一种可除淤的多功能雨水管控设施及使用方法与流程

本发明属于海绵城市低影响开发技术领域，具体涉及一种可除淤的多功能雨水管控设施及使用方法。

背景技术：

随着城市化建设进程的加快，雨水管控问题日益突出。近年来，我国几乎所有的大中型城市在雨季都饱受洪涝灾害的困扰。一方面城市雨水灾害频发，威胁城市安全。另一方面，大多数城市水资源短缺。更为值得注意的是，城市发展促使地表径流增大，从而加重城市水系污染。城市面临着缺水、洪水泛滥、水污染三重考验，仅靠单一的调水、排水、净水工程难以实现城市雨水系统的可持续发展，因此，如何加强城市雨水管控，合理解决城市雨水问题成为研究的热点。

国外研究取得了一定进展，如美国的最佳管理措施（Best Management Practices，BMP），英国的可持续排水系统（Sustainable Discharge System，SuDS），澳大利亚的水敏感性城市设计（Water Sensitive Urban Design，WSUD）等。而我国雨水管控方面的研究及实践起步较晚，借鉴发达国建经验，调蓄池、生物滞留池、雨水花园等低影响雨水管控设施得到一定的应用，但大多功能相对单一，有待进一步完善。

针对城市雨水资源化利用问题，已有“一种集、蓄、排一体化雨洪截滞涵及雨水资源化方法”（专利申请号：2016105952306）的研究，该雨水资源化设施及方法集多功能一体，适用于泥沙较少，不容易产生淤积且暴雨频次相对较小的城市，而对于泥沙多，暴雨频发的城市，若无除淤设备，则容易发生淤堵，影响设施功能的正常发挥，因此，本发明结合城市雨水系统规划控制目标，在“一种集、蓄、排一体化雨洪截滞涵及雨水资源化方法”（专利申请号：2016105952306）的基础上开展进一步研究，建立可除淤的多功能低影响雨水管控设施，为城市雨水管控提供技术支撑。

技术实现要素：

本发明的目的是解决城市水资源短缺、水污染严重和洪涝灾害频发及现有的雨水管控设施自身淤泥堵塞问题。

为此，本发明提供了一种可除淤的多功能雨水管控设施，包括凸型截流暗涵和生态林，所述凸型截流暗涵设于地面下，所述生态林由地上部分和地下部分组成，所述生态林设于凸型截流暗涵的两侧水平段上方，所述生态林与凸型截流暗涵相通，所述凸型截流暗涵上设有多个排水孔，所述凸型截流暗涵底部设有除淤装置。

所述凸型截流暗涵包括水平段的蓄水区和垂直段的溢流区。

所述溢流区顶部设有格栅，所述蓄水区内间隔布置有溢流板，所述每个溢流板底部设有排水孔，所述每个溢流板上游设有除淤装置，所述溢流板长度与凸型截流暗涵的水平段长度相同，高度与蓄水区高度相同。

所述生态林地上部分为由动植物层组成的滞留区，地下部分由上至下分别为过滤区、渗透区及排水区，所述排水区上层为透水土工布，下层通过排水管与凸型截流暗涵水平段的蓄水区相通。

所述除淤装置包括设于凸型截流暗涵底部中间的落淤池和设于落淤池内的提淤箱。

所述凸型截流暗涵底板分为三部分，两侧为坡降区，从两侧向中间的坡降比为1%，中间为平缓区，沿水流方向比降为1‰。

所述凸型截流暗涵顶部高于两侧生态林滞留区底部20~50cm。

所述过滤区由厚度为40~80cm的土壤组成，所述渗透区由砂砾石组成，厚度为15~25 cm。

本发明还提供了一种可除淤的多功能雨水管控设施的使用方法，将可除淤的多功能雨水管控设施置于山脚下，位于山体与城市之间，凸型截流暗涵5设于地面下，一侧生态林与山脚相接。

所述可除淤的多功能雨水管控设施环山体布置。

本发明的有益效果是：

1、低影响开发：采用生态复合型暗涵结构，不仅可以有效利用地下空间高程，节约流域场地资源，对周围环境影响较小，且结合自然生态的方式实现设施功能，该雨水管控设施从自身建设及设施功能两个角度出发，维护城市4自然水文特征，减小对生态系统的冲击。

