CN108612173A - 一种智能生物滞留槽及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海绵城市雨水收集与净化技术领域，具体涉及一种智能生物滞留槽及其施工方法。其弥补现有设施对雨水回用及自控的不足。本发明采用的技术方案为：滞留槽两侧道沿石上设置有入流豁口和穿孔喷灌管，滞留槽自上而下包括表面蓄水层、填料层、中砂透水层和蓄水模块层，还包括自控系统，所述的蓄水模块层的底部设置有回用水泵和检查井，检查井内设置有回灌布水管道，回灌布水管道与回用水泵连接，检查井延伸出填料层，填料层的表层设置有土壤水分传感器，自控系统与土壤水分传感器和回用水泵连接，所述的回灌布水管道伸出于填料层外与穿孔喷灌管相连接，填料层内设置有溢流井，溢流井的井口高于填料层表面，本发明采用特殊的方方施工而成。

Description

一种智能生物滞留槽及其施工方法

技术领域

本发明涉及海绵城市雨水收集与净化技术领域，具体涉及一种智能生物滞留槽及其施工方法。

背景技术

随着社会经济快速发展，城市水安全及水环境问题日益严峻，越来越多的城市频繁出现大雨内涝、水体黑臭等环境问题。为此提出了新一代城市雨洪管理概念，即海绵城市。海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的一种城市发展方式。

目前在我国海绵城市建设方面，市政道路及住宅小区道路上兴建的低影响设施主要包括透水铺装、生物滞留带、植草沟、下沉式绿地等，主要用来实现对高频次的中小降雨径流原位控制。透水铺装主要用于人行道及载重较小的市政道路，雨水通过透水面层下渗以补充地下水，其功能主要包括：下渗、滞留、外排，缺乏净化、蓄存、利用功能；此外，其透水面层易被径流中的悬浮颗粒物堵塞。

但是传统的生物滞留带、植草沟、下沉式绿地等形式的低影响设施主要包括“渗、滞、净、排”功能，缺少“蓄、用”功能，且植草沟及下沉式绿地往往还受场地及地形条件的制约。

发明内容

有鉴于此，提供一种智能生物滞留槽及其施工方法，其弥补现有设施对雨水回用及自控的不足。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种智能生物滞留槽，其特征在于：滞留槽两侧道沿石上设置有入流豁口和穿孔喷灌管，滞留槽自上而下包括表面蓄水层、填料层、中砂透水层和蓄水模块层，还包括自控系统，所述的蓄水模块层的底部设置有回用水泵和检查井，所述的检查井内设置有回灌布水管道，回灌布水管道与回用水泵连接，检查井延伸出填料层，填料层的表层设置有土壤水分传感器，自控系统与土壤水分传感器和回用水泵连接，所述的回灌布水管道伸出于填料层外与穿孔喷灌管相连接，填料层内设置有溢流井，溢流井的井口高于填料层表面。

所述的蓄水模块层底部及填料层的四周设置有复合防渗膜。

所述的填料层为土、沙和特殊填料，所述的特殊填料为椰糠、腐殖质、珍珠岩、蛭石、高炉渣、活性炭、绿沸石的一种或多种。

所述的蓄水模块层采用聚丙烯材质储水模块叠加组装。

所述的表面蓄水层的深度为100~200mm；

所述的填料层厚度为600~1200mm；

所述的中砂透水层的厚度为100~200mm；

所述的蓄水模块层厚度为400~1000mm；

所述的系统的总深度为1200~2400mm。

所述的表面蓄水层上种植有植被。

一种智能生物滞留槽的施工方法，其特征在于：所述的施工方法的步骤为：

1）定位放线 根据设计图定出工程范围，用灰线画出基坑开挖边线及各部位主轴线，在施工现场形成定位桩及确定挖填土方的标高；

2）土方开挖 采用机械土方大开挖，同时辅以人工修边捡底，机械开挖至距基础底标高约20cm处改由人工修挖；

3）底板浇筑 基坑底部原土夯实，密实度不小于95%；再铺设C15混凝土垫层约100mm；垫层上面绑扎底板钢筋并浇筑C25混凝土约100mm；最后在底板上铺设20-30mm中砂找平层；

