CN212670759U - 一种坡面植草沟 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环境工程技术领域，具体地指一种坡面植草沟，丘陵地区的雨水排放多以自然径流为主，易产生水土流失和山体滑坡等自然灾害，现有技术的植草沟虽然具有收集、输送、排放并净化径流雨水的功能，但其结构形式是以地表浅沟为主，沟槽的长度也会受到坡地地形的限制，蓄水和过水容量有限，雨水的冲刷带动植草沟土层运动，易造成沟槽内部堵塞，降低雨水处理能力，本实用新型的坡面植草沟包括缓流沟、拦水墙和溢流排水管，在有限的场地，通过消化边坡，形成多条串联的缓流沟，增加了水流路径，降低了水流速度，实现了雨水收集、渗透、净化和利用，不仅可以调蓄雨水、延缓径流，促进雨水资源的利用，而且满足了景观建设的要求。

Description

一种坡面植草沟

技术领域

本实用新型涉及环境工程技术领域，具体地指一种坡面植草沟。

背景技术

伴随着城市建设步伐加快，城市雨洪控制管理成为了城市发展研究的重要课题，以“速排”为导向的传统排水理念逐渐被新一代城市雨洪控制管理概念取代，后者在城市中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”，下雨时以渗为主，吸水、蓄水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

以丘陵地带为主，地形具有一定坡度的地区，雨水的排放多是以自然径流为主，坡地的高差处理，通常都是以放坡为主，这种处理方式过于传统，有时候垂直方向高差太大，水平方向距离不足，无法达到放坡要求条件。面对极端天气，当雨水径流从坡顶倾泄而下时，在重力加速度的作用下，其流速会越来越快，从动能定理可知，随着一定质量的雨水及其携带的泥沙的流速越来越快，其具有的动能也越来越大，在其流经的地方，不仅会造成侵蚀导致水土流失，严重还会引发山体滑坡等自然灾害，当其到达坡底时，严重时也会冲击排水管网、湖泊等排水收纳系统。

植草沟虽然具有收集、输送、排放并净化径流雨水的功能，但目前绝大多数植草沟针对的是以平原地区为主，如果在坡地按传统的方式布置植草沟，沟槽的长度会受到坡地地形的限制，而且，植草沟的结构形式也是以地表浅沟为主，这样就导致了如果在坡地按传统方式布置植草沟，植草沟的蓄水和过水容积会比较有限，坡地相比平地而言具有较大的坡度特点，当雨水径流从坡顶倾泄而下时，会导致单位时间蓄留的雨水量有限，不但不能够对雨水进行有效收集，雨水的停留时间短，对污染物的去除也受到影响，雨水的冲刷也有可能带动植草沟土层运动，易在沟槽内部造成内部堵塞，降低雨水处理能力，会使植草沟内侧坡面含水率迅速上升，入渗速率降低，不能满足雨水完全入渗，导致产流发生，且降雨强度越大，产流发生越快，严重时也会导致渍水、冲击排水收纳系统等不利情况发生。

实用新型内容

本专利为了解决上述技术存在的问题，提供了一种坡面植草沟。

本实用新型采用的技术方案是：一种坡面缓流植草沟，包括消能设施，其特征是：它包括缓流沟、拦水墙和溢流排水管，所述缓流沟沿坡面水平布置，相邻所述缓流沟沿坡面的坡度方向呈阶梯状平行布置，坡面上的相邻所述缓流沟海拔较高的为上层缓流沟，海拔较低的为下层缓流沟，相邻所述缓流沟的纵坡坡度方向相反，所述拦水墙为路牙结构，所述缓流沟朝向坡底的侧面及两个端面围绕有所述拦水墙，位于所述下层缓流沟的两个端面的所述拦水墙与所述上层缓流沟的所述拦水墙相连接，所述下层缓流沟被所述拦水墙包围在一个封闭的区域内，所述溢流排水管位于所述缓流沟内，相邻所述缓流沟通过所述溢流排水管连通，所述溢流排水管一端为溢流管、另一端为排水管，所述溢流管的进水管口位于所述上层缓流沟内沿纵坡下降方向的末端，所述溢流管的进水管口高程低于所述上层缓流沟的拦水墙的最低高程，所述溢流排水管沿坡面的坡度下降方向穿过相邻所述缓流沟之间的所述拦水墙，所述排水管的出水管口位于相邻所述下层缓流沟内沿纵坡下降方向的始端，所述缓流沟内水位低于所述拦水墙的最低高程时只能通过所述溢流排水管流入到所述下层缓流沟内，所述排水管的出水口下方布置有所述消能设施。

