高速公路路面径流的阶梯形生物滞留装置

本发明涉及生物滞留技术领域，具体涉及一种高速公路路面径流的阶梯形生物滞留装置。

背景技术：

近年来，随着国民经济的发展，我国高速公路里程显著增加。然而，传统高速公路路面排水通常采用路侧边沟对雨水进行收集，而后通过每隔一定距离设置的急流槽排入排水沟，进而通过排水沟流入下游水体。传统以硬化沟为主的排水方式不仅易导致在高强度降雨情况下，径流的汇流时间缩短、汇流水量增大，造成公路沿线水毁灾害频发，同时公路地表累积的大量污染物在降雨的淋溶、冲刷作用下进入雨水径流，最终排入天然水体，易造成公路沿线水环境的严重恶化。

为了解决上述问题需要设计一种高速公路路面径流的阶梯形生物滞留装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本技术方案的生物滞留装置，通过预沉淀池，初期雨水径流中的固体颗粒物可在沉淀池中通过沉淀作用被去除，雨水通过预沉淀池出水口排入生物滞留池，并通过生物滞留池填料进行渗透及净化，经生物滞留池填料净化后的雨水通过总排水管流入路基底部排水沟，降雨强度较大时，雨水则通过溢流排水管流入下阶生物滞留池，并通过下阶生物滞留池进行滞蓄和净化，实现对高速公路雨水径流的进行逐级滞蓄及净化的目的。

一种高速公路路面径流的阶梯形生物滞留装置，包括设置于公路边沟处的预沉淀池和与预沉淀池贴合布置的生物滞留池；所述生物滞留池为多个且多个生物滞留池从上到下呈阶梯式布置，所述生物滞留池侧壁上设置有用于导流的导流主管。

进一步，所述预沉淀池包括钢筋混凝土池体、设置于钢筋混凝土池体内的隔流板以及设置于钢筋混凝土池体底部的支撑桩；所述钢筋混凝土池体侧壁上设置有用于向生物滞留池引流的溢流孔。

进一步，所述阶梯式布置的生物滞留池端部贴合设置于钢筋混凝土池体侧壁，生物滞留池的顶面低于溢流孔的水平高度。

进一步，所述生物滞留池包括生物滞留池体、设置与生物滞留池体内的覆盖层、种植土层、砂滤层以及砾石承托层；所述覆盖层、种植土层、砂滤层以及砾石承托层从上到下依次排布。

进一步，所述多个生物滞留池结构相同，所述砾石承托层内设置有用于与导流主管连通的底部排水管。

进一步，所述生物滞留池内设置有滞留溢流管，所述滞留溢流管呈“l”型结构，滞留溢流管一端凸出高于覆盖层，滞留溢流管另一端穿过生物滞留池侧壁。

进一步，所述种植土层为河沙与天然土壤按照2:1体积比混合并掺入质量比为5％木质素纤维形成的复合填料，所述河砂为中粗砂，砂滤层为河沙，砾石承托层为4-8mm豆砾。

进一步，所述预沉淀池侧壁上设置有雨水篦子；导流主管与高速公路路基底部的排水沟连通。

进一步，所述底部排水管的安装高度低于砾石承托层顶面的高度。

本发明的有益效果是：

本发明通过高速公路路侧边沟将路面径流引入预沉淀池中，初期雨水径流中的固体颗粒物可在沉淀池中通过沉淀作用被去除，这样不仅可有效去除雨水径流中颗粒态污染物及吸附于颗粒物上溶解态污染物，同时也可有效缓解初期雨水径流中固体颗粒物直接沉积在生物滞留池表层导致其渗透能力降低的风险，沉积在预沉淀池中的沉积颗粒物可定期清除，具有便于养护的优点。

当预沉淀池水位达到其出水口高度时，雨水通过预沉淀池出水口排入第一阶生物滞留池，并通过生物滞留池填料进行渗透及净化，经生物滞留池填料净化后的雨水通过总排水管流入路基底部排水沟，当降雨强度较大，生物滞留池上部积水达到溢流装置的溢流口高度时，雨水则通过溢流排水管流入下阶生物滞留池，并通过下阶生物滞留池进行滞蓄和净化，依次类推，从而实现对高速公路雨水径流的进行逐级滞蓄及净化的目的。

生物滞留池种植土中掺入了一定比例的木质素纤维，具有3个方面的益处，其一，木质素纤维具有良好的保水性，可增强种植土的含水量，有利于植物的生长；其二，木质纤维素的孔隙结构有利于为微生物的附着提供载体，进而促进对污染物的降解作用；其三，木质素纤维可作为缓释碳源为反硝化作用提供碳源。

在预沉淀池和生物滞留池的底部打入支撑桩，支撑桩顶端固定在钢筋混凝土池体的底板上，可起到防止预沉淀池和生物滞留池发生沉降、滑移的风险。

将生物滞留池的底部排水管安装在砾石承托层的顶部，可使砾石层形成一定的厌氧区，有利于反硝化作用的发生，进一步增强设施对硝态氮的去除效果，同时也起到含蓄水源的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明俯视图。

