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CN107761897B - 自给式地下蓄渗系统 - Google Patents

自给式地下蓄渗系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了自给式地下蓄渗系统，包括低于周边路面的下凹式绿地，在下凹式绿地的左边侧和右边侧分别前后间隔沿竖直方向插有多根排水管，过滤下渗层包括从上至下依次设置的种植土壤层、生物层、陶粒层以及卵石层，在下凹式绿地处的植物根系处附近铺设有多根输水管道，多条位于卵石层底部的管道与调蓄池相连通使得过滤后的雨水通过管道进入调蓄池，调蓄池的底部连接有多根供水管，每一根供水管从调蓄池底部伸出向上依次穿过卵石层、陶粒层和生物层直达植物根系下并分成若干支管，每根支管分别与对应设置的一根输水管道相连通，在每一根输水管道的管壁上开有多个孔，在每个孔上均分别装有一个毛细管。采用本方法能够精准灌溉，有利于植物生长。

Description

自给式地下蓄渗系统
技术领域
本发明涉及农药灌溉和城市雨水径流控制领域，更具体的涉及一种自给式地下蓄渗系统。
背景技术
随着城市规模的不断扩张，原有的绿地、农田逐渐被建筑物等不透水地面所替代，人类活动改变了城市地表环境的结构和功能，城市的土地利用方式发生了巨大改变，产生了相应的水文生态效应，并影响到雨水的截流、下渗、蒸发等水文要素，加剧了流域内洪涝灾害发生的频率和强度。
此外，随着城市化水平的不断提高、人民生活的不断改善，我国的水资源变得尤其匮乏。尤其我国作为农业大国，水资源更是作为作物浇灌的重要因素。目前，有关于低影响开发设施如基于下凹式绿地所开发的集径流下渗、过滤并收集的一体化系统已有相关研究，但针对后续收集的径流如何进行循环利用方面往往是利用各种动力设施如水泵为辅助对土壤进行后续灌溉，这种做法会导致额外的资源消耗。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种集渗水、净水、灌水的良性自循环，减少径流和节约能源的自给式地下蓄渗系统。
本发明是通过以下技术方案实现：
本发明的自给式地下蓄渗系统，包括低于周边路面的下凹式绿地，在所述的下凹式绿地的左边侧和右边侧分别前后间隔沿竖直方向插有多根排水管，所述的排水管的高度高于下凹式绿地的顶面高度以便于强降雨时，绿地中多余的雨水溢流进入两侧的排水管，所述的下凹式绿地设置在过滤下渗层上，所述的过滤下渗层包括从上至下依次设置的种植土壤层、具有吸附降解污染物功能的生物层、陶粒层以及卵石层，在所述的过滤下渗层旁设置有调蓄池以蓄存来自地表径流和绿地下渗过滤后所得的雨水，所述的调蓄池的底面低于卵石层，在下凹式绿地处的植物根系处附近前后间隔沿横向铺设有多根输水管道，多条位于卵石层底部的管道与调蓄池相连通使得过滤后的雨水通过管道进入调蓄池，所述的调蓄池的底部连接有多根供水管，每一根所述的供水管从调蓄池底部伸出向上依次穿过卵石层、陶粒层和生物层直达植物根系下并分成若干支管，每根支管分别与对应设置的一根输水管道相连通，在每一根输水管道的管壁上开有多个孔，在每个孔上均分别装有一个毛细管，在每个毛细管上分别安装有一个灌水器，在所述的调蓄池中安装有水位探头，所述的水位探头通过连接线与放置在路面上的水位显示报警仪相连。
本发明的有益效果是：
1.材料成本低，调蓄池开挖深度浅，易施工。
2.输水管道上灌水器密集，输水功能辐射范围大，吸水速率快。
3.本发明集雨水净化、收集、自供水于一身，削减城市径流，减少污染，大大节约人力和能源，资源高效利用。
4.利用负压原理，达到了植物的连续自灌溉效果，不浪费水资源，达到精准灌溉，有利于植物生长。
5.该系统应用范围广，既可应用于农田也可应用于城市地表等。
6.不受地形限制，且装置简单。整个灌溉过程不需要外界提水加压设备，可通过自我调控使土壤中的水分维持在适宜植物生长的水平上，从而最大限度减少了由于蒸发和深层渗漏所造成的损失，相应的最大限度减轻了由于深层渗漏造成的农药等对地下水的污染程度。
附图说明
图1为本发明的自给式地下蓄渗系统的结构示意图；
图2为图1所示的系统中的输水管道的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
参见附图，本发明的自给式地下蓄渗系统，包括低于周边路面的下凹式绿地7，所述的下凹式绿地7的下凹深度低于周边路面100mm-200mm，这样其上方的下凹空间可有效收纳滞蓄绿地及其周边道路的雨水径流。