进一步地，所述缓流沟边坡坡度小于或等于1:3，纵坡坡度小于或等于3％。

进一步地，所述缓流沟沿纵坡方向的断面呈抛物线形，断面最大宽度范围为500mm～1800mm，断面深度范围为200mm ～300mm。

进一步地，所述缓流沟由下至上依次铺设塑性素土、种植土层、碎石层、草坪及植物，所述塑性素土夯实密度不大于93％，所述种植土层不超过200mm，所述碎石层的碎石直径为20mm ～40mm，所述草坪高度不超过300mm，所述草坪点缀耐旱、耐湿的植物品种。

进一步地，所述拦水墙由下至上依次由碎石垫层、混凝土和路牙组成，所述碎石垫层为100mm厚天然级配碎石垫层，所述混凝土采用30mm厚1:6干硬性水泥砂浆粘贴50mm厚C20混凝土而成，所述路牙采用整石石材拼接而成。

进一步地，所述溢流排水管为“L”形状，所述溢流排水管短边的端点为所述溢流管的进水管口，所述溢流排水管短边垂直向上且位于所述上层缓流沟内，所述溢流排水管长边的端点为所述排水管的出水管口，所述溢流排水管长边沿坡面的坡度下降方向穿过所述相邻缓流沟之间的所述拦水墙，所述溢流排水管长边的端点位于所述下层缓流沟内。

进一步地，所述消能设施为自然石块。

本实用新型的有益效果是：

1.实现了雨水收集、渗透、净化和利用。在有限的场地，通过消化边坡，分解成多条水平方向的植草沟，形成“Z”字形的串联植草沟，增大了水流路径，增加了污染物沉淀时间，延缓了产流出现的时间，不仅可以调蓄雨水、延缓径流，促进雨水资源的利用，而且满足了景观建设的要求。

2.增加了径流的距离。由于本实用新型的植草沟的平行逐级排列的连通方式，通过沿坡面的坡度方向呈阶梯状逐级设置多条水平向的植草沟，逐级消化坡地高差，加长了水流路径，沿长了雨水流到坡底的距离，为减缓雨水流速和增加雨水停留时间创造了条件，草地能更充分的吸取水分，对植被的养护和土质水分的储存都有益。

3.减缓了雨水沿坡面向下冲刷的速度。由于本实用新型的植草沟的排列方式，使得雨水进入缓流沟内后，只能沿水平方向顺着植草沟以Z字形逐级向下流，每一级的缓流沟和溢流管均有效减缓的雨水的流速，相比传统坡地径流，减缓了水流速度，避免了雨水在较大流速下对坡地的冲刷，避免了水土流失和山体滑坡，避免了雨水的冲刷带动植草沟土层运动导致沟槽内部的堵塞，避免了对受纳水体的冲击。

