一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，该系统设置在河堤的一侧，沿河堤呈阶梯状；管网雨水经雨水管道流入第一级跌水平台、进入调蓄池，再经第二级跌水平台流入生态缓冲带，再经第三级跌水平台流入植生滞留池；所述第一级跌水平台与生态缓冲带为斜坡状，植生滞留池种植有植物。本实用新型在保证排水的同时减少雨水污染径流直接入河的风险，降低了对河道水体水质的冲击破坏，实现了入河污染物的有效控制及水环境的改善，也提升了城市水体的景观价值。
【专利说明】—种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环保工程与水处理【技术领域】，具体涉及一种用于分流制雨水入河污染物截控的集多维渗透、滞留于一体的生态排水系统。
【背景技术】
[0002]近年来，我国城市水体的污染状况相当严重，许多河流湖泊水体都处于比较严重的污染状态，并且有继续加剧的趋势。大部分城市的雨水径流污染较为严重，已成为城市河湖水质恶化的首要因素。有些雨后城市径流未经任何处理直接排入河道，雨水污染径流直接入河会形成污染冲击负荷，造成汛期城市景观河道突发性水质恶化。所以，对于河道水环境恶化的问题，在难以改变市政管网的前提下，需要对入河道径流污染物(本实用新型主要针对管网末端雨水)进行处理与控制。
[0003]传统的城市分流制雨水排水系统设计是以尽快排除雨水为根本出发点，雨水一般未经预处理直接通过现有市政管网雨水口排入河道，这种设计方式存在诸多弊端。探求如何满足环境、生态、经济等多重效益的城市雨水径流管理措施，是当前城市管理所面临的挑战之一。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的，是针对北方城市内河河堤比较狭窄的情况，为了减少占地面积，利用现有护坡，设计一种用于以削减雨水径流入河污染负荷、减缓雨水径流流量为目标的，并且集多维渗透、滞流于一体的生态排水系统，即用于分流制雨水入河污染物截控的生态排水系统。本系统在完成对雨水“修剪处理”的同时，也达到排水要求。
[0005]为减轻雨水对河道水环境的较大短时冲击负荷，根据研究区域内管网雨水排水特点，通过此多维生态排水系统对污染负荷较大的初期雨水及旱流污水实现“由雨转污，异位处理”的导流效果，减少雨水污染径流直接入河的风险，降低对河道水体水质的冲击破坏，达到对雨水及其径流污染减量控制的目的，并且在注重污染物缓冲拦截效果和排水效果的同时，还可兼顾增加城市河道景观的效果。
[0006]本实用新型通过如下技术方案予以实现。
[0007]用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，该系统设置在河堤的一侧，沿河堤呈阶梯状；
[0008]管网雨水经雨水管道4流入第一级跌水平台7，再进入调蓄池I ;所述第一级跌水平台7沿河堤向下呈25?35度斜坡，斜坡上端与雨水管道4出口的垂直处相连接，斜坡下端垂直向下设置有调蓄池I的池壁A17，调蓄池I的另一侧设置有池壁B18，池壁B18的高度高于池壁A17 ;池壁B18的上部设置有溢水孔10 ;调蓄池I的底部设置有双层滤料，滤料底部为自然土 ；上层滤料为密度较小、粒径较大的轻质滤料5，下层滤料为密度较大、粒径较小的重质滤料6 ;当水量较小时，雨水从溢水孔10慢慢流出，水量大时雨水则由池壁B18的顶部溢流而出；[0009]雨水流出调蓄池I后，经第二级跌水平台8流入生态缓冲带2 ;所述第二级跌水平台8设置在池壁B18沿河堤向下的一面且与池壁B18为一体结构；沿第二级跌水平台8向下的河堤斜坡上设置有生态缓冲带2，生态缓冲带2上种植有小草；
[0010]所述生态缓冲带2的斜坡下端垂直向下设置有植生滞留池3，植生滞留池3临近生态缓冲带2的一侧设置有池壁C19，池壁C19沿河堤向下的一面设置有第三级跌水平台(9)且与池壁C19为一体结构，植生滞留池3的另一侧设置有池壁D20 ;雨水流出生态缓冲带2后，经第三级跌水平台9流入植生滞留池3 ;池壁C19高出生态缓冲带10?0.15m，高出部分间隔设置有溢水口 16 ;池壁D20的高度低于池壁C0.10?0.15m,以保证雨量过大时雨水漫流进入河道内；植生滞留池3的底部依次设置有种植土层12、填料层13、反渗透层14和砾石层15 ;种植土层12的上面种植有植物11。
[0011]所述池壁A17、池壁B18、池壁C19、池壁D20为无砂混凝土结构；
[0012]池壁B18上设置的溢水孔10，其纵向至少设置有3排，横向每孔间隔0.15?
