一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，該系統(tǒng)設置在河堤的一側，沿河堤呈階梯狀；管網(wǎng)雨水經雨水管道流入第一級跌水平臺、進入調蓄池，再經第二級跌水平臺流入生態(tài)緩沖帶，再經第三級跌水平臺流入植生滯留池；所述第一級跌水平臺與生態(tài)緩沖帶為斜坡狀，植生滯留池種植有植物。本實用新型在保證排水的同時減少雨水污染徑流直接入河的風險，降低了對河道水體水質的沖擊破壞，實現(xiàn)了入河污染物的有效控制及水環(huán)境的改善，也提升了城市水體的景觀價值。
【專利說明】—種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于環(huán)保工程與水處理【技術領域】，具體涉及一種用于分流制雨水入河污染物截控的集多維滲透、滯留于一體的生態(tài)排水系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近年來，我國城市水體的污染狀況相當嚴重，許多河流湖泊水體都處于比較嚴重的污染狀態(tài)，并且有繼續(xù)加劇的趨勢。大部分城市的雨水徑流污染較為嚴重，已成為城市河湖水質惡化的首要因素。有些雨后城市徑流未經任何處理直接排入河道，雨水污染徑流直接入河會形成污染沖擊負荷，造成汛期城市景觀河道突發(fā)性水質惡化。所以，對于河道水環(huán)境惡化的問題，在難以改變市政管網(wǎng)的前提下，需要對入河道徑流污染物(本實用新型主要針對管網(wǎng)末端雨水)進行處理與控制。
[0003]傳統(tǒng)的城市分流制雨水排水系統(tǒng)設計是以盡快排除雨水為根本出發(fā)點，雨水一般未經預處理直接通過現(xiàn)有市政管網(wǎng)雨水口排入河道，這種設計方式存在諸多弊端。探求如何滿足環(huán)境、生態(tài)、經濟等多重效益的城市雨水徑流管理措施，是當前城市管理所面臨的挑戰(zhàn)之一。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的，是針對北方城市內河河堤比較狹窄的情況，為了減少占地面積，利用現(xiàn)有護坡，設計一種用于以削減雨水徑流入河污染負荷、減緩雨水徑流流量為目標的，并且集多維滲透、滯流于一體的生態(tài)排水系統(tǒng)，即用于分流制雨水入河污染物截控的生態(tài)排水系統(tǒng)。本系統(tǒng)在完成對雨水“修剪處理”的同時，也達到排水要求。
[0005]為減輕雨水對河道水環(huán)境的較大短時沖擊負荷，根據(jù)研究區(qū)域內管網(wǎng)雨水排水特點，通過此多維生態(tài)排水系統(tǒng)對污染負荷較大的初期雨水及旱流污水實現(xiàn)“由雨轉污，異位處理”的導流效果，減少雨水污染徑流直接入河的風險，降低對河道水體水質的沖擊破壞，達到對雨水及其徑流污染減量控制的目的，并且在注重污染物緩沖攔截效果和排水效果的同時，還可兼顧增加城市河道景觀的效果。
[0006]本實用新型通過如下技術方案予以實現(xiàn)。
[0007]用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)設置在河堤的一側，沿河堤呈階梯狀；
[0008]管網(wǎng)雨水經雨水管道4流入第一級跌水平臺7，再進入調蓄池I ;所述第一級跌水平臺7沿河堤向下呈25?35度斜坡，斜坡上端與雨水管道4出口的垂直處相連接，斜坡下端垂直向下設置有調蓄池I的池壁A17，調蓄池I的另一側設置有池壁B18，池壁B18的高度高于池壁A17 ;池壁B18的上部設置有溢水孔10 ;調蓄池I的底部設置有雙層濾料，濾料底部為自然土 ；上層濾料為密度較小、粒徑較大的輕質濾料5，下層濾料為密度較大、粒徑較小的重質濾料6 ;當水量較小時，雨水從溢水孔10慢慢流出，水量大時雨水則由池壁B18的頂部溢流而出；[0009]雨水流出調蓄池I后，經第二級跌水平臺8流入生態(tài)緩沖帶2 ;所述第二級跌水平臺8設置在池壁B18沿河堤向下的一面且與池壁B18為一體結構；沿第二級跌水平臺8向下的河堤斜坡上設置有生態(tài)緩沖帶2，生態(tài)緩沖帶2上種植有小草；
[0010]所述生態(tài)緩沖帶2的斜坡下端垂直向下設置有植生滯留池3，植生滯留池3臨近生態(tài)緩沖帶2的一側設置有池壁C19，池壁C19沿河堤向下的一面設置有第三級跌水平臺(9)且與池壁C19為一體結構，植生滯留池3的另一側設置有池壁D20 ;雨水流出生態(tài)緩沖帶2后，經第三級跌水平臺9流入植生滯留池3 ;池壁C19高出生態(tài)緩沖帶10?0.15m，高出部分間隔設置有溢水口 16 ;池壁D20的高度低于池壁C0.10?0.15m,以保證雨量過大時雨水漫流進入河道內；植生滯留池3的底部依次設置有種植土層12、填料層13、反滲透層14和礫石層15 ;種植土層12的上面種植有植物11。
[0011]所述池壁A17、池壁B18、池壁C19、池壁D20為無砂混凝土結構；
[0012]池壁B18上設置的溢水孔10，其縱向至少設置有3排，橫向每孔間隔0.15?