4.增加了雨水的停留时间。由于本实用新型的植草沟的排列方式和结构形式，雨水的流经距离的增加和流速的减小，因而增加了雨水在植草沟内的停留时间，植被有充足的时间吸收水分，土壤有充足的时间可以蓄储水分，雨水直接渗透进入地面，不仅使雨水还原土地，而且意味着增加了地下水位线以上的土壤湿度，这对维持景观植物生存、维持场地小环境的温湿度是十分有益的，径流的雨水中会携带一定的污染物、砂粒和泥沙，砂粒和泥沙需要较低的水平流速才能去除，天然植被有一定的自净能力，径流的雨水有更多的停留时间，利用碎石、植物根系截留，水中的污染物就有更多的时间可以进行沉淀，污染物到土壤和植被中被吸收、分解和降解并净化地表，也会有更多的砂粒和泥沙从径流的雨水中分离出来留在坡地，这样流到坡底的径流雨水更加干净，减小对湖泊等受纳水体污染，有效促进水体的自净和循环，实现对水资源的有效补充，也减小对城市排水管网的污染。

5.拦水墙增加了蓄水容积，传统的植草沟的有效蓄水积主要是沟壁和沟底围成的浅沟容积，如果雨量较大，过量的雨水会漫过植草沟直接流向坡底，不但污染物、砂粒和泥沙的沉淀时间有限，雨水不能充分的过滤净化，也会对沿路的坡地进行冲刷破坏，本实用新型的植草沟采用的拦水墙的结构，雨水进入到植草沟内后，只能沿着拦水墙和植草沟围成的空间流动，由于拦水墙的作用，加大了蓄水的容积，即使雨水漫过植草沟，只要水位不超过拦水墙的墙顶高度，雨水依然只能在植草沟范围内水平流动，避免了大量雨水直接沿坡度向下冲刷，在本实用新型的结构作用下，在非暴雨季节，雨水维持较低的正常水位，直接回渗地下，起到景观、小规模雨水调蓄利用和改善生态环境等作用，暴雨期，形成多级雨水的存储方式，调蓄雨水径流、降低径流峰值，还能将降雨超出的部分排出，缓解土地侵蚀，降低水土流失概率，实现自然水文循环。

6.拦水墙有美观植草沟的作用。拦水墙可以遮挡植物“脱脚”，整体形成有韵律的景观效应，不仅消化了高差，更提升了环境的观赏性。

7.消能装置有消能和曝气的作用。消能装置能避免水流的强大作用力对系统造成冲、侵蚀，起到消能的作用，当水流冲击自然石块的时候，水流内部紊动扩散和摩擦增大，水流与石壁产生摩擦与碰撞，水流在空气中的扩散以及与空气的强烈掺混，不但起到将水流的动能分散以减弱对植草沟及受纳水体造成的冲、侵蚀的破坏作用，而且将空气中的氧溶解于水中，增加水中的溶解氧，从而保证微生物在好氧的条件下，对雨水中的污染有机物的氧化分解作用，进一步提升自净能力，还将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中，在当含氧量较高的水流入到湖泊等受纳水体时，能够增加水中的溶氧量，特别是水底层的溶氧量，对促进淤泥中有机物的分解，加速池塘的物质循环；减少有机酸、氨、硫化氢等有害的中间产物积累，以及促进生物的生长繁殖有重要作用，另外，溶解氧较高的水渗入土壤中，可为坡地和植草沟内的植物的生长提供有利的根区供氧条件，对促进植物生长有实际意义。

