一种山地城市大坡度道路径流污染控制梯级渗滤系统的制作方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种城市地表径流污染控制技术，主要通过对城市道路路肩带一侧绿化带的改造，采用土壤改良增强渗透性，填充渗滤基质，并种植特定的植物对城市地表径流起到滞留渗滤的作用，从而达到改善城市地表径流水质的效果，可用于山地城市大坡度道路地表径流水量、水质控制。
【背景技术】
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[0002]城市地表径流污染，作为当今世界上主要的污染问题，已在全球许多地方引起了严重的水环境恶化和水生态危机。随着我国城市化进程的加速，城区规模扩大，土地利用/覆盖的变更，大量不透水地表的出现，显著改变区域水文过程，增加地表径流量的同时，也导致地表径流对水体的污染。城市地表径流中含有源于多种人为活动的悬浮颗粒物、营养盐、重金属和有毒有机污染物。城市地表径流是非点源污染物进入受纳水体的重要传输途径之一。随着城市化进程的加速发展以及全球气候变化中极端天气事件的出现，城市地表水环境的管理出现诸多风险与挑战。预防和减少城市发生洪水和污染风险已成为城市地表水环境管理的重要组成部分。道路是城市主要的不透水地表，是城市地表径流污染产生的主要源区，特别是初期径流污染严重，亟待治理。在道路绿化带空间允许的情况下，植草沟可部分替代现有排水管网，起到对地表径流污染的控制作用。但是植草沟对地表径流水量的滞留和水质的改善作用有限。另外，在山地城市当道路坡度较大时，由于地表径流冲刷作用强烈，植草沟不适宜应用。因此如何在大坡度道路一侧通过对绿化带空间的改造，增加对地表径流滞留渗滤作用，又可以承担地表径流的排放功能，是山地城市大坡度道路地表径流污染控制的关键。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的是提供一种山地城市大坡度道路径流污染控制方法，通过对道路一侧绿化带空间的改造，既可以增加对地表径流滞留渗滤作用，又可以承担地表径流的排放功能，为山地城市道路地表径流污染控制提供一种选择。
[0004]实现本发明的技术方案是:
[0005]山地城市大坡度道路径流污染控制梯级渗滤系统主要通过对道路一侧绿化带改造，增加对地表径流滞留渗滤作用，同时可以承担地表径流的排放功能。山地城市大坡度道路径流污染控制梯级渗滤系统主要包括路肩带片流进水、植被过滤区、滞留渗滤区、梯级堰以及溢流排放设施。其中滞留渗滤区又包括滞水空间、植物层、种植基质层、过滤层、储排水层O
[0006]路肩带片流进水:利用行车道外缘至路基边缘的路肩带将道路产生的地表径流以分散、片流的形式进入植被过滤区。
[0007]植被过滤区:在梯级渗滤系统的两侧布置植被缓冲过滤区，承接露肩带进水，对地表径流起到缓冲过滤的作用。
[0008]滞留渗滤区:在梯级渗滤系统的中央带布置滞留渗滤区，滞留渗率区滞留部分地表径流，起到对地表径流的渗滤和排放功能。
[0009]梯级堰:在滞留渗滤区坡度纵向上每隔一定距离设置梯级堰，梯级堰起到对地表径流的滞留，增加地表径流在滞留渗滤区的停留时间。同时当道路坡度较大时，可减缓地表径流速。当地表径流流量比较大时，可通过梯级堰溢流至下一单元的滞留渗滤区。
[0010]滞水空间:提供地表径流暂时的储存滞留与颗粒污染物沉降，同时通过蒸发部分径流，考虑景观、功能、安全等因素滞水空间的高度通常设置为15?30cm。