0.20m，溢水孔10的直徑為5?8cm。
[0013]所述調蓄池I的長度為40?50m，寬度為0.8?1.0m，深度為0.7?0.9m，池壁厚度為0.05?0.08m ;所述雨水管道4的出口與第一級跌水平臺7斜坡上端的垂直距離為
0.3 ?0.4mο
[0014]所述輕質濾料5為無煙煤,其厚度為0.10?0.14m ;所述重質濾料3為石英砂,其厚度為0.08?0.12m。
[0015]所述生態(tài)緩沖帶2沿河堤向下的長度為1.0?1.2m,寬度為45?55m。
[0016]所述植生滯留池3的長度為50?60m，寬度為0.9?1.lm，深度為1.0?1.2m，池壁厚度為0.05?0.08m。
[0017]池壁C19上設置的溢水口 16的間隔長度為2?3m，開口長度為0.20?0.30m。
[0018]植生滯留池3底部設置的種植土層12為滲透系數(shù)較大的砂質土壤，當采用草本植物時厚度為0.25?0.35m ;填料層13為滲透系數(shù)不低于10_5m/s的材料，優(yōu)選材料為爐渣，高度為0.2?0.35m ;反滲透層14為土工布，以防止土壤等顆粒物進入下層；礫石層15為直徑0.04?0.05m、厚度0.20?0.30m的礫石，以排除多余的雨水。
[0019]本實用新型的多維生態(tài)排水系統(tǒng)可以保證在排水的同時，減少雨水污染徑流直接入河的風險，降低對河道水體水質的沖擊破壞。實現(xiàn)入河污染物的有效控制及水環(huán)境的改善，帶來城市水體景觀價值提升。
[0020]具體體現(xiàn)如下:
[0021](I)在護坡上構建本實用新型的排水系統(tǒng)，既能滿足排水要求，又能利用現(xiàn)有資源，減小占地面積。
[0022](2)進水方式對雨水水量和水質適應能力強，水質凈化效果穩(wěn)定可靠。其中，調蓄池和生態(tài)緩沖帶的設計可以起緩沖消能作用，延長植生滯留池的使用壽命。
[0023](3)通過植物截留、土壤滲濾作用凈化初期雨水徑流污染，改善入河徑流水質(尤其是減緩城市暴雨所帶來的污染物對水體的污染)。雨水既能下滲，也可以沿護坡向下流動，充分體現(xiàn)多維滲透的思想。其中，雨水徑流中的多數(shù)懸浮顆粒污染物和部分溶解態(tài)污染物能到有效去除，也可去除重金屬離子、病原體等。
[0024](4)通過植物截留、土壤滲濾作用降低雨水徑流的流速，削減徑流量，降低雨水對河道水體的沖擊負荷，增加了水力停留時間，充分體現(xiàn)滯留的思路。
[0025](5)充分利用徑流雨量，補充涵養(yǎng)地下水，也可對處理后的雨水加以收集利用，緩解水資源的短缺，充分體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理論；
[0026](6)經過合理的設計以及妥善的維護能改善景觀環(huán)境，達到良好的景觀效果，充分體現(xiàn)生態(tài)設計理念；滯留池蓄積雨水的蒸發(fā)吸熱及植物的蒸騰作用可以調節(jié)空氣濕度和溫度，減輕熱島效應，改善周圍的環(huán)境條件。
[0027](7)通過對雨水提供暫時的儲存空間來減緩雨水徑流對河岸的沖刷，起到保護河道邊坡的目的。
[0028](8)體現(xiàn)一種雨水處理方法和相關雨水管理方面的措施，為管網(wǎng)入河雨水處理提供借鑒和指導作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型多維生態(tài)排水系統(tǒng)正視圖；
[0030]圖2為圖1的俯視圖；