4）复合防渗膜铺设 在底板及侧壁四周先铺设一层土工布，土工布上面铺设一层防渗膜，防渗膜上面再铺设一层土工 布；

5）蓄水模块安装 蓄水模块底部及四周先包裹HDPE防渗膜，再在蓄水模块四周安装聚苯板；在蓄水模块顶部需铺设一层150-300g/m²透水土工布，透水土工布宜略大于蓄水模块顶盖，多出部分向下包裹在模块的四周；在蓄水模块安装时预留好检查井位置以便回用水泵及回水管路安装；

6）侧壁回填 侧壁回填选用土壤或沙子，回填物为土壤时，应分层夯实，回填物为沙子时，可回填后灌水密实；

7）中砂过滤层及填料层铺设 蓄水模块四周回填完毕后进行中砂过滤层铺设，中砂过滤层可直接铺设在蓄水模块顶部的土工布之上，其厚度可取约100-200mm；在中砂过滤层之上铺设一层150-300g/m²透水土工布，之后回填混合填料层至设计厚度；

8）回用管路安装 回用水泵安装于蓄水模块底部，回用管路布置在检查井中，回灌穿孔管紧贴道沿石凹槽内壁固定；

9）自控系统安装 土壤水分传感器埋设在混合填料表层以下10cm-30cm处，实时监控植被根系处含水率；液位计设在检查井内，辅助控制回用水泵的启闭；泵组线路、液位计、土壤水分传感器线路，统一接入自控系统的自控柜；

10）植被栽种。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明其底部设有蓄水模块层，雨水透过填料层下渗后存储在蓄水模块层之中，在蓄水模块层底部设有回用水泵，同时在填料层中设有水分传感器；自控系统，可根据土壤湿度自动启闭回用水泵，及时对生物滞留槽内植物进行浇灌，以实现雨水资源再利用；

本发明设有雨水收集及回灌系统，可在降雨时将装置下渗雨水存储在地下的蓄水模块内，晴天时通过布水系统将水回用浇灌槽内植被，实现“雨天蓄水，晴天吐水”的目标，真正做到集“渗、滞、蓄、净、用、排”六种作用于一身；

本发明生物滞留槽有蓄水及回用功能，还可为海绵城市“雨水资源利用率”指标做出贡献；

本发明可采用多种自控设备，可实现土壤含水率及温度自动监测，自动回灌（即系统可根据土壤墒情或温度，自行启动浇灌系统），监测数据自动采集并远程传输。

本发明蓄水设施模块化，施工检修方便，工期短，同时也可降低施工成本。

附图说明

图1为本发明生物滞留槽的俯视图；

图2为图1的A-A剖面结构图；

图3为图1的B-B剖面结构图；

图4为本发明的布置方式示意图。

其中：1-表面蓄水层，2-填料层，3-中砂透水层，4-蓄水模块层，5-回用水泵，6-回灌布水管道，7-土壤水分传感器，8-穿孔喷灌管，9-复合防渗膜，10-溢流井，11-入流豁口，12-检查井，13-自控系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种智能生物滞留槽（参见图1—图4），滞留槽两侧道沿石上设置有入流豁口11和穿孔喷灌管8，滞留槽自上而下包括表面蓄水层1、填料层2、中砂透水层3和蓄水模块层4，还包括自控系统13，所述的蓄水模块层4的底部设置有回用水泵5和检查井12，检查井12延伸出填料层2，所述的检查井12内设置有回灌布水管道6，回灌布水管道6与回用水泵5连接，填料层2的表层设置有土壤水分传感器7，自控系统13与土壤水分传感器7和回用水泵5连接，土壤水分传感器检测到土壤水分不足时，告知自控系统，自控系统起到回用水泵5通过回灌布水管道和穿孔喷灌管8给土壤喷水，防止植被的干枯；所述的回灌布水管道6伸出于填料层2外与穿孔喷灌管8相连接，填料层2内设置有溢流井10，溢流井的井口高于填料层2表面，低于路面，防止下雨雨水过高，溢流井与市政管网相通。

所述的蓄水模块层4底部及填料层2的四周设置有复合防渗膜9，防止径流雨水入渗侵蚀路基。

所述填料层2为土、沙和特殊填料，所述的特殊填料为椰糠、腐殖质、珍珠岩、蛭石、高炉渣、活性炭、绿沸石的一种或多种，所述土﹕沙体积配比为（1~5）﹕1；土﹕特殊填料体积配比为5﹕（1 ~2）。

