多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面的制作方法

本发明属于集水排水、雨水截污处理技术控制领域，特别是涉及多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面。

背景技术：

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在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”，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。下雨时吸水、蓄水、渗水、滤水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

渗透性路面作为“生态排水”的一个重要方法，已经成为道路排水设计的一个重要组成部分。透水路面适用于人行道、机动车道、轻量级车道和各种体育场道路，以往透水路面工程并无统一标准，且路面透水、透气性不高，其中透水砼表面粗糙，承载能力低；透水砖靠毛细孔透水，时间长久易堵塞，用水泥砂或细石砼铺设不透水，承载力也较差，造价高；还有一些透水水泥路面采用预埋管架的方法，即先将塑料管架模具放入垫层上，灌入混凝土，待混凝土干燥后，管架模具设置的多个通孔则成为排水孔，采用这样的方法成本造价较高，施工时间长，而且由于装饰面层为不透水铺装材料，如果与管架法透水混凝土路面相结合，则无法起到透水效果，环保与美观无法兼顾。

随着城市化进程的发展，不可渗透地面的面积高速增长，导致污染物堆积，使得路面雨水中持有大量的污染物，在一些路面径流的研究表明，初期30％雨水径流中的污染负荷占整场降雨污染的70％，因此，初期雨水的截留与处理可有效控制径流带来的水体污染。目前，国内外对于雨水污染处理也有着不同的措施，国外大多是将雨水直接收集起来再利用，国内是将初期雨水直接引入污水处理厂，忽略了污水处理厂除污容量有限，多余污水未经处理直接排入自然水体。目前路面产生积水、对雨水净化积存调蓄、涵养草坪等问题，因此，有必要研制能够弥补这些方面不足的初期径流雨水截污处理装置，收集并净化城市路面的雨水，并用净化、过滤后的雨水涵养草坪，提高水资源的利用率。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面，能够在大雨到来之时，有效地克服了现有城市排水管网系统不能解决雨水径流造成的水系污染和暴雨径流造成的内涝等问题。实现了集雨、截污、过滤、净水以及削峰调蓄、涵养草坪的自动控制。

本发明采用的技术方案如下：

本发明多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面，从左至右依次包括路面(1)、雨水收集井(4)、路缘石(6)、人行道(8)、调蓄储水池(22)和草坪(30)；其特征在于所述路面(1)靠近人行道(8)的一侧设置有雨水收集井(4)、路缘石(6)，路缘石(6)设置为矩形空槽状，矩形空槽上部在靠近路面(1)一侧设置有道路雨水进水口(35)，矩形空槽内部自上而下依次设置有路缘石上部空腔雨水储水层(7)、渗水过滤层(11)、除油层(12)、水盐、重金属离子吸附层(13)和雨水储存模块(14)；人行道(8)路面层的下方设置有双层、多个人行道雨水收集临时储藏层(9)收集雨水；透水混凝土填充层(10)位于人行道(8)路面层的下方；

雨水储存模块(14)在靠近路面(1)和调蓄储水池(22)的两侧均设置有防水布，防水布采用高分子防水透气材料（ptfe膜）与布料混合制成，并作三层复合而成，防水布的外侧涂抹有防渗水泥层；路缘石上部空腔雨水储水层(7)的雨水、人行道(8)上渗透进人行道雨水收集临时储藏层(9)中的雨水流入雨水储存模块(14)，暂时储存起来；

在雨水储存模块(14)与调蓄储水池(22)相接处设置有多个排水管(15)，排水管(15)横、纵成排，等间距布置，排水管(15)联通调蓄储水池(22)与雨水储存模块(14)，将收集到雨水储存模块(14)中的雨水快速排入调蓄储水池(22)，实现雨水的快速收集并储存；

