强蓄水、抗塌陷与自循环补水的效果；

2.提供一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其位于顶层的滤水层能够净化雨水，其位于底层的自循环调蓄槽能够收集雨水，两者平面空间重叠能节省安装空间，在较干旱的季节所述自循环调蓄槽内例如中空钢柱的补水管能够利用例如毛细上升作用的反重力方向为所述滤水层的壤土层提供水分，达到自循环的目的，进而能够避免雨季内涝，避免旱季植被旱死，节省维护绿地的成本;

3.所述自循环调蓄槽侧边的排水孔能够排出多余的净化雨水，能够为其他需要用水的设施提供净水，节省水资源;并且避免在暴雨或者特大暴雨的情况下，雨水会溢出到绿地滞水层，壤土层上可以种植不耐涝的绿地植物，不会发生由于长时间被雨水浸泡而发生涝死的现象。

附图说明

图1绘示本发明一较佳实施例的高效渗水吸水自循环下沉式绿地在对应补水孔横切方向的示意图；

图2绘示本发明一较佳实施例的高效渗水吸水自循环下沉式绿地中隔板上表面示意图；

图3绘示现有的下沉式绿地单层结构的横切示意图；

图4绘示现有的下沉式绿地单层结构中的横置集水管的局部示意图；

图5为模型箱填料及厚度示意图,（a）表示新型绿地模型箱填料图，（b）表示传统绿地模型箱填料图；

图6为降雨试验装置示意图,（a）表示新型绿地模型箱装置示意图,（b）表示传统绿地模型箱装置示意图；

图7为蒸发试验装置示意图,（a）表示新型绿地模型箱装置示意图，（b）表示传统绿地模型箱装置示意图；

图8为蒸发10天含水量变化图,（a）表示新型绿地模型箱装置示意图，（b）表示传统绿地模型箱装置示意图；

图9为新型绿地模型箱装置降低水位后蒸发3天含水量变化图。

附图标记: 1、滤水层;2、自循环调蓄槽;3、隔板; 11、壤土层;12、粗砂层;13、砾石层;14、透水土工布; 21、补水管;211、上钢撑;212、第二渗透孔;213、下钢撑; 22、排水孔;31、第一渗透孔;32、补水孔;33、溢流口; 41、第一阵列图形;42、第二阵列图形; 101、绿地滞水层;102、安装槽;111、土壤基质层;112、过滤砂层; 113、砾石调蓄层;121、集水管;122、透水孔;132、安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是作为理解本发明的发明构思一部分实施例，而不能代表全部的实施例，也不作唯一实施例的解释。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在理解本发明的发明构思前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围内。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

为了更方便理解本发明的技术方案,以下将本发明的高效渗水吸水自循环下沉式绿地及其施工方法做进一步详细描述与解释，但不作为本发明限定的保护范围。在此所称的双层结构是包括单纯的双层结构或是双层以上的多层结构。

图1绘示本发明一较佳实施例的高效渗水吸水自循环下沉式绿地在对应补水孔横切方向的示意图;参照图1，为本发明一实施例公开的一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地，包括:用于收集雨水的底层集水结构与用于净化雨水的顶层绿地结构，所述底层集水结构包括自循环调蓄槽2以及设置在所述自循环调蓄槽2上的隔板3，所述隔板3开设有多个第一渗透孔31与补水孔32;所述第一渗透孔31供雨水净化后流入所述自循环调蓄槽2内;所述补水孔32供净化雨水后反向补充到所述顶层绿地结构;所述顶层绿地结构位于所述底层集水结构上，所述顶层绿地结构包括滤水层1，所述滤水层1铺设于所述隔板3上，所述滤水层1能够过滤流入绿地的雨水，所述隔板3用于隔开所述自循环调蓄槽2的槽底空间与所述滤水层1，所述自循环调蓄槽2的槽底空间用于收集净化的雨水;其中，所述隔板3与所述自循环调蓄槽2的槽底之间设置有多个分散且竖立的补水管21，所述补水管21的管壁开设有多个第二渗透孔212，所述第一渗透孔31纵向开孔方式位于所述自循环调蓄槽2上，所述第二渗透孔212横向开孔方式位于所述自循环调蓄槽2内，并且所述补水管21贯穿所述补水孔32，所述补水管21用于支撑所述隔板3并以反重力方向对所述滤水层1补充水分。