0.20m，溢水孔10的直径为5?8cm。
[0013]所述调蓄池I的长度为40?50m，宽度为0.8?1.0m，深度为0.7?0.9m，池壁厚度为0.05?0.08m ;所述雨水管道4的出口与第一级跌水平台7斜坡上端的垂直距离为
0.3 ?0.4mο
[0014]所述轻质滤料5为无烟煤,其厚度为0.10?0.14m ;所述重质滤料3为石英砂,其厚度为0.08?0.12m。
[0015]所述生态缓冲带2沿河堤向下的长度为1.0?1.2m,宽度为45?55m。
[0016]所述植生滞留池3的长度为50?60m，宽度为0.9?1.lm，深度为1.0?1.2m，池壁厚度为0.05?0.08m。
[0017]池壁C19上设置的溢水口 16的间隔长度为2?3m，开口长度为0.20?0.30m。
[0018]植生滞留池3底部设置的种植土层12为渗透系数较大的砂质土壤，当采用草本植物时厚度为0.25?0.35m ;填料层13为渗透系数不低于10_5m/s的材料，优选材料为炉渣，高度为0.2?0.35m ;反渗透层14为土工布，以防止土壤等颗粒物进入下层；砾石层15为直径0.04?0.05m、厚度0.20?0.30m的砾石，以排除多余的雨水。
[0019]本实用新型的多维生态排水系统可以保证在排水的同时，减少雨水污染径流直接入河的风险，降低对河道水体水质的冲击破坏。实现入河污染物的有效控制及水环境的改善，带来城市水体景观价值提升。
[0020]具体体现如下:
[0021](I)在护坡上构建本实用新型的排水系统，既能满足排水要求，又能利用现有资源，减小占地面积。
[0022](2)进水方式对雨水水量和水质适应能力强，水质净化效果稳定可靠。其中，调蓄池和生态缓冲带的设计可以起缓冲消能作用，延长植生滞留池的使用寿命。
[0023](3)通过植物截留、土壤渗滤作用净化初期雨水径流污染，改善入河径流水质(尤其是减缓城市暴雨所带来的污染物对水体的污染)。雨水既能下渗，也可以沿护坡向下流动，充分体现多维渗透的思想。其中，雨水径流中的多数悬浮颗粒污染物和部分溶解态污染物能到有效去除，也可去除重金属离子、病原体等。
[0024](4)通过植物截留、土壤渗滤作用降低雨水径流的流速，削减径流量，降低雨水对河道水体的冲击负荷，增加了水力停留时间，充分体现滞留的思路。
[0025](5)充分利用径流雨量，补充涵养地下水，也可对处理后的雨水加以收集利用，缓解水资源的短缺，充分体现可持续发展理论；
[0026](6)经过合理的设计以及妥善的维护能改善景观环境，达到良好的景观效果，充分体现生态设计理念；滞留池蓄积雨水的蒸发吸热及植物的蒸腾作用可以调节空气湿度和温度，减轻热岛效应，改善周围的环境条件。
[0027](7)通过对雨水提供暂时的储存空间来减缓雨水径流对河岸的冲刷，起到保护河道边坡的目的。
[0028](8)体现一种雨水处理方法和相关雨水管理方面的措施，为管网入河雨水处理提供借鉴和指导作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型多维生态排水系统正视图；
[0030]图2为图1的俯视图；
[0031]图3为图1的左视图；
[0032]图4为图3中池壁 B右视局部放大示意图。
[0033]本实用新型附图标记如下:
