CN105350637A - 城市绿地地下雨水调蓄装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市绿地地下雨水调蓄装置，包括进水口、蓄水体、排水构件、检查井，所述进水口设置于绿化池边的墙体上，所述进水口和绿化池的种植土之间设置一U形挡板，该U形挡板的凹槽上面设置一盖板，该U形挡板的凹槽下面设置一进水井，所述蓄水体包括种植层、蓄水层、基底层，所述种植层和基底层之间为所述蓄水层，蓄水层的外围侧壁覆盖一层土工布，所述排水构件包括集水块、排水管、水工逆止阀，所述水工逆止阀设置于所述检查井内，并固定于所述检查井的侧壁上，所述集水块设置于所述蓄水层的排水口处。本发明城市绿地地下雨水调蓄装置，调蓄和排放雨水无需动力，无需人工操作，完全根据水位差，自动蓄水、自动排水，如此循环。
Description
技术领域
本发明涉及市政水利工程技术领域，一种城市绿地地下雨水调蓄装置。
背景技术
一场强降雨，街道成河、住宅进水、汽车没顶、交通堵塞……这样的场景每年都在城市屡屡上演。大雨袭来，几乎每个城市都会发生内涝，且年年防涝年年涝。原因很简单，降水超过城市排水能力，雨水排不出、河道和湖泊又存储不下，最终城市产生积水内涝灾害。
目前，治理城市内涝的方法之一是：建设生态城市与绿色雨水基础设施。该方法在国外早已实施，我国也在部分城市开始实施，但都是将绿地下沉，利用下沉部分和种植的土壤蓄水，显而易见，下沉部分和土壤下渗蓄水有限，且蓄水后又无处可排，植物长时间浸泡在水中，不利于植物生长；其次，初期雨水由于面源污染，水质较差，绿地下沉接纳的初期雨水，直接渗入地下而污染地下水。
另外一种方法是：在地下建设大型调蓄池用于解决城市内涝。这种雨水调蓄设施比较集中，且储存容积受到限制；布置上只能是一个点，不容易达到明显调蓄暴雨洪峰的目的,而且占地大、投资大,闲置时间长,影响雨水利用系统的经济性。实际工程表明，在降雨集中、暴雨多的地区和城市,建设大型调蓄池难以解决内涝。
综上所述，目前采用的绿地下沉式蓄水构成不合理，蓄水非常有限，不利于内涝治理，且蓄满的雨水不能排放，又不利于植物生长和多样性。而地下建设大型调蓄池，只能是一个点，对面上的雨水收集，投资大、效果差。因此，如何更好地利用绿地雨水调蓄，发挥城市绿地的滞洪作用，一直以来，我们一直在探索、在思考，寻求解决城市内涝的良策。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市绿地地下雨水调蓄装置，通过置换绿化池种植土以下一定范围的土体作为蓄水层，同时配置排水构件，利用蓄水层内水位与检查井内的水位之间差，自动蓄水、自动排放，以达到雨水调蓄、治理内涝的目标。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
城市绿地地下雨水调蓄装置，包括进水口、蓄水体、排水构件、检查井，所述进水口设置于绿化池边的墙体上，所述进水口和绿化池的种植土之间设置一U形挡板，该U形挡板的凹槽上面设置一盖板，该U形挡板的凹槽下面设置一进水井，所述蓄水体包括种植层、蓄水层、基底层，所述种植层位于绿化池的最上面，所述基底层位于绿化池的最下面，所述种植层和基底层之间为所述蓄水层，蓄水层的外围侧壁覆盖一层土工布，所述蓄水层的顶部一侧和所述进水井的底部相连接，所述蓄水层的底部一侧设有一排水口，所述排水构件包括集水块、排水管、水工逆止阀，所述水工逆止阀设置于所述检查井内，并固定于所述检查井的侧壁上，所述集水块设置于所述蓄水层的排水口处，所述集水块可不断从所述蓄水层中向内渗水，所述排水管的一端连接所述集水块，另一端连接水工逆止阀。
优选地，所述进水口设计成一矩形口，所述进水口单边设置或双边设置于绿化池边上的绿地挡土墙上。
优选地，所述进水口处设置有竖向钢筋作为拦污栅，对雨水进行第一道拦污，所述进水井的顶面设置一拦污网，对雨水进行第二道拦污。
优选地，所述种植层为绿化池的最上面一层，该种植层高于地面或路面，与现状保持一致。
优选地，所述蓄水层位于所述种植层之下，该蓄水层是由强渗透性、高吸附性能的多孔材料填充而成，所述多孔材料为建筑垃圾中的红砖、粉煤灰。
