本发明涉及城市景观建设、边坡修复领域，特别是涉及一种汇水海绵护坡结构。
背景技术：
边坡修复中，生态护坡是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护，形成由植物或工程和植物组成的综合护坡系统的护坡技术。
植草护坡、生态袋护坡、网格生态护坡等多种生态护坡技术由于在边坡加固、生态环境保护等方面具有很多优越性，被广泛应用于公路、山体边坡工程的生态治理中，同时在河道建设和护坡改造中也得到广泛的运用和延伸。然而在水土流失严重、降水不均匀的等生态脆弱的地区，以上传统生态护坡的作用依然有限，其往往难以滞蓄及回用雨洪，难以维持长期的生态功能。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有生态护坡中存在的上述问题，提出一种汇水海绵护坡结构，通过设置阶梯式的汇水海绵护坡结构，达到一体化防止水土流失、保证护坡结构稳定、滞蓄及回用雨洪、营造护坡景观的目的。
为实现上述目的，本发明提供了一种汇水海绵护坡结构，包括至少两个并排设置的护坡阶梯模块以及设置在所述护坡阶梯模块之间的深度净化导流区，所述护坡阶梯模块的每一级阶梯自外而内依次垂直设有景观汇水机构、滞滤集水层，所述景观汇水机构包括垂直于护坡延伸方向间隔排列的景观区块与汇水廊道，所述护坡阶梯模块的坡面侧表面铺设有种植基质层，所述种植基质层上种植有植物，所述深度净化导流区底部设有雨水收集机构。
优选地，所述雨水收集机构为雨水收集管或雨水收集槽。
优选地，所述护坡阶梯模块上表面宽度为3～8m，所述护坡阶梯模块上表面为内侧向下倾斜的坡面，所述护坡阶梯模块的上表面与水平面夹角为5～10°，所述护坡阶梯模块的坡面侧表面的宽度为2～3m；所述护坡阶梯模块的坡面侧表面为垂直向外倾斜的坡面，所述护坡阶梯模块的坡面侧表面的坡面角度为50～80°。
优选地，所述景观区块的地面铺装为硬质不透水铺装，所述景观区块上设有植被绿化区、景观小品区或休闲活动区。
优选地，所述汇水廊道为与所述滞滤集水层连通的长方体凹槽结构，所述汇水廊道近水一端封闭并与景观区块外侧齐平，所述汇水廊道远水一端与所述滞滤集水层相连通；所述汇水廊道的坡度与护坡阶梯模块上表面的坡度相同；所述汇水廊道与滞滤集水层相接处设置有格栅，所述格栅的孔径为0.2～0.8cm；所述汇水廊道底部铺设粒径为1～3cm的鹅卵石层，所述鹅卵石层的铺设厚度为7～15cm。
优选地，所述滞滤集水层为与汇水廊道连通设置的长方体混凝土凹槽结构，所述滞滤集水层一端封闭，另一端与所述深度净化导流区相连通，所述滞滤集水层自封闭一端向开口一端倾斜设置，所述滞滤集水层的坡度为3～7°；所述滞滤集水层与深度净化导流区相通的一端设置有规格与滞滤集水层相匹配的级配砾石石笼。
优选地，所述滞滤集水层内部自上而下依次设有砾石层、砂石层、粗砂层、细砂层、级配砾石层，所述砾石层中砾石粒径为0.8～1.5cm，所述砂石层中砂石粒径为0.2～0.8cm，所述级配砾石层中的级配砾石粒径为0.2～0.5cm；所述滞滤集水层的总厚度为25～40cm，所述砾石层、砂石层、粗砂层、细砂层、级配砾石层的厚度比分别为2:1:2:1:1。
优选地，所述深度净化导流区的上表面水平向近坡面侧下方倾斜3～7°；所述深度净化导流区下部为深度净化基质层，所述深度净化基质两侧内种植有湿生草本植物，所述深度净化基质层包括设置在上层的碎石层、设置在下层的陶粒层，所述碎石层的铺设厚度为10～20cm，所述陶粒层的厚度为20～35cm；所述陶粒层中的陶粒由火山岩、麦饭石、粘土进行发泡造粒制成，陶粒的粒径为0.8～2cm，所述陶粒层中粘土、麦饭石、火山岩的体积比为(4～5):(2～3):3。
