CN208235696U - 一种基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统 - Google Patents

一种基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统 Download PDF

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张建伟
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张跃进
王现中
司发旺
曾明雄
陈少华
高朋
侯宝磊
张伟
霍祥宏
申雍庆
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Abstract

本实用新型涉及一种基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,包括池体,池体的边坡上铺设有降低地表径流的雨水滞留层;池体的底部在原状开挖土层向上依次铺设有砾石层、透水土工布、砂层、人工填料层、植被种植土层、树皮覆盖层、碎石层以及卵石层;池体内低水位处设有溢流井,溢流井的底部设有出水口,出水口连接雨水溢流管道,雨水溢流管道铺设在砾石层内;雨水溢流管道连接市政雨水管网;砾石层内铺设有净化雨水收集透水管,净化雨水收集透水管连接下一级初级雨水收集管网。本实用新型结构吸水及渗透能力强,能够对排入的水体分层净化,提高雨水花园的净化能力,保证从排水管排出的水质可直接用于道路和绿化喷洒,避免雨水花园内发生较严重的积水现象。

Description

一种基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统
技术领域
本实用新型属于城市雨水净化技术领域,特别是涉及一种基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统。
背景技术
我国是一个水资源严重缺乏的国家,据统计全国600余座城市中,50%以上的城市缺水,近20%的城市严重缺水。近年来,随着城市化建设的高速发展,城市绿地面积逐渐减小,原本具有涵养水源功能的绿地、湿地、沟渠等区域大部分演化为硬化地面,致使城市在面临强降雨时仅能依靠市政管网排水,造成内涝灾害频发、径流污染严重;而暴雨过后却又陷入干燥缺水的窘境,热岛效应显著。“逢雨必涝、雨后即旱”的现象使得城市水生态面临着两个极端:一方面是城市内涝严重,雨洪管理成为影响城市发展的安全隐患;另一方面则是大部分城市缺水严重,水资源供应严重不足,尤其是干旱期严重缺水与丰雨期大量雨水外排、排水系统不堪重负的矛盾日益严重。
随着城市化进程的加快,城市内涝灾害,水环境的污染与资源短缺也随之而来,于是海绵城市理念应运而生。在2012年4月的《2012低碳城市与区域发展科技论坛》上,“海绵城市”概念首次提出,海绵城市是新一代城市雨洪管理概念,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”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水释放并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中,应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性,协调给水、排水等水循环利用各环节,并考虑其复杂性和长期性。
国务院办公厅2015年10月印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》(以下简称《指导意见》),部署推进海绵城市建设工作。
《指导意见》指出,建设海绵城市,统筹发挥自然生态功能和人工干预功能,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式,有利于修复城市水生态、涵养水资源,增强城市防涝能力,扩大公共产品有效投资,提高新型城镇化质量,促进人与自然和谐发展。