在所述的下凹式绿地7的左边侧和右边侧分别前后间隔沿竖直方向插有多根排水管5，所述的排水管的高度高于下凹式绿地7的顶面高度以便于强降雨时，绿地中多余的雨水溢流进入两侧的排水管。
优选的所述的排水管顶端高于下凹式绿地20mm-50mm。
优选的在每一根排水管5内顶部挂有截污挂篮，所述的截污挂篮的底壁设有滤网便于截留住雨水中携带的垃圾，且位置靠上便于及时拆卸清理。
所述的下凹式绿地7设置在过滤下渗层上，所述的过滤下渗层包括从上至下依次设置的种植土壤层1、具有吸附降解污染物功能的生物层2、陶粒层3以及卵石层4，在所述的过滤下渗层旁设置有调蓄池8以蓄存来自地表径流和绿地下渗过滤后所得的雨水，所述的调蓄池8的底面低于卵石层4，利用植物生理特性，在需水情况下，植物根系处会产生一定压力，使低于根系数米的地下水可被土壤毛管力吸取上来以供植物的生长，故此压力被称为负压。故在下凹式绿地7处的植物根系处附近前后间隔沿横向铺设有多根输水管道6。
多条位于卵石层4底部的管道与调蓄池8相连通使得过滤后的雨水通过管道进入调蓄池8；调蓄池8的底部连接有多根供水管10，每一根所述的供水管10从调蓄池8底部伸出向上依次穿过卵石层4、陶粒层3和生物层2直达植物根系下并分成若干支管，每根支管分别与对应设置的一根输水管道6相连通，在每一根输水管道6的管壁上开有多个孔，优选的所述的多个孔在每一根输水管道6的管壁上均匀开设，在每个孔上均分别装有一个毛细管，在每个毛细管上分别安装有一个灌水器11。这样可以使一条输水管道被植物根系利用的范围更大。孔的大小和彼此之间的间隔可按照实际施工过程中采用的输水管道的形状和大小合理分配和调整。
在所述的调蓄池8中安装有水位探头9，所述的水位探头9通过连接线与放置在路面上的水位显示报警仪相连。优选的所述的水位探头9位于所述调蓄池底部上方10-20cm并且高于供水管的底端，目的是防止工作人员在没有及时注意到水位报警器感应的情况下，调蓄池中依然有残余的一部分水量供给植物生长。
进一步的，所述的种植土壤层为黏壤土，这是由于黏粒含量高的土壤的体积含水量较高,土壤内具有更大的过水断面,因而具有更大的非饱和导水率，可促进雨水的下渗和植物吸水作用。再进一步优选的所述的种植土壤层的厚度为1.2-1.5m，此厚度可保证一般植物根系的正常生长空间。
进一步的，所述的生物层2的厚度为10-15cm，所述的生物层2由腐殖土、霉菌、酵母菌和藻类组成，霉菌、酵母菌分解能力强，从而有助于改善土壤结构，提高土壤肥力，藻类能通过光合作用增加土壤中有机物，为植物创造良好生长环境。
进一步的，所述的陶粒层的厚度为10-15cm，陶粒具有表面坚硬、内部多微孔、孔隙高等特点，能够很好地发挥过滤净化雨水的效果，因此在生物层下面铺设10-15cm的陶粒。
进一步的，所述的卵石层的厚度为10-15cm，所述的卵石层由粒径为10mm-30mm的洗净卵石组成。
进一步的，排水管5为PVC管道，节约成本，方便施工。再进一步优选的排水管5的管径为DN200-300mm。进一步的，所述的输水管道6的材质为PVC管，根据不同种类植物根系深度的不同，所述的排水管有一定倾斜以便于更深植物根系顺利吸收管道中的水分。
进一步的，所述的输水管沿倾斜方向设置，供水管10的一端位于调蓄池底壁上方与调蓄池底壁间隔设置，经过过滤后的雨水可能还会携带一些例如细沙等杂质，如将供水管一端直接连接在调蓄池底部，很可能会使供水通道不畅，并会损伤供水管。供水管10最后由一条主管分散成若干支管，便于加快植物吸水的效率。
位于最高处的灌水器与供水管的高度差为ΔH。研究表明，ΔH受水柱的真空吸上高度限制，其最大值约为7m水柱，但在土壤含水量较低时土水势可能更低，因此负压灌溉可实现。所以优选的位于最高处的灌水器与供水管高度差不大于7m水柱。
采用本装置的工作过程如下：
首先，在系统能正常工作之前，为了使灌水器产生负压，必须将输水管道6直至灌水器都充满水以排出空气，则系统可开始运作。雨水将降落在下凹式绿地上，经过土壤的下渗作用通过下方填料层进行过滤净化流入调蓄池中蓄存。当植物需水时，根系深度处的负压将作为源动力，使调蓄池中的水分通过供水管自动连续被吸入与输水管道紧密相连的各灌水器中，土壤毛管力再将灌水器中的水吸取供给植物根系的进一步吸收，完成植物自灌溉过程。调蓄池中设有水位传感器，会对水位进行及时的报警，在旱天会提醒工作人员及时注水。整个系统形成了一个集渗水、净水、灌水的良性自循环，减少径流，节约能源。