附图说明

图1为本实用新型的一种坡地植草沟示意图；

图2为本实用新型的一种坡地植草沟径流示意图；

图3为本实用新型的一种坡地植草沟断面示意图；

图4为本实用新型的一种坡地植草排水管断面示意图；

图中：1-缓流沟；1.1-草坪及植物；1.2-碎石层；1.3-种植土层； 1.4-塑性素土；2-拦水墙；2.1-路牙；2.2-水泥砂浆；2.3-混凝土；2.4- 碎石垫层；3-溢流排水管；3.1-消能设施；3.2-溢流口；3.3-溢流水位； 3.4-调蓄水位；4-径流雨水；5-径流方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、2所示，在坡地上，根据斜坡的地形，沿水平方向确定缓流沟1的范围，在缓流沟1朝向坡底的侧面及两个端面，沿缓流沟 1边缘布置拦水墙2，拦水墙2将缓流沟1三面包围，顺着坡面的坡度方向，间隔一定距离布置若干缓流沟1及其三面包围的拦水墙2，坡面上的相邻缓流沟1，海拔较高的为上层缓流沟1，海拔较低的为下层缓流沟1，不同层级拦水墙2的水平长度可以根据坡地的形状有变化，下层缓流沟1的两个端面的拦水墙2与上层缓流沟1的拦水墙 2相连接，下层缓流沟1被拦水墙2围在一个封闭的区域内，下层缓流沟1的两个端面的拦水墙2的最低高程不低于其侧面拦水墙2的高程。

上述方案中，如图3所示，在相邻水平拦水墙2之间形成了一个封闭区域，在该区域内开挖水平方向的缓流沟1，所述缓流沟1沿其纵坡方向的断面呈抛物线形，断面宽度为1.8米，断面深度为300mm，所述缓流沟1的边坡坡度为1:3，纵坡坡度为3％，所述相邻缓流沟1的纵坡坡度方向相反，根据坡地和排水的实际情况，所述缓流沟1的断面形状、断面宽度、断面深度、边坡坡度和纵坡坡度等也可以有不同的变化。

上述方案中，如图3所示，所述缓流沟1由下至上依次铺设塑性素土1.4、种植土层1.3、碎石层1.2、草坪及植物1.1，所述塑性素土 1.4夯实密度不大于93％，所述种植土层1.3为0.2米，种植土层1.3 具有较好的过滤和吸附作用，所述碎石层1.2厚度为40mm，碎石直径为20～40mm，碎石层1.2能保证雨水降落、径流时，可以降低水流运动时的速度，保持下部种植土的湿度，防止径流冲刷，防止土壤侵蚀和杂草生长等，营造一个微生物生存环境，进而可促使污染物附着沉淀，所述草坪打底满铺，所述草坪高度不超过300mm，所述草坪点缀耐旱、耐湿的植物品种，其中落叶灌木：常绿灌木：草本植物的比例为2:3:5，植物品种选择抗旱、抗病虫能力强、维护成本低，且能通过影响降落雨滴的击溅侵蚀力和坡面径流剪切力，在一定程度上减弱了水流层坡面土壤的分离，植被可以吸附、沉淀、净化杂质及相关化学物质，达到水流净化的效果。

上述方案中，如图3所示，所述拦水墙2由下至上依次由所述碎石垫层2.4、混凝土2.3和路牙2.1组成，所述碎石垫层2.4为100mm 厚天然级配碎石垫层2.4，所述混凝土2.3采用30mm厚1:6干硬性水泥砂浆2.2粘贴50mm厚C20混凝土2.3而成，所述路牙2.1采用500x1000x100mm整石石材拼接而成，由于植物的植株下部(尤其是指近地面处)的枝叶有时会枯黄脱落，即出现“脱脚”现象，会严重影响植物整体景观的观赏性，具有一定高度的路牙2.1能够有效遮挡住植物下部空间，从而增加景观的整体美观性，根据坡地的实际情况，路牙2.1的外形和尺寸也可以不同，从美观、宣传等角度出发，也可以在路牙2.1上有不同的图案和文字。

上述方案中，根据坡面的坡度情况，如果坡面坡度不大，可以先开挖所述缓流沟1再施工所述拦水墙2，也可以先施工所述拦水墙2 再开挖所述缓流沟1，如果坡面坡度较大，先施工所述拦水墙2再开挖所述缓流沟1。