在路面(1)靠近人行道(8)一侧设置有雨水收集井(4)，雨水通过雨水篦子(2)进入雨水收集井(4)后经过滤网层(3)过滤后再通过导管(5)流向底部横向过滤层，导管(5)的横断面呈圆形，其直径设置在6cm-10cm之间；底部横向过滤层设置在雨水储存模块(14)的下方，底部横向过滤层设置成倾斜状，底部横向过滤层从左至右依次包括砂石过滤层(17)、净化介质层(18)和活性炭芯过滤层(19)，砂石过滤层(17)与净化介质层(18)之间，净化介质层(18)与活性炭芯过滤层(19)之间均设置有分隔网层(20)，且底部横向过滤层在靠近导管(5)和调蓄储水池(22)通过端部固定网(16)进行固定，底部横向过滤层的上下两端均设置有垫层(21)进行固定，并且在相接处设置有防水布，即在底部横向过滤层的外层贴设防水布，防水布采用高分子防水透气材料（ptfe膜）与布料混合制成，并作两层复合而成，底部横向过滤层和垫层(21)的底边宽度与雨水储存模块(14)的整体宽度相同；

抽水装置设置在调蓄储水池(22)内，抽水装置包括水泵（23）、抽水管（24），水泵（23）位于调蓄储水池(22)的底部，抽水管(24)的横断面呈圆形，其直径设置在3cm-5cm之间，抽水管（24）的底端与水泵（23）的出水口连通，抽水管（24）的另一端与设置在草坪(30)上方的旋转喷头(29)连通，温湿度传感器(28)的检测端设置在种植土层(31)中，温湿度传感器(28)的土壤温度信号输出端与控制系统(25)的信号输入端连接，可通过控制系统(25)对调蓄储水池(22)中水的蓄、排情况进行控制；

在调蓄储水池(22)的上方设置有太阳能电池板(26)和发电风车(27)，用以提供调蓄储水池(22)内的抽水装置提供电动力；调蓄储水池(22)内过滤、净化后的雨水可通过设置的水泵(23)、抽水管(24)和草坪(30)上方设置的旋转喷头(29)涵养草坪(30)，通过设置在透水砂层(33)中的溢流管(32)供种植土层(31)吸收，透水砂层(33)设置在种植土层(31)的下方；旋转喷头(29)高出草坪(30)约为10cm-15cm，且旋转喷头(29)的孔径约为4cm-6cm；在整个路面结构的最底端设置有砾石粗砂层(34)；溢流管(32)的横断面呈圆形，其直径设置在4.5cm-7.5cm之间，溢流管(32)的外表面形成有多个透水孔，呈均匀分布状，透水孔的孔径约为20mm～25mm，透水孔在溢流管(32)上优先均匀分布；溢流管(32)与调蓄储水池(22)的侧壁呈垂直角度安装，调蓄储水池(22)的底面与透水砂层(33)和底部横向过滤层的底面处于同一高度；

当路面（1）有坡度时，整个道路结构优先与坡度的方向垂直。

进一步地，所述路缘石(6)的材质采用花岗岩或混凝土制作而成，路缘石(6)长度设置在180～200cm之间，宽度设置在35～50cm之间，路缘石(6)超出路面(1)的部分高度设置在25～30cm之间。

进一步地，所述渗水过滤层(11)的孔隙率为30％～35％，渗水过滤层(11)的透水系数为0.35mm/s；渗水过滤层(11)的厚度设置在20～30cm之间，渗水过滤层(11)的粒径设置在25～30mm之间。

进一步地，所述除油层(12)内填充的除油物质是除油粉cy-1和除油混凝剂cy-2的混合物，除油粉cy-1由天然矿物加工而成，颗料呈蜂窝状，对水中油性物质有极强吸附作用，而除油混凝剂cy-2是一种具有反乳化作用的无机高分子物质，它能使乳化于水中的油性物质聚集析出，除油层(12)的厚度设置在20～25cm之间。

进一步地，所述水盐、重金属离子吸附层(13)内设置有吸附水盐、重金属离子的介质中包含有蒙脱石、高岭石或伊利石等物质，可有效地吸附渗水中留有的水盐成分、重金属离子等物质，水盐、重金属离子吸附层(13)的厚度设置在20～25cm之间。

进一步地，所述雨水储存模块(14)的材质采用不锈钢板拼接而成，雨水储存模块(14)的整体厚度设置在100～150cm之间，雨水储存模块(14)均优先采用均匀分布，并且横、纵成排，等间距布置。

