CN117418603A - 一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雨水排水技术领域，尤其涉及一种滞‑净‑排组合式城市道路雨水排水装置及方法，包括透水铺装、雨水排水箱涵、下凹式绿地、路缘石开口、生物滞留带、溢流井。人行道采用透水铺装，透水铺装下方设雨水排水箱涵，雨水排水箱涵截面为方形，其顶板上均匀开孔。人行道与非机动车道之间绿化带采用下凹式绿地。非机动车道、机动车道初期雨水通过路缘石开口排入机非隔离带中的生物滞留带，经滞留净化后通过生物滞留带底部铺设的穿孔管流入溢流口，超过生物滞留带滞蓄能力的雨水径流首先排入溢流口，溢流口通过管道与溢流井连接，超过溢流口排水能力的雨水径流排入溢流井，溢流井与雨水排水箱涵连接。该城市道路雨水排水装置及方法可有效控制雨水径流污染，缓解城市道路积水内涝。

Description

一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置及方法

技术领域

本发明涉及雨水排水技术领域，具体为一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置及方法。

背景技术

随着城市化进程加快，城市不透水面积增加，由极端降雨引发城市内涝事件。同时雨水径流污染已成为城市水体污染物的主要来源之一。城市道路作为连接交通的纽带，一般占城市建设用地的15-20％，但其产生的雨水径流污染却占到城市雨水径流污染负荷总量的50-60％，此外，由于城市道路竖向一般低于周围建设用地，强降雨时城市道路也是积水内涝的频发和重灾区域。目前我国城市道路排水方式主要采用边沟-雨水口-管道(泵站)-受纳水体的直排方式，未考虑雨水径流污染的控制，并且雨水排水管道设计标准偏低(设计重现期一般为3-5年一遇)。当前城市道路雨水口一般采用雨水篦子截留雨水径流中的植物落叶等，防止其堵塞雨水排水管道，但其对雨水径流中的颗粒物、溶解性污染物无法进行有效控制，尤其是雨水径流中的颗粒物排入雨水排水管道后常常导致管道堵塞。此外，城市道路人行道相邻绿化带一般种植乔木、灌木等行道树，随着树龄的增加，植物根系经常深入人行道，破坏人行道的结构，甚至影响人行道的正常通行。

针对道路绿化带养护需要大量浇灌用水、道路雨天积水严重无法进行快速的处理，CN115821678A公开了一种装配式道路排水系统。其包括绿化带、路肩、种植槽、排水沟。雨水通过排水井进入绿化带后，被土壤和植被过滤、净化，再渗入蓄水层，雨水积累到一定高度后进入排水沟快速排出。但该排水系统仅涉及绿化带与排水管道，达到利用积水对绿化带植被进行水分供养的效果，同时径流污染无法进行控制流出，造成路面积水，且未考虑道路其余部分排水方式和极端降水情况下道路积水快排问题，存在一定局限性。针对上述问题，提出了一种具有雨水径流污染控制和超标雨水径流快速排放功能的新型城市道路雨水排水构造，可有效削减雨水径流污染，并缓解城市道路积水内涝。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置及方法，可以截留净化城市道路初期雨水，并在强降雨条件下可快速排放路面雨水；同时人行道路缘石、雨水排水箱涵及下凹式绿地种植池可采用装配式一体化构造，便于施工安装。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，包括：

透水铺装面层，所述透水铺装面层下方依次设置有级配碎石层和排水层，所述级配碎石层和排水层置于雨水排水箱涵内侧；

雨水排水箱涵，所述雨水排水箱涵的侧壁连接有顶板承托牛角，雨水排水箱涵外延侧壁作为透水铺装侧壁，且另一侧雨水排水箱涵侧壁连接下凹式绿地“L”型种植池，所述“L”型种植池和雨水排水箱涵为一体化构造；

下凹式绿地，下凹式绿地12结构自上而下为种植层和排水层，所述下凹式绿地中间隔种植行道树，所述行道树种植位置应避让汇水管，所述下凹式绿地种植土表层高度宜低于人行道路面15-20cm，所述下凹式绿地设置有溢流口，所述溢流口的一侧通过排水管连接雨水排水箱涵。

进一步地，所述人行道间隔设置雨水排水箱涵检查井，所述检查井包括井盖和混凝土内壁，所述检查井下方设置有沉积槽，所述沉积槽深度宜30-50cm，形状为方形，宽度与雨水排水箱涵宽度相同，所述检查井位置与汇水管管对齐。

进一步地，所述雨水排水箱涵由带有透水孔的顶板和雨水排水箱涵底部组成，所述顶板安装时放置在顶板承托牛角上，且透水孔直径小于排水层砾石直径。

进一步地，所述透水铺装级配碎石层采用粒径3-20mm级配砾石，所述排水层采用粒径30-50mm砾石，所述透水铺装面层、级配碎石层、排水层厚度宜分别为60-100mm、300-500mm、100-150mm。