通过采用上述基础技术方案，利用多个开设于所述隔板3的第一渗透孔31与补水孔32、多个分散且竖立设置在所述隔板3与所述自循环调蓄槽2的槽底之间的补水管21，配合所述第一渗透孔31纵向开孔方式位于所述自循环调蓄槽2上，所述补水管21的管壁开设的所述第二渗透孔212横向开孔方式位于所述自循环调蓄槽2内，并且所述补水管21贯穿所述补水孔32，所述补水管21能够实现支撑所述隔板3并以反重力方向对所述滤水层1补充水分。此外，所述顶层绿地结构除了用于净化雨水还可以有滞蓄雨水的作用。

图3绘示现有的下沉式绿地单层结构的横切示意图；图4绘示现有的下沉式绿地单层结构中的横置集水管局部示意图。参照图3与图4，下沉式绿地单层结构是在安装槽102铺满滤水层101，滤水层101由上而下包括土壤基质层111、过滤砂层112与砾石调蓄层113。集水管121横向贯穿安装槽102，两端由安装槽102的安装孔132穿出透水孔122，集水管121位于砾石调蓄层113的上半层部。集水管121在安装槽102内开设有多个透水孔122。只有砾石调蓄层113填满水后才能往土壤基质层111缓慢补水。传统下沉式绿地的渗水、净水和蓄水能力有限，在极端暴雨的情况下，雨水会溢出到绿地滞水层101，甚至溢出流入周边的污水渠，增加城市污水处理工作量，传统下沉式绿地还需要在旱季人工浇水，不仅增加了绿地的维护成本，也浪费了水资源。

反观，本发明示例提供的双层结构利用在所述隔板3与所述自循环调蓄槽2的槽底之间分散且竖立的补水管21反重力方向提供水分，不仅能够净化雨水、收集雨水，达到自循环目的。因而，能够避免雨季内涝，旱季植被旱死，节省维护绿地的成本，也能为其他需用水设施提供净水，节省水资源。因此，能在不影响自循环补水净水效能下实现底层集水调蓄空槽结构中间部位的抗塌陷效果。

在一优选示例中，所述滤水层1由上往下依序包括壤土层11、粗砂层12、砾石层13及透水土工布14，所述补水管21的顶端凸出于所述隔板3并穿过所述透水土工布14、所述砾石层13与所述粗砂层12。所述透水土工布14避免细沙阻塞所述隔板3的所述第一渗透孔31，同时可以减少细沙掉落到所述自循环调蓄槽2内。因此，利用所述补水管21的顶端特定凸出形态，穿过所述砾石层13与所述粗砂层12以能够直接对所述壤土层11补充水分并且防止所述砾石层13与所述粗砂层12的粗颗粒填入所述补水管21内，使所述补水管21内的孔隙密度为一致，进而保持所述补水管21的反重力方向补水能力。

在一优选示例中，所述补水管21内填充有所述壤土层11的一部分或/与填充有具毛细作用的吸水材料。因此，利用所述补水管21内的特定填充物质，例如所述壤土层11的一部分或/与具毛细作用的吸水材料，实现以反重力方向对所述滤水层1补充水分的效果。通常具体可以是但不限定的，所述第二渗透孔212的孔径是小于所述补水管21内填充物的尺寸，以防止填充物外渗到所述自循环调蓄槽2;或者/以及，所述补水管21的管身可以外包透水土工布，避免所述补水管21内例如壤土的填充物转移到所述自循环调蓄槽2的槽底空间内的净化雨水中，故所述第二渗透孔212的孔径在设计上可以大于等于所述补水管21内填充物的尺寸。另外，除了毛细作用也可以其它方式使所述补水管21进行反重力方向提供水分，例如施加气压、液压或外部动力的推动，较优选是毛细作用。