进一步地，所述联通调蓄储水池(22)与雨水储存模块(14)的排水管(15)的断面呈圆形，其孔径设置在3cm-5cm之间。

进一步地，所述砂石过滤层(17)为卵石结构层，优选地卵石结构层由直径为2.5～3.0cm、铺装厚度为25～30cm的卵石铺设而成，并且卵石结构层的坡度为10～15°；净化介质层(18)由沸石填充而成，沸石粒径为5-8mm，铺装厚度为25～30cm，并且净化介质层(18)的坡度为10～15°；活性炭芯过滤层(19)采用活性炭铺设而成，铺装厚度为25～30cm，并且活性炭芯过滤层(19)的坡度为10～15°。

进一步地，所述调蓄储水池(22)的四周和底壁采用预制钢筋混凝土板拼接而成，横断面为矩形，调蓄储水池(22)的内部采用混凝土层抹面，并加做防水涂层涂抹在混凝土层面上。

进一步地，所述滤网层(3)、端部固定网(16)和分隔网层(20)优先采用不锈钢材料制作而成，人行道(8)的路面层采用透水砖铺设而成，且透水砖采用多孔结构，人行道雨水收集临时储藏层(9)的材料采用级配碎石或陶粒，透水混凝土填充层(10)优先选用混凝土制作而成，并在其内铺设有钢筋网架。

本发明的有益效果：

本发明的有益效果是构造简单、受力性能好、加工简便，承载力强，质量稳定，该道路结构能够回收、储存并且过滤、净化雨水，同时收集的雨水能够为土壤、草坪所吸收，辅助花草树木等植物的生长，能够有效解决路面积水的问题。其中，水盐、重金属离子吸附层内设置有吸附水盐、重金属离子的介质，可有效吸附渗水中留有的盐分以及重金属离子等物质，可有效减少其对路面下植物根系的污染，有利于植被的正常生长，有助于改善地下水源和生态、土壤等环境，对实现涵养绿化带与水生态修复的目标具有重大意义；人行道的路面层采用质量较好、硬度较高的透水砖铺设而成，且透水砖采用多孔结构，能有效吸收汽车、摩托车及交通以外环境的各类噪声，有效地改善城市噪音污染；该结构通过对路面雨水的收集、净化、储存、截污、排放，实现了削峰调蓄、涵养草坪与水生态修复的目标，对“海绵城市”建设具有重要参考意义。

附图说明

图1为本发明多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面的实施例1结构示意图；

图2为本发明多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面的实施例2结构示意图；

图3为本发明多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面的实施例3结构示意图(此类道路自行车、行人较多，所以路面所需的荷载较大，所以人行道的路面层不采用透水砖，可以采用透水混凝土或透水沥青路面等材料铺设而成)。

图中：1为路面；2为雨水篦子；3为过滤网层；4为雨水收集井；5为导管；6为路缘石；7为路缘石上部空腔雨水储水层；8为人行道；9为人行道雨水收集临时储藏层；10为透水混凝土填充层；11为渗水过滤层；12为除油层；13为水盐、重金属离子吸附层；14为雨水储存模块；15为排水管；16为端部固定网；17为砂石过滤层；18为净化介质层；19为活性炭芯过滤层；20为分隔网层；21为垫层；22为调蓄储水池；23为水泵；24为抽水管；25为控制系统；26为太阳能电池板；27为发电风车；28为温湿度传感器；29为旋转喷头；30为草坪；31为种植土层；32为溢流管；33为透水砂层；34为砾石粗砂层；35为道路雨水进水口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：

