CN113833079B - 双向生物滞留设施 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双向生物滞留设施，其包括初期弃流井、排水井及过滤区，过滤区内填充生物滞留填料，初期弃流井与排水井设置在过滤区的相对两端，过滤区的第一侧设有第一配水槽，过滤区的第二侧设有第二配水槽，第一配水槽和第二配水槽均与过滤区连通，第一配水槽设有与排水井连通的第一阀门，第二配水槽设有与排水井连通的第二阀门；在初期弃流井与第一配水槽连通的情况下，第一阀门关闭，第二阀门开启，雨水从初期弃流井流入第一配水槽，经过滤区进入第二配水槽并从第二阀门排入排水井；在初期弃流井与第二配水槽连通的情况下，第一阀门开启，第二阀门关闭，雨水从初期弃流井流入第二配水槽，经过滤区进入第一配水槽并从第一阀门排入排水井。

Description

双向生物滞留设施

技术领域

本发明涉及雨水径流控制生物滞留设施技术领域，尤其涉及一种双向生物滞留设施。

背景技术

城市雨水径流污染控制是海绵城市建设的重要工作内容之一，而生物滞留设施是实现城市径流污染源头控制的有效技术，是目前最为常用的雨水径流污染源头控制技术。

大量研究和工程实践表明，生物滞留设施建设后，经一段时间运行后，将普遍存在渗透性能衰减的现象。目前多是采用高吸附性的生物滞留填料延缓生物滞留设施渗透性能衰减的问题，但无论采用的新型材料具有多高的吸附性能，随着设施运行时间或年限的延长，生物滞留填料也会达到饱和极限，无法根本上解决生物滞留设施运行后生物滞留填料渗透性能衰减的问题。

发明内容

本发明提供一种双向生物滞留设施，用以解决现有技术中生物滞留设施运行后生物滞留填料渗透性能衰减的缺陷。

本发明提供一种双向生物滞留设施，包括初期弃流井、排水井及过滤区，所述过滤区内填充有生物滞留填料，所述初期弃流井与所述排水井设置在所述过滤区的相对两端，所述过滤区的第一侧设有第一配水槽，所述过滤区的第二侧设有第二配水槽，所述第一配水槽和所述第二配水槽均与所述过滤区连通，所述第一配水槽设有与所述排水井连通的第一阀门，所述第二配水槽设有与所述排水井连通的第二阀门；

在所述初期弃流井与所述第一配水槽连通的情况下，所述第一阀门关闭，所述第二阀门开启，雨水从所述初期弃流井流入所述第一配水槽，经过所述过滤区进入第二配水槽并从所述第二阀门排入所述排水井；

在所述初期弃流井与所述第二配水槽连通的情况下，所述第一阀门开启，所述第二阀门关闭，雨水从所述初期弃流井流入所述第二配水槽，经过所述过滤区进入第一配水槽并从所述第一阀门排入所述排水井。

本发明提供的双向生物滞留设施，通过切换初期弃流井与配水槽的连接关系，可以在运行阶段周期性调整雨水径流流经过滤区的方向，剥离和清洗已经截留在生物滞留填料空隙和表层的颗粒物，恢复已经出现渗透性能小幅度衰减或部分堵塞的生物滞留填料的有效“再生”，进而可实现生物滞留设施长时间(或年限)持续稳定高效运行。本发明实施例提供的双向生物滞留设施，在入流阶段通过初期弃流井大幅度削减进入生物滞留设施的雨水径流颗粒物总量，入流阶段削减的雨水径流颗粒总量主要以易发生沉降的大颗粒为主，通常为大于75微米的颗粒。经初期弃流井处理后的雨水径流进入过滤区，在上述双向流结构和运行模式条件下，最大限度缓解生物滞留设施渗透性能衰减的程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的双向生物滞留设施的爆炸图；