进一步地，所述下凹式绿地排水层采用粗砾石，所述种植层填充种植土。

进一步地，所述下凹式绿地和人行道采用混凝土挡板分隔，所述混凝土挡板上边缘和人行道平齐，所述下凹式绿地非行道树区间段采用底部穿孔的混凝土挡板，行道树区间段采用底部无穿孔的混凝土挡板。

进一步地，所述机动车道、非机动车道间设置机非隔离带，机非隔离带采用生物滞留带，所述生物滞留带构造自上而下依次为种植土层、填料层和排水层，所述生物滞留带表面宜低于路面10-20cm，所述排水层的内部设有穿孔管，所述穿孔管通过管道与溢流井贯通连接，所述穿孔管使用透水土工布包裹。

进一步地，所述溢流通道分为溢流井和溢流口，所述溢流通道高度高于生物滞留带表层，且应低于路面，所述溢流口通过管道与溢流井连通。

进一步地，所述生物滞留带和机动车道之间设有路缘石，所述路缘石等间距设置开口，开口形状为长方形。

上述一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置的排水方法，包括如下步骤：

降雨时，人行道雨水渗入透水铺装面层，然后依次穿过级配碎石层、排水层后，通过透水孔进入雨水排水箱涵，人行道表面产生雨水径流流向下凹式绿地，雨水在下凹式绿地中下渗并在排水层汇集，通过混凝土挡板底部透水孔流入透水铺装排水层后通过雨水排水箱涵顶板透水孔流入雨水排水箱涵。降雨时可以利用透水铺装级配碎石层、排水层及下凹式绿地表层空间滞蓄雨水，超过下沉式绿地滞蓄能力的雨水直接流入凹式绿地中的溢流口，后通过管道流入雨水排水箱涵，机动车道、非机动车道雨水径流延道路横坡坡向流入生物滞留带，初期雨水进入生物滞留带，经过种植土层、填料层截留净化后，在排水层汇入穿孔管，后流入溢流井；

随降雨过程进行，在生物滞留带表面产生积水，积水高度达到溢流口后，雨水进入溢流口汇入雨水排水箱涵；在中小雨情况下，积水通过溢流口溢流；在大雨暴雨情况下，积水通过溢流口和溢流井溢流；

道路雨水进入溢流井后通过汇水管进入雨水排水箱涵。

综上所述，本发明至少具有如下有益效果:

本发明中，雨水排水箱涵和相邻人行道侧下凹式绿地种植池采用装配式一体化设计，便于安装施工。

本发明中，人行道、下凹式绿地、非机动车道之间分别采用混凝土板隔断，可有效防止行道树根系侵入两侧路基。

本发明中，雨水排水箱涵具有良好排水能力，同时能够利用雨水排水箱涵容积调蓄雨水。

本发明中，城市道路初期雨水通过路缘石开口进入生物滞留带后，经过滤、净化后再排入雨水排水箱涵，超过生物滞留带滞蓄能力的雨水通过溢流口、溢流井直接排入雨水排水箱涵。

本发明实现了对雨水径流水质和水量的时空分级控制。在空间分级方面，人行道采用透水铺装，实现雨水的促渗减排。非机动车道、机动车道雨水均排入生物滞留带，实现雨水径流的滞留、净化和排放。在时间方面，降雨初期，人行道透水铺装不产流，非机动车道和机动车道初期雨水排入生物滞留带净化。峰值时刻，透水铺装产生雨水径流排入下凹式绿地，溢流排入雨水排水箱涵，非机动车道和机动车道雨水径流通过溢流口和溢流井排放至雨水排水箱涵。

附图说明

图1为本发明的1-1剖面结构示意图；

图2为本发明的2-2剖面结构示意图之一；

图3为本发明的平面管道结构示意图；

图4为本发明的顶板承托牛角结构示意图；

图5为本发明的沉积槽结构示意图；

图6为本发明的雨水排水箱涵顶板示意图；

图7为本发明的下凹式绿地穿孔混凝土板结构示意图。

图中：1、透水铺装面层；2、透水铺装级配碎石层；3、雨水排水箱涵外延侧壁；4、排水层；5、顶板；6、顶板承托牛角；7、雨水排水箱涵；8、沉积槽；9、井盖；10、混凝土内壁；11、混凝土挡板；12、下凹式绿地；13、“L”型种植池；14、汇水管；15、种植土层；16、填料层；17、路缘石；18、溢流井；19、穿孔管；20、排水层；21、透水孔；22、孔混凝土挡板；23、下凹式绿地排水层；24、溢流口；25、开口；26、管道；27、检查井；28、溢流口；29、种植层；30、下凹式绿地排水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，以透水铺装面层采用透水砖的情况为例，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做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”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。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”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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。