优选地，所述护坡阶梯模块的坡面侧边缘间隔铺设有石材板，所述石材板的长度为30～60cm，所述石材板的厚度为3～5cm，相邻石材板的间隔距离为20～40cm；所述深度净化导流区的坡面侧表面部分设置为石砌结构，所述石砌结构的宽度为30～50cm，所述石砌结构中部每间隔30～50cm设有一块向护坡内侧下方倾斜的水流减速板。
优选地，所述种植基质层由体积比为(25～30)：(10～15)：(20～25)：(5～10):(25～35)的清淤底泥、草炭土、硅藻土、粗砂、种植土混合而成，其中，所述清淤底泥与硅藻土的体积占比≥50％，所述种植基质层的铺设厚度为10～20cm。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
1.本发明的汇水海绵护坡结构可降低坡体中的水压力，最大限度将降雨截留、滞蓄，并通过层层净化收集回用，起到补充水量的海绵作用；
2.本发明的汇水海绵护坡结构可起到固坡、防止水蚀护坡，保持水土的作用，并对淤底泥进行再利用，使其成为种植基质。
3.本发明的汇水海绵护坡结构可设置景观区域，增加了护坡的人居功能，达到了良好的景观效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为汇水海绵护坡结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种汇水海绵护坡结构，如图1所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。具体地，所述汇水海绵护坡结构包括至少两个并排设置的护坡阶梯模块1以及设置在所述护坡阶梯模块1之间的深度净化导流区8，所述护坡阶梯模块1的每一级阶梯自外而内依次垂直设有景观汇水机构、滞滤集水层5，所述景观汇水机构包括垂直于护坡延伸方向间隔排列的景观区块7与汇水廊道6，所述护坡阶梯模块1的坡面侧表面铺设有种植基质层2，所述种植基质层上种植有植物，所述深度净化导流区8底部设有雨水收集机构。
如图1所示，汇水海绵护坡结构的整体结构为阶梯式结构，护坡阶梯模块1的阶梯数量、每级阶梯的高度和坡度需根据实际护坡高度与地面高度差进行设置，护坡阶梯模块1的阶梯宽度根据护坡边缘与地面边缘的水平距离与阶梯数量综合考量设置。整个汇水海绵护坡由若干段汇水海绵护坡单元组成，每个所述汇水海绵护坡单元在护坡的延伸方向的长度为7～10m。
优选地，所述护坡阶梯模块1上表面宽度为3～8m，所述护坡阶梯模块1上表面为内侧向下倾斜的坡面，所述护坡阶梯模块1的上表面与水平面夹角为5～10°，所述护坡阶梯模块1的坡面侧表面的宽度为2～3m；所述护坡阶梯模块1的坡面侧表面为垂直向外倾斜的坡面，所述护坡阶梯模块1的坡面侧表面的坡面角度为50～80°。
需要说明的是，本发明中所述护坡阶梯模块的近坡面侧是指护坡阶梯模块每一层阶梯靠近外侧的侧面，并非整个护坡阶梯模块的侧面；所述护坡阶梯模块的上表面是指护坡阶梯模块每一层阶梯结构的上表面，也即每一阶梯结构的平台表面，并非整个护坡阶梯模块的上表面。
进一步，所述护坡阶梯模块1的每一级阶梯自外而内依次垂直设有景观汇水机构、滞滤集水层5，所述景观汇水机构包括垂直于护坡延伸方向间隔排列的景观区块7与汇水廊道6。