图2是图1所示出的双向生物滞留设施的俯视图；

图3是图1所示出的双向生物滞留设施去除各盖板和各雨水箅后的俯视图；

图4是图2所示出的双向生物滞留设施在A-A处的剖视图；

图5是图2所示出的双向生物滞留设施在B-B处的剖视图；

图6是图2所示出的双向生物滞留设施在C-C处的剖视图；

图7是图2所示出的双向生物滞留设施在D-D处的剖视图；

图8是图2所示出的双向生物滞留设施在E-E处的剖视图；

图9是图1所示出的双向生物滞留设施中导水槽、第二底板和导流板的配合示意图；

图10是第二底板与导流板的配合示意图；

图11是图1所示出的双向生物滞留设施中导水槽和导流板的立体结构图；

图12是图1所示出的双向生物滞留设施处于第一工作模式下雨水流向的俯视图；

图13是图12所示出的双向生物滞留设施沿E-E的剖视图；

图14是图1所示出的双向生物滞留设施处于第二工作模式下雨水流向的俯视图；

图15是图14所示出的双向生物滞留设施沿E-E的剖视图；

图16是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在小雨情况下的工作原理图；

图17是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在中小雨情况下的工作原理图；

图18是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在中小雨降雨结束时的工作原理图；

图19是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在中雨情况下的工作原理图；

图20是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在中雨情况下另一视角下的工作原理图；

图21是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在中雨降雨结束时的工作原理图；

图22是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在大雨情况下的工作原理图；

图23是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在大雨情况下另一视角下的工作原理图；

图24是本发明实施例提供的双向生物滞留设施在大雨降雨结束时的工作原理图；

附图标记：

1、弃流井雨水箅； 2、初期弃流井； 3、第一底板；

4、第一立板； 5、第二立板； 6、导水槽；

7、导流板； 8、第一卡槽； 9、第二卡槽；

10、密封条； 11、第二底板； 12、隔离板；

13、导流槽； 14、外壁板； 15、第一挡板；

16、第一配水槽； 17、生物滞留填料； 18、砾石层；

19、第一过滤区； 20、挡板； 21、第二过滤区；

22、第二挡板； 23、第二配水槽； 24、排水井；

25、第二阀门； 26、市政雨水管道； 27、第一阀门；

28、第一雨水箅； 29、第二雨水箅； 30、排水井雨水箅；

31、第一盖板； 32、第二盖板； 33、弃流井阀门；

34、第一路缘石； 35、第二路缘石； 36、市政污水管道；

37、设施基础。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图24描述本发明提供的双向生物滞留设施的结构。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种双向生物滞留设施，包括初期弃流井2、排水井24及过滤区。过滤区内填充有生物滞留填料17，初期弃流井2与排水井24设置在过滤区的相对两端。过滤区的第一侧设有第一配水槽16，过滤区的第二侧设有第二配水槽23，第一配水槽16和第二配水槽23均与过滤区连通。第一配水槽16设有与排水井24连通的第一阀门27，第二配水槽23设有与排水井24连通的第二阀门25。

在初期弃流井2与第一配水槽16连通的情况下，第一阀门27关闭，第二阀门25开启，雨水从初期弃流井2流入第一配水槽16，经过过滤区进入第二配水槽23并从第二阀门25排入排水井24。

在初期弃流井2与第二配水槽23连通的情况下，第一阀门27开启，第二阀门25关闭，雨水从初期弃流井2流入第二配水槽23，经过过滤区进入第一配水槽16并从第一阀门27排入排水井24。

初期弃流井2可采用一体成型结构，初期弃流井2的材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯等，或采用现场砖砌并水泥砂浆抹面。其中，初期弃流井2的底部设置弃流井阀门33，弃流井阀门33与市政污水管道36连接。

双向生物滞留设施可用于消纳两侧或单侧道路地表径流产流。比如，人行道和机动车道之间设有绿化隔离带，初期弃流井2和排水井24沿隔离带的宽度方向布设，过滤区沿隔离带的长度方向延伸，此时，双向生物滞留设施的两侧均设有路缘石。两侧的路缘石至少有一侧设有豁口作为入流口，道路地表径流产流通过入流口进入初期弃流井2，并在初期弃流井2内贮存。在另一可选的实施例中，双向生物滞留设施位于道路的一侧，此时，双向生物滞留设施仅一侧设有路缘石。同样的，路缘石上设有豁口作为入流口。

如图2所示，在初期弃流井2的一侧设置第一路缘石34，在初期弃流井2的相对侧设置第二路缘石35。以下以双向生物滞留设施的两侧设置有第一路缘石34和第二路缘石35为例进行说明。

如图3所示，过滤区内填充生物滞留填料17，对从第一配水槽16或第二配水槽23流入过滤区的雨水径流进行净化和污物去除。可选的，过滤区由相对设置的第一挡板15和第二挡板22、初期弃流井2的外壁和排水井24的外壁共同围合形成。第一挡板15和第二挡板22的同侧端分别与初期弃流井2的外壁密封连接，第一挡板15和第二挡板22的另一同侧端分别与排水井24的外壁密封连接。第一挡板15和第二挡板22可以为平行设置的平板也可以为弯折板，对此本发明实施例不做具体限定。

如图3所示，第一配水槽16和第二配水槽23设置在过滤区的相对两侧。在第一挡板15和第二挡板22的外侧分别设有外壁板14。可选的，第一配水槽16由其中一个外壁板14、第一挡板15、初期弃流井2的外壁和排水井24的外壁共同围合形成。第二配水槽23由另一外壁板14、第二挡板22、初期弃流井2的外壁和排水井24的外壁共同围合形成。其中，两个外壁板14相对设置，形成整个生物滞留设施的部分外壁。

排水井24通过第一阀门27与第一配水槽16相连通，通过第二阀门25与第二配水槽23相连通，第一阀门27和第二阀门25在整个设施运行中一直处于“一开一闭”的状态。在排水井24或两个配水槽进行清淤等维护作业时，可同时关闭第一阀门27和第二阀门25。第一阀门27和第二阀门25可采用闸阀、蝶阀等可实现人工启闭的阀门。排水井24的顶部高度略高于排水井24一侧的过滤区高度，比如排水井24的顶部比过滤区高出100mm～200mm。需要说明的是，排水井24的顶部指的是排水井24四个方向的外壁的顶部，若排水井24安装有排水井雨水箅30，则排水井24的顶部指的是排水井雨水箅30的外表面高度。排水井24设有排水口，排水口可与市政雨水管道26直接连通，不设置阀门。排水井24可采用一体成型结构，排水井24的材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯等，或采用现场砖砌并水泥砂浆抹面。排水井24主要用于收集从第一阀门27和第二阀门25排出的雨水径流。