[0011]植物层:梯级渗滤系统主要组成部分，不仅对地表径流水量起着蒸腾的功能，而且对污染物的去除发挥着重要的作用。从乡土种、根系发达、耐淹耐旱以及景观性等原则选择植物。
[0012]种植基质层:梯级渗滤系统滞留渗滤区的种植基质要具有足够的截留入渗城市地表径流的能力；提供植物生长以及维系根际生物群落从而提高对地表径流污染的去除以及景观作用。提供物理、化学截留/过滤/吸附作用去除地表径流污染物；通常种植基质层为壤质砂土，入渗能力要求在50mm/h以上，深度在25?45cm为宜。
[0013]过渡砂层:过滤层承担对地表径流继续渗透以及吸附过滤的中间层，同时防止上层种植土颗粒向下迀移，通常采用河砂，深度在10?20cm。
[0014]储排水层:储排水层由碎石(Φ 20?40mm)组成，深度为45?60cm，储排水层主要起着对上层入渗、渗透的地表径流提供暂时的储存，延长地表径流向深层土壤的渗透时间，同时通过在该层上部布置开孔集排水管，排放地表径流。
[0015]溢流排放设施:溢流排放设施布置在梯级渗滤系统的末端，主要包括溢流排放渠、溢流管以及排放管。其中溢流管布置在最后一级滞留渗滤区的末端，主要承担排放高流量情况下的地表径流至溢流排放渠。在溢流排放渠中布置排水管排放地表径流。
[0016]山地城市大坡度道路径流污染控制梯级渗滤系统主要优点:
[0017](I)适合处理山地城市大坡度道路地表径流；
[0018](2)梯级堰的设置可应用在坡度达10%的地区；
[0019](3)滞留渗滤区的设置在减少城市地表径流的同时，可改善地表径流水质。
【附图说明】
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[0020]图1:本发明的平面布置示意图；
[0021]图2:本发明的纵向剖面示意图；
[0022]图3:本发明的横向剖面示意图；
[0023]图中:1-路肩带片流进水；2_植被过滤区；3_梯级堰；4_滞留渗滤区；5_开孔集排水管；6_溢流排放沟；7_排水管；8_种植基质层；9_过渡砂层；10-碎石储排水层；11_溢流排放管。
【具体实施方式】
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[0024]山地城市大坡度道路径流污染控制梯级渗滤系统主要包括路肩带片流进水。1、植被过滤区2、梯级堰3、滞留渗滤区4 ;溢流排放沟6。其中滞留渗滤区4又包括种植基质层8、过渡砂层9、碎石储排水层10和开孔集排水管5。
[0025](I)根据城市道路与绿化带分布格局，沿道路路肩带一侧布置，梯级渗滤系统面积大小根据服务道路地表面积与区域降雨特征决定。梯级渗滤系统的面积应该控制在服务道路地表面积的5-10%。
[0026](2)利用行车道外缘至路基边缘的路肩带将道路产生的地表径流以分散、片流的形式I进入梯级渗滤系统。
[0027](3)在梯级渗滤系统的两侧布置植被缓冲过滤区2，承接露肩带进水，对地表径流起到缓冲过滤的作用。植被过滤区2的宽度至少在50cm，最大坡度3:1。
[0028](3)在梯级渗滤系统的中央带布置滞留渗滤区，滞留渗率区滞留部分地表径流，起到对地表径流的渗滤和排放功能。滞留渗滤区的纵向坡度最大2%。滞留渗滤区底部应平整、宽度至少60cm。
[0029](4)在滞留渗滤区坡度纵向上每隔一定距离设置梯级堰3，梯级堰起到对地表径流的滞留，同时当道路坡度较大时，可减缓地表径流速。当地表径流流量比较大时，可通过梯级堰溢流至下一单元的滞留渗率区。当地形纵向坡度在10%时，每5m滞留渗滤区设置梯级堰。
