一种净水绿化一体式海绵体透水铺装结构

1.本发明涉及一种净水绿化一体式海绵体透水铺装结构，尤其是一种集城市景观、水量控制与水质控制能力于一体的铺装结构，属于海绵城市道路建设领域。


背景技术：

2.随着城市化进程的不断加快，用地不断被开发、空间不断扩张，城市不透水路面面积也在不断增加，地表径流量显著增加，进而导致城市洪涝灾害、径流污染、热岛效应等环境问题频发，尤其在极端降雨情况下，城市内涝风险显著提高。为了提高对城市降雨的应对以及雨水利用的能力，世界多国正大力推进海绵城市建设，通过城市道路下垫面对雨水进行截流、蓄积以及自然排水，进而达到缓解城市雨水内涝灾害、对地下水资源进行补充、雨水综合利用、缓解城市热岛效应等目的。
3.低影响开发(lid)理念是海绵城市的基础理论之一，其基于模拟自然水循环原理,通过雨水基础设施从源头控制、综合利用雨水径流，也可从源头实现雨水径流污染物控制。其主要基础设施包括雨水花园、绿色屋顶、透水铺装、生物滞留池、植草沟等。透水铺装是目前海绵城市建设中应用较为广泛的低影响开发技术之一，常应用于负载要求较低的路面道路，如人行道、公园、停车场等。目前透水铺装结构存在易堵塞、不易后期维护、蓄水能力不佳、工程量大等问题，在工程实际应用中，雨水径流冲刷和下渗过程中易将沙土带入透水铺装结构孔隙中，造成透水铺装结构堵塞，影响其渗透性，产生道路路面积水，且维护困难。因此，构建新型透水铺装以解决其堵塞及维护难题是十分必要的。
4.植物作为城市景观的组成部分，可对地表径流进行阻流，使径流中颗粒物沉降，延缓城市雨水径流速度。此外，植物可吸收利用水体中的氮磷元素，固定转化水体中重金属元素、抗生素等新型环境污染物，实现水质净化效果；同时，植物根系的泌氧功能可调控水环境的好氧/厌氧状态，从而进一步提高微生物的硝化反硝化功能以强化氮的去除。因此，基于植物构建的透水铺装不仅可以提高城市景观绿化率，而且有望实现高效综合的水质净化效果。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：现有透水铺装结构在雨水径流冲刷和下渗过程中易堵塞，产生道路路面积水，且维护困难的问题。
6.为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种净水绿化一体式海绵体透水铺装结构，其特征在于：包括从地面往下依次设置的透水铺装面层、蓄水层和透水铺装垫层，所述蓄水层内沿竖直方向设置种植管，所述种植管内设有净水绿植，所述蓄水层内沿水平方向设有排水管。
7.优选地，所述蓄水层为多孔纤维棉，所述种植管为多孔pvc植物管，多孔pvc植物管竖直嵌插在所述多孔纤维棉内，所述排水管为多孔pvc排水管，多孔pvc排水管水平嵌插在所述多孔纤维棉内。
8.优选地，所述多孔pvc植物管的底部距多孔纤维棉底部的距离为10～20cm，多孔pvc排水管的管径为20～30mm。
9.优选地，多孔pvc植物管为顶部开放，底部为锥形的封闭结构，多孔pvc植物管的管壁孔洞率为60％～70％，孔径为10～20mm，管径为50～60mm，管高为30～50cm。
10.优选地，所述净水绿植的植物根系通过多孔pvc植物管的管孔向外发散。
11.优选地，所述透水铺装面层使用火山岩或陶砾或二者混合进行铺设，厚度为20～40mm。
12.优选地，所述透水铺装垫层采用砾石铺设，厚度为20～40mm。
13.优选地，所述多孔纤维棉使用无纺布包裹。
14.优选地，所述多孔纤维棉为高度0.5～0.7m，长宽0.3～0.5m的四方体，铺装时每块所述多孔纤维棉整齐排列，多孔纤维棉之间间隔为10～20cm。
15.优选地，所述净水绿植包括翠芦莉、高茅草、芦竹、美人蕉和旱伞草。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.本发明可用于接收轻量型生活污水、污水处理厂出水，或与植草沟等低影响开发技术联用。其中，道路雨水汇集后排入植草沟后，经兼具蓄水、净水、排水功能的透水铺装结构下渗，，达到收集、积蓄、净化、排放、综合利用雨水径流的目的，促进城市雨洪管理。
18.(1)本发明透水铺装结构种植净水绿植，实现绿化净水一体化，可广泛应用于绿色屋顶、雨水花园、公园等低负载用地，实现环境效益最大化。
19.(2)透水铺装结构简单、易于实施；种植有净水绿植的多孔纤维棉可批量化生产，在实际工程应用中可实现快速铺装。
20.(3)本发明海绵体外包裹无纺布，不易堵塞，海绵体易于运输、填埋以及取出，便于后期透水铺装的维护。同时，多孔纤维棉可显著提高透水铺装结构渗蓄排性能。
21.(4)种植绿植根系由多孔pvc管束集，多孔pvc管易取出，净水绿植可快速收割，绿色植物可同时实现城市景观绿化及雨水径流净化。
22.(5)多孔pvc管可作为容器，其中投加肥料或填料，维持植物生长，提高净水效率。
23.(6)本透水铺装结构具有较高孔隙率，氧气含量高，积蓄雨水不会因厌氧菌作用而发臭，且其排水管有利于多余雨水排出。