使用时，在初期弃流井2与第一配水槽16连通的情况下，雨水进入初期弃流井2，借由初期弃流井2对降雨初期污染比较严重的雨水进行储存。随着降雨的持续，初期弃流井2内的雨水水位上升，雨水沿初期弃流井2排入第一配水槽16。由于第一配水槽16上安装的第一阀门27处于关闭状态，第一配水槽16为封闭区域。随着雨水不断排入第一配水槽16，第一配水槽16内水位会逐渐升高，雨水从第一配水槽16渗入与其连通的过滤区内进行过滤，过滤后的雨水从过滤区渗入第二配水槽23，从第二配水槽23上安装的第二阀门25汇入排水井24。

在初期弃流井2与第二配水槽23连通的情况下，雨水排放过程与上类似，此处不再赘述。

传统生物滞留设施随运行年限延长渗透速率逐步衰减甚至会出现堵塞情况，本发明实施例提供的双向生物滞留设施，通过运行阶段周期性调整雨水径流流经过滤区的方向，剥离和清洗已经截留在生物滞留填料17空隙和表层的颗粒物，恢复已经出现渗透性能小幅度衰减或部分堵塞的生物滞留填料17的有效“再生”，进而可实现生物滞留设施长时间(或年限)持续稳定高效运行。本发明实施例提供的双向生物滞留设施，在入流阶段通过初期弃流井2大幅度削减进入生物滞留设施的雨水径流颗粒物总量，入流阶段削减的雨水径流颗粒总量主要以易发生沉降的大颗粒为主，通常为大于75微米的颗粒。经初期弃流井2处理后的雨水径流进入过滤区，在上述双向流结构和运行模式条件下，最大限度缓解生物滞留设施渗透性能衰减的程度。

在上述实施例基础上，初期弃流井2的上部空间设有导水槽6，如图3和图4所示，双向生物滞留设施还包括导流板7，过滤区靠近初期弃流井2的一侧设有第二底板11。该第二底板11上设有第一卡槽8及第二卡槽9。导流板7插设在第一卡槽8内的情况下，导水槽6与第一配水槽16连通；在导流板7插设在第二卡槽9内的情况下，导水槽6与第二配水槽23连通。

其中，如图11所示，初期弃流井2的上部空间安装有第一底板3，第一底板3的相对两侧分别安装立板，其中一个立板为第一立板4，另一个立板为第二立板5，第一立板4、第二立板5与第一底板3共同围设形成导流槽13。具体地，如图6所示，第一底板3沿初期弃流井2的横向设置并位于初期弃流井2内靠上的位置。如图4、图5和图11所示，导水槽6整体位于初期弃流井2的上部，导水槽6与初期弃流井2固定连接，接口处保持密闭。当初期弃流井2内的雨水水位逐渐上升至第一底板3后，雨水才能从导水槽6内流出。在初期弃流井2内水位上升的时间内，雨水可以在初期弃流井2内进行初步沉淀。当然，导水槽6也可以与初期弃流井2一体成型。

具体地，如图5、图7和图9所示，过滤区靠近初期弃流井2的一侧设置第二底板11，该第二底板11与形成导水槽6的第一底板3的最低处处于同一水平高度或略低于地第一底板3的最低处。第二底板11位于初期弃流井2的侧壁外侧，第一底板3位于初期弃流井2同一侧壁的内侧。第二底板11和导流板7隔离出导流槽13，从导水槽6内排出的雨水进入导流槽13，根据导流板7的插设位置，雨水径流率先进入不同的配水槽内。

如图9和图11所示，第一卡槽8和第二卡槽9内均安装有密封条10，密封条10用于保证导流板7与第一卡槽8或第二卡槽9连接后处于密封状态，避免漏水。

双向生物滞留设施在运行过程中，定期切换导流板7的安插位置，使导流板7插设在第一卡槽8或第二卡槽9内，从而切换配水槽的出水方向，避免长时间单向运行导致过滤区内的生物滞留填料17渗透性能下降或者堵塞。

本发明实施例提供双向导流设施，借助导流板7与第一卡槽8或第二卡槽9的配合切换雨水进入过滤区的方向。

其中，如图2所示，对应于导流板7设置有第二盖板32，第二盖板32至少覆盖第二底板11。可选的，如图2所示，第二盖板32的长度方向从第一配水槽16的外侧槽壁延伸至第二配水槽23的外侧槽壁，第二盖板32的宽度方向从初期弃流井2的外壁延伸至过滤区的一侧壁。

在本发明一些可选的实施例中，初期弃流井2通过第一管路与第一配水槽16相连，通过第二管路与第二配水槽23相连，第一管路和第二管路上分别设有开关阀门。在初期弃流井2与第一配水槽16相连通的情况下，第一管路上设置的开关阀门处于打开状态，第二管路上设置的开关阀门处于关闭状态。类似的，在初期弃流井2与第二配水槽23相连通的情况下，第二管路上设置的开关阀门处于打开状态，第一管路上设置的开关阀门处于关闭状态。当然，初期弃流井2与第一配水槽16或第二配水槽23的连通方式也可以采用其他手段，对此本发明实施例不做具体限定。