2、多功能一体化：结合不同城市4低影响雨水系统规划需求，以径流总量控制为规划目标，采用渗、滞、蓄、净、用、排等多种综合技术，解决城市4雨水问题，提升景观价值。

（1）径流量控制，减轻下游城市防洪负荷

可除淤的低影响多功能雨水管控设施布置在山脚下，通过其渗、滞、蓄作用相结合，收集部分山体雨水，从而削减洪峰流量，延缓峰现时间，减少城市径流量，减缓雨水管网负荷。

（2）径流污染控制，减小城市水系污染

雨水径流是城市面源污染的重要组成部分，可除淤的多功能雨水管控设施一方面通过减小雨水径流量而降低城市面源污染，另一方面设施自身具有净化水体功能，通过生态林的过滤作用，提高蓄滞及外渗水体水质，减轻城市水系污染。

（3）雨水资源化利用，缓解水资源短缺问题

可除淤的低影响多功能雨水管控设施可收集、储蓄山体雨水，通过排水孔对收集水体进行释放，以进行有效回用，避免雨水浪费，提高雨水利用率，减少资源浪费。

（4）景观性，提升城市景观价值

凸型截流暗涵与生态林相结合，集生态功能与使用功能为一体，增加系统的美观及娱乐性，提升城市美学价值。

3、解决设施淤堵问题：在蓄水区底部布置除淤装置，可用以收集设施中长期积累而成的淤泥，进行定期清淤，以免堵塞溢流板底部的排水孔，保障设施排水通畅，以使设施功能得以正常发挥。

4、净化功能：生态林底部设有排水区，与设蓄水区相通，其滞留雨水通过排水管排入蓄水区，通过外渗汇入下游城市，生态林结合自身的过滤及净化作用，提高外排雨水的水质，净化雨水。

5、贯穿环绕式布置：服务范围广，可全面收集山体雨水，便于对整个山体区域进行雨水管控，相对于集中式及分布式布置而言，针对大区域雨水系统具有明显优势。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明顶部平面示意图；

图2是本发明底部平面示意图；

图3是本发明型横剖面示意图

图4是本发明生态林段纵剖面示意图；

图5是本发明凸型截流暗涵段纵剖面示意图。

图中：1、生态林；2、格栅；3、山体；4、城市；5、凸型截流暗涵；6、滞留区；7、过滤区；8、渗透区；9、透水土工布；10、排水管；11、混凝土衬砌；12、溢流板；13、排水孔；14、落淤池；15、提淤箱；16、钢绳。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种可除淤的多功能雨水管控设施，包括凸型截流暗涵5和生态林1，所述凸型截流暗涵5设于地面下，所述生态林1由地上部分和地下部分组成，所述生态林1设于凸型截流暗涵5的两侧水平段上方，所述生态林1与凸型截流暗涵5相通，所述凸型截流暗涵5上设有多个排水孔13，所述凸型截流暗涵5底部设有除淤装置。

本发明原理及工作过程：凸型截流暗涵5收集并储蓄雨水，生态林1吸收、蓄滞（之后由生态林1的底部进入凸型截流暗涵5）、净化雨水并外渗，减小径流量，降低城市4的防洪负荷及面源污染。雨水收集完毕，需对收集后的雨水进行释放回用，通过排水孔13或管线排出收集的雨水，便于雨水回用。

当该雨水管控设施长时间运行后，雨水所携带泥沙发生沉积，为防止淤泥堵塞排水孔13，凸型截流暗涵5底部设有除淤装置：可定期运用人工或机械设备通对淤泥进行清理，以保障设施排水通畅。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图1、图2所示的可除淤的多功能雨水管控设施，所述凸型截流暗涵5包括水平段的蓄水区和垂直段的溢流区。

所述溢流区顶部设有格栅2，所述蓄水区内间隔布置有溢流板12，所述每个溢流板12底部设有排水孔13，所述每个溢流板12上游设有除淤装置，所述溢流板12长度与凸型截流暗涵5的水平段长度相同，高度与蓄水区高度相同。

如图3、图4所示，所述生态林1地上部分为由动植物层组成的滞留区6，地下部分由上至下分别为过滤区7、渗透区8及排水区，所述排水区上层为透水土工布9，下层通过排水管10与凸型截流暗涵5水平段的蓄水区相通。排水管10可选择PVC管。

本实施例中，除淤的多功能雨水管控设施布置于山脚下位于山体3与城市4之间，环山体3布置，即山体3、雨水管控设施、城市4三者在横向呈套环式布置，纵向呈阶梯型布置。

雨水管控设施设置于山体3底部，一方面收集并储蓄雨水，便于雨水回收利用，减小下游城市4的径流量，降低城市4的防洪负荷；另一方面通过生态林1的蓄滞及净化作用，提高集水及渗水水质，减轻城市4水体污染；