[0030](5)滞留渗滤区通过梯级堰高度控制滞水空间，提供地表径流暂时的储存滞留与颗粒污染物沉降，同时通过蒸发部分径流，考虑景观、功能、安全等因素滞水空间的高度通常设置为15?30cm。
[0031](6)梯级渗滤系统滞留渗滤区的种植基质层8要具有足够的截留入渗城市地表径流的能力；提供植物生长以及维系根际生物群落从而提高对地表径流污染的去除以及景观作用。提供物理、化学截留/过滤/吸附作用去除地表径流污染物；通常种植基质层为壤质砂土，入渗能力要求在50mm/h以上，深度在25?45cm为宜。
[0032](7)梯级渗滤系统滞留渗滤区的过滤层9承担对地表径流继续渗透以及吸附过滤的中间层，同时防止上层种植土颗粒向下迀移，通常采用河砂，深度在10?20cm。
[0033](8)梯级渗滤系统滞留渗滤区储排水层10由碎石(Φ20?40mm)组成，深度为45?60cm，储排水层主要起着对上层入渗、渗透的地表径流提供暂时的储存，延长地表径流向深层土壤的渗透时间。碎石储排水层底部应平整，避免冲刷侵蚀底部土壤。同时通过在该层上部布置开孔集排水管5，排放地表径流。
[0034](9)在梯级渗滤系统的末端布置溢流排放设施，主要包括溢流排放渠6、溢流排放管11以及排水管7。其中溢流排放管布置在最后一级滞留渗滤区的末端，主要承担排放高流量情况下的地表径流至溢流排放渠。在溢流排放渠中布置排水管排放地表径流。
[0035](10)植物是梯级渗滤系统主要组成部分，不仅对地表径流水量起着蒸腾的功能，而且对污染物的去除发挥着重要作用。从乡土种、根系发达、耐淹耐旱以及景观性等原则选择植物。选择当地草坪草种植，植物高度选择依据梯级堰滞水空间高度决定，大于15?30cm为宜。
【主权项】
1.一种山地城市大坡度道路径流污染控制梯级渗滤系统，主要包括路肩带片流进水、植被过滤区、滞留渗滤区、梯级堰以及溢流排放设施。2.按照权利要求1所述，其特点在于:城市道路产生的地表径流通过路肩带分散排入植被过滤区，然后经沉淀、过滤后，汇集到滞留渗滤区；地表径流中污染物在下渗的过程主要通过沉淀与基质过虑、吸附而去除。3.按照权利I及权利2要求所述，其特点在于:滞留渗滤区底部碎石储排水层能滞留地表径流，使径流继续向深层土壤入渗，过多径流可通过在碎石层布置开孔集排水管排放。4.按照权利1、权利2及权利3要求所述，其特点在于:适合处理山地城市大坡度道路地表径流；梯级堰的设置可应用在坡度达10%的地区；滞留渗滤区的设置在减少城市地表径流的同时，可改善地表径流水质。
【专利摘要】本发明涉及一种山地城市大坡度道路径流污染控制梯级渗滤系统。梯级渗滤系统主要包括路肩带片流进水、植被过滤区、滞留渗滤区、梯级堰以及溢流排放设施。其中滞留渗滤区又包括滞水空间、植物层、种植基质层、过滤层、储排水层。城市道路产生的地表径流通过路肩带分散排入植被过滤区。地表径流经过植被过滤区沉淀、过滤后，汇集到滞留渗滤区。地表径流在下渗的过程中，污染物主要通过沉淀与基质过虑、吸附而去除。滞留渗滤区底部的碎石储排水层，暂时滞留地表径流，给径流提供时间继续向深层土壤入渗，过多的径流可通过在碎石层布置开孔集排水管排放。梯级渗滤系统对道路地表径流起到滞留渗滤作用，又可以承担地表径流的排放功能。梯级堰的设置使该系统可应用在坡度达10％的地区，适合处理山地城市大坡度道路地表径流。
【IPC分类】C02F3/32
【公开号】CN104973691
【申请号】CN201510428071
【发明人】单保庆, 雷沛, 张洪
【申请人】中国科学院生态环境研究中心
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月20日