雨水径流污染治理的缓冲带的制作方法

1.本实用新型涉及一种雨水径流污染治理的缓冲带。适用于水环境治理技术领。


背景技术：

2.缓冲带为毗邻于水体的天然或人工植被区，可减少雨水污水径流、过度沉积和侵蚀，能够减轻下游洪水灾害，并有助于地下水补给。缓冲带对农田地表径流、城市地表径流、地下径流携带的营养物质、沉积物、有机质等污染物质在进入水体之前起到一个净化、过滤的缓冲作用，从而减弱了污染源与接纳水体之间的联系，形成了一个阻碍污染物质进入水体的生物和物理障碍，从而达到改善水质的目的，并且可以保护坡面土壤，保持水土。
3.然而，城市发展一方面或多或少占用了缓冲带土地，使得缓冲带难以满足宽度要求；另一方面，径流污染物类别增多及浓度增大，最终导致入河污染物增多，造成水质恶化。
4.专利公开号为cn111153500b的中国专利公开了一种基于污染拦截的缓冲带构建模式与宽度划定方法，根据雨水污染物分析形成一整套各个类型缓冲带的数据库，可计算每种类型不同宽度对总氮总磷的截留效率，进一步确定最有效拦截总氮和总磷的缓冲带类型及构建模式。
5.专利公开号为cn101555071b的中国专利公开了一种环境保护技术领域的利用缓冲带控制平原感潮河网地区农业面源污染的方法，通过在缓冲带洪水位以上区域水源导入、植物措施等提升缓冲带净化能力。
6.专利公开号为cn104452653b的中国专利公开了一种面源污染控制的湖泊缓冲带建设方法，利用红壤或市政污泥构建缓冲带基质，结合植被措施提高氮、磷污染物削减效率。
7.专利公开号为cn105123189b的中国专利公开了一种河岸生态缓冲带的构建方法，通过洪水位以上区域的场地坡度调整(适用于缓坡区域)、植物群落优化配置，提高缓冲带颗粒物截留、污染控制的效能。
8.专利公开号为cn106145367b的中国专利公开了雨径流收集净化的陡坡缓冲带梯级处理系统及构建方法，在洪水位以上区域，通过多个沟槽、植被组合，实现了延长陡坡雨水滞留时间、沉淀径流中大量泥沙的目的。
9.综上分析，从范围而言，现有的缓冲带构建技术无法适用于最高洪水位线以上区域，应对洪水漫滩时引起的淤积问题尚有困难；从场地而言，对于坡度较陡的区域，现有技术主要通过降低坡度构建植被群落，未能在基于自然岸坡的基础上实现缓冲带净化能力的提升；从功能而言，径流经土壤下渗到植物根系，需要一定的时间，现有技术未能将径流快速的输送至植物群落的根系区域，发挥快速净化的作用。


