CN111395098B - 优先流通道集水结构 - Google Patents

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Abstract

优先流通道集水结构，其特征在于：其设置于普通透水路面下部的土基中包括优先流通道集水结构层、雨水渗透管道、截污装置、弃流装置、蓄水箱、净水器、净水箱；所述雨水渗透管道位于优先流通道集水结构层下部，收集渗透至优先流通道集水结构层的雨水，所述雨水渗透管道连接所述截污装置，所述截污装置依次连接所述弃流装置、蓄水箱、净水器、净水箱；所述优先流通道集水结构层为倒棱台结构，截面为倒梯形，由优先流通道土铺垫而成，保证雨水渗入后优先流通道层汇聚至其下方的雨水渗透管道。所述优先流通道结构具有较高的径流控制率，且能承载路面车辆重负。

Description

优先流通道集水结构
技术领域
本发明涉及透水路面道路施工领域，具体是一种优先流通道集水结构。
背景技术
目前实际工程应用的透水路面类型分为排水路面、半透水路面、全透水路面。
排水路面的透水层是道路结构中的沥青磨耗层。在沥青磨耗层和沥青下面层之间有防水层。雨水在通过沥青磨耗层之后，导向公路边缘的排水槽，最终流向市政雨水管网。目前排水路面主要存在两个问题：1.排水槽对公路路面边缘没有保护作用，会导致公路路面边缘的路基破坏。2.排水过程中过于依赖市政排水管网导致径流控制率低。在短时间暴雨降临时，雨水经过沥青磨耗层后很难导入已经处于负荷状态下的市政排水管网进而继续存在路面渍水的情况。
半透水路面的透水层包括道路结构中的沥青层、透水混凝土层、基层(包括垫层)，基层和土基之间有防水层，土基中设置有PP塑料蓄水模块。雨水在通过雨水井和透水层之后，导向雨水管，最终流向PP塑料蓄水模块和市政雨水管网。目前半透水路面主要存在两个问题：1.塑料蓄水模块的力学性能不足以承受车辆动荷载，与周围基质的力学性能相差很大，容易使道路发生不均匀沉降进而坍塌。 2.集水过程中，占用市政管网的雨水管，难以起到分流雨水的作用进而导致径流控制率低，过于依赖市政排水管网。
全透水路面的透水层包括道路结构中的沥青层、透水混凝土层、基层(包括垫层)，在道路基层和土基之间没有隔水层。雨水经过透水层直接渗透到土基，进而补充地下水。全透水道路的应用条件非常苛刻且存在以下问题：1.要求施工现场土基的水位非常低，需要充足的非饱和区容纳渗透的雨水，这在很多地区都难以实施。2.雨水渗透到土基中储存起来，土基因雨水滞留浸泡会导致路基沉降，从而破坏整个道路结构。
发明内容
本发明目的是解决现有技术中存在排水路面会导致路面边缘被破坏，路面渍水的问题；半透水路面无法承载，过于依赖市政排水管网的问题以及全透水路面施工区域被限制，雨水浸泡路基导致路基下降的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
优先流通道集水结构，其设置于普通透水路面下部的土基中包括优先流通道集水结构层、雨水渗透管道、截污装置、弃流装置、蓄水箱、净水器、净水箱；
所述雨水渗透管道位于优先流通道集水结构层下部，收集渗透至优先流通道集水结构层的雨水，所述雨水渗透管道连接所述截污装置，所述截污装置依次连接所述弃流装置、蓄水箱、净水器、净水箱；
所述优先流通道集水结构层为倒棱台结构，截面为倒梯形，由优先流通道土铺垫而成，雨水渗入优先流通道层后汇聚至其下方的雨水渗透管道。
进一步地，所述优先流通道土由M份干燥的土基土，涂抹防水喷雾的N份配比砂，M×0.25％份的12mm玄武岩纤维均匀混合构成，其中M:N＝10:1～25:1。
进一步地，所述优先流通道土的渗透系数比土基土的渗透系数高出2个数量级，即102以上。
进一步地，所述优先流通道土的重度(又称容重)为土基土的85％～100％，饱和含水率为土基土的80％～100％，粘聚力为土基土的70％～100％，内摩擦角为土基土的120％～100％,弹性模量为土基土的90％～100％，泊松比为土基土的 120％～100％。
进一步地，所述优先流通道集水结构层的倾斜面与水平面夹角为3°～20°
进一步地，所述弃流装置通过管道连接城市雨水管道。
进一步地，所述蓄水箱还连接有排水管。
进一步地，所述弃流装置与蓄水箱之间设置有过滤器。
进一步地，所述净水箱通过管道连接有供水泵。
本发明有益效果：
与现有道路结构相比，本发明具有以下优点：
1.收集雨水的面层面积大，径流控制律高，控制径流控制率≥80％。
2.道路结构不容易破坏，雨水通过优先流通道集水结构层快速到达蓄水池，不会滞留在土基造成浸泡。
3.能够承受车辆荷载，优先流通道集水结构有足够的承载力，抗剪强度和切变模量与周围土基高度一致。
4.在收集雨水、储存雨水的过程中，独立于传统市政排水管网系统进行工作从而执行分流任务。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步地说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明中路面结构截面图。
图中，1透水路面，2基土、3优先流通道集水结构层、4雨水渗透管道、5 截污装置、6弃流装置、7排污管、8过滤器、9蓄水箱、10排水管、11净水器、 12净水箱、13泵管。
具体实施方式
实施例：