从2015年起,城市新区要全面落实海绵城市建设要求;老城区要结合棚户区和城乡危房改造、老旧小区有机更新等,以解决城市内涝、雨水收集利用、黑臭水体治理为突破口,推进区域整体治理,逐步实现小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。建立工程项目储备制度,避免大拆大建。推进海绵型建筑和相关基础设施建设。推广海绵型建筑与小区、海绵型道路与广场,推进城市排水防涝设施建设和易涝点改造,实施雨污分流,科学布局建设雨水调蓄设施。推进公园绿地建设和自然生态修复。推广海绵型公园和绿地,消纳自身雨水,并为蓄滞周边区域雨水提供空间。加强对城市坑塘、河湖、湿地等水体的保护与生态修复。
雨水花园是在海绵城市的理念下发展起来的,其利用自然形成的或人工挖掘的浅凹绿地,用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水,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,或使之补给景观用水、厕所用水等城市用水,是一种生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。这样以来能够改变传统的雨水排放模式,在雨洪管理上充分接近自然生态,减少地表径流和雨水的就地下渗并做到中水回用。雨水花园通过绿地渗透作用形成低洼地势,利用植物及其他结构型基质来控制雨水径流。即在构建雨水利用及生态安全格局的同时也从单纯的工程技术层面转向与景观生态设计紧密结合。
但是现有雨水花园的结构众多,但是都存在一个缺陷的渗水能力有限,若遇到暴雨或特大洪水,雨水会来不及渗透到地下而溢出到硬化的路面,形成地面径流后流入污水渠后,不仅浪费水资源,还增加了污水厂处理污水的工作量;而且净化能力有限,从雨水花园渗透排出的水体不能达到生活杂用水标准。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理,吸水及渗透能力强,能够对排入的水体分层净化,提高雨水花园的净化能力,保证从排水管排出的水质可直接用于道路和绿化喷洒,渗水率高和排水效率高,避免雨水花园内发生较严重的积水现象的基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
一种基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,其特征在于:包括池体,所述池体的周边设有坡度不大于12%的边坡,所述边坡上铺设有降低地表径流的雨水滞留层;所述雨水滞留层的厚度为300mm,
所述池体的底部在原状开挖土层向上依次铺设有砾石层、透水土工布、砂层、人工填料层、植被种植土层、树皮覆盖层、碎石层以及卵石层;
其中所述砾石层由粒径为20mm~50mm的砾石铺设而成,砾石层的铺设厚度为250mm~300mm;
所述砂层由粒径为0.35mm~0.5mm的水洗砂铺设而成,砂层的厚度为100~120mm;
所述人工填料层由火山岩、分子筛或者硅藻土铺设而成,人工填料层厚度为 300-500mm;
所述植被种植土层的厚度为300-500mm;
所述树皮覆盖层的厚度为50~80mm;
所述碎石层由粒径为10-30mm的碎石铺设而成;厚度为80~100mm碎石层;
所述卵石层采用粒径为80mm~150mm,并且均匀散铺在碎石层的上表面,占池底面积的60%;
所述池体内低水位处设有溢流井,所述溢流井的井口高于卵石层300~600mm,形成蓄水空间;所述溢流井的底部设有出水口,所述出水口连接雨水溢流管道,所述雨水溢流管道铺设在砾石层内;所述雨水溢流管道连接市政雨水管网;在溢流井内可拆式安装有滤网;
所述砾石层内铺设有净化雨水收集透水管,所述净化雨水收集透水管连接下一级初级雨水收集管网。
本实用新型还可以采用如下技术措施:
所述雨水滞留层采用粒径为30~50mm的砾石铺设而成。
所述雨水滞留层采用粒径为30~50mm的陶土颗粒铺设而成。
所述砾石层与原状开挖土层之间设有陶土颗粒层,所述陶土颗粒层由粒径为10mm~20mm的陶土颗粒铺设而成,所述陶土颗粒层的铺设厚度为100mm~250mm。