景观区块7地面设置为供游人行走或休闲的硬质铺装地面。优选地，所述景观区块7的地面铺装为硬质不透水铺装，所述景观区块7上设有植被绿化区、景观小品区或休闲活动区。所述植被绿化区可设置种植区以种植观赏植物等各种植被，裸露土壤表层均铺设火山岩。景观区块7的地形均设置为中间略高、两边略低的形态，便于雨水径流流入两侧的汇水廊道6。
汇水廊道6是位于景观区块7之间的细长廊道，所述护坡阶梯模块1与深度净化导流区8相邻的区域一般设置为汇水廊道6，所述汇水廊道6的坡度与护坡阶梯模块1上表面的坡度相同。优选地，所述汇水廊道6为与所述滞滤集水层5垂直的长方体凹槽结构，也可根据景观区块的需要设置为波浪、折线等不规则形。所述汇水廊道6近水一端封闭并与景观区块7外侧齐平，所述汇水廊道6远水一端与所述滞滤集水层5相连通。所述汇水廊道6与滞滤集水层5相接处设置有格栅，所述格栅的孔径为0.2～0.8cm。
汇水廊道6的规格根据廊道两侧景观区块7硬质铺装的面积及该地区5年一遇降雨量进行设置，降雨量越大，所述汇水廊道6的规格也越大，一般宽度为0.2～0.3m，深度一般为10～20cm。所述汇水廊道6为下凹式混凝土结构，底层不透水，所述汇水廊道6底部铺设粒径为1～3cm的鹅卵石层，所述鹅卵石层的铺设厚度为7～15cm。
优选地，所述滞滤集水层5为与汇水廊道6连通设置的长方体混凝土凹槽结构。所述滞滤集水层5一端封闭，另一端与所述深度净化导流区8相连通，所述滞滤集水层5自封闭一端向开口一端倾斜设置，所述滞滤集水层5的坡度为3～7°，便于滞滤集水层5中汇集的水流向深度净化导流区8。所述滞滤集水层5与深度净化导流区8相通的一端设置有规格与滞滤集水层5相匹配的级配砾石石笼。
如图1所示，所述滞滤集水层5位于护坡阶梯模块1的阶梯上表面内侧尽头一端，与护坡延伸方向同方向延伸设置，是与汇水廊道6连通设置的长方体混凝土下凹结构，汇水廊道6的一端开口设置此，以便雨水径流汇入。所述滞滤集水层5的规格根据汇水面积及5年一遇降雨量进行设置。一般地，所述滞滤集水层5的宽度设置为30～50cm，深度为45～60cm。优选地，所述滞滤集水层5内部自上而下依次设有砾石层、砂石层、粗砂层、细砂层、级配砾石层，所述砾石层中砾石粒径为0.8～1.5cm，所述砂石层中砂石粒径为0.2～0.8cm，所述级配砾石层中的级配砾石粒径为0.2～0.5cm；所述滞滤集水层5的总厚度为25～40cm，所述砾石层、砂石层、粗砂层、细砂层、级配砾石层的厚度比分别为2:1:2:1:1。
优选地，所述滞滤集水层5与深度净化导流区8相通的一端设置有规格与滞滤集水层5相适应的级配砾石石笼，所述级配砾石石笼的厚度为25～40cm，该结构的设置能够有效地避免深度净化导流区8结构的紊乱及防止滤料汇入护坡阶梯模块1的下一级阶梯中的深度净化导流区8内。
所述深度净化导流区8的深度与滞滤集水层5相同，均为45～60cm，所述深度净化导流区8的宽度为50～70cm。为使雨水径流顺利汇集导出，所述深度净化导流区8的上表面倾斜角度与护坡阶梯模块1的上表面相反，所述深度净化导流区8的上表面设有水平向坡面侧下方倾斜3～7°的倾角。所述深度净化导流区8下方为深度净化基质层，所述深度净化基质两侧内种植有湿生草本植物，如种植植株较小的马蹄金、斑叶芒、细叶芒、旱伞草等。
优选地，所述深度净化基质层包括设置在上层的碎石层、设置在下层的陶粒层，所述碎石层的铺设厚度为10～20cm，所述陶粒层的厚度为20～35cm。所述陶粒层中的陶粒由火山岩、麦饭石、粘土进行发泡造粒制成，陶粒的粒径为0.8～2cm，所述陶粒层中粘土、麦饭石、火山岩的体积比为(4～5):(2～3):3。