在上述实施例基础上，如图3、图9、图10和图11所示，导流板7为弧形板，弧形板的一端插接于初期弃流井2的外壁并密封连接，弧形板的另一端插接于过滤区的外壁并密封连接。

在本发明一些实施例中，导流板7为平板。在本发明一些优选实施例中，导流板7为弧形板。对应的，第一卡槽8和第二卡槽9为弧形槽，弧形槽的弧形与弧形板的弧形一致。

可以理解的，为防止雨水径流沿连接缝隙渗出，弧形板两端需密封连接。可选的，初期弃流井2的外壁和过滤区的外壁分别设有卡槽，弧形板的两端分别卡装在对应的卡槽内，卡槽内安装有密封条以实现密封。

其中，如图1所示，过滤区的外壁指的是第一挡板15、第二挡板22和隔离板12中的任一个。在初期弃流井2和第一配水槽16连通的情况下，弧形板可以插设在第一挡板15上也可以插设在隔离板12上，只要形成密封即可，对此本发明实施例不做具体限定。类似的，在初期弃流井2和第二配水槽23连通的情况下，弧形板可以插设在第二挡板22上也可以插设在隔离板12上。优选的，在隔离板12的左右两侧分别设置卡槽，弧形板插设在第一卡槽8或第二卡槽9内时，分别与不同的卡槽配合。

本发明所述提供的导流板7为弧形板，借由弧形板减小雨水对导流板7的冲击，以便将初期弃流井2内的雨水径流顺畅引入第一配水槽16或第二配水槽23，提高导流板7的使用寿命。

在上述实施例基础上，如图2所示，初期弃流井2上盖设弃流井雨水箅1和第一盖板31，第一盖板31至少覆盖导水槽6，弃流井雨水箅1覆盖初期弃流井2除第一盖板31之外的区域。

具体地，初期弃流井2对应于导水槽6的区域设置第一盖板31，其他区域设置弃流井雨水箅1，确保雨水能流入初期弃流井2的同时还能有效避免杂质直接进入导流槽13。换言之，初期弃流井2位于弃流井雨水箅1的正下方，初期弃流井2在水平方向的平面投影面积完全覆盖弃流井雨水箅1在水平方向上的投影面积，初期弃流井2未被弃流井雨水箅1覆盖的区域采用第一盖板31覆盖。借由弃流井雨水箅1和第一盖板31实现对初期弃流井2的完全覆盖，同时第一盖板31可以有效阻挡外部垃圾直接进入导水槽6，导致雨水被污染。

在初期弃流井2上安装有弃流井雨水箅1。弃流井雨水箅1的材质可为铸铁或聚氯乙烯或水泥预制等，能有效拦截垃圾等杂物进入生物滞留设施。初期弃流井2上安装弃流井雨水箅1后与道路路缘石豁口(入流口)处道路地表齐平或略低于道路地表，保证道路雨水径流可有效收集进入初期弃流井2。

可选的，弃流井雨水箅1和第一盖板31并行设置，弃流井雨水箅1为规则的方形结构，第一盖板31同样为规则的方板。方板覆盖导水槽6对应的初期弃流井2井口，弃流井雨水箅1覆盖初期弃流井2井口的其他区域。

本发明实施例提供的双向生物滞留设施，初期弃流井2上设有弃流井雨水箅1，弃流井雨水箅1用于拦截垃圾、树枝树叶等大块漂浮物，对进入弃流井内的雨水径流进行初步过滤。第一盖板31用于覆盖保护导水槽6，在导水槽6需要进行维护检修时可以打开进行维护。

在本发明一些实施例中，初期弃流井2的顶部安装弃流井雨水箅1，该弃流井雨水箅1覆盖整个初期弃流井2的顶部。

其中，如图4和图5所示，导水槽6的槽底相对于水平方向向上倾斜，导水槽6的口径沿雨水的流动方向逐渐增大。

如图4和图5所示，导水槽6的槽底相对于初期弃流井2的侧壁向上倾斜设置，初期弃流井2内的雨水水位上升至导水槽6的底部时，雨水径流进入导水槽6。当水量不多时，底部倾斜设置的导水槽6能有效防止雨水倒流。当水量较大时，底部倾斜设置的导水槽6，导水槽6的口径沿雨水的流动方向逐渐增大，在相同流量情况下，导水槽6的口径增大、过流断面增加，有助于降低流速，缓解对导流板7的冲刷。

在上述任一实施例基础上，如图1所示，过滤区的底部设有若干通孔，过滤区内设有挡板20，挡板20将过滤区分隔为第一过滤区19和第二过滤区21。第一过滤区19的底部与第一配水槽16连通，第二过滤区21的底部与第二配水槽23连通，挡板20的顶部与过滤区的顶部之间预留过水空间。

如图1、图3、图7和图8所示，挡板20位于过滤区的中部，以挡板20为界，将过滤区分成第一过滤区19和第二过滤区21两部分。挡板20的两侧分别与初期弃流井2、排水井24外壁固定，且保证密闭不漏水。挡板20的上沿比过滤区两侧的外壁低，从而在挡板20顶部与过滤区顶部之间形成过水空间，以便雨水在其中一个过滤区水位上升后能够排入另一过滤区。