上述方案中，如图4所示，所述缓流沟1的碎石层1.2内铺设溢流排水管3，所述溢流排水管3材质为PVC管，根据实际情况需要，溢流排水管3的材料也可以是其它材质，所述溢流排水管3为“L”形状，所述溢流排水管3短边的端点为溢流管的进水管口，所述溢流排水管3短边垂直向上且位于所述上层缓流沟1内，所述溢流排水管3 长边的端点为排水管的出水管口，所述溢流排水管3的长边沿坡面的坡度下降方向穿过相邻所述缓流沟1之间的拦水墙2，所述溢流排水管3长边的端点位于所述下层缓流沟1内。所述溢流管的进水管口位于所述缓流沟1沿纵坡下降方向的末端，所述排水管的出水管口位于所述缓流沟1沿纵坡下降方向的始端，所述相邻缓流沟1通过溢流排水管3连通，所述溢流管的溢流口3.2高程低于所在缓流沟1的拦水墙2的最低高程，所述上层缓流沟1内的水位低于所述拦水墙2的最低高程时且高于溢流水位3.3的时候只能通过上层所述溢流排水管3 流入到所述下层缓流沟1内，因此，本实用新型的坡地植草沟相比传统的植草沟具有更高的调蓄水位3.4，所述排水管的出水口处布置有所述消能装置，所述消能装置为自然石块。

上述方案中，如图4所示，在最上层的所述缓流沟1，收集径流雨水4、面源污染径流，与顶部自然合理衔接，当面源污染或者径流雨水4沿径流方向5进入所述最上层缓流沟1时，在所述拦水墙2的拦阻下，径流雨水4只能在所述缓流沟1和拦水墙2区域范围内流动及渗透到土壤中，随着入流径流雨水4流量超过渗透量时，所述缓流沟1内的水位逐步升高，在此期间，水中的污染物和泥泥也在进行沉淀，所述缓流沟1的水质在进行净化。当水位超过所述缓流沟1内的溢流管口时，水开始通过溢流管口进入到所述下层缓流沟1内，在排水管口处布置有自然石块作为消能设施3.1，防止径流雨水4冲刷，防止土壤侵蚀，由于所述下层缓流沟1被所述拦水墙2围成了一个封闭区域，水只能沿所述缓流沟1的水平方向范围内流动，每层所述缓流沟1都有一定的纵坡，并且排水管的出水管口位于所述下层缓流沟 1沿纵坡下降方向的始端，因此水在纵坡的引导下顺着所述缓流沟1 的纵坡坡度下降的方向流动，每层所述缓流沟1上种植了耐旱、耐湿的指定植物，可以吸附、沉淀、净化杂质及相关化学物质，达到水流净化的效果，再下一层所述碎石层1.2，用于降低水流速度，能够更好地保持下部种植土的湿度，植草地生长等，随着入流径流量超过渗透量时，所述缓流沟1内的水位逐步升高，在此期间，保持着雨水下渗，保持下部种植土的湿度，营造一个微生物生存环境，进而可促使污染物附着沉淀，水质继续在进行净化，当水位超过所述缓流沟1内的溢流管口时，水开始通过溢流管口又进入到所述下层缓流沟1内，如此反复，由于相邻所述缓流沟1的纵坡坡度方向相反，所述溢流管的进水管口位于缓流沟1沿纵坡下降方向的末端，排水管的出水管口又位于下层缓流沟1沿纵坡下降方向的始端，因此水流经下层缓流沟 1的纵坡末端后再排入再下层缓流沟1的纵度始端，所述缓流沟1在水平方向的纵坡坡度远小于坡面的坡度，这样就消化了原本坡地的高差，形成多级水平“Z”型路径，水流最终到达坡脚，本实用新型的坡地植草沟让原本沿着坡地斜面径流的径流雨水4，引入到每层缓流沟 1水平方向流动，水的势能在进入每层所述缓流沟1的时候被改变成了水平流动，水的势能被所述消能设施3.1和所述缓流沟1的纵坡所消减，降低了斜坡的水流速度，既增加了水流的路径总长度，又延缓了径流时间，水流动的过程中，通过碎石和植物、排水管的共同作用，将污染物吸附、沉淀、净化，多余的水通过所述溢流管排入下一层，其余的缓慢下渗到地下，使雨水还原土地。最终形成反复吸附、沉淀、净化的良性循环过程。