在一优选示例中，所述补水管21包括中空钢柱，所述第二渗透孔212集中排列在所述中空钢柱靠近所述自循环调蓄槽2的槽底的下半段。因此，利用所述补水管21包括中空钢柱，加强所述补水管21的防弯支撑能力，同时利用所述第二渗透孔212集中在所述中空钢柱的下半段，在所述自循环调蓄槽2内的净化雨水未达到二分之一的程度即可发挥所述补水管21的反重力补水能力。

在一优选示例中，所述中空钢柱具体设有上钢撑211与下钢撑213，所述下钢撑213固接所述中空钢柱的底端与所述自循环调蓄槽2的槽底，所述上钢撑211固接所述中空钢柱与所述隔板3的下方悬空表面。所述上钢撑211能够支撑所述滤水层1与所述隔板3;所述下钢撑213能够提高所述中空钢柱的承载能力。因此，利用所述中空钢柱上下设置的上钢撑211与下钢撑213，用于增强所述中空钢柱对所述隔板3的防塌陷支撑能力。

在一优选示例中，所述自循环调蓄槽2的槽侧设置有排水孔22，所述排水孔22距离所述自循环调蓄槽2的槽底的第一高度大于所述第二渗透孔212距离所述自循环调蓄槽2的槽底的第二高度。所述自循环调蓄槽2内的槽底空间多余的雨水能由所述排水孔22排出。因此，利用所述排水孔22在所述自循环调蓄槽2的设置高度，以利多余的净化雨水的排除，使所述自循环调蓄槽2有持续蓄水的能力，而外部的未净化雨水也不易回流到所述自循环调蓄槽2内，避免雨水向上溢出，排出的雨水可以使用于其他设施。

在一优选示例中，如图2所示，所述隔板3具体是多孔透水板，所述补水孔32的孔径大于所述第一渗透孔31的孔径，所述第一渗透孔31排列在第一阵列图形41，所述补水孔32排列在第二阵列图形42，所述第二阵列图形42小于所述第一阵列图形41且重叠在所述第一阵列图形41内。因此，利用供排列所述第一渗透孔31的第一阵列图形41大于且叠覆包含供排列所述补水孔32的第二阵列图形42，发挥透过隔板3均匀收集净化雨水以及均匀支撑所述隔板3与均匀反重力补水的效果。

在一优选示例中，所述自循环调蓄槽2内无填充物质，使得收集于所述自循环调蓄槽2内的雨水为多方向自由流动。因此，利用所述自循环调蓄槽2为空槽无填充，收集于所述自循环调蓄槽2内的净化雨水能多方向自由流动，净化雨水的液面水平地位于所述自循环调蓄槽2的槽底上，当所述自循环调蓄槽2内蓄有足够雨水即可实现所述补水管21一致的补水时机。

在一优选示例中但非限定地，所述自循环调蓄槽2的槽壁往上延伸以围绕所述滤水层1，以方便安装所述高效渗水吸水自循环下沉式绿地，所述自循环调蓄槽2还设有溢流口33，位于所述滤水层1的上方侧边，当发生大量雨水时汇入绿地后，下渗雨水由所述隔板3收集回收到所述自循环调蓄槽2的槽内空间，上部积水经所述溢流口33排放。

本发明的另一实施例提出一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地的施工方法，用于安装如上所述任一技术方案的一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地。

或者，所述施工方法包括:在地面下埋设底层集水结构，所述底层集水结构用于收集雨水，所述底层集水结构包括自循环调蓄槽2以及设置在所述自循环调蓄槽2上的隔板3，所述隔板3开设有多个第一渗透孔31与补水孔32;所述隔板3与所述自循环调蓄槽2的槽底之间设置有多个分散且竖立的补水管21，所述补水管21用于支撑所述隔板3，所述补水管21的管壁开设有多个第二渗透孔212，所述第一渗透孔31纵向开孔方式位于所述自循环调蓄槽2上，所述第二渗透孔212横向开孔方式位于所述自循环调蓄槽2内;一个具体安装工序是先将例如中空钢柱的所述补水管21经由所述下钢撑213固定在所述自循环调蓄槽2的槽底部，所述隔板3通过所述补水孔32坐落所述补水管21的所述上钢撑211上;