如图1所示，第一挡板15和第二挡板22的底部分别设有若干通孔设，通孔用于连通配水槽和过滤区，以供雨水渗入第一过滤区19或第二过滤区21。如图1和图4所示，通孔呈阵列状分布在过滤区的第一挡板15和第二挡板22。

其中，挡板20的材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯等。

使用时，如图12和图13所示，若初期弃流井2与第一配水槽16相连，降水初期，雨水在初期弃流井2内逐渐上升，从导水槽6经导流槽13汇入第一配水槽16，第一配水槽16内的水位不断上升，雨水通过过滤区底部的通孔进入第一过滤区19，随着第一过滤区19内水位的不断上升，雨水可以通过挡板20顶部进入第二过滤区21，经过第二过滤区21过滤后进入第二配水槽23。若初期弃流井2与第二配水槽23连通，如图14和图15所示，其排水过程与上类似，不再赘述。

本发明实施例提供的双向生物滞留设施，通过设置挡板20，结合过滤区相对外壁底部设置的通孔，可以实现雨水径流在其中一个过滤区首先上向流，然后溢流通过挡板20，再向下流入另一过滤区，使雨水径流以“S”型的方式通过过滤区，从而延长雨水径流的过滤路径，提高设施对雨水径流污染物的净化效果。

在上述实施例基础上，排水井24的顶部高于第一配水槽16、第二配水槽23和过滤区的顶部。第一配水槽16和第二配水槽23分别安装有雨水箅，过滤区的上方设置植被区。

需要说明的是，在第一配水槽16和第二配水槽23分别安装有雨水箅的情况下，第一配水槽16和第二配水槽23的顶部指的是雨水箅的顶面。同样的，若排水井24安装有排水井雨水箅30，则排水井24的顶部指的是排水井雨水箅30的顶面。

其中，雨水箅的材质可为铸铁或聚氯乙烯或水泥预制等。具体地，雨水箅的高度与过滤区的表层齐平。在第一配水槽16与初期弃流井2连通的情况下，若降雨量较大，入流超过过滤区的渗透能力时，雨水从第一配水槽16中漫溢并经过植被区流入第二配水槽23。

使用时，在出现高强度降雨时，配水槽的雨水入流速度超过过滤区的渗透能力，由于排水井24的高度高于第一配水槽16、第二配水槽23和过滤区的顶部，雨水径流从配水槽中溢出后会经过植被区，然后漫流进入另一配水槽。

本发明实施例提供的双向生物滞留设施，雨水首先上向流再而下向流，由于采用双向流结构和先上后下的流通方式，将克服生物滞留设施底部填料首先堵塞且运行维护成本高(设施填料换填)的技术局限，保证生物滞留设施中填料充分利用，避免出现传统生物滞留设施表层填料渗透速率已经衰减超过一个数量级，但下部填料尚未充分利用的情况。

在上述实施例基础上，双向生物滞留设施中，如图3、图7和图8所示，过滤区包括第一挡板15和第二挡板22，第一挡板15和第二挡板22并行设置。第一挡板15和第二挡板22的一端分别与初期弃流井2的外壁密封连接，第一挡板15和第二挡板22的另一端分别与排水井24的外壁密封连接。在第一挡板15和第二挡板22的底部分别设有若干通孔。

第一挡板15和第二挡板22构成过滤区的两相对外壁，其可采用一体成型结构，材质为铸铁或不锈钢等，或采用现场砖砌并水泥砂浆抹面。另外，过滤区还包括隔离板12，隔离板12安装在导流槽13的第二底板11上，导流板7插设在第一卡槽8或第二卡槽9内时，导流板7的端部与隔离板12密封连接。隔离板12用于分隔生物滞留填料17以避免其与雨水接触。由此，第一挡板15和第二挡板22相对，排水井24的外壁与隔离板12相对，第二底板11、隔离板12、第一挡板15、第二挡板22和排水井24的外壁共同围设形成生物滞留填料17的填充空间。

第一挡板15与外壁板14共同组成第一配水槽16，外壁板14为整个双向生物滞留设置的外壁，其与排水井24和初期弃流井2的一外壁抵接。第一挡板15的底部设有通孔，以便连通第一配水槽16与第一过滤区19。第一挡板15可与第二底板11、隔离板12一体成型，其材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯。

第一配水槽16为外壁板14、第一挡板15、初期弃流井2外壁一部分和排水井24外壁一部分共同围合形成的空间。第一配水槽16安装第一雨水箅28。当导流板7插在第一卡槽8时，从导水槽6引入导流槽13内的雨水径流经导流板7进入第一配水槽16，经第一挡板15进入第一过滤区19，经挡板20溢流进入第二过滤区21，再经过第二挡板22流入第二配水槽23，并经第二阀门25进入排水井24，最终通过市政雨水管道26排放。此过程中，第一配水槽16发挥配水槽作用。当导流板7插在第二卡槽9时，雨水径流进入第二配水槽23，与前述过程类似，但流向相反，过滤之后的雨水径流经第一挡板15进入第一配水槽16，此时第一配水槽16发挥集水作用。当降雨量较大时，即初期雨水弃流后，且从入流口进入双向生物滞留设施的径流流量大于其稳定渗透过滤的流量时，雨水径流流入第二配水槽23，第二配水槽23因进水流量超过设计流量，其容积完全被入流雨水径流填满，随着入流持续，雨水径流将漫流通过植被区，横向进入此时作为集水功能的第一配水槽16，此时发挥的是额外收集超标雨水径流的作用，漫溢通过植被区的超标雨水进入第一配水槽16，同样通过第一阀门27进入排水井24，实现超标雨水的排放。