优选地，所述护坡阶梯模块1的坡面侧边缘间隔铺设有石材板9。具体地，在坡面上表面外侧边缘地带，为增强结构稳固性和一体性，在沿护坡延伸方向宽度为30～50cm的矩形区域间隔铺设宽度与该区域一致的石材板4，所述石材板4为抗压性较好、强度较高的石材如玄武岩、花岗岩等。所述石材板4的长度为30～60cm，所述石材板4的厚度为3～5cm，相邻石材板4的间隔距离为20～40cm，石材板4的间隔区域的基底处理和植物种植方式均与所述护坡阶梯模块1的坡面侧表面相同。
如图1所示，所述护坡阶梯模块1的坡面侧表面铺设有种植基质层2，所述种植基质层上种植有植物。种植基质层2设置在护坡阶梯模块1的坡面侧表面土壤上覆盖，种植基质层2本身具有抗冲刷、耐水淹、有助坡面稳定的特点。优选地，所述种植基质层2由体积比为(25～30)：(10～15)：(20～25)：(5～10):(25～35)的清淤底泥、草炭土、硅藻土、粗砂、种植土混合而成，其中，所述清淤底泥与硅藻土的体积占比≥50％，所述种植基质层2的铺设厚度为10～20cm。清淤底泥中如有重金属，则可在清淤底泥中添加少量稳定的重金属螯合剂去除重金属，如dtc类衍生物等。
在所述种植基质层上种植有植物时，先种植一层生长迅速、根系发达的藤本植物，待其生长旺盛、基质层稳定后，再网格状种植根系发达、耐贫瘠的草灌植物。该种植结构覆盖整个侧表面和与上表面连接的上表面边缘区域。除最靠近地面的侧表面外，其余上述坡面基质及植物种植范围均上延至上表面外侧边缘地带。
深度净化导流区8由护坡阶梯模块1上表面延续至侧表面，所述深度净化导流区8的坡面侧表面部分设置为石砌结构，所述石砌结构的宽度为30～50cm，深度与上表面一致。所述石砌结构中部每间隔30～50cm设有一块向护坡内侧下方倾斜的水流减速板3，该结构为石砌结构，雨水从上表面深度净化导流区8流下时先进入第一级水流减速板3，通过第一个水流减速板3下端的出水口依次进入以下各级，之后汇入下一级阶梯的上表面深度净化导流区8。所述深度净化导流区(8)底部设有雨水收集机构，具体地，每一级深度净化导流区8均可设置雨水收集机构进行雨水收集回用。也可统一汇入最下一级的深度净化导流区8通过雨水收集机构进行集中收集回用，所述雨水收集机构为雨水收集管或雨水收集槽，也可增加雨水就地回用容器进行回收，如蓄水池等。
本发明的汇水海绵护坡结构至少具有如下优点：
1.本发明的汇水海绵护坡结构可降低坡体中的水压力，最大限度将降雨截留、滞蓄，并通过层层净化收集回用，起到补充水量的海绵作用；
2.本发明的汇水海绵护坡结构可起到固坡、防止水蚀护坡，保持水土的作用，并对淤底泥进行再利用，使其成为种植基质。
3.本发明的汇水海绵护坡结构可设置景观区域，增加了护坡的人居功能，达到了良好的景观效果。
本发明的汇水海绵护坡结构可参照如下步骤进行构筑：
(1)、根据坡面条件与工程要求设置护坡规格。
(3)、按照护坡规格进行汇水海绵护坡结构的地形构建和表面各结构营建。
(4)、汇水海绵护坡侧表面种植基质层铺设完毕后，在侧表面上先种植一层生长迅速、根系发达的藤本植物，待其生长旺盛、基质层稳定后，再网格状种植根系发达、耐贫瘠的草灌植物，该种植结构覆盖整个侧表面和与上表面连接的上表面边缘区域。
(5)、降雨后，护坡上景观区块的雨水通过汇水廊道初步过滤后汇入滞滤集水层，经过该区域对雨水的暂时滞纳和二次过滤后汇入深度净化导流区，并通过深度净化导流区净化后汇入雨水收集装置。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。