优选地，所述基底层采用原土层，该基底层和所述蓄水层之间设置有一层土工布。
优选地，所述集水块是由不锈钢网围成的长方体，该集水块的外围侧壁包裹一层土工布。
优选地，所述水工逆止阀设置于所述检查井侧壁的底部，水工逆止阀的控制排水高程由检查井最低水位和蓄水层底高程协调确定。
优选地，所述水工逆止阀为一球芯阀，该球芯阀的球芯为一由不锈钢制作的中空圆形球体。
优选地，所述每个蓄水体可设置多套排水构件，当设置多套排水构件时，可将每套排水构件的排水管分别接入一根总管，然后再接入一蓄水池，所述总管由所述排水构件的水工逆止阀在蓄水池内控制。
本发明的设计原理：本发明城市绿地地下雨水调蓄装置，完全利用蓄水层内水位与检查井内的水位之间差，自动蓄水、自动排放；建成后，无需人工操作，无需任何动力，自动按照设定好的水位完成蓄水体的蓄水和排水。
蓄水过程：
蓄水前，蓄水层内含水较少、无水或水位处于最低水位以下。当降雨或暴雨来袭，雨水从进水口进来，流入进水井，进而流进蓄水层内，直至蓄水层蓄满。当检查井内水位高于蓄水层内水位时，连通蓄水层和检查井的排水管的水工逆止阀反向不能进水。
排水过程：
降雨过后，检查井内水位随城市排水管网的排水将不断下降，且可以降至最低水位。在检查井内水位不断降低的过程中，当蓄水层内的水位高于检查井内的水位时，球芯阀在蓄水层内的水压力的作用下而打开，蓄水层内的水不断汇集于集水块内，然后沿着排水管不断流入检查井，直至放空，从而为下次雨水调蓄腾空蓄水层的空间。
有益效果：本发明城市绿地地下雨水调蓄装置，调蓄和排放雨水无需动力，无需人工操作，完全根据水位差，自动蓄水、自动排水，如此循环。在城市绿化用地不变、绿地功能和规模不变的情况下，该装置为城市提供了滞洪的空间，从而提高了城市的防涝能力。该装置能充分结合城市绿地，形成量大面广，能就地消减雨水，对雨水做到能蓄、能排、能利用；
只需通过在绿化带下方合理设置煤渣或碎砖的蓄水层，可以吸收15%～25%蓄水层体积的雨水；结合城市绿地，量大面广，完全有能力在降雨时迅速吸水，减小城市内涝发生的概率。该装置不仅能有效地消减城市内涝，而且不影响景观，与绿化设施一体，便于实施；
蓄水层内的煤渣或碎砖能有效的吸附磷酸根离子，避免磷酸根离子随雨水流入地下水，使地下水富营养化；
蓄水体中填埋的蓄水材料大多用多孔的建筑废弃物，为城市建筑垃圾的再利用提供了新渠道。
附图说明
图1为本发明第一个实施例的平面结构示意图。
图2为图1中沿A-A线的剖面结构示意图。
图3为图1中沿B-B线的剖面结构示意图。
图4a为本发明第一个实施例的蓄水过程工作原理结构示意图。
图4b为本发明第一个实施例的排水过程工作原理结构示意图。
图5为本发明第二个实施例的平面结构示意图。
图中各符号代表：1.进水口；10.拦污栅；2.U形挡板；3.进水井；30.拦污网；4.种植层；5.蓄水层；50.蓄水层外边线；6.基底层；7.土工布；8.集水块；9.排水管；11.检查井；12.水工逆止阀；120.球心阀；13.总管；14.集水池；C.绿地挡土墙；D.地面；E.检查井中最低水位；F.蓄水层内水位；G.检查井内水位。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
如图1、2所示，本发明的地下雨水调蓄装置有进水口1，进水口1设计成一矩形口，进水口1单边设置于绿化池边上的绿地挡土墙C上，进水口1的位置尚应根据检查井11的位置而定，距检查井11宜近，以便于排水和管道布置。进水口1处设置有竖向钢筋作为拦污栅10，该拦污栅10作为承接雨水的第一道拦污。进水口1和地面D之间设计一向下的斜坡，该斜坡的存在方便雨水从地面快速流入进水口1内。地面或路面的雨水经有组织的坡面、排水沟引至进水口1，进水口1是地面径流进入蓄水体的接口，其位置、数量和洞口尺寸应根据集水面积、蓄水层蓄水量、设计标准等计算确定。一般集水面积8～30m2宜设置一个进水口，在条件允许的情况宜多设置，以便于就近收集雨水。
进水口1和绿化池的种植土之间设置一U形挡板2，该U形挡板2上设置一盖板，该盖板用于防止外界杂物落入进水井3中。U形挡板2高度为种植层4的厚度。U形挡板2和盖板为常规钢筋混凝土预制。