技术实现要素：

10.本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种雨水径流污染治理的缓冲带。
11.本实用新型所采用的技术方案是：一种雨水径流污染治理的缓冲带，其特征在于：具有沿雨水径流流动方向依次设置的多个净化单元；
12.所述净化单元底部具有铺设于坡面上的净水透水格宾垫，以及设置于相邻净化单元之间且垂直雨水径流流动方向布置的阻水层；
13.所述净化单元上部具有一个或多个设置于所述净水透水格宾垫上的净水透水格宾箱，净水透水格宾箱垂直雨水径流流动方向布置，相邻净水透水格宾箱之间设有土壤层，土壤层表面设有与净水透水格宾箱上游面顶部衔接的透水填料层；
14.所述阻水层的渗透性＜土壤层的渗透性＜净水透水格宾箱和净水透水格宾垫的渗透性≈透水填料层的渗透性。
15.所述净水透水格宾箱四周覆盖土工布ⅰ，其内由上而下依次净化填料层ⅰ、椰纤维层ⅰ、净化填料层ⅰ和椰纤维层ⅰ。
16.所述净水透水格宾箱中净化填料层ⅰ厚度为15cm，椰纤维层ⅰ厚度为10cm。
17.所述净水透水格宾垫四周覆盖土工布ⅱ，其内由上而下依次为净化填料层ⅱ和椰纤维层ⅱ。
18.所述净水透水格宾垫中净化填料层ⅱ厚度为25cm，椰纤维层ⅱ厚度为5cm。
19.所述净化填料层ⅰ、ⅱ采用沸石、硫铁矿与生物炭的混合物。
20.所述阻水层采用黏土层；所述透水填料层采用砾石层。
21.所述净水透水格宾箱经穿过净水透水格宾垫的松木桩固定于坡面上。
22.所述净化单元上种植有植物群落，其中洪水位以上为乔-灌-草联合种植区域，洪水位以下为草本种植区域。
23.净水透水格宾箱以上的坡面径流由透水填料层进入格宾箱，并沿格宾箱下渗至下方的净水透水格宾垫；
24.净水透水格宾垫内的坡面径流沿坡面向下流动，直至遇到净化单元之间的阻水层后径流在蓄集阻水层以上最近的净水透水格宾箱内蓄集；
25.净水透水格宾箱内蓄集的径流部分渗入周边土壤层，部分从该净水透水格宾箱溢流。
26.本实用新型的有益效果是：本实用新型可适应洪水的影响，实现了缓冲带全范围的径流污染治理，即使洪水期滩地淤积，也不影响本实用新型技术功能的实现；本实用新型能够适应坡度较陡的区域，能够基于原有岸坡实现缓冲带净化能力的提升。
27.本实用新型通过置入净化单元，利用净水透水格宾垫、净水透水格宾箱、土壤层、阻水层和透水填料层的渗透性，巧妙的使净化单元成为独立的净化系统，并调整径流运移路径，将径流直接输送至植物根系区域，提高径流污染治理效率；通过调整径流路径，实现径流污染深度净化的同时，将原流速较大的坡面径流调整为溢流出流，减小了径流运移流速，保护岸坡。
28.对于流速较大的区域，本实用新型利用透水填料层保护岸坡水土，且有利于径流快速进入净化单元。
29.本实用新型的多级净化单元，一方面延长了径流由起点-终点的运移时间，另一方面，发挥了一定的蓄水、保水作用，充分利用雨水资源的同时，降低河道内的洪峰流量，保障下游安全。
附图说明
30.图1为实施例中雨水径流污染治理的缓冲带的构建布置示意图。
31.图2为实施例中净水透水格宾箱与格宾垫连接示意图。
32.图3为实施例中净水透水格宾箱的截面示意图。
33.图4为实施例中净水透水格宾垫的截面示意图。
34.图5为实施例中坡面植物群落布置示意图。
35.图6为实施例的坡面径流运移路径示意图。
36.11、i级净化单元；12、ii级净化单元；13、iii级净化单元；21、径流起点；22、径流终点；23、黏土层；24、松木桩；25、土壤层；31、净水透水格宾箱；311、土工布ⅰ；312、椰纤维层ⅰ；313、净化填料层ⅰ；32、净水透水格宾垫；321、土工布ⅱ；322、净化填料层ⅱ；323、椰纤维层ⅱ；41、乔、灌、草植被群；42、草本植被群；43、砾石层。
具体实施方式