在所述底层集水结构上铺设顶层绿地结构，所述顶层绿地结构用于净化雨水，所述顶层绿地结构包括滤水层1，所述滤水层1铺设于所述隔板3上;并且所述补水管21透过所述补水孔32以反重力方向对所述滤水层1补充水分。一个具体安装工序是在所述隔板3上依次铺设所述透水土木布14、所述砾石层13与所述粗砂层12，接着可以在所述补水管21里面填入壤土，并在所述粗砂层12上铺设所述壤土层11;具体地，所述壤土层11的表面高程低于硬化地面的高程，所述排水孔22接入用水管道。

综上所述，在安装时只要确定所述底层集水结构的安装面积与位置，所述顶层绿地结构即可对应尺寸的配置完成。所述施工方法可以极大节省下沉式绿地的安装面积，并且具有良好的蓄水、防塌陷与自循环补水的效果。

就图4的现有的下沉式绿地单层结构与本发明实施例的图1的高效渗水吸水自循环下沉式绿地进行以下比对试验。先设计两种相同尺寸的试验模型箱，传统下凹绿地表征现有的下沉式绿地单层结构，新型绿地表征本发明实施例的高效渗水吸水自循环下沉式绿地，依照传统下凹绿地和本发明新型下凹绿地的结构形式设计模型箱。传统下凹绿地模型箱为整体式，长宽高为40 cm × 40 cm × 55.5 cm，具有溢流口、排水口和传感器开孔的布置。传统绿地模型箱的PVC管在上部开三排60°夹角的孔，共75个，直径4 mm，横向间隔1.5cm。新型绿地模型箱吸水柱底部的四周开直径1 cm的孔，吸水柱与上部箱子连结且伸入上部箱子。依照绿地的竖向材料填筑模型箱，各层填料及厚度如图5所示，依照绿地的竖向材料填筑模型箱，各层填料及厚度由下往上分别是15 cm调蓄层、2.5 cm过滤砂层、26 cm土壤基质层、0.5 cm草皮层、蓄水层。传统下凹绿地的调蓄层是填充砾石(粒径4-8 mm)。新型绿地模型箱的吸水柱底部开孔处放置吸水石，吸水柱伸入上部箱子与土壤基质层连接。接植台湾草草皮，经三月长势良好后进行降雨和蒸发试验。

关于模拟降雨试验，试验仪器及方案如下: 试验装置如图6所示，实验在两模型箱土壤含水量基本一致的条件下均匀降雨，定时记录上部积水高度变化和下部排水口出水时间，以此评价渗透效果和滞水效果。试验过程中，降雨装置为四个等量喷雾喷头。为保证两个模型箱土体初始含水率尽可能一致和消除边壁流的不利影响，将土体含水率调至饱和状态。试验前向两箱子加水，中下两层的张力计示数为0，说明土体接近饱和。将调蓄层中的水排空后开始降雨，其中新型绿地模型箱用抽水泵从下部排水口将水排尽，传统模型箱通过底部开口放水。降雨时长为180分钟，雨量级别设置为特大暴雨。传统绿地模型箱总降雨量27768 ml，雨速为0.96 mm/min；新型绿地模型箱总降雨量28031 ml，雨速为 0.97 mm/min。降雨重现期均接近50年一遇。

两者试验结果说明如后。关于降雨试验的渗透效果，绿地模型箱的积水高度变化中，两模型箱上部积水经过93分钟达到溢流口高度85 mm，传统绿地模型箱积水经过25.5小时完全下渗，新型绿地模型箱上部积水经过25小时完全下渗。在单元试验中，两模型箱的渗透流速差别不大，但是在实际工程中，传统绿地的排水管间距通常为4.5-6.0 m，单管服务宽度远大于模型箱的40 cm，可能存在排水延迟现象，进而影响积水下渗速度。

