CN205398233U - 一种适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园，包括由上而下依次设置的覆盖层、种植土壤层、砂层、砾石层，以及穿孔管、溢流井和防水土工布或防渗膜，所述穿孔管埋设于所述砾石层中、且一端向上弯曲进入所述砂层并与所述溢流井的中部连通，所述溢流井的底部伸入所述砾石层、并与市政雨水管道连通、顶端高出所述覆盖层，所述防水土工布或防渗膜将所述覆盖层、种植土壤层、砂层、砾石层与外界土壤隔离开来。本实用新型通过改良高粘性土壤的渗透性与通透性，采用出水管上弯等措施，具有强化脱氮、防止雨水短流、方便与下游埋深较浅雨水排放设施的竖向连接等功能，适合高粘性土壤高地下水位地区的应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及市政工程技术领域，具体涉及一种适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园。
背景技术
随着我国城市化率的不断提高，以及大中城市人口的持续聚集，城市面积越来越大，人口密度也越来越大，因此，城市中的河道面积大幅减小，而且原有的大量绿地与农业用地被钢筋混凝土房屋、柏油马路等城市建筑所取代，从而严重影响了水体渗透。同时，我国的排水标准比较低，排水系统够不完善，从而容易造成雨天时的地表径流污染、地面严重积水等现象。相对于投资大、成本高的传统市政排水设施改造与建设，运用雨水花园来处理降雨径流和径流污染，是更加经济的方案，而且还能美化城市、净化空气。
雨水花园是自然形成的或人工挖掘的浅凹绿地，具体来说就是一套雨水净化系统，通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化，并使之逐渐渗入土壤，涵养地下水。利用雨水花园，可以重新恢复地上地下的水循环系统，改善城市环境、改善城市水资源调配。
目前，国内大部分雨水花园适合在北方砂性土壤条件下使用，并未考虑在高粘性土壤区域实施时原始土壤可能存在渗透速率不足的问题，或者即使考虑也未给出足够详细的填料组成比例，或者填料组成未充分考量应用的经济性问题(譬如大量使用石英砂)；另一方面，特别考虑脱氮功能的雨水花园非常少见，即使考虑到脱氮，也存在雨水短流的风险。
因此，针对以上不足，需要提供一种能适合高粘性土壤、高地下水位地区应用，而且具有脱氮功能的雨水花园。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园，通过改良高粘性土壤的渗透性与通透性，采用出水管上弯等措施，具有强化脱氮、防止雨水短流、方便与下游埋深较浅雨水排放设施的竖向连接等的功能，适合高粘性土壤高地下水位地区的应用。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园，包括由上而下依次设置的覆盖层、种植土壤层、砂层、砾石层，以及穿孔管、溢流井和防水土工布，所述穿孔管埋设于所述砾石层中、且一端向上弯曲进入所述砂层并与所述溢流井的中部连通，所述溢流井的底部伸入所述砾石层、并与市政雨水管道连通、顶端高出所述覆盖层，所述防水土工布或防渗膜将所述覆盖层、种植土壤层、砂层、砾石层与外界土壤隔离开来。
根据以上方案，所述覆盖层由细石铺设而成，厚度为5～10cm，所述细石的粒径为0.5～1cm。
根据以上方案，所述种植土壤层包括改良的高粘性土壤以及种植于所述改良的高粘性土壤中植被，所述种植土壤层的厚度为30～60cm，所述改良的高粘性土壤为在原生态高粘性土壤中掺加通沟砂和有机质废弃物。
根据以上方案，所述有机质废弃物包括木屑、秸秆、谷壳、树叶、豆渣、厨余垃圾等。
根据以上方案，所述穿孔管上设有若干通流孔，所述通流孔的孔径为1～2cm，所述穿孔管的管径为10～20cm。
根据以上方案，所述溢流井的顶端高出所述覆盖层5～15cm、管径为50～80cm。
根据以上方案，所述砂层的厚度为10～15cm，所述砾石层的厚度为30～50cm。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型通过使用通沟砂和木屑、秸秆、谷壳等有机质废弃物掺加到高粘性土壤中，不仅改良了原生态高粘性土壤的渗透性和通透性，也为反硝化反应提供了丰富优质可利用的碳源，能促进反硝化反应(脱氮)快速稳定地发生；
2)本实用新型的穿孔管(即出水管)进行上弯出水，为反硝化反应提供较好的缺氧环境，这不仅避免了直接抬高出水管造成的雨水短流风险，而且也更方便雨水花园出水通过重力排放至下游的埋深较浅(高地下水位区域设计时经常如此考虑)的市政雨水管网；
3)本实用新型实现了通沟砂、秸秆、谷壳等废弃物的变废为宝，提升了雨水花园实施的经济效益。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1、覆盖层；2、种植土壤层；3、砂层；4、砾石层；5、穿孔管；6、防水土工布；7、溢流井；8、市政雨水管道。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。