Claims (10)

1.自给式地下蓄渗系统，其特征在于：包括低于周边路面的下凹式绿地，在所述的下凹式绿地的左边侧和右边侧分别前后间隔沿竖直方向插有多根排水管，所述的排水管的高度高于下凹式绿地的顶面高度以便于强降雨时，绿地中多余的雨水溢流进入两侧的排水管，所述的下凹式绿地设置在过滤下渗层上，所述的过滤下渗层包括从上至下依次设置的种植土壤层、具有吸附降解污染物功能的生物层、陶粒层以及卵石层，在所述的过滤下渗层旁设置有调蓄池以蓄存来自地表径流和绿地下渗过滤后所得的雨水，所述的调蓄池的底面低于卵石层，在下凹式绿地处的植物根系处附近前后间隔沿横向铺设有多根输水管道，多条位于卵石层底部的管道与调蓄池相连通使得过滤后的雨水通过管道进入调蓄池，所述的调蓄池的底部连接有多根供水管，每一根所述的供水管从调蓄池底部伸出向上依次穿过卵石层、陶粒层和生物层直达植物根系下并分成若干支管，每根支管分别与对应设置的一根输水管道相连通，在每一根输水管道的管壁上开有多个孔，在每个孔上均分别装有一个毛细管，在每个毛细管上分别安装有一个灌水器，在所述的调蓄池中安装有水位探头，所述的水位探头通过连接线与放置在路面上的水位显示报警仪相连。
2.根据权利要求1所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：所述的下凹式绿地的下凹深度低于周边路面100mm-200mm。
3.根据权利要求1或者2所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：所述的排水管顶端高于下凹式绿地20mm-50mm。
4.根据权利要求3所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：在每一根排水管内顶部挂有截污挂篮。
5.根据权利要求3所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：所述的种植土壤层为黏壤土，所述的种植土壤层的厚度为1.2-1.5m。
6.根据权利要求5所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：所述的生物层的厚度为10-15cm，所述的生物层由腐殖土、霉菌、酵母菌和藻类组成。
7.根据权利要求5所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：所述的陶粒层的厚度为10-15cm。
8.根据权利要求5所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：所述的卵石层的厚度为10-15cm，所述的卵石层由粒径为10mm-30mm的洗净卵石组成。
9.根据权利要求1或者2所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：位于最高处的灌水器与供水管高度差不大于7m水柱。
10.根据权利要求1或者2所述的自给式地下蓄渗系统，其特征在于：所述的输水管沿倾斜方向设置，所述的供水管的一端位于调蓄池底壁上方与调蓄池底壁间隔设置，所述的水位探头位于所述调蓄池底部上方10-20cm并且高于供水管的底端。
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