关于降雨试验的滞水效果，滞水效果指暂时被设施滞留、不外排的能力，用下部排水口出现水流的时间作为评价指标，排水时间出现越晚，滞水效果越好。传统绿地模型箱下部排水口780分钟后出水，新型绿地模型箱下部排水口960分钟后出水。可以得出：新型绿地的滞水能力优于传统绿地。

关于降雨试验的蓄水效果，蓄水效果也称持水效果，指永久被设施滞留、不外排的能力，用蓄存水量评价，蓄存水量越大，蓄水效果越好。向调蓄层加水至下部溢流口出水，传统模型箱可储水11.5 L，新型模型箱可储水14.4 L。可以得出：新型绿地的蓄水效果优于传统绿地。

关于蒸发试验，试验仪器及方案如下: 试验装置如图7所示，在降雨试验结束后用烘灯模拟高温环境烘照绿地，模拟高温环境下绿地的蒸发。在蒸发的过程中，用EC-5土壤水分传感器测量土壤基质层含水量的变化，评价雨水回用效果。相同蒸发条件下，土壤含水量越高，雨水回用效果越好。在试验过程中，降雨试验结束后，开始模型箱蒸发试验。蒸发所用烘灯距离台湾草表面20 cm，蒸发时间为10天（240小时），此过程中，中心温度超过60 ℃，周边温度40-50 ℃。用数据采集仪记录EC-5含水量传感器数据。为进一步研究新型绿地的回用效果，蒸发10天后，将新型绿地模型箱的水位降低至4 cm，烘照3天，记录土壤的含水量变化和水位变化。

两者试验结果说明如后。在回用效果对比下，如图8(a)所示，降雨结束后蒸发10天，新型绿地模型箱各层含水量变化如后:上层含水量从47.15%降至23.15%，减少24%；中层含水量从46.03%降至24.06%，减少21.97%；下层含水量从45.44%降至24.38%，减少21.06%。如图8(b)所示，降雨结束后蒸发10天，传统绿地模型箱各层含水量变化如后:上层含水量从41.76%降至12.76%，减少29.00%；中层含水量从41.98%降至13.72%，减少28.26%；下层含水量从42.79%降至15.49%，减少27.30%。新型绿地含水量的减少量小于传统绿地。含水量下降过程中，传统绿地模型箱从上至下有明显的先后顺序，逐层蒸发，最后土壤层含水率整体趋于低值，这说明传统绿地从砾石调蓄层上吸水分的能力有限。新型绿地模型箱各层变化趋势接近，表明新型绿地通过吸水柱的上吸能保持土壤层含水量同一时刻整体稳定，自吸回用效果明显优于传统绿地。

关于新型绿地调蓄层低水位自吸效果，如图9所示，降低新型绿地模型箱调蓄层的水位至4 cm后，蒸发3天，水位下降5 mm，各层含水量变化为:上层含水量从23.09%降至21.36%，减少1.73%；中层含水量从24.01%降至22.33%，减少1.68%；下层含水量从23.99%降至22.69%，减少1.3%。蒸发三天水位降低，说明在蓄水层低水位下吸水柱仍可向土壤层上吸水分。土壤层含水量整体趋于稳定，说明在蓄水层低水位下回用效果良好，新型绿地可充分利用蓄水层的储水空间为草体提供生长所需水分。

本具体实施方式的实施例均作为方便理解或实施本发明技术方案的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应被涵盖于本发明的请求保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其特征在于，包括：

底层集水结构，用于收集雨水，所述底层集水结构包括自循环调蓄槽(2)以及设置在所述自循环调蓄槽(2)上的隔板(3)，所述隔板(3)开设有多个第一渗透孔(31)与补水孔(32);

顶层绿地结构，位于所述底层集水结构上，用于净化雨水，所述顶层绿地结构包括滤水层(1)，所述滤水层(1)铺设于所述隔板(3)上;