本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种坡面植草沟，包括消能设施(3.1)，其特征是：它包括缓流沟(1)、拦水墙(2)和溢流排水管(3)，所述缓流沟(1)沿坡面水平布置，相邻所述缓流沟(1)沿坡面的坡度方向呈阶梯状平行布置，坡面上的相邻所述缓流沟(1)海拔较高的为上层缓流沟(1)，海拔较低的为下层缓流沟(1)，相邻所述缓流沟(1)的纵坡坡度方向相反，所述拦水墙(2)为路牙(2.1)结构，所述缓流沟(1)朝向坡底的侧面及两个端面围绕有所述拦水墙(2)，位于所述下层缓流沟(1)的两个端面的所述拦水墙(2)与所述上层缓流沟(1)的所述拦水墙(2)相连接，所述下层缓流沟(1)被所述拦水墙(2)包围在一个封闭的区域内，所述溢流排水管(3)位于所述缓流沟(1)内，相邻所述缓流沟(1)通过所述溢流排水管(3)连通，所述溢流排水管(3)一端为溢流管、另一端为排水管，所述溢流管的进水管口位于所述上层缓流沟(1)内沿纵坡下降方向的末端，所述溢流管的进水管口高程低于所述上层缓流沟(1)的拦水墙(2)的最低高程，所述溢流排水管(3)沿坡面的坡度下降方向穿过相邻所述缓流沟(1)之间的所述拦水墙(2)，所述排水管的出水管口位于相邻所述下层缓流沟(1)内沿纵坡下降方向的始端，所述缓流沟(1)内水位低于所述拦水墙(2)的最低高程时只能通过所述溢流排水管(3)流入到所述下层缓流沟(1)内，所述排水管的出水口下方布置有所述消能设施(3.1)。

2.根据权利要求1所述的一种坡面植草沟，其特征是：所述缓流沟(1)边坡坡度小于或等于1:3，纵坡坡度小于或等于3％。

3.根据权利要求1所述的一种坡面植草沟，其特征是：所述缓流沟(1)沿纵坡方向的断面呈抛物线形，断面最大宽度范围为500mm～1800mm，断面深度范围为200mm～300mm。

4.根据权利要求1所述的一种坡面植草沟，其特征是：所述缓流沟(1)由下至上依次铺设塑性素土(1.4)、种植土层(1.3)、碎石层(1.2)、草坪及植物(1.1)，所述塑性素土(1.4)夯实密度不大于93％，所述种植土层(1.3)不超过200mm，所述碎石层(1.2)的碎石直径为20mm～40mm，所述草坪高度不超过300mm，所述草坪点缀耐旱、耐湿的植物品种。

5.根据权利要求1所述的一种坡面植草沟，其特征是：所述拦水墙(2)由下至上依次由碎石垫层(2.4)、混凝土(2.3)和路牙(2.1)组成，所述碎石垫层(2.4)为100mm厚天然级配碎石垫层(2.4)，所述混凝土(2.3)采用30mm厚1:6干硬性水泥砂浆(2.2)粘贴50mm厚C20混凝土(2.3)而成，所述路牙(2.1)采用整石石材拼接而成。

6.根据权利要求1所述的一种坡面植草沟，其特征是：所述溢流排水管(3)为“L”形状，所述溢流排水管(3)短边的端点为所述溢流管的进水管口，所述溢流排水管(3)短边垂直向上且位于所述上层缓流沟(1)内，所述溢流排水管(3)长边的端点为所述排水管的出水管口，所述溢流排水管(3)长边沿坡面的坡度下降方向穿过所述相邻缓流沟(1)之间的所述拦水墙(2)，所述溢流排水管(3)长边的端点位于所述下层缓流沟(1)内。

7.根据权利要求1所述的一种坡面植草沟，其特征是：所述消能设施(3.1)为自然石块。

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