实施例1：

本发明多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面如图1所示，该路面结构从左至右依次包括路面(1)、雨水收集井(4)、路缘石(6)、人行道(8)、调蓄储水池(22)和草坪(30)；在路面(1)靠近人行道(8)的一侧设置有雨水收集井(4)、路缘石(6)，路缘石(6)设置为矩形空槽状，矩形空槽上部在靠近路面(1)一侧设置有道路雨水进水口(35)，矩形空槽内部自上而下依次设置有路缘石上部空腔雨水储水层(7)、渗水过滤层(11)、除油层(12)、水盐、重金属离子吸附层(13)和雨水储存模块(14)；人行道(8)路面层的下方设置有双层、多个人行道雨水收集临时储藏层(9)收集雨水；透水混凝土填充层(10)位于人行道(8)路面层的下方，将透水混凝土填充在人行道雨水收集临时储藏层(9)之间，即人行道雨水收集临时储藏层(9)被透水混凝土填充层(10)所包裹，且人行道雨水收集临时储藏层(9)均优先采用均匀分布，并且横、纵成排，等间距布置；在人行道雨水收集临时储藏层(9)的下方和路缘石(6)的矩形空槽内同时设置有渗水过滤层（11)，渗水过滤层（11)采用砂石或卵石铺设，用于滤去水中含有的沙粒、石子等颗粒物质；同时在渗水过滤层(11)的下方设置有除油层(12)，其内设置有吸附油脂的物质—除油粉cy-1和除油混凝剂cy-2的混合物，除油粉cy-1由天然矿物加工而成，颗料呈蜂窝状，对水中油性物质有极强吸附作用，而除油混凝剂cy-2是一种具有反乳化作用的无机高分子物质，它能使乳化于水中的油性物质聚集析出，除油层(12)的厚度设置在20～25cm之间。在除油层(12)的下方设置有水盐、重金属离子吸附层(13)，水盐、重金属离子吸附层(13)内设置有吸附水盐、重金属离子的介质，介质中包含有蒙脱石、高岭石或伊利石等物质，可有效地吸附渗水中留有的水盐成分、重金属离子等物质，水盐、重金属离子吸附层(13)的厚度设置在20～25cm之间。在水盐、重金属离子吸附层(13)的下方设置有多个雨水储存模块(14)，雨水储存模块(14)在靠近路面(1)和调蓄储水池(22)的两侧均设置有防水布，防水布采用高分子防水透气材料（ptfe膜）与布料混合制成，并作三层复合而成，防水布的外侧涂抹有防渗水泥层；路缘石上部空腔雨水储水层(7)的雨水、人行道(8)上渗透进人行道雨水收集临时储藏层(9)中的雨水流入雨水储存模块(14)，暂时储存起来；在雨水储存模块(14)与调蓄储水池(22)相接处设置有多个排水管(15)，排水管(15)横、纵成排，等间距布置，排水管(15)联通调蓄储水池(22)与雨水储存模块(14)，将收集到雨水储存模块(14)中的雨水快速排入调蓄储水池(22)，实现雨水的快速收集并储存；在路面(1)靠近人行道(8)一侧设置有雨水收集井(4)，雨水通过雨水篦子(2)进入雨水收集井(4)后经过滤网层(3)过滤后再通过导管(5)流向底部横向过滤层，底部横向过滤层设置在雨水储存模块(14)的下方，底部横向过滤层设置成倾斜状，底部横向过滤层从左至右依次包括砂石过滤层(17)、净化介质层(18)和活性炭芯过滤层(19)，砂石过滤层(17)与净化介质层(18)之间，净化介质层(18)与活性炭芯过滤层(19)之间均设置有分隔网层(20)，且底部横向过滤层在靠近导管(5)和调蓄储水池(22)(16)进行固定，底部横向过滤层的上下两端均设置有垫层(21)进行固定，两端均设置有端部固定网（16）并且在相接处设置有防水布，即在底部横向过滤层的外层贴设防水布，底部横向过滤层和垫层(21)的底边宽度与雨水储存模块(14)的整体宽度相同，防水布采用高分子防水透气材料（ptfe膜）与布料混合制成，并作两层复合而成；抽水装置设置在调蓄储水池(22)内，抽水装置包括水泵（23）、抽水管（24），水泵（23）位于调蓄储水池(22)的底部，抽水管（24）的底端与水泵（23）的出水口连通，抽水管（24）的另一端与设置在草坪(30)上方的旋转喷头(29)连通，温湿度传感器(28)的检测端设置在种植土层(31)中，温湿度传感器(28)的土壤温度信号输出端与控制系统(25)的信号输入端连接，可通过控制系统(25)对调蓄储水池(22)中水的蓄、排情况进行控制；在调蓄储水池(22)的上方设置有太阳能电池板(26)和发电风车(27)，用以提供调蓄储水池(22)内的抽水装置提供电动力；调蓄储水池(22)内过滤、净化后的雨水可通过设置的水泵(23)、抽水管(24)和草坪(30)上方设置的旋转喷头(29)涵养草坪(30)，通过设置在透水砂层(33)中的溢流管(32)供种植土层(31)吸收，透水砂层(33)设置在种植土层(31)的下方；在整个路面结构的最底端设置有砾石粗砂层(34)。