第一过滤区19和第二过滤区21的底部均设置有砾石层18，生物滞留填料17铺设在砾石层18上方，砾石层18的高度高于通孔的最高高度。

生物滞留填料17位于过滤区内，过滤区是双向生物滞留设施的主体部分，也即位于初期弃流井2和排水井24之间的区域。高程上看，生物滞留填料17位于该区域底部敷设的砾石层18(排水层)之上，生物滞留填料17表层的标高与第一配水槽16和第二配水槽23的顶部高程相同或略高于第一配水槽16和第二配水槽23的顶部高程，以确保当出现超标降雨时，从第一配水槽16和第二配水槽23溢流出的径流可通过过滤区的顶部以地表漫溢的方式溢流到另一侧配水槽。生物滞留填料17的功能一是为生物滞留设施过滤净化雨水径流污染提供基质，二是为设施表层种植的植物提供生长条件。

需要说明的是，本发明所采用的生物滞留填料17对填料本身无特殊要求，生物滞留设施通常采用一般填料即可使用，也可采用研究和工程实践中研发的新型材料。

砾石层18位于生物滞留填料17的下方，砾石层18的高度应高于第一挡板15和第二挡板22上最高通孔的高度，以避免砾石层18上方的生物滞留填料17颗粒物从通孔中渗出。

可选的，初期弃流井2的底部与市政污水管道36连通。初期弃流井2与市政污水管道36的连通管上安装弃流井阀门33。

通过控制弃流井阀门33的开关使双向生物滞留设施在容积法弃流或固定流量法弃流两种弃流方式中发挥弃流雨水径流排放控制的作用。比如，初期弃流井2采用容积法弃流，在双向生物滞留设施中设计容积较大的初期弃流井2，使用时，通过控制弃流井阀门33的常闭实现容积法弃流。可以理解的，在使用过程中，也可以通过控制弃流井阀门33的常闭并在清淤时打开以切换至固定流量法弃流。又如，双向生物滞留设施在设计之初拟定固定流量法弃流，使用中，控制弃流井阀门33常开并在清淤时关闭。此时，若初期弃流井2的容积较大，同样可以控制弃流井阀门33常闭以切换至容积法弃流。具体地，两种弃流模式下弃流井阀门33的开关具体如下：

在容积法弃流模式下，初期弃流井2的容积为初期雨水弃流容积，弃流井阀门33常闭。降雨后需要排放弃流的初期雨水时，开启弃流井阀门33，将初期雨水弃流至市政污水管道36。

在流量法弃流模式下，弃流井阀门33常开，实现“小管弃流”，初期弃流井2在整场降雨过程中均弃流某一固定流量径流。在初期弃流井2清淤作业时关闭弃流井阀门33。

在本发明一优选实施例，如图2所示，排水井24上安装有排水井雨水箅30。

当出现高强度降雨，当设施入流超过第一阀门27或第二阀门25的最大过流能力，经植被区漫流、再经过第一阀门27或第二阀门25都不足以排放的雨水径流会在设施表层出现积水，随积水深度的逐步上升，当积水水面达到排水井24上方排水井雨水箅30的高度时，通过排水井雨水箅30溢流排放至排水井24中。无论是通过第一阀门27或第二阀门25排入排水井24，还是通过排水井雨水箅30溢流进入排水井24的雨水径流，均通过与排水井24连通的市政雨水管道26排入市政雨水系统。

排水井雨水箅30位于排水井24上方，当出现高强度降雨，若入流流量远高于设施渗透过滤能力和漫流溢流能力，将在整个设施表层出现积水，如图22和图23所示，此时排水井雨水箅30作为溢流口使用。排水井雨水箅30的材质可为铸铁或聚氯乙烯或水泥预制等。

本发明实施例提供的双向生物滞留设施，若经过第一阀门27或第二阀门25都不足以排放的雨水径流，也就是当雨水入流超过第一阀门27或第二阀门25的最大过流能力，则会在第一配水槽16或第二配水槽23上方出现积水，随积水深度逐步上升，当积水水面达到排水井24上方排水井雨水箅30的高度时，通过排水井雨水箅30溢流排放至排水井24中。无论是通过第一阀门27或第二阀门25排入排水井24，还是通过排水井雨水箅30溢流进入排水井24的雨水径流，均通过排水井24连通的市政雨水管道26排入市政雨水系统。

需要说明的是，该双向生物滞留设施还包括设施基础37，设施基础37可采用现场砖砌并水泥砂浆抹面或采用一体成型结构。设施基础37的材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯。初期弃流井、过滤区、第一配水槽16、第二配水槽23及排水井24均设置在设置基础上。设施基础37形成弃流井、过滤区、第一配水槽16、第二配水槽23和排水井24的底部，为整个设施提供支撑。该第一挡板15、第二挡板22与设施基础37为固定方式连接，且两者连接需做到密封不漏水。