火山岩采用粒径为3~5mm;铺设厚度为100~150mm;
分子筛规格为3-5mm,铺设厚度为100-150mm。
硅藻土铺设厚度为100-150mm。
本实用新型具有的优点和积极效果是:由于本实用新型采用上述方案,具有以下优点:
1、本实用新型池体的底部在原状开挖土层向上依次铺设有砾石层、透水土工布、砂层、人工填料层、植被种植土层、树皮覆盖层、碎石层以及卵石层;结构简单且合理,能够对排入的水体分层净化,提高雨水花园的净化能力,保证从排水管排出的水质可直接用于道路和绿化喷洒等;
2、本实用新型中的边坡滞留层采用粒径为30~50mm的砾石铺设而成,砾石层的铺设厚度为250mm~300mm;砾石层颗粒大,孔隙大,且位于最下层,便于滞留更多下渗雨水,降低暴雨地表径流的洪峰。也可以采用粒径为30~50mm的陶土颗粒铺设而成,陶土颗粒铺能够全面均匀,快速的排水的同时将雨水水分保留住40%,供应给植物水分,能够对土壤的水分进行调整,调节土壤的温度,保持雨水花园中植物生长的合适温度。
3、本实用新型在砾石层与原状开挖土层之间还可以铺设一层陶土颗粒层层,所述陶土颗粒层由粒径为10mm~20mm的陶土颗粒铺设而成,所述陶土颗粒层的铺设厚度为100mm~250mm。陶土颗粒在能够全面均匀,快速的排水的同时将雨水水分保留住40%,供应给植物水分,能够对土壤的水分进行调整,调节土壤的温度,保持雨水花园中植物生长的合适温度,同时也生物膜载体,有利于微生物的附着生长。
4、在砂层下砾石层上设置一道透水土工布,防止砂受下渗雨水冲刷下沉至砾石层堵塞砾石空隙,导致雨水原花园雨水滞留能力及净化能力减弱;
5、本实用新型的人工填料层优选火山岩、分子筛或者硅藻土铺,人工填料层的厚度为100~500mm;其中火山岩具有对水流阻力小,布水布气均匀等特点,在促进雨水快速下渗的同时具有透气性,确保植物根系不会因雨水浸泡而腐烂,导致植物死亡。
分子筛:分子筛对物质的吸附来源于物理吸附,其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场,对极性分子和不饱和分子表现出强烈的吸附能力,能够去除水中的阴离子污染物。
硅藻土:硅藻土是一种硅质岩石,吸附性能强、容重轻,细度均匀,pH值中性无毒,混合均匀性好。硅藻土可成为高效肥料,具有促使农作物生长、改良土壤等方面作用。
6、本实用新型的池体内低水位处设有溢流井,溢流井底部设置排水管道,连接至市政雨水管网,用于排出暴雨期间雨水花园不能及时消纳的雨水;溢流井内设置滤网,用于拦截随雨水流入溢流井内的植被落叶等垃圾,避免堵塞排水管道。
7、本实用新型的砾石层内铺设有净化雨水收集透水管,所述净化雨水收集透水管连接下一级初级雨水收集管网,有利于初级净化的雨水集中收集,集中管理,而且还可以直接用于雨水花园周边绿地的灌溉,节约成本,改变传统直接排放河道无法直接应用的问题。
综上所述与传统的雨水花园结构层布置相比具有雨水滞留效率高、对雨水中的污染物过滤、吸附、净化效果更好,并且更适宜植被生长等优点。
附图说明
图1是本实用新型的实施例1结构示意图;
图2是本实用新型的实施例2结构示意图。
图中:1、雨水滞留层;2、砾石层;3、透水土工布;4、砂层;5、人工填料层;6、植被种植土层;7、树皮覆盖层;8、碎石层;9、卵石层;10、溢流井;11、雨水溢流管道; 12、滤网;13、净化雨水收集透水管;14、陶土颗粒层。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
实施例1,请参阅图1,一种基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,包括池体,所述池体的周边设有坡度不大于12%的边坡,所述边坡上铺设有降低地表径流的雨水滞留层1;所述雨水滞留层的厚度为300mm,所述雨水滞留层采用粒径为30~50mm的砾石铺设而成;砾石层颗粒大,孔隙大,且位于最下层,便于滞留更多下渗雨水,降低暴雨地表径流的洪峰。砾石层可更换为陶土颗粒层。
所述雨水滞留层采用粒径为30~50mm的陶土颗粒铺设而成;陶土颗粒在能够全面均匀,快速的排水的同时将雨水水分保留住40%,供应给植物水分,能够对土壤的水分进行调整,调节土壤的温度,保持雨水花园中植物生长的合适温度。