如图1、2，优先流通道集水结构，其设置于普通透水路面下部的土基中包括优先流通道集水结构层，所述优先流通道集水结构层为倒棱台结构，截面为倒梯形，由优先流通道土铺垫而成，所述优先流通道土具有高透水性，保证雨水渗入后通过优先流通道层汇快速聚至其下方的雨水渗透管道。
所述优先流通道土的制作步骤为：
1.取样品土，所述样品土为普通施工现场的土基土，充分干燥，称重质量为 M；
2.取质量为N的中砂，喷涂防水喷雾(如Supbro纳米防水喷雾)后与样品土(步骤1)均匀混合，通过喷涂防水喷雾以提高配比土的渗透系数。
3.向步骤2中的混合物中加入0.25％×M的12mm玄武岩纤维，均匀混合，通过加入玄武岩纤维以提高配比土的粘聚力和弹性模量。
其中M:N＝10:1～25:1。
验证实验：
选取武汉大学工学部某施工现场的土基土作为配置优先流通道土的基础土。
首先取土基土样品进行重度，粘聚力，内摩擦角，饱和渗透系数，弹性模量，泊松比，饱和体积含水率的检测。
检测得到土壤性质如表：
Figure BDA0002397708060000041
配比砂为中砂，喷涂防水喷雾后按照中砂与样品土重量比为1∶5，1∶10， 1：15，1：20，1：25，1：30进行配比，得出配比土化学性质如下表：
Figure BDA0002397708060000042
根据配比以及渗透实验得出，优先流通道土的饱和含水率为土基土的 80％-100％，优先流通道土的粘聚力为土基土的70％-100％，优先流通道材料土的内摩擦角为土基土的120％-100％,优先流通道土的弹性模量为土基土的 90％-100％，优先流通道土的泊松比为土基土的120％-100％。为了更好使优先流通道土与周围的土基土保持力学性能一致，在配方过程中尽量使粘聚力和内摩擦角的变化率尽可能小(本实验项目中限制设置为低于20％)，在粘聚力和内摩擦角变化率不大于20％的情况下，渗透系数越大，优先流路的输水能力越强，而本方案中优先流通道土的渗透系数至少比土基土渗透系数高出2个数量级(即 102)，因此其能够快速的使雨水通过尤其组成的优先流通道集水结构层而产生汇集作用。
另外所述优先流通道集水结构层的整体为倒棱台结构，截面为倒梯形，其倾斜面与水平面的夹角(定义为优先流倾斜角)与其输水能力(及径流控制率)有较大关系。
确定优优先流通道集水结构层其优先流倾斜角与径流控制率之间关系方程式操作过程如下：
1.设置模拟装置，所述模拟装置按照优先流通道结构进行设置。控制优先流通道集水结构层的深度H，记录优先流通道集水结构层的深度并以此计算优先流通道集水结构层的优先流倾斜角D。
3.让水持续流入模拟装置12小时，直至达到饱和。然后每10分钟测量一下设置在模拟装置底部的集水容器中的水量。标记为Q1，Q2，Q3……QN-1，QN。直到 QN-1＝QN，停止测量。记录所有优先流通道(筒称PFP)深度的QN。
4.优先流通道的水流量控制率计算如下：
PQ＝QPFP/QTotal
PQ是流经优先流通道的水流控制率，QFPF是流经优先流通道的水流量(不同深度)，QTotal是总水流量。
5.根据大量实验，优先流通道的净流控制率和优先流通道的优先流倾斜角之间呈对数函数关系，即y＝a ln x+b，其中y是水流的径流控制率，x是优先流通道的优先流倾斜角。a，b由优先流通道材料土和普通土壤共同决定，通过实验测定a≈0.1421，b≈0.5291。具体实验数据如下表：
Figure BDA0002397708060000051
根据实验结果可知，当优先流倾斜角为7°～20°时径流控制率在80％以上，可以有效对雨水进行疏导。另外，所述优先流通道倾斜角大于20°时，优先流通道所需深度会增加，此时优先流通道集水结构施工成本较高，不利于施工进行，可采取多段连续优先流通道集水结构组合，降低优先流通道深度。
6.根据水流控制率和倾斜角之间的关系式，结合所要求的径流控制率，求出最佳倾斜角，并以此确定优先流通道的深度。
所述优先流通道集水结构层底部铺设雨水渗透管道，通过雨水渗透管来收集透过路面的雨水，所述雨水渗透管道连接截污装置，所述截污装置为截污挂篮装置，过滤降雨初期收集的含有大体积污染物的雨水，所述截污装置连接有弃流装置，所述弃流装置连接有排污管还连接有蓄水箱，所述排污管连接市政排水管网。所述蓄水箱与弃流装置之间设置有过滤器。所述蓄水箱连接有排水管，还连接有净水箱，所述净水箱与蓄水箱之间连接有净水器，净水箱还通过泵管连接有供水泵。
初期雨水污染物含量高首先通过截污装置进行初步污染物截留，然后通过弃流装置连接的排污管排至市政排水管网。后期雨水由弃流装置经过过滤器进入蓄水箱，进入蓄水箱的后期雨水一部分可通过排水管排入基土，对地下水进行补充，一部分经过净水器的过滤后进入净水箱，此时净水箱中的雨水可通过供水泵抽出进行利用。
所述截污装置、弃流装置、蓄水箱、净水器、净水箱均设置在路边单独的沉井中，便于检维修。所述弃流装置以及蓄水箱中均设置自动控制阀，用以控制雨水排污或是补充地下水以及向后方装置流动。
应当理解，所述优先流通道集水结构为分段式分布于地面下方，两优先流通道集水结构紧邻，其上方、下方均为正常透水路面的铺设结构，不会对路面承载力造成影响。另外所述一套所述截污装置、弃流装置、蓄水箱、净水器、净水箱的组合可对应多段优先流结构通道，只需要将每段结构下部的雨水渗透管道连接至截污装置即可，如此可大大降低建设成本。