具体地，初期弃流井2和排水井24四个方向上的外壁底部分别与设施基础37固定连接，并保持密闭不漏水。过滤区中第一挡板15、第二挡板22和挡板20的底部分别与设施基础37固定且密封连接。第二挡板22底部与设施基础37固定连接。如图3所示，两个外壁板14的底端与设施基础37固定且密封连接，在外壁板14和第一挡板15之间形成第一配水槽16，在另一外壁板14和第二挡板22之间形成第二配水槽23。初期弃流井2的外壁、排水井24的外壁、第一挡板15、第二挡板22、第二底板11和隔离板12共同围合形成过滤区。挡板20的两端与初期弃流井2的外壁和排水井24的外壁分别抵接。

本发明实施例提供的双向生物滞留设施，具有两种工作模式，在第一工作模式下，如图12所示，导流板7插设在第一卡槽8内，第一阀门27关闭，第二阀门25开启；在第二工作模式下，如图14所示，导流板7插设在第二卡槽9内，第一阀门27开启，第二阀门25关闭。

在整个降雨期间，双向生物滞留设施在第一工作模式下的工作原理详细介绍如下。

当出现降雨事件，且降雨较小时，降雨产流后，如图16所示，初期污染较重的雨水径流通过弃流井雨水箅1排入初期弃流井2。

随着降雨持续，进入初期弃流井2中的雨水径流增加，初期弃流井2中水位上升，当水位超过第一底板3时，雨水径流将通过导水槽6进入导流槽13。雨水径流在导流板7的导流作用下进入第一配水槽16，进入第一配水槽16的雨水径流不断增加，水位上升，进入第一配水槽16的雨水径流通过第一挡板15底部设置的通孔，由下而上分散进入第一过滤区19。随着降雨持续，第一配水槽16中水位持续上升，第一过滤区19内的水位也将逐渐上升。当第一过滤区19内的水位超过挡板20的高程时，如图17所示，在第一配水槽16和第一过滤区19内水位水头差的作用下，雨水径流从第一过滤区19跨越挡板20进入第二过滤区21，雨水径流在第二过滤区21是自上而下渗流，渗流雨水径流从第二挡板22底部的通孔分散进入第二配水槽23，并从呈开启状态的第二阀门25进入排水井24，并由市政雨水管道26排出。

随着降雨持续增大，初期弃流井2和第一配水槽16达到最大滞蓄能力，其容积完全被入流雨水径流填满，此时入流雨水径流将从第一雨水箅28漫出，并以地表漫流形式通过植被区，如图19和图20所示，雨水径流横向经第二雨水箅29流入第二配水槽23，并经呈开启状态的第二阀门25排入排水井24，最终进入市政雨水管道排放。该过程中，雨水径流顺次通过第一配水槽16、第一过滤区19、第二过滤区21和第二配水槽23的渗流过滤路径仍在工作。由于已经处于降雨中后期，初期污染较重的雨水径流已经通过设施最前端初期弃流井2弃流、两个过滤区过滤净化，中后期雨水径流污染程度将对较低，通过地表植被区漫流拦截可进一步净化后排放。

随着降雨的进一步持续，雨水径流量继续增加，初期弃流井2、第一配水槽16和第二配水槽23均达到最大滞蓄能力，其容积完全被入流雨水径流填满。此时设施入流流量超过第二阀门25过流能力，整个设施表层出现积水，随着积水高度逐步上升，当设施表层积水高度超过排水井雨水箅30时，如图22和图23所示，雨水径流经排水井雨水箅30溢流排放至排水井24，由排水井24排入市政雨水管道26。此时，前述渗流过程和地表植被区漫流过程仍在同步工作。因此时属于降雨后期雨水径流，污染较轻，可直接溢流排放。同时，双向生物滞留设施已经对降雨前期的初期雨水污染实现有效控制，此时更侧重排水防涝功能，排水井雨水箅30本身过流能力远可以达到排水管渠系统和内涝防治设计重现期降雨条件下的排水过流能力，可有效保证设施排水安全。

第一工作模式运行一段时间后，打开第二盖板32，将导流板7插设至第二卡槽9，以便切换至第二工作模式，实现对第一过滤区19中生物滞留填料17的冲洗和再生。整个降雨期间，双向生物滞留设施在第二工作模式下的工作原理与第一工作模式下类似，对此不再赘述。第二工作模式下运行一段时间后，再次切换至第一工作模式，以此往复。

两种模式下的切换频率可根据生物滞留设施入流雨水径流污染程度和运行维护条件确定。当入流污染水平较高，可提高切换频率，反之可适当降低，优选的，每一个雨季至少切换一次。运行维护条件较好时，可采用较高切换频率；反之，可采用低频率，建议每个雨季切换次数不低于一次。总之，第一工作模式和第二工作模式的切换频率越高，越有利于生物滞留设施长期保持高效运行效能和渗透能力。