本实用新型提供一种适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园，包括由上而下依次设置的覆盖层1、种植土壤层2、砂层3、砾石层4，以及穿孔管5、溢流井7和防水土工布6，所述穿孔管5埋设于所述砾石层4中、且一端向上弯曲进入所述砂层3并与所述溢流井7的中部连通，所述溢流井7的底部伸入所述砾石层4、并与市政雨水管道8连通、顶端高出所述覆盖层1，所述防水土工布6将所述覆盖层1、种植土壤层2、砂层3、砾石层4与外界土壤隔离开来。
进一步地，所述覆盖层1由细石铺设而成；所述种植土壤层2包括改良的高粘性土壤以及种植于所述改良的高粘性土壤中植被，所述改良的高粘性土壤为在原生态高粘性土壤中掺加通沟砂和有机质废弃物木屑、秸秆、谷壳；所述穿孔管5上设有若干通流孔。
优选地，所述覆盖层1的厚度为5～10cm，所述细石的粒径为0.5～1cm；所述种植土壤层2的厚度为30～60cm；所述穿孔管5的管径为10～20cm，所述通流孔的孔径为1～2cm；所述溢流井7的顶端高出所述覆盖层15～15cm、管径为50～80cm；所述砂层3的厚度为10～15cm；所述砾石层4的厚度为30～50cm。
所述有机质废弃物还可以是树叶、豆渣、厨余垃圾等其他有机废物，所述防水土工布6也可用防渗膜替代。
所述溢流井7的顶端高出所述覆盖层，可以确保初期雨水能完整通过本实用新型的各层物料，起到去除污染物的作用。而当雨量过大，大于渗流速度时，会导致本实用新型的表层雨水越积越多，一旦超过所述溢流井7的顶端时，便能直接从所述溢流井7导入所述市政管道8，从而不至于使雨水积累太多，甚至影响地面径流，形成地面积水。这样的设计既使污染物较多的初期雨水得到了有效处理，又不至于在雨量过大时使地面形成积水，一举两得。
雨水花园通常为凹陷式设计，比周围地面低20～30cm，需要汇集比其自身面积大10～20倍的区域雨水，为满足其雨水处理能力，减少溢流量，种植层需要满足一定的渗滤速度。这在国内高粘性土壤区域(譬如长三角区域)直接使用土壤作为填料不能满足要求，需要进行土壤改良，本实用新型给出了一种技术经济性较好的改造方案。
我国是全球三大氮沉降集中区，雨水径流中的氮浓度较高，譬如道路径流总氮浓度有时高达20～30mg/L，而传统雨水花园对总氮(TN)的去除效果较差，有时甚至因为填料中氮元素的释放反而出现氮浓度提升的情况。在目前城镇污水处理厂普遍要求改造提标至一级标准(对应的TN排放标准为15～20mg/L)的大形势下，提高雨水花园的脱氮能力很有意义。本实用新型给出了一种新型强化脱氮模式。
考虑到植物种植、过滤和渗透排水等功能要求，雨水花园的深度一般超过80cm。但在高水位地区(雨季时地下水埋深可能少于50cm)，传统雨水地下收集传输设施(譬如雨水口和小区内雨水管道)均在满足覆土深度的条件下尽量减少埋深以减少造价和降低地下水入渗的风险。对于已建区域的海绵城市改造工程，为减少施工难度和成本，雨水花园设施出水应尽可能就近依重力排入已有雨水收集设施；在高地下水位区域的工程实践中，经常碰到雨水花园底部标高低于已有雨水收集设施底部标高的困难。本实用新型的底部排水管上弯排放方式提供了解决以上困难的可行途径。
以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本实用新型进行修改或者同等替换，但不脱离本实用新型精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。
Claims (4)
1.一种适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园，其特征在于，包括由上而下依次设置的覆盖层(1)、种植土壤层(2)、砂层(3)、砾石层(4)，以及穿孔管(5)、溢流井(7)和防水土工布或防渗膜(6)，所述穿孔管(5)埋设于所述砾石层(4)中、且一端向上弯曲进入所述砂层(3)并与所述溢流井(7)的中部连通，所述溢流井(7)的底部伸入所述砾石层(4)、并与市政雨水管道(8)连通、顶端高出所述覆盖层(1)，所述防水土工布或防渗膜(6)将所述覆盖层(1)、种植土壤层(2)、砂层(3)、砾石层(4)与外界土壤隔离开来。
2.根据权利要求1所述的适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园，其特征在于，所述覆盖层(1)由细石铺设而成，厚度为5～10cm，所述细石的粒径为0.5～1cm。
3.根据权利要求1所述的适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园，其特征在于，所述穿孔管(5)上设有若干通流孔，所述通流孔的孔径为1～2cm，所述穿孔管(5)的管径为10～20cm。
4.根据权利要求1所述的适合高粘性土壤高地下水位的强化脱氮雨水花园，其特征在于，所述溢流井(7)的顶端高出所述覆盖层(1)5～15cm、管径为50～80cm。
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