U形挡板2的凹槽内设置一进水井3，进水井3由粗粒材料（如鹅卵石、碎石等）填筑至蓄水层5。该进水井3的顶面（即粗粒材料上）设置一拦污网30，拦污网30对雨水进行第二道拦污。进水井3的顶面低于进水口1处平面50～100mm，该进水井3的作用是将雨水尽快引至蓄水层5，并且在雨水排入蓄水层5前把水流中的泥沙等杂物进行沉淀，防止杂物进入蓄水层5。
城市绿化地从空间上分为三层:种植层4、蓄水层5、基底层6。利用的绿地形状不限，可以是各种形状。消减内涝主要是利用蓄水层5中的多孔材料快速吸附和存储雨水的特性，利用绿地设置该装置量大面广，能达到就地吸纳雨水、避免集中径流的目的；同时利用蓄水层5储存大量雨水，逐渐将雨水补充到地下水，实现雨水的综合利用。
种植层4是绿化地最上面一层，一般都高于地面或路面（当低于路面或地面时通常称为下沉式）。种植层4覆土厚度首先要满足植物生长的最低厚度，其厚度还跟植物的种类和覆土的种类有关，一般覆土厚度宜大于30cm。对于乔木应留出足够的范围，保证所需土体。种植层4下为蓄水层5，两层之间设置一层土工布7。种植层4的作用是为植物提供生长的基床，同时，下雨时也能吸收并存储少量雨水。
蓄水层5的顶部一侧和进水井3的底部相连接，蓄水层5的底部一侧设有一排水口。蓄水层5位于种植层4下，由强渗透性、高吸附性能的多孔材料填充，如：建筑砖渣、煤渣等，其尺寸由所需要的蓄水量确定。一般蓄水层5的底面宜高于地下水位，蓄水层5四面与外围相邻的原土层之间，均应设置一层土工布7。蓄水层5顶面应平整后再铺设土工布7，土工布7的作用是限制相邻土层的土颗粒随水流入蓄水层5。蓄水层5的作用是增大蓄水体的蓄水能力和吸附污染物能力，但同时也要兼顾经济适用的原则。因此，建筑垃圾中的红砖、粉煤灰等多孔材料均可成为选择的对象。这些多孔材料吸水能力强，可以在短时间内涵蓄大量的雨水，达到削峰减排的作用。多孔材料具有吸附氮、磷等污染物的功能，避免地面雨水直接排入地下，污染地下水。多孔材料来源广泛且廉价，合理地利用，可以达到节能减排、变废为宝。蓄水层填充材料应去除草根、塑料袋、木块木屑等无吸附能力的杂物。
基底层6可采用原土层，基底层6与蓄水层5之间应设置一层土工布7，土工布7上面满铺厚度不小于100mm的粗砂。当基底层为回填土时，应采用粘性土回填，并分层夯实。
如图1、3所示，排水构件包括集水块8、排水管9、水工逆止阀12。集水块8是由不锈钢网围成的长方体，该集水块8的外围侧壁包裹一层土工布，集水块8设计成内空结构便于集水。集水块8要满足强度和刚度的要求，其尺寸由蓄水层5的大小确定；集水块8越大，空间就越大，集水越多，排水越快；集水块8设置于靠近蓄水层外边线50的排水口处，四周网眼可不断向内渗水。
排水管9一端接入蓄水层5内的集水块8，另一端通向检查井11与水工逆止阀12连接，水工逆止阀12设置于附近的检查井11内，并固定于检查井11的井壁。每个蓄水体设置1～3套排水构件，其套数和规格由计算确定，同时宜结合附近的检查井11。
水工逆止阀12设置于检查井11内，并固定于检查井11的底部侧壁上。水工逆止阀12的控制排水高程由检查井中最低水位E和蓄水层5底高程协调确定。一般水工逆止阀12的控制排水高程为检查井中最低水位E。当蓄水层5底高程较高时，水工逆止阀12的控制排水高程可以高于检查井中最低水位E。
水工逆止阀为一球芯阀120，球芯为一个中空的圆形球体，由不锈钢制作。球形阀120的比重要求略大于水的比重，其作用是依靠自重及在水压力的作用下，与漏斗形阀座形成球面密封从而切断检查井11内的水流倒灌。当蓄水层5内的水位高于检查井11内的水位时，在排水管9内水压力的作用下，球芯浮起从而排水。
本地下蓄水装置的排水，应结合市政排水管网、河道和湖泊，就近排放。以上海市为例进行估算，1m2的绿地，实施该地下调蓄装置后（1.0m深度），可以调蓄雨水0.15～0.25m3，能接纳4.2～6.9m2面积范围内一年一遇（36mm/h）的降雨；如果按五年一遇（57mm/h）的标准，17.54m2的绿地下设置该装置，可接纳3.5m2范围内五年一遇的降雨。
如图4所示，为本发明蓄水过程、排水过程工作原理结构示意图。