[0034]1-调蓄池2-生态缓冲带
[0035]3-植生滞留池4-雨水管道
[0036]5-轻质滤料6-重质滤料
[0037]7-第一级跌水平台 8-第二级跌水平台
[0038]9-第三级跌水平台10-溢水孔
[0039]11-植物12-种植土层
[0040]13-填料层14-反渗透层
[0041]15-碌石层16-溢水口
[0042]17-池壁 A18--池壁 B
[0043]19-池壁 C20--池壁 D
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图对本实用新型做进一步描述，本实用新型采用常规的技术手段和常规原材料进行实施。
[0045]本实用新型的技术方案，是将管网末端的雨水通过提升泵引入多维生态排水系统，在满足排水的前提下，以控制径流污染为主，兼顾控制径流量。此系统设置在河堤的一侦牝沿河堤呈阶梯状，主要包括三部分:调蓄池1、生态缓冲带2和植生滞留池3。
[0046]如图3所示，管网雨水首先通过雨水管道4，再经过跌水平台进入调蓄池I ;调蓄池I建在河堤以下部位，一侧与河堤相连接；第一级跌水平台7沿河堤向下呈25~35度斜坡，斜坡上端距雨水管道4出口的垂直距离为0.3~0.4m，斜坡下端垂直向下为调蓄池I的一侧池壁A17，调蓄池I的另一侧设置有池壁B18，池壁B18的高度高于池壁A17 ;池壁B18的上部设置有溢水孔10，溢水孔10的数量为沿纵向至少设置有3排，横向每隔0.15~0.20m设置一个，直径为5?8cm。其局部放大如图4所示；当水量较小时，雨水从溢水孔10慢慢流出，水量大时雨水则由池壁B18的顶部溢流而出。调蓄池I的底部设置有双层滤料，滤料底部为自然土，流经滤料的雨水可以下渗；上层滤料为密度较小、粒径较大的轻质滤料5，优选无烟煤，其厚度为0.10?0.14m;下层滤料为密度较大、粒径较小的重质滤料6，优选石英砂，其厚度为0.08?0.12m ;此结构的调蓄池I可以截留雨水中的悬浮杂质，从而降低雨水的浊度，而且水中的有机物、细菌乃至病毒等将随水的浊度降低而部分去除。调蓄池I的长度为40?50m，宽度为0.8?1.0m,深度为0.7?0.9m,池壁厚度为0.05?0.08m。
[0047]雨水流出调蓄池I后，经第二级跌水平台8流入生态缓冲带2 ;所述第二级跌水平台8设置在池壁B18沿河堤向下的一面且与池壁B18为一体结构；沿第二级跌水平台8向下的河堤斜坡上设置有生态缓冲带2，生态缓冲带2上种植有小草，以满足生态护坡的要求；生态缓冲带(2)沿河堤向下的长度为1.0?1.2m，宽度为45?55m。
[0048]生态缓冲带2的斜坡下端垂直向下设置有植生滞留池3，植生滞留池3的长度为50?60m，宽度为0.9?1.1m,深度为1.0?1.2m,池壁厚度为0.05?0.08m。植生滞留池3临近生态缓冲带2的一侧设置有池壁C19，池壁C19沿河堤向下的一面设置有第三级跌水平台9且与池壁C19为一体结构；植生滞留池3的另一侧设置有池壁D20 ;雨水流出生态缓冲带2后，经第三级跌水平台9流入植生滞留池3 ;池壁C19高出生态缓冲带0.10?
0.15m，高出部分间隔设置有溢水口 16，溢水口 16的间隔长度为2?3m，开口长度为0.20?