[0031]圖3為圖1的左視圖；
[0032]圖4為圖3中池壁 B右視局部放大示意圖。
[0033]本實用新型附圖標記如下:
[0034]1-調蓄池2-生態(tài)緩沖帶
[0035]3-植生滯留池4-雨水管道
[0036]5-輕質濾料6-重質濾料
[0037]7-第一級跌水平臺 8-第二級跌水平臺
[0038]9-第三級跌水平臺10-溢水孔
[0039]11-植物12-種植土層
[0040]13-填料層14-反滲透層
[0041]15-碌石層16-溢水口
[0042]17-池壁 A18--池壁 B
[0043]19-池壁 C20--池壁 D
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖對本實用新型做進一步描述，本實用新型采用常規(guī)的技術手段和常規(guī)原材料進行實施。
[0045]本實用新型的技術方案，是將管網(wǎng)末端的雨水通過提升泵引入多維生態(tài)排水系統(tǒng)，在滿足排水的前提下，以控制徑流污染為主，兼顧控制徑流量。此系統(tǒng)設置在河堤的一偵牝沿河堤呈階梯狀，主要包括三部分:調蓄池1、生態(tài)緩沖帶2和植生滯留池3。
[0046]如圖3所示，管網(wǎng)雨水首先通過雨水管道4，再經過跌水平臺進入調蓄池I ;調蓄池I建在河堤以下部位，一側與河堤相連接；第一級跌水平臺7沿河堤向下呈25~35度斜坡，斜坡上端距雨水管道4出口的垂直距離為0.3~0.4m，斜坡下端垂直向下為調蓄池I的一側池壁A17，調蓄池I的另一側設置有池壁B18，池壁B18的高度高于池壁A17 ;池壁B18的上部設置有溢水孔10，溢水孔10的數(shù)量為沿縱向至少設置有3排，橫向每隔0.15~0.20m設置一個，直徑為5?8cm。其局部放大如圖4所示；當水量較小時，雨水從溢水孔10慢慢流出，水量大時雨水則由池壁B18的頂部溢流而出。調蓄池I的底部設置有雙層濾料，濾料底部為自然土，流經濾料的雨水可以下滲；上層濾料為密度較小、粒徑較大的輕質濾料5，優(yōu)選無煙煤，其厚度為0.10?0.14m;下層濾料為密度較大、粒徑較小的重質濾料6，優(yōu)選石英砂，其厚度為0.08?0.12m ;此結構的調蓄池I可以截留雨水中的懸浮雜質，從而降低雨水的濁度，而且水中的有機物、細菌乃至病毒等將隨水的濁度降低而部分去除。調蓄池I的長度為40?50m，寬度為0.8?1.0m,深度為0.7?0.9m,池壁厚度為0.05?0.08m。
[0047]雨水流出調蓄池I后，經第二級跌水平臺8流入生態(tài)緩沖帶2 ;所述第二級跌水平臺8設置在池壁B18沿河堤向下的一面且與池壁B18為一體結構；沿第二級跌水平臺8向下的河堤斜坡上設置有生態(tài)緩沖帶2，生態(tài)緩沖帶2上種植有小草，以滿足生態(tài)護坡的要求；生態(tài)緩沖帶(2)沿河堤向下的長度為1.0?1.2m，寬度為45?55m。
[0048]生態(tài)緩沖帶2的斜坡下端垂直向下設置有植生滯留池3，植生滯留池3的長度為50?60m，寬度為0.9?1.1m,深度為1.0?1.2m,池壁厚度為0.05?0.08m。植生滯留池3臨近生態(tài)緩沖帶2的一側設置有池壁C19，池壁C19沿河堤向下的一面設置有第三級跌水平臺9且與池壁C19為一體結構；植生滯留池3的另一側設置有池壁D20 ;雨水流出生態(tài)緩沖帶2后，經第三級跌水平臺9流入植生滯留池3 ;池壁C19高出生態(tài)緩沖帶0.10?
0.15m，高出部分間隔設置有溢水口 16，溢水口 16的間隔長度為2?3m，開口長度為0.20?