图4a为蓄水过程：蓄水前，蓄水层5内含水较少、无水或水位处于最低水位以下。当降雨或暴雨来袭，雨水从进水口进来，流入进水井，进而流进蓄水层5内，直至蓄水层5蓄满。当检查井内水位G高于蓄水层内水位F时，连通蓄水层5和检查井11的排水管9的水工逆止阀12反向不能进水。
图4b为排水过程：降雨过后，检查井内水位G随城市排水管网的排水将不断下降，且可以降至最低水位。在检查井内水位不断降低的过程中，当蓄水层内水位F高于检查井内水位G时，球芯阀120在蓄水层5内的水压力的作用下而打开，蓄水层5内的水不断汇集于集水块8内，然后沿着排水管9不断流入检查井11，直至放空，从而为下次雨水调蓄腾空蓄水层的空间。
实施例2：
如图5所示，进水口1采用在绿化地的两边分别设置。蓄水层5内设置有两套排水构件，该两套排水构件的排水管9分别连接到一总管13。储存在蓄水层5中的雨水，通过总管13排到一集水池14，进行合理应用。总管13由排水构件的水工逆止阀12在集水池14内控制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，包括进水口、蓄水体、排水构件、检查井，所述进水口设置于绿化池边的墙体上，所述进水口和绿化池的种植土之间设置一U形挡板，该U形挡板的凹槽上面设置一盖板，该U形挡板的凹槽下面设置一进水井，所述蓄水体包括种植层、蓄水层、基底层，所述种植层位于绿化池的最上面，所述基底层位于绿化池的最下面，所述种植层和基底层之间为所述蓄水层，蓄水层的外围侧壁覆盖一层土工布，所述蓄水层的顶部一侧和所述进水井的底部相连接，所述蓄水层的底部一侧设有一排水口，所述排水构件包括集水块、排水管、水工逆止阀，所述水工逆止阀设置于所述检查井内，并固定于所述检查井的侧壁上，所述集水块设置于所述蓄水层的排水口处，所述集水块可不断从所述蓄水层中向内渗水，所述排水管的一端连接所述集水块，另一端连接水工逆止阀。
2.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述进水口设计成一矩形口，所述进水口单边设置或双边设置于绿化池边上的绿地挡土墙上。
3.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述进水口处设置有竖向钢筋作为拦污栅，对雨水进行第一道拦污，所述进水井的顶面设置一拦污网，对雨水进行第二道拦污。
4.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述种植层为绿化池的最上面一层，该种植层高于地面或路面。
5.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述蓄水层位于所述种植层之下，该蓄水层是由强渗透性、高吸附性能的多孔材料填充而成，所述多孔材料为建筑垃圾中的红砖、粉煤灰。
6.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述基底层采用原土层，该基底层和所述蓄水层之间设置有一层土工布。
7.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述集水块是由不锈钢网围成的长方体，该集水块的外围侧壁包裹一层土工布。
8.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述水工逆止阀设置于所述检查井侧壁的底部，水工逆止阀的控制排水高程由检查井最低水位和蓄水层底高程协调确定。
9.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述水工逆止阀为一球芯阀，该球芯阀的球芯为一由不锈钢制作的中空圆形球体。
10.根据权利要求1所述的城市绿地地下雨水调蓄装置，其特征在于，所述每个蓄水体可设置多套排水构件，当设置多套排水构件时，可将每套排水构件的排水管分别接入一根总管，然后再接入一蓄水池，所述总管由所述排水构件的水工逆止阀在蓄水池内控制。
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