具体过程如下：小雨时，雨水进入生态林1的蓄滞区进行蓄滞；大雨时，部分雨水由生态蓄滞区及格栅2去除大颗粒固体物质后漫流进入凸型截流暗涵5，凸型截流暗涵5底部等间距布置有溢流板12，将凸型截流暗涵5蓄水区分隔为独立的“水池”（如图4、图5所示），用以沿段收集山体3雨水，而同时另一部分进入生态林1蓄滞，减小径流量，延缓峰现时间。其中，紧邻山体3的生态林1一方面起蓄滞、净化作用，另一方面减小雨水流速，起到消能作用，减轻对雨水管控设施的冲刷，同时防止发生水跃，致使雨水管控设施无法有效收集雨水；暴雨时，当蓄水区蓄满后，雨水通过溢流区外溢雨水，此时生态林1吸收、蓄滞雨水并外渗；待雨水收集完毕，需对收集后的雨水进行释放回用，通过排水孔13排出收集的雨水，便于雨水回用。其中，排水孔13的数量及尺寸由水力计算确定，每隔100~200m距离设置溢流板12。

实施例3：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种可除淤的多功能雨水管控设施，所述除淤装置包括设于凸型截流暗涵5底部中间的落淤池14和设于落淤池14内的提淤箱15。

所述凸型截流暗涵5底板分为三部分，两侧为坡降区，从两侧向中间的坡降比为1%，中间为平缓区，沿水流方向比降为1‰。

除淤装置保障设施的正常运行，便于设施的后期维护管理。具体过程如下：雨水从山体3流下，经雨水管控设施内侧的滞留区6及凸型截流暗涵5顶部的格栅2时，部分大颗粒物质被阻隔、过滤，但水体仍会携带大量细颗粒物质，最终流入凸型截流暗涵5内，当雨水量较少，流速较小时，水体携沙流动能力减弱，细颗粒物质沉积，若未及时清理，极易形成淤泥，导致排水孔13堵塞，引起雨水管控设施排水不畅，影响雨水的回用。如图3所示，针对此种情况，在凸型截流暗涵5底部设置除淤装置，通过底板坡降区及平缓区将淤泥收集于提淤箱15内，定期采用人工或机械设备通过钢绳16将提淤箱15从落淤池14中提出，对箱内淤泥进行清理，再将提淤箱15放入落淤池14中。其中，提淤箱15和落淤池14的高度均不高于平缓区。

本实施例中，凸型截流暗涵5四周均为混凝土衬砌11，底部为预制混凝土板，溢流板12为预制混凝土板，底部与凸型截流暗涵5底部预制混凝土板相连，顶部为半圆形，落淤池14位于凸型截流暗涵5底板中部，内置提淤箱15，钢绳16底端与提淤箱15固定，顶端与格栅2活动式相连，落淤池14及提淤箱15尺寸由结构计算确定。

如图3、图4所示，生态林1地上部分为蓄滞区，主要为动植物，地下部分由上至下分别为过滤区7、渗透区8及排水区，过滤区7由土壤组成，渗透区8由砂砾石组成，排水区由透水土工布9及PVC排水管10组成。生态林1蓄滞区底部比格栅2低20~50cm；过滤区7中土壤为动植物提供生长场所，并吸收、蓄滞、净化雨水，其厚度一般为40~60cm，若需植树，厚度应增加至80cm，动植物结合当地特点进行选取；渗透区8主要起排水及渗透作用，由粗砂及砾石组成，其厚度控制在15~25cm；排水区上层为透水土工布9，下层为与蓄水区相连的PVC排水管10，土工布将砂砾石与排水管10隔离，避免堵塞排水管10，导致净化水体无法进入蓄水区。

实施例4：

在前述实施例的基础上，本实施例提供了一种可除淤的多功能雨水管控设施的使用方法，将可除淤的多功能雨水管控设施置于山脚下，位于山体3与城市4之间，凸型截流暗涵5设于地面下，一侧生态林1与山脚相接。

所述可除淤的多功能雨水管控设施环山体3布置。

凸型截流暗涵5可以有效利用地下空间高程，节约流域场地资源，对周围环境影响小，且结合自然生态的方式实现设施功能；环山体3布置，贯穿整个山体3区域，服务范围广，可全面收集山体3雨水，便于对整个山体3区域进行雨水管控，相对于集中式及分布式布置而言，针对大区域雨水系统具有明显优势。

以上各实施例没有详细叙述的方法和结构属本行业的公知常识，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。