37.本实施例为一种雨水径流污染治理的缓冲带，具有i级、ii级、iii级三个净化单元，其中i级净化单元与缓冲带表面径流起点衔接，径流起点为缓冲带与农田、缓冲带与道路或缓冲带与其他构筑物的连接部位；ii、iii级净化单元遵循自然坡度逐渐过渡至径流终点，径流终点为缓冲带与常水位线的交接位置。
38.本例中净化单元的底层具有铺设于斜坡坡面上的净水透水格宾垫，以及设置于相邻净化单元之间阻水层，阻水层垂直雨水径流流动方向布置，相邻净化单元之间的净水透水格宾垫由阻水层阻断。
39.本实施例中净化单元的上层具有2个设置于净水透水格宾垫上且位于上下不同部位的净水透水格宾箱，净水透水格宾箱垂直雨水径流流动方向布置，相邻净水透水格宾箱之间设有土壤层，土壤层表面设有与净水透水格宾箱上游面顶部衔接的透水填料层。
40.本实施例中净水透水格宾箱四周覆盖土工布ⅰ，其内由上而下依次净化填料层ⅰ、椰纤维层ⅰ、净化填料层ⅰ和椰纤维层ⅰ，厚度分别为净化填料层ⅰ15cm、椰纤维层ⅰ10cm。
41.本例中净水透水格宾垫四周覆盖土工布ⅱ，其内由上而下依次净化填料层ⅱ和椰纤维层ⅱ，厚度分别为净化填料层ⅱ25cm、椰纤维层ⅱ5cm。
42.根据传统填料与新型填料吸附氮、磷对比实验结果，选择除磷效果最好的硫铁矿、除氮效果最好的沸石作为径流污染物净化填料的主要组成部分，另掺和小比例生物炭，用于吸附径流中的重金属。本例中净化填料层ⅰ、ⅱ均为沸石、硫铁矿与生物炭按比例4:4:2的混合物，将吸附的污染物作为植物根系营养物质。
43.本例中椰纤维层ⅰ、ⅱ中的椰纤维主要为椰壳纤维材料，主要用于保水，可在降雨过后，为植物、土体提供一定的水分。
44.本实施例中阻水层采用黏土层，设置于相邻净化单元之间，阻挡上一净化单元净水透水格宾垫内的径流直接进入下一净化单元净水透水格宾垫内。
45.本实施例中透水填料层采用砾石层，砾石粒径宜介于2cm～6cm之间，铺设厚度为约10cm，并种植草本植物。砾石层顶面与相应净水透水格宾箱顶面衔接，该砾石层与相应土壤层弧度顺接，不仅保护了较大流速的径流对坡面的冲刷，而且有利于坡面径流快速进入格宾箱，直达植物根系层。
46.本实施例中净化单元经多个松木桩固定于斜坡坡面上，松木桩对应净水透水格宾箱设置，净水透水格宾箱经穿过净水透水格宾垫的松木桩固定于斜坡坡面上。
47.本例中i级、ii级、iii级净化单元将缓冲带划分为多个坡面，坡面为具有一定弧度变化的近自然坡面，坡面内构建适宜的植物群落；植物群落总体构建原则为：洪水位以上为乔-灌-草联合种植区域，种植乔、灌、草植被群，增加植物多样性，也建立了土体内从深层-中层-表层3个不同深度的污染净化系统，提高径流污染净化效率；洪水位以下为草本种植区域，种植草本植被群，尽量减小植物群落对行洪的影响。
48.本实施例中阻水层的渗透性＜土壤层的渗透性＜净水透水格宾箱和净水透水格宾垫的渗透性≈透水填料层的渗透性。
49.本实施例利用渗透性差异，巧妙的使i、ii、iii级净化单元成为相互独立的净化系统，并通过设置透水填料层，调整径流运移路径，将径流直接输送至植物根系区域，提高径流污染治理效率。
50.以ii级净化单元为例，由于各层的渗透性差异，上部格宾箱以上坡面径流将由透水填料层进入格宾箱，快速下渗至格宾垫，并在格宾垫内沿斜坡向下流动，由于阻水层的阻碍，径流不会通过格宾垫直接进入iii级净化单元，而是在下部格宾箱内蓄集；下部格宾箱以上坡面径流同样由透水填料层进入该最低格宾箱，因此，下部格宾箱内径流蓄集量在两部分径流来量叠加下快速增加，径流沿途经填料净化后，一部分缓慢渗入格宾箱周边土壤，另外的逐渐由下部格宾箱顶部溢流。
51.本实施例基于自然缓冲带地形，通过置入净化单元，利用土壤、填料、黏土、砾石等的渗透性差异，调整径流运移路径，将大部分径流直接输送至植物根系区域，提高了缓冲带对径流污染的净化效率及保水能力，同时通过调整径流路径，实现径流污染深度净化的同时，将原流速较大的坡面径流调整为溢流出流，减小了径流运移流速，缓解了缓冲带的水土流失问题。