0.30m，如圖1、圖2所示。池壁D20的高度低于池壁C19，以保證雨量過大時雨水漫流進入河道內。植生滯留池3的底部依次設置有種植土層12、填料層13、反滲透層14和礫石層15 ；雨水垂直向下自流通過植生滯留池3的種植土層12、填料層13、反滲透層14、礫石層15，雨水被截留與下滲，當雨量持續(xù)增加時，且超過滯留池的承載能力時，雨水將溢流排入到河道中。種植土層12為植物根系吸附及微生物降解作用提供了一個很好的場所，有較好的過濾和吸附作用，一般選用滲透系數(shù)較大的砂質土壤；種植土層厚度根據(jù)植物類型而定，當采用草本植物時一般厚度為0.25?0.35m左右。種植土層12的上面種植有植物11，植物11應選用多年生的、并且可短時間耐水澇的，如美人蕉、鳶尾、大花萱草等。填料層13主要起滲水作用，可選用爐渣等滲透性較強(滲透系數(shù)一般不低于10_5m/s)的材料，其厚度應根據(jù)當?shù)氐慕涤晏匦?、植生滯留池的服務面積等確定，本實用新型的高度為0.2?0.35m。反滲透層14可以防止土壤等顆粒物進入礫石層，以免影響滲水效果，可以設置一層土工布。礫石層15可以排除多余的雨水,選用直徑為0.04?0.05m,厚度為0.20?0.30m的碌石。
[0049]所述的池壁A16、池壁B17、池壁C18、池壁D19均為無砂混凝土結構。
【權利要求】
1.一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)設置在河堤的一側，沿河堤呈階梯狀； 管網(wǎng)雨水經雨水管道(4)流入第一級跌水平臺(7)，再進入調蓄池(I);所述第一級跌水平臺(7)沿河堤向下呈25~35度斜坡，斜坡上端與雨水管道(4)出口的垂直處相連接，斜坡下端垂直向下設置有調蓄池(I)的池壁A (17)，調蓄池(I)的另一側設置有池壁B(18)，池壁B (18)的高度高于池壁A (17);池壁B (18)的上部設置有溢水孔(10);調蓄池(O的底部設置有雙層濾料，濾料底部為自然土 ；上層濾料為密度較小、粒徑較大的輕質濾料(5)，下層濾料為密度較大、粒徑較小的重質濾料(6);當水量較小時，雨水從溢水孔(10)慢慢流出，水量大時雨水則由池壁B (18)的頂部溢流而出； 雨水流出調蓄池(I)后，經第二級跌水平臺(8)流入生態(tài)緩沖帶(2);所述第二級跌水平臺(8)設置在池壁B (18)沿河堤向下的一面且與池壁B (18)為一體結構；沿第二級跌水平臺(8)向下的河堤斜坡上設置有生態(tài)緩沖帶(2)，生態(tài)緩沖帶(2)上種植有小草； 所述生態(tài)緩沖帶(2)的斜坡下端垂直向下設置有植生滯留池(3)，植生滯留池(3)臨近生態(tài)緩沖帶(2)的一側設置有池壁C (19)，池壁C (19)沿河堤向下的一面設置有第三級跌水平臺(9)且與池壁C (19)為一體結構，植生滯留池(3)的另一側設置有池壁D (20);雨水流出生態(tài)緩沖帶(2)后，經第三級跌水平臺(9)流入植生滯留池(3);池壁C (19)高出生態(tài)緩沖帶(2) 0.10~0.15m，高出部分間隔設置有溢水口(16);池壁D (20)的高度低于池壁C (19) 0.10~0.15m,以保證雨量過大時雨水漫流進入河道內；植生滯留池(3)的底部依次設置有種植土層(12)、填料層(13)、反滲透層(14)和礫石層(15);種植土層(12)的上面種植有植物(U)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，所述池壁A (17)、池壁B (18)、池壁C (19)、池壁D (20)為無砂混凝土結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，池壁B (18)上設置的溢水孔(10)，其縱向至少設置有3排，橫向每孔間隔0.15~0.20m，溢水孔(10)的直徑為5~8cm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，所述調蓄池(I)的長度為40~50m，寬度為0.8~1.0m,深度為0.7~0.9m，池壁厚度為0.05~0.08m ;所述雨水管道(4)的出口與第一級跌水平臺(7)斜坡上端的垂直距離為0.3~0.4mο
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，所述輕質濾料(5)為無煙煤，其厚度為0.10~0.14m ;所述重質濾料(3)為石英砂，其厚度為0.08~0.12m。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，所述生態(tài)緩沖帶(2)沿河堤向下的長度為1.0~1.2m,寬度為45~55m。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，所述植生滯留池(3)的長度為50~60m，寬度為0.9~L Im,深度為L O~1.2m，池壁厚度為0.05~0.08m。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，池壁C (19)上設置的溢水口(16)的間隔長度為2~3m，開口長度為0.20~.0.30mo
9.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，植生滯留池(3)底部設置的種植土層(12)為滲透系數(shù)較大的砂質土壤，當采用草本植物時厚度為0.25~0.35m ;填料層(13)為滲透系數(shù)不低于10-5m/s的材料；反滲透層(14)為土工布，以防止土壤等顆粒物進入下層；礫石層(15)為直徑0.04~0.05m、厚度0.20~0.30m的礫石，以排除多余的雨水。
10.根據(jù)權利要求1或9所述的一種用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，填料層(13)的材料為爐渣，高度為0.2~0.35m。
【文檔編號】E03F1/00GK203531109SQ201320343030
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權日:2013年6月14日
【發(fā)明者】于海明, 李陽, 席兆勝, 孫井梅 申請人:天津大學