Claims (8)

1.优先流通道集水结构，其特征在于：其设置于普通透水路面下部的土基中包括优先流通道集水结构层、雨水渗透管道、截污装置、弃流装置、蓄水箱、净水器、净水箱；
所述雨水渗透管道位于优先流通道集水结构层下部，收集渗透至优先流通道集水结构层的雨水，所述雨水渗透管道连接所述截污装置，所述截污装置依次连接所述弃流装置、蓄水箱、净水器、净水箱；
所述优先流通道集水结构层为倒棱台结构，截面为倒梯形，由优先流通道土铺垫而成，保证雨水渗入后优先流通道层汇聚至其下方的雨水渗透管道；
所述优先流通道土由M份干燥的土基土，涂抹防水喷雾的N份配比砂，M×0.25％份的12mm玄武岩纤维均匀混合构成，其中M:N＝10:1～25:1。
2.根据权利要求1所述的优先流通道集水结构，其特征在于：所述优先流通道土的渗透系数比土基土的渗透系数高出2个数量级，即102以上。
3.根据权利要求1所述的优先流通道集水结构，其特征在于：所述优先流通道土的重度为土基土的85％～100％，饱和含水率为土基土的80％～100％，粘聚力为土基土的70％～100％，内摩擦角为土基土的120％～100％,弹性模量为土基土的90％～100％，泊松比为土基土的120％～100％。
4.根据权利要求1所述的优先流通道集水结构，其特征在于：所述优先流通道集水结构层的倾斜面与水平面夹角为3°～20°。
5.根据权利要求1所述的优先流通道集水结构，其特征在于：所述弃流装置通过管道连接城市雨水管道。
6.根据权利要求1所述的优先流通道集水结构，其特征在于：所述蓄水箱还连接有排水管。
7.根据权利要求1所述的优先流通道集水结构，其特征在于：所述弃流装置与蓄水箱之间设置有过滤器。
8.根据权利要求1所述的优先流通道集水结构，其特征在于：所述净水箱通过管道连接有供水泵。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101012749B1 (ko) * 2008-05-30 2011-02-10 (주)비포엔지니어링 개방형 우수처리 장치
CN103693889A (zh) * 2012-12-18 2014-04-02 任云 一种纳米防水抗渗剂及其生产方法
CN206189216U (zh) * 2016-10-31 2017-05-24 盛世园林集团股份有限公司 一种透水保健型园林道路
CN206408676U (zh) * 2017-01-22 2017-08-15 张春红 一种小区环境景观绿化雨水收集装置
CN108086441A (zh) * 2018-01-12 2018-05-29 中冶建工集团有限公司 一种适用于采集净化雨水的方法
CN108589463B (zh) * 2018-03-30 2020-09-04 台州中知英健机械自动化有限公司 一种海绵城市集水灌溉装置
CN209723109U (zh) * 2019-03-12 2019-12-03 厦门海石生态环境股份有限公司 一种用于矿区土壤修复的雨水收集利用系统
CN209974473U (zh) * 2019-04-24 2020-01-21 扬州大长江环保科技有限公司 一种雨水收集系统

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