所述池体的底部在原状开挖土层向上依次铺设有砾石层2、透水土工布3、砂层4、人工填料层5、植被种植土层6、树皮覆盖层7、碎石层8以及卵石层9;结构简单且合理,能够对排入的水体分层净化,提高雨水花园的净化能力,保证从排水管排出的水质可直接用于道路和绿化喷洒等;
其中所述砾石层由粒径为20mm~50mm的砾石铺设而成,砾石层的铺设厚度为250mm~300mm;起到了初级过滤的作用;
所述砂层由粒径为0.35mm~0.5mm的水洗砂铺设而成,砂层的厚度为100~120mm;防止砂受下渗雨水冲刷下沉至砾石层堵塞砾石空隙,导致雨水原花园雨水滞留能力及净化能力减弱。
所述人工填料层由火山岩、分子筛或者硅藻土铺设而成,人工填料层的厚度为300~500mm;
优选的火山岩采用粒径为3~5mm;铺设厚度为100~150mm;火山岩具有对水流阻力小,布水布气均匀等特点,在促进雨水快速下渗的同时具有透气性,确保植物根系不会因雨水浸泡而腐烂,导致植物死亡:具体来说火山岩的外观成无尖粒状,对水流阻力小,不易堵塞,布水布气均匀,内外平均孔隙率在40%左右,同时与同类滤料相比,所需滤料量少,同样能达到预期过滤目标。经国家质检部门检测机械强度为5.08Mpa,实践证明可以耐得住不同强度的水力剪切作用,使用寿命远远长了其它滤料。密度适中,反冲洗时容易悬浮且不跑料,可以节能降耗。火山岩生物滤料抗腐蚀性强,表面带有正电荷,有利于微生物固着生长,亲水性强,附着的生物膜量多且速度快。作为生物膜载体,火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用,实践证明不影响微生物的活性。特点是因孔隙多、质量轻、强度高、保温、隔热、吸音、防火、耐酸碱、耐腐蚀,且无污染、无放射性等,是理想的天然绿色、环保节能的原料。
优选的分子筛规格为3-5mm,铺设厚度为100-150mm分子筛:自然界中存在一种天然硅铝酸盐,它们具有筛分分子、吸附、离子交换和催化作用。这种天然物质称为沸石,人工合成的沸石也称为分子筛。分子筛为粉末状晶体,有金属光泽,硬度为3~5,相对密度为2~2.8,天然沸石有颜色,分子筛为白色,不溶于水。分子筛有很大的比表面积,达300~1000m2/g,为一类高效吸附剂,分子筛对物质的吸附来源于物理吸附,其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场,对极性分子和不饱和分子表现出强烈的吸附能力,能够去除水中的阴离子污染物。
硅藻土铺设厚度为100-150mm;硅藻土是一种硅质岩石,吸附性能强、容重轻,细度均匀,pH值中性无毒,混合均匀性好。硅藻土可成为高效肥料,具有促使农作物生长、改良土壤等方面作用。
所述植被种植土层的厚度为300-500mm最理想的土壤组合是50%的砂土、20%的表土和30%的复合土壤,客土时以移除0.3-0.6m厚的地表土壤为宜。种植土层充满了植物根系,雨水经过植物根系,大部分的金属离子、营养物、污染物等等会被根系吸收降解。种植土厚度根据种植的植物来决定,种植花卉和草本植物时,只需30-50cm厚,种植灌木时需50-80cm厚。种植在雨水花园的植物应选择多年生植物,并可短时间耐水涝。本实施例厚度优选为250mm。
所述树皮覆盖层的厚度为50~80mm;树皮覆盖层有效的降低了地温,减弱蒸发,明显是保墒功能;同时树皮可以吸附一定的水分,可以缓解下面的土壤变干时间,就是保墒;应该还具有初步过滤功能。
所述碎石层由粒径为10-30mm的碎石铺设而成;厚度为80~100mm碎石层;碎石层具有初级过滤小颗粒污垢的作用;
所述卵石层采用粒径为80mm~150mm,并且均匀散铺在碎石层的上表面,占池底面积的60%;起到了过滤大颗粒污垢的作用;
所述池体内低水位处设有溢流井10,所述溢流井的井口高于卵石层300~600mm,形成蓄水空间;所述溢流井的底部设有出水口,所述出水口连接雨水溢流管道11,所述雨水溢流管道铺设在砾石层内;溢流井内雨水排水管埋设在砾石层所述雨水溢流管道连接市政雨水管网或河道;在溢流井内可拆式安装有滤网12。用于排出暴雨期间雨水花园不能及时消纳的雨水;溢流井内设置滤网,用于拦截随雨水流入溢流井内的植被落叶等垃圾,避免堵塞排水管道;所述砾石层内铺设有净化雨水收集透水管13,所述净化雨水收集透水管连接下一级初级雨水收集管网。