24.除此之外，本发明可与其它低影响开发技术联用，强化净水效果。例如：当其与植草沟联用时，道路雨水汇集后排入植草沟，经兼具蓄水、净水、排水功能的透水铺装结构下渗，达到收集、积蓄、净化、排放、综合利用雨水径流的目的，促进城市雨洪管理。
附图说明
25.图1为本发明一种净水绿化一体式海绵体透水铺装结构示意图；
26.图2为多孔纤维棉结构示意图；
27.图3为多孔pvc植物管结构示意图；
28.图4为种植有植物的多孔pvc植物管结构示意图；
29.图5为多孔pvc排水管结构示意图。
具体实施方式
30.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
31.如图1至图5所示，本发明一种净水绿化一体式海绵体透水铺装结构包括净水绿植1、透水铺装面层2、多孔pvc植物管3、蓄水层、多孔pvc排水管5和透水铺装垫层6。蓄水层为多孔纤维棉4，多孔pvc植物管3作为种植管竖直插入多孔纤维棉4中。多孔pvc排水管5水平贯通嵌插于多孔纤维棉4内作为排水管，竖直嵌插的多孔pvc植物管3内生长有长势良好的净水绿植1。
32.透水铺装面层2使用火山岩或陶砾进行铺设，或者二者混合铺设，厚度约为20～40mm。透水铺装面层2具有较高硬度、多孔结构，有利于提高结构承重、吸附径流污染、加快径流下渗。
33.多孔pvc植物管3为顶部开放，底部为锥形的封闭结构，方便投加营养土或其它碳源，有利于植物微生物生长，提高硝化反硝化效率，进而提高透水铺装结构的水质净化能力。
34.多孔pvc植物管3管壁孔洞率约为60％～70％，孔径约为10～20mm，管径约为50～60mm，管高约为30～50cm。多孔pvc植物管3的管底距多孔纤维棉4底部约10～20cm，多孔pvc排水管5管径约为20～30mm。
35.多孔pvc植物管3可种植观赏性强、易于生长且净水效果好的景观植物，如翠芦莉、高茅草、芦竹、美人蕉、旱伞草等，适用于小区景观、公园、绿色屋顶等对绿化要求较高处，有利于缓解城市内涝、美化环境。多孔pvc植物管3集束净水绿植1的植物根系7，植物根系7可由多孔pvc植物管3向土壤发散，与多孔pvc植物管3结合紧密，更换收割植株可将多孔pvc植物管3取出以实现植株的快速收割、更换，利于透水铺装结构日常维护。
36.多孔纤维棉4为高度约0.5～0.7m，长宽大约为0.3～0.5m的四方体，铺装时每块多孔纤维棉4整齐排列，相互之间间隔约为10～20cm。多孔纤维棉4外使用无纺布包裹，使得多孔纤维棉4不易被泥沙堵塞，易于运输和填埋，且易于后期透水铺装的维护和更换。
37.透水铺装垫层6采用砾石铺设，厚度约为20～40mm，使多孔纤维棉4可平整铺设，且有利于提高透水铺装结构渗蓄排性能。
38.本实施例中每块多孔纤维棉4内竖直嵌插四支种植有生长良好净水绿植1的多孔pvc植物管3，水平嵌插有两支多孔pvc排水管5，多孔pvc排水管5距多孔纤维棉4底部5～10cm左右，多孔pvc植物管3距多孔纤维棉4底部约10～20cm。
39.净水绿植1可提前大批量培育后装入多孔pvc植物管3内，再嵌入多孔纤维棉4中，步骤简便且易于操作，可实现工业化大批量生产。施工时，首先进行测量放线，土方开挖；再将素土土基夯实，铺设20mm厚的砾石，将已组装好的多孔纤维棉4放入，每块多孔纤维棉4之间间隔大约20cm；将土回填至多孔纤维棉4间孔隙填充满，压实后，在面层铺设约20mm厚的陶砾。
40.本发明多孔pvc植物管3、净水绿植1与多孔纤维棉4之间组装便捷、填埋方便，铺装结构搭建简单便捷，工程量较小，可快速实现铺装。利用多孔纤维棉4作为透水铺装蓄水层，不仅极大提高透水铺装结构的蓄水性能；而且其反向释水能力可在干旱时反向为净水绿植1持续供水，实现雨水的综合利用。透水铺装结构具有较高孔隙率，氧气含量高，积蓄雨水不会因厌氧菌作用而发臭，且其排水管有利于多余雨水排出。
41.海绵体透水铺装结构集绿化净水为一体，透水铺装面层2以上为景观植物，每块海绵体可种植不同植物，通过不同植物模块组合，达到景观美化和雨水净化最大化的效果；透水铺装面层2以下的多孔纤维棉4内植物根系7可吸收利用下渗雨水中的氮磷、固定积累重金属，达到净化雨水的作用。
42.净水绿化一体式海绵体透水铺装结构可与植草沟联用，道路雨水汇集后排入植草沟经透水铺装结构下渗，植物根系对雨水径流污染物进行积累、固定、净化，各结构层可蓄水、净水、排水，达到收集、积蓄、净化、排放、综合利用雨水径流的目的，实现城市雨洪管理。
43.海绵体透水铺装可接收轻量型生活污水，或接收污水处理厂出水，并在pvc种植管中可投加生物填料，种植管中种植水葱、香蒲、黄菖蒲、旱伞草等对污水中有机物、氨氮、磷酸盐及重金属有较高的除去率的景观作物，利用绿植根系吸收雨水径流中的氮磷元素、固定转化重金属、抗生素等新型环境污染物，从而实现景观绿化、雨水净化，达到环境效益最大化。
44.竖直pvc管的多孔结构和嵌插方式有利于绿植生长及收割，水平多孔pvc排水管可及时排出多余蓄积雨水，防止水体发臭。不仅兼具景观效益和净水环境效益，而且可实现工程上批量生产及快速铺装，广泛适用于绿色屋顶、花园等低负载用地。