0.30m，如图1、图2所示。池壁D20的高度低于池壁C19，以保证雨量过大时雨水漫流进入河道内。植生滞留池3的底部依次设置有种植土层12、填料层13、反渗透层14和砾石层15 ；雨水垂直向下自流通过植生滞留池3的种植土层12、填料层13、反渗透层14、砾石层15，雨水被截留与下渗，当雨量持续增加时，且超过滞留池的承载能力时，雨水将溢流排入到河道中。种植土层12为植物根系吸附及微生物降解作用提供了一个很好的场所，有较好的过滤和吸附作用，一般选用渗透系数较大的砂质土壤；种植土层厚度根据植物类型而定，当采用草本植物时一般厚度为0.25?0.35m左右。种植土层12的上面种植有植物11，植物11应选用多年生的、并且可短时间耐水涝的，如美人蕉、鸢尾、大花萱草等。填料层13主要起渗水作用，可选用炉渣等渗透性较强(渗透系数一般不低于10_5m/s)的材料，其厚度应根据当地的降雨特性、植生滞留池的服务面积等确定，本实用新型的高度为0.2?0.35m。反渗透层14可以防止土壤等颗粒物进入砾石层，以免影响渗水效果，可以设置一层土工布。砾石层15可以排除多余的雨水,选用直径为0.04?0.05m,厚度为0.20?0.30m的碌石。
[0049]所述的池壁A16、池壁B17、池壁C18、池壁D19均为无砂混凝土结构。
【权利要求】
1.一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，该系统设置在河堤的一侧，沿河堤呈阶梯状； 管网雨水经雨水管道(4)流入第一级跌水平台(7)，再进入调蓄池(I);所述第一级跌水平台(7)沿河堤向下呈25~35度斜坡，斜坡上端与雨水管道(4)出口的垂直处相连接，斜坡下端垂直向下设置有调蓄池(I)的池壁A (17)，调蓄池(I)的另一侧设置有池壁B(18)，池壁B (18)的高度高于池壁A (17);池壁B (18)的上部设置有溢水孔(10);调蓄池(O的底部设置有双层滤料，滤料底部为自然土 ；上层滤料为密度较小、粒径较大的轻质滤料(5)，下层滤料为密度较大、粒径较小的重质滤料(6);当水量较小时，雨水从溢水孔(10)慢慢流出，水量大时雨水则由池壁B (18)的顶部溢流而出； 雨水流出调蓄池(I)后，经第二级跌水平台(8)流入生态缓冲带(2);所述第二级跌水平台(8)设置在池壁B (18)沿河堤向下的一面且与池壁B (18)为一体结构；沿第二级跌水平台(8)向下的河堤斜坡上设置有生态缓冲带(2)，生态缓冲带(2)上种植有小草； 所述生态缓冲带(2)的斜坡下端垂直向下设置有植生滞留池(3)，植生滞留池(3)临近生态缓冲带(2)的一侧设置有池壁C (19)，池壁C (19)沿河堤向下的一面设置有第三级跌水平台(9)且与池壁C (19)为一体结构，植生滞留池(3)的另一侧设置有池壁D (20);雨水流出生态缓冲带(2)后，经第三级跌水平台(9)流入植生滞留池(3);池壁C (19)高出生态缓冲带(2) 0.10~0.15m，高出部分间隔设置有溢水口(16);池壁D (20)的高度低于池壁C (19) 0.10~0.15m,以保证雨量过大时雨水漫流进入河道内；植生滞留池(3)的底部依次设置有种植土层(12)、填料层(13)、反渗透层(14)和砾石层(15);种植土层(12)的上面种植有植物(U)。
2.根据权利要求1所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，所述池壁A (17)、池壁B (18)、池壁C (19)、池壁D (20)为无砂混凝土结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，池壁B (18)上设置的溢水孔(10)，其纵向至少设置有3排，横向每孔间隔0.15~0.20m，溢水孔(10)的直径为5~8cm。
4.根据权利要求1所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，所述调蓄池(I)的长度为40~50m，宽度为0.8~1.0m,深度为0.7~0.9m，池壁厚度为0.05~0.08m ;所述雨水管道(4)的出口与第一级跌水平台(7)斜坡上端的垂直距离为0.3~0.4mο
5.根据权利要求1所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，所述轻质滤料(5)为无烟煤，其厚度为0.10~0.14m ;所述重质滤料(3)为石英砂，其厚度为0.08~0.12m。
6.根据权利要求1所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，所述生态缓冲带(2)沿河堤向下的长度为1.0~1.2m,宽度为45~55m。
7.根据权利要求1所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，所述植生滞留池(3)的长度为50~60m，宽度为0.9~L Im,深度为L O~1.2m，池壁厚度为0.05~0.08m。
8.根据权利要求1所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，池壁C (19)上设置的溢水口(16)的间隔长度为2~3m，开口长度为0.20~.0.30mo
9.根据权利要求1所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，植生滞留池(3)底部设置的种植土层(12)为渗透系数较大的砂质土壤，当采用草本植物时厚度为0.25~0.35m ;填料层(13)为渗透系数不低于10-5m/s的材料；反渗透层(14)为土工布，以防止土壤等颗粒物进入下层；砾石层(15)为直径0.04~0.05m、厚度0.20~0.30m的砾石，以排除多余的雨水。
10.根据权利要求1或9所述的一种用于分流制雨水入河污染物截控的多维生态排水系统，其特征在于，填料层(13)的材料为炉渣，高度为0.2~0.35m。
【文档编号】E03F1/00GK203531109SQ201320343030
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】于海明, 李阳, 席兆胜, 孙井梅 申请人:天津大学