其中，所述隔板(3)与所述自循环调蓄槽(2)的槽底之间设置有多个分散且竖立的补水管(21)，所述补水管(21)的管壁开设有多个第二渗透孔(212)，所述第一渗透孔(31)纵向开孔方式位于所述自循环调蓄槽(2)上，所述第二渗透孔(212)横向开孔方式位于所述自循环调蓄槽(2)内，并且所述补水管(21)贯穿所述补水孔(32)，所述补水管(21)用于支撑所述隔板(3)并以反重力方向对所述滤水层(1)补充水分。

2.根据权利要求1所述的高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其特征在于，所述滤水层(1)由上往下依序包括壤土层(11)、粗砂层(12)、砾石层(13)及透水土工布(14)，所述补水管(21)的顶端凸出于所述隔板(3)并穿过所述透水土工布(14)、所述砾石层(13)与所述粗砂层(12)。

3.根据权利要求2所述的高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其特征在于，所述补水管(21)内填充有所述壤土层(11)的一部分或/与填充有具毛细作用的吸水材料;优选地，所述补水管(21)的管身外包透水土工布;或者/以及，所述第二渗透孔(212)的孔径是小于所述补水管(21)内填充物的尺寸，以防止填充物外渗到所述自循环调蓄槽(2)。

4.根据权利要求1所述的高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其特征在于，所述补水管(21)包括中空钢柱，所述第二渗透孔(212)集中排列在所述中空钢柱靠近所述自循环调蓄槽(2)的槽底的下半段。

5.根据权利要求4所述的高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其特征在于，所述中空钢柱设有上钢撑(211)与下钢撑(213)，所述下钢撑(213)固接所述中空钢柱的底端与所述自循环调蓄槽(2)的槽底，所述上钢撑(211)固接所述中空钢柱与所述隔板(3)的下方悬空表面。

6.根据权利要求1所述的高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其特征在于，所述自循环调蓄槽(2)的槽侧设置有排水孔(22)，所述排水孔(22)距离所述自循环调蓄槽(2)的槽底的第一高度大于所述第二渗透孔(212)距离所述自循环调蓄槽(2)的槽底的第二高度。

7.根据权利要求1所述的高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其特征在于，所述补水孔(32)的孔径大于所述第一渗透孔(31)的孔径，所述第一渗透孔(31)排列在第一阵列图形(41)，所述补水孔(32)排列在第二阵列图形(42)，所述第二阵列图形(42)小于所述第一阵列图形(41)且重叠在所述第一阵列图形(41)内。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的高效渗水吸水自循环下沉式绿地，其特征在于，所述自循环调蓄槽(2)内无填充物质，使得收集于所述自循环调蓄槽(2)内的雨水为多方向自由流动;优选地，所述自循环调蓄槽(2)的槽壁往上延伸以围绕所述滤水层(1)，所述自循环调蓄槽(2)还设有溢流口(33)，位于所述滤水层(1)的上方侧边。

9.一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地的施工方法，其特征在于，用于安装如权利要求1-8中任一项所述的一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地。

10.一种高效渗水吸水自循环下沉式绿地的施工方法，其特征在于，包括：

在地面下埋设底层集水结构，所述底层集水结构用于收集雨水，所述底层集水结构包括自循环调蓄槽(2)以及设置在所述自循环调蓄槽(2)上的隔板(3)，所述隔板(3)开设有多个第一渗透孔(31)与补水孔(32);所述隔板(3)与所述自循环调蓄槽(2)的槽底之间设置有多个分散且竖立的补水管(21)，所述补水管(21)用于支撑所述隔板(3)，所述补水管(21)的管壁开设有多个第二渗透孔(212)，所述第一渗透孔(31)纵向开孔方式位于所述自循环调蓄槽(2)上，所述第二渗透孔(212)横向开孔方式位于所述自循环调蓄槽(2)内;

在所述底层集水结构上铺设顶层绿地结构，所述顶层绿地结构用于净化雨水，所述顶层绿地结构包括滤水层(1)，所述滤水层(1)铺设于所述隔板(3)上;并且所述补水管(21)透过所述补水孔(32)以反重力方向对所述滤水层(1)补充水分。

Images