如图1-图7所示，本发明提出的道路雨水排水结构，包括：

透水铺装面层1，透水铺装面层1下方依次设置有级配碎石层和透水铺装排水层4，级配碎石层和透水铺装排水层4置于雨水排水箱涵外延侧壁3内侧，雨水排水箱涵顶板5的上部；级配碎石层采用粒径8-16mm级配砾石，排水层4采用粒径大于50mm砾石，透水铺装面层1、级配碎石层、排水层4厚度分别为100mm、500mm、100mm。

雨水排水箱涵7，雨水排水箱涵7的侧壁连接有顶板承托牛角6，雨水排水箱涵外延侧壁3作为透水铺装侧壁，且另一侧雨水排水箱涵7侧壁连接下凹式绿地“L”型种植池13，“L”型种植池13内侧两部分和雨水排水箱涵7为装配式一体化构造，种植池侧壁上边缘和人行道平齐，作为非机动车道侧路缘石17，限制树根向非机动道路侧生长；

下凹式绿地12，下凹式绿地12结构自上而下为种植层29、排水层4，排水层4采用粗砾石，种植层29填充种植土。下凹式绿地12中间隔种植行道树，行道树种植位置应避让汇水管14，下凹式绿地12种植土表层高度宜低于人行道路面10-15cm，下凹式绿地12顶部设置有溢流口28，溢流口28的一侧通过排水管30连接雨水排水箱涵3。

下凹式绿地行道树区间段使用无穿孔混凝土挡板11，防止行道树根系向人行道透水铺装侧延伸，破坏人行道，下凹式绿地非行道树区间段使用底部穿孔的混凝土挡板11，下渗雨水可以流入透水铺装排水层。混凝土挡板上边缘和人行道平齐。

雨水排水箱涵7由带有透水孔21的顶板5和雨水排水箱涵底部组成，顶板5安装时放置在顶板承托牛角6上，且透水孔21开孔孔径小于排水层4砾石直径。

人行道间隔设置雨水排水箱涵检查井27，如图4、图5所示，检查井27包括井盖9，混凝土内壁10，检查井27下方应设置沉积槽8，沉积槽深30cm，形状为方形，宽度与雨水排水箱涵7宽度相同。检查井设置位置应与汇水管14对齐。

非机动车道、机动车道铺设时设有横坡，坡面向机非隔离带，路面横坡度宜采用1.5％～2％。产生地表径流时，雨水延坡面汇入生物滞留带。

机动车道和非机动车道之间设置机非隔离带，机非隔离带采用生物滞留带，生物滞留带构造自上而下依次为种植土层15、填料层16和生物滞留带排水层20，生物滞留带表面宜低于路面10-15cm，排水层20的内部设有横向穿孔管19，穿孔管19通过管道26与溢流井18贯通连接，穿孔管19使用透水土工布包裹。

生物滞留带中溢流口分为大尺寸长方形溢流井18和溢流口24,溢流口28高度高于生物滞留带表层，溢流口24通过管道26的一端与溢流井18连通。

机隔离带、非隔离带和行车道之间设有路缘石17，路缘石17等间距设置开口25，开口25形状为长方形，路缘石17两侧豁口位置不对齐，防止雨水串流。

路缘石17豁口附近宜增大边坡，加强收水能力。路缘石17两侧豁口位置不对齐，防止雨水串流。

降雨时，人行道雨水渗入透水铺装面层1在级配碎石层汇集后通过透水孔21进入雨水排水箱涵7，人行道表面产生雨水径流流向下凹式绿地12，雨水在下凹式绿地12中下渗并在排水层4汇集，通过混凝土挡板11底部透水孔21流入透水铺装排水层4，在通过透水孔21进入雨水排水箱涵7。降雨时可以利用透水铺装级配碎石层、排水层4及下凹式绿地12表层空间滞蓄雨水，超过其滞蓄能力的雨水通过下凹式绿地12中的溢流口28直接流入雨水排水箱涵7，机动车道、非机动车道雨水径流延道路横坡坡向流入生物滞留带，初期雨水进入生物滞留带，经过种植土层15、填料层16截留净化后，在生物滞留带排水层20汇入横向穿孔管19，后流入溢流井18；

随降雨过程进行，在生物滞留带表面产生积水，积水高度达到溢流后，雨水通过溢流口直接进入溢流井18；

在中下雨情况下，积水情况如图2所示，积水通过溢流口24溢流；

在大雨暴雨情况下，积水情况如图1所示，积水通过溢流口24和溢流井18溢流；

道路雨水进入溢流井18后通过汇水管14进入雨水排水箱涵7。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于，包括：