具体实施方式

图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明俯视图；如图所示，一种高速公路路面径流的阶梯形生物滞留装置，包括设置于公路边沟处的预沉淀池和与预沉淀池贴合布置的生物滞留池；所述生物滞留池为多个且多个生物滞留池从上到下呈阶梯式布置，所述生物滞留池侧壁上设置有用于导流的导流主管15；本技术方案的生物滞留装置，通过预沉淀池，初期雨水径流中的固体颗粒物可在沉淀池中通过沉淀作用被去除，雨水通过预沉淀池出水口排入生物滞留池，并通过生物滞留池填料进行渗透及净化，经生物滞留池填料净化后的雨水通过总排水管流入路基底部排水沟，降雨强度较大时，雨水则通过溢流排水管流入下阶生物滞留池，并通过下阶生物滞留池进行滞蓄和净化，实现对高速公路雨水径流的进行逐级滞蓄及净化的目的。

本实施例中，所述预沉淀池包括钢筋混凝土池体1、设置于钢筋混凝土池体1内的隔流板4以及设置于钢筋混凝土池体1底部的支撑桩2；所述钢筋混凝土池体侧壁上设置有用于向生物滞留池引流的溢流孔5。预沉淀池作为雨水收集后进行预处理，公路路面a上的雨水形成径流b通过边沟c流向预沉淀池内，隔流板4将池体分为两部分，左半部分作为首次沉淀净化，当雨水净化过后流入钢筋混凝土池体1的右半部份进行第二次沉淀净化，雨水经过钢筋混凝土池体1的两次净化后流入生物滞留池内部。

本实施例中，所述阶梯式布置的生物滞留池端部贴合设置于钢筋混凝土池体侧壁，生物滞留池的顶面低于溢流孔5的水平高度。阶梯式布置的生物滞留池的第一阶(即图1中最左侧的生物滞留池)与钢筋混凝土池体1固定连接形成一体式结构，生物滞留池内部形成一个净化腔体，溢流孔5的水平高度(即出水口高度)高于滞留溢流管10上端口的高度，便于将雨水进行导流。

本实施例中，所述生物滞留池包括生物滞留池体6、设置与生物滞留池体6内的覆盖层9、种植土层11、砂滤层12以及砾石承托层13；所述覆盖层、种植土层、砂滤层以及砾石承托层从上到下依次排布。覆盖层位于所述种植土层上方，厚度50mm，材料为硬木树皮，起到保持下层种植土湿润、防止颗粒物堵塞种植土及为植物生长提供营养物的作用，种植土层11厚度为50cm，所述砂滤层12厚度为10cm，所述砾石承托层13厚度为30cm，作为优选，所述种植土层为河沙与天然土壤按照2:1的体积比混合，并在混合后掺入质量比为5％的木质素纤维形成的复合填料，河砂为中粗砂，所述天然土壤为当地去除杂填土后离地表1m以内的表层土，所述河沙和所述天然土壤风干后过2mm筛，所述木质素纤维是天然木材经过化学处理得到的有机纤维，具有良好的保水性，有利于生物滞留池植物的生长，所述木质素纤维的孔隙结构可为微生物的繁殖提供附着载体，有利于生物滞留池对污染物的降解，另外，所述木质素纤维可作为缓释碳源，促进反硝化作用的发生。作为优选，所述种植土上种植的植物8应为当地耐淹、耐寒、根系发达、四季常青植物。

本实施例中，所述多个生物滞留池结构相同，所述砾石承托层13内设置有用于与导流主管15连通的底部排水管14。阶梯结构的生物滞留池结构相同，便于生产加工，多个底部排水管14并排设置，均与导流主管15连通，导流主管倾斜设置便于收集砾石承托层13过滤后的雨水。

本实施例中，所述生物滞留池内设置有滞留溢流管10，所述滞留溢流管10呈“l”型结构，滞留溢流管10一端凸出高于覆盖层9，滞留溢流管10另一端穿过生物滞留池侧壁。当雨水量过大，雨水可直接通过滞留溢流管10直接排出，生物滞留池底部也设置有定位桩7，便于实现定位安装。

本实施例中，所述种植土层为河沙与天然土壤按照2:1体积比混合并掺入质量比为5％木质素纤维形成的复合填料，所述河砂为中粗砂，砂滤层为河沙，砾石承托层为4-8mm豆砾。河沙主要起到过渡层作用，可防止所述种植土层中的土颗粒流失到所述砾石承托层，提高生物滞留池的结构稳定性和可靠性。

本实施例中，所述预沉淀池侧壁上设置有雨水篦子3；导流主管15与高速公路路基底部的排水沟d连通。雨水篦子3起到初步过滤作用，防止树叶等垃圾进入过滤装置内，导流主管15底端最终将净化后的雨水排入排水沟d内。

本实施例中，所述底部排水管14的安装高度低于砾石承托层13顶面的高度。底部排水管高度略低于所述砾石承托层顶部高度，可在所述砾石层内形成厌氧环境，可增强生物滞留池对硝酸盐氮的去除效果，同时起到含蓄水源的作用。预沉淀池出水口处、生物滞留池溢流装置出水口处以及总排水管出水口处均铺设砾石堆16，用于分散水流，防止水流冲刷生物滞留池填料和路基边坡，所述砾石堆16为颗粒2-4cm的鹅卵石。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。