实施例2,本实用新型在砾石层与原状开挖土层之间还可以铺设一层陶土颗粒层14,所述陶土颗粒层由粒径为10mm~20mm的陶土颗粒铺设而成,所述陶土颗粒层的铺设厚度为100mm~250mm。陶土颗粒在能够全面均匀,快速的排水的同时将雨水水分保留住40%,供应给植物水分,能够对土壤的水分进行调整,调节土壤的温度,保持雨水花园中植物生长的合适温度,同时也生物膜载体,有利于微生物的附着生长。
综上所述与传统的雨水花园结构层布置相比具有雨水滞留效率高、减少了地面径流、对雨水中的污染物过滤、吸附、净化效果更好,并且更适宜植被生长等优点。当遇到暴雨季节时,多余的雨水通过溢流井进入市政排水管网中,最终有效缓解城市内涝,保障城市安全,维持城市生态系统功能。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型作任何形式上的限制,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,其特征在于:包括池体,所述池体的周边设有坡度不大于12%的边坡,所述边坡上铺设有降低地表径流的雨水滞留层;所述雨水滞留层的厚度为300mm,
所述池体的底部在原状开挖土层向上依次铺设有砾石层、透水土工布、砂层、人工填料层、植被种植土层、树皮覆盖层、碎石层以及卵石层;
其中所述砾石层由粒径为20mm~50mm的砾石铺设而成,砾石层的铺设厚度为250mm~300mm;
所述砂层由粒径为0.35mm~0.5mm的水洗砂铺设而成,砂层的厚度为100~120mm;
所述人工填料层由火山岩、分子筛或者硅藻土铺设而成,人工填料层厚度为300-500mm;
所述植被种植土层的厚度为300-500mm;
所述树皮覆盖层的厚度为50~80mm;
所述碎石层由粒径为10-30mm的碎石铺设而成;厚度为80~100mm碎石层;
所述卵石层采用粒径为80mm~150mm,并且均匀散铺在碎石层的上表面,占池底面积的60%;
所述池体内低水位处设有溢流井,所述溢流井的井口高于卵石层300~600mm,形成蓄水空间;所述溢流井的底部设有出水口,所述出水口连接雨水溢流管道,所述雨水溢流管道铺设在砾石层内;所述雨水溢流管道连接市政雨水管网;在溢流井内可拆式安装有滤网;
所述砾石层内铺设有净化雨水收集透水管,所述净化雨水收集透水管连接下一级初级雨水收集管网。
2.根据权利要求1所述的基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,其特征在于:所述雨水滞留层采用粒径为30~50mm的砾石铺设而成。
3.根据权利要求1所述的基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,其特征在于:所述雨水滞留层采用粒径为30~50mm的陶土颗粒铺设而成。
4.根据权利要求1所述的基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,其特征在于:所述砾石层与原状开挖土层之间设有陶土颗粒层,所述陶土颗粒层由粒径为10mm~20mm的陶土颗粒铺设而成,所述陶土颗粒层的铺设厚度为100mm~250mm。
5.根据权利要求1所述的基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,其特征在于:火山岩采用粒径为3~5mm;铺设厚度为100~150mm。
6.根据权利要求1所述的基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,其特征在于:分子筛规格为3-5mm,铺设厚度为100-150mm。
7.根据权利要求1所述的基于海绵生态体系水质净化的雨水花园系统,其特征在于:硅藻土铺设厚度为100-150mm。
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