透水铺装面层(1)，所述透水铺装面层(1)下方依次设置有级配碎石层(2)和排水层(4)，所述级配碎石层(2)和排水层(4)置于雨水排水箱涵(7)内侧；

雨水排水箱涵(7)，所述雨水排水箱涵(7)的侧壁连接有顶板承托牛角(6)，雨水排水箱涵外延侧壁(3)作为透水铺装侧壁，且另一侧雨水排水箱涵侧壁连接下凹式绿地“L”型种植池(13)，所述“L”型种植池(13)和雨水排水箱涵(3)为一体化构造；

下凹式绿地(12)，下凹式绿地12结构自上而下为种植层(29)和排水层(23)，所述下凹式绿地(12)中间隔种植行道树，所述行道树种植位置应避让汇水管(14)，所述下凹式绿地(12)种植土表层高度宜低于人行道路面15-20cm，所述下凹式绿地(12)设置有溢流口(28)，所述溢流口(28)的一侧通过排水管(30)连接雨水排水箱涵(7)。

2.根据权利要求1所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于：所述人行道间隔设置雨水排水箱涵检查井(27)，所述检查井(27)包括井盖(9)和混凝土内壁(10)，所述检查井(27)下方设置有沉积槽(8)，所述沉积槽(8)深度宜30-50cm，形状为方形，宽度与雨水排水箱涵(7)宽度相同，所述检查井(27)位置与汇水管(14)管对齐。

3.根据权利要求2所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于：所述雨水排水箱涵(7)由带有透水孔的顶板(5)和雨水排水箱涵底部组成，所述顶板(5)安装时放置在顶板承托牛角(6)上，且透水孔(21)直径小于排水层(4)砾石直径。

4.根据权利要求1所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于：所述透水铺装级配碎石层(2)采用粒径3-20mm级配砾石，所述排水层(4)采用粒径30-50mm砾石，所述透水铺装面层(1)、级配碎石层(2)、排水层(4)厚度宜分别为60-100mm、300-500mm、100-150mm。

5.根据权利要求3所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于：所述下凹式绿地排水层(23)采用粗砾石，所述种植层(29)填充种植土。

6.根据权利要求3所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于：所述下凹式绿地(12)和人行道采用混凝土挡板(11)分隔，所述混凝土挡板(11)上边缘和人行道平齐，所述下凹式绿地(12)非行道树区间段采用底部穿孔的混凝土挡板(11)，行道树区间段采用底部无穿孔的混凝土挡板(11)。

7.根据权利要求6所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于：机动车道、非机动车道间设置机非隔离带，机非隔离带采用生物滞留带，所述生物滞留带构造自上而下依次为种植土层(15)、填料层(16)和排水层(4)，所述生物滞留带表面宜低于路面10-20cm，所述排水层(20)的内部设有穿孔管(19)，所述穿孔管(19)通过管道(26)与溢流井(18)贯通连接，所述穿孔管(19)使用透水土工布包裹。

8.根据权利要求7所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于：所述溢流通道分为溢流井(18)和溢流口(24)，所述溢流通道高度高于生物滞留带表层，且应低于路面，所述溢流口(24)通过管道(26)与溢流井(18)连通。

9.根据权利要求8所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置，其特征在于：所述生物滞留带和机动车道之间设有路缘石(17)，所述路缘石(17)等间距设置开口(25)，开口(25)形状为长方形。

10.一种根据权利要求9所述的一种滞-净-排组合式城市道路雨水排水装置的排水方法，其特征在于：

降雨时，人行道雨水渗入透水铺装面层(1)，然后依次穿过级配碎石层(2)、排水层(4)后，通过透水孔(21)进入雨水排水箱涵(7)，人行道表面产生雨水径流流向下凹式绿地(12)，雨水在下凹式绿地(12)中下渗并在排水层(4)汇集，通过混凝土挡板(11)底部透水孔(21)流入透水铺装排水层(4)后通过雨水排水箱涵顶板(5)上的透水孔(21)流入雨水排水箱涵(7)；降雨时可以利用透水铺装级配碎石层(2)、排水层(4)及下凹式绿地(12)表层空间滞蓄雨水，超过下沉式绿地滞蓄能力的雨水直接流入凹式绿地(12)中的溢流口(28)，后通过管道(26)流入雨水排水箱涵(7)，机动车道、非机动车道雨水径流延道路横坡坡向流入生物滞留带，初期雨水进入生物滞留带，经过种植土层(15)、填料层(16)截留净化后，在排水层(4)汇入穿孔管(19)，后流入溢流井(18)；

随降雨过程进行，在生物滞留带表面产生积水，积水高度达到溢流口后，雨水进入溢流口汇入雨水排水箱涵(7)；在中小雨情况下，积水通过溢流口(24)溢流；在大雨暴雨情况下，积水通过溢流口(24)和溢流井(18)溢流；

道路雨水进入溢流井(18)后通过汇水管(14)进入雨水排水箱涵(7)。