其中，滤网层(3)、端部固定网(16)和分隔网层(20)优先采用不锈钢材料制作而成，抽水管(24)的横断面呈圆形，其直径设置在3cm-5cm之间，导管(5)的横断面呈圆形，其直径设置在6cm-10cm之间；路缘石(6)的材质采用花岗岩或混凝土制作而成，长度设置在180～200cm之间，宽度设置在35～50cm之间，路缘石(6)超出路面(1)的部分高度设置在25～30cm之间；人行道(8)的路面层采用透水砖铺设而成，且透水砖采用多孔结构；人行道雨水收集临时储藏层(9)的材料采用级配碎石或陶粒；透水混凝土填充层(10)优先选用混凝土制作而成，并在其内铺设有钢筋网架，可有效地增大人行道（8）路面层的承载力；雨水储存模块(14)的材质采用不锈钢板拼接而成，雨水储存模块(14)的整体厚度设置在100～150cm之间，雨水储存模块(14)均优先采用均匀分布，并且横、纵成排，等间距布置。

其中，所述联通调蓄储水池(22)与雨水储存模块(14)的排水管(15)的断面呈圆形，其孔径设置在3cm-5cm之间。调蓄储水池(22)的四周和底壁采用预制钢筋混凝土板拼接而成，横断面为矩形，调蓄储水池(22)的内部采用混凝土层抹面，并加做防水涂层涂抹在混凝土层面上。

其中，所述渗水过滤层(11)的孔隙率为30％～35％，渗水过滤层(11)的透水系数为0.35mm/s；渗水过滤层(11)的厚度设置在20～30cm之间，渗水过滤层(11)的粒径设置在25～30mm之间。砂石过滤层(17)为卵石结构层，优选地卵石结构层由直径为2.5～3.0cm、铺装厚度为25～30cm的卵石铺设而成，并且卵石结构层的坡度为10～15°。净化介质层(18)由沸石填充而成，沸石粒径为5-8mm，铺装厚度为25～30cm，并且净化介质层(18)的坡度为10～15°。活性炭芯过滤层(19)采用活性炭铺设而成，铺装厚度为25～30cm，并且活性炭芯过滤层(19)的坡度为10～15°。

其中，在草坪(30)的上方位置设置有旋转喷头(29)，旋转喷头(29)高出草坪(30)约为10cm-15cm，且旋转喷头(29)的孔径约为4cm-6cm。

其中，所述砂层(33)中设置有溢流管(32)，溢流管(32)的横断面呈圆形，其直径设置在4.5cm-7.5cm之间，溢流管(32)的外表面形成有多个透水孔，呈均匀分布状，透水孔的孔径约为20mm～25mm，透水孔在溢流管(32)上优先均匀分布。

其中，所述溢流管(32)与调蓄储水池(22)的侧壁呈垂直角度安装，调蓄储水池(22)的底面与透水砂层(33)和底部横向过滤层的底面处于同一高度。

实施例2：

本发明多功能蓄水排水及涵养草坪的城市生态路面如图2所示，当路面有坡度时，整个路面结构优先与坡度的方向垂直；其他结构同实施例1。

实施例3

从图3可以看出，本实施例同图1中的实施例在结构和原理上基本相同，不同之处在于本实施例所提出的路面结构一般适用于公园、学校、小区内的一些所需荷载较大的硬质道路，此类道路汽车、自行车、摩托车、行人较多，所以路面所需的荷载较大，所以人行道的路面层不采用透水砖，可以采用透水混凝土或透水沥青路面等材料铺设而成，所述的路面结构也可作为公园、学校、小区内一些行车较多、荷载较大的道路。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。