本发明结构设计上，也有利于在双向水流交替作用下实现已附着或堵塞污染物填料的再生。当在第一工作模式时，降雨结束后，如图18、图21和图24所示，第一过滤区19中雨水处于饱和状态，但第二过滤区21中生物滞留填料17中的水将逐步落干，并通过第二挡板22底部的通孔完全排空，且第二配水槽23中存留的雨水也将通过第二阀门25排空。在下一场降雨出现前，空气可以沿第二雨水箅29、第二配水槽23、第二挡板22和第二过滤区21这一路径顺畅流动，也有利于原本堵塞在第二过滤区21内的生物滞留填料17中的污染物与填料风干剥落。同样地，在第二工作模式时，空气可以沿第一雨水箅28、第一配水槽16、第一挡板15和第一过滤区19这一路径顺畅流通，有利于第一过滤区19内生物滞留填料17中的污染物与填料风干剥落。当每次进行工作模式切换时，也将出现两个过滤区同时落干、排空的阶段。每次切换工作模式、每次降雨对生物滞留填料17都是一次干湿交替的过程，均有利于生物滞留填料17内附着的堵塞污染物剥离，有利于生物滞留填料17的再生。

本发明实施例提供的双向生物滞留设施，第一配水槽16和第二配水槽23可以在第一工作模式和第二工作模式下定期清理淤积在配水槽底部的颗粒沉积物。在每个雨季定期打开弃流井雨水箅1，对初期弃流井2底部沉泥进行清淤作业；定期打开第一盖板31，检查导水槽6是否完好；定期清理弃流井雨水箅1、第一雨水箅28、第二雨水箅29和排水井雨水箅30拦截的垃圾、树叶、杂物等；定期打开排水井雨水箅30，清理排水井24底部沉积物等，从而提升整个双向生物滞留设施的过流能力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种双向生物滞留设施，其特征在于，包括初期弃流井、排水井及过滤区，所述过滤区内填充有生物滞留填料，所述初期弃流井与所述排水井设置在所述过滤区的相对两端，所述过滤区的第一侧设有第一配水槽，所述过滤区的第二侧设有第二配水槽，所述第一配水槽和所述第二配水槽均与所述过滤区连通，所述第一配水槽设有与所述排水井连通的第一阀门，所述第二配水槽设有与所述排水井连通的第二阀门；所述初期弃流井的上部空间设有导水槽，所述双向生物滞留设施还包括导流板，所述过滤区靠近所述初期弃流井的一侧设有第二底板，所述第二底板设有第一卡槽及第二卡槽；

在所述导流板插设在第一卡槽内的情况下，所述导水槽与所述第一配水槽连通，以使所述初期弃流井与所述第一配水槽连通；在所述初期弃流井与所述第一配水槽连通的情况下，所述第一阀门关闭，所述第二阀门开启，雨水从所述初期弃流井流入所述第一配水槽，经过所述过滤区进入第二配水槽并从所述第二阀门排入所述排水井；

在所述导流板插设在第二卡槽内的情况下，所述导水槽与所述第二配水槽连通，以使所述初期弃流井与所述第二配水槽连通；在所述初期弃流井与所述第二配水槽连通的情况下，所述第一阀门开启，所述第二阀门关闭，雨水从所述初期弃流井流入所述第二配水槽，经过所述过滤区进入第一配水槽并从所述第一阀门排入所述排水井。

2.根据权利要求1所述的双向生物滞留设施，其特征在于，所述导流板为弧形板，所述弧形板的一端卡接于所述初期弃流井的外壁并密封连接，所述弧形板的另一端卡接于所述过滤区的外壁并密封连接。

3.根据权利要求1所述的双向生物滞留设施，其特征在于，所述初期弃流井上盖设弃流井雨水箅和第一盖板，所述第一盖板至少覆盖所述导水槽，所述弃流井雨水箅覆盖所述初期弃流井除所述第一盖板之外的区域。

4.根据权利要求1所述的双向生物滞留设施，其特征在于，所述导水槽的槽底相对于水平方向向上倾斜，所述导水槽的口径沿所述雨水的流动方向逐渐增大。

5.根据权利要求1至4任一项所述的双向生物滞留设施，其特征在于，所述过滤区的底部设有若干通孔，所述过滤区内设有挡板，所述挡板将所述过滤区分隔为第一过滤区和第二过滤区，所述第一过滤区的底部与所述第一配水槽连通，所述第二过滤区的底部与所述第二配水槽连通，所述挡板的顶部与所述过滤区的顶部之间预留过水空间。

6.根据权利要求5所述的双向生物滞留设施，其特征在于，所述排水井的顶部高于所述第一配水槽、所述第二配水槽和所述过滤区的顶部，所述第一配水槽和所述第二配水槽分别安装有雨水箅，所述过滤区的上方设置植被区。

7.根据权利要求5所述的双向生物滞留设施，其特征在于，所述第一过滤区和所述第二过滤区的底部均设置有砾石层，所述生物滞留填料铺设在所述砾石层上方，所述砾石层的高度高于所述通孔的最高高度。

8.根据权利要求1所述的双向生物滞留设施，其特征在于，所述初期弃流井的底部与市政污水管道连通，在所述初期弃流井与所述市政污水管道的连通管上安装有弃流井阀门。

9.根据权利要求1所述的双向生物滞留设施，其特征在于，所述排水井上安装有排水井雨水箅。

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