所述的蓄水模块层4采用聚丙烯材质储水模块叠加组装，其施工安装便捷，可根据需要设置不同的容积和形状，且运行管理均较为简便，常见蓄水模块的规格一般为：500mm（长）×500mm（宽）×400mm（高），或1000mm（长）×500mm（宽）×250mm（高），本结构设计蓄水层高度为蓄水模块高度的整数倍，常取400~1000mm；其宽度根据生物滞留槽项目的宽度确定，一般蓄水区域设计宽度宜比生物滞留槽顶部宽度小0.6~1m；蓄水模块区域的体积可按设计蓄水量的105% ~ 110%设计。

所述表面蓄水层的深度为100~200mm；所述填料层厚度为600~1200mm，所述中砂透水层厚度为100~200mm，所述蓄水模块层厚度为400~1000mm。

所述表面蓄水层上种植有植被。

本发明的总深度为1200~2400mm，本系统宽度、长度可根据道路绿化带实际状况进行取舍，建议宽度取1.5~3m为宜，长度取30~50m为宜，若单组绿化带过长，可考虑将其分割为多组生物滞留槽。

本发明生物滞留槽顶部高度较道路标高低约5~10cm，且道沿石上开有入流豁口，路面上的降雨径流就可沿豁口流入生物滞留槽内，入流径流一方面可按预先设计好的坡度向两侧水平流动，另一方面，径流在水平流动的同时可透过填料层下渗至生物滞留槽底部，净化后的雨水可存贮在在蓄水模块之中。植物根系部位安装的土壤水分传感器可及时提供土壤水分信息，并反馈至自控系统，当土壤水分超出预设值时蓄水模块中的回用水泵将自动启闭，适时对生物滞留槽内植被进行浇灌。

一种智能生物滞留槽的施工方法的施工步骤为：

1）定位放线 根据设计图定出工程范围，用灰线画出基坑开挖边线及各部位主轴线，在施工现场形成定位桩及确定挖填土方的标高；

2）土方开挖 采用机械土方大开挖，同时辅以人工修边捡底，机械开挖至距基础底标高约20cm处改由人工修挖，以防超挖并保证基底平整，基坑长宽宜超出模块区域各50cm；

3）底板浇筑 基坑底部原土夯实，密实度不小于95%；再铺设C15混凝土垫层约100mm；垫层上面绑扎底板钢筋并浇筑C25混凝土约100mm；最后在底板上铺设20-30mm中砂找平层；

4）复合防渗膜铺设 在底板及侧壁四周先铺设一层土工布，土工布上面铺设一层防渗膜，防渗膜上面再铺设一层土工 布，两层土工布对中间的防渗膜起到保护的作用；

5）蓄水模块安装 蓄水模块底部及四周先包裹HDPE防渗膜，再在蓄水模块四周安装聚苯板，对池体起到保护的作用；在蓄水模块顶部需铺设一层150-300g/m²透水土工布，透水土工布宜略大于蓄水模块顶盖，多出部分向下包裹在模块的四周；在蓄水模块安装时预留好检查井位置以便回用水泵及回水管路安装；

6）侧壁回填 侧壁回填选用土壤或沙子，回填物为土壤时，应分层夯实，回填物为沙子时，可回填后灌水密实；

7）中砂过滤层及填料层铺设 蓄水模块四周回填完毕后进行中砂过滤层铺设，中砂过滤层可直接铺设在蓄水模块顶部的土工布之上，其厚度可取约100-200mm；在中砂过滤层之上铺设一层150-300g/m²透水土工布，之后回填混合填料层至设计厚度；

8）回用管路安装 回用水泵安装于蓄水模块底部，回用管路布置在检查井中，回灌穿孔管紧贴道沿石凹槽内壁固定；

9）自控系统安装 土壤水分传感器埋设在混合填料表层以下10cm-30cm处，实时监控植被根系处含水率；液位计设在检查井内，辅助控制回用水泵的启闭；泵组线路、液位计、土壤水分传感器线路，统一接入自控系统的自控柜；

10）植被栽种。

本发明生物滞留槽实现了对降雨径流进行“渗、滞、净、排”作用，同时设有蓄水模块层及回灌系统，可在降雨时将装置下渗雨水存储在地下的蓄水模块层内，晴天时通过回灌系统浇灌槽内植被，实现“雨天蓄水，晴天吐水”的目标，做到集“渗、滞、蓄、净、用、排”六种作用于一身。该模式生物滞留槽有蓄水及回用功能，还可为海绵城市“雨水资源利用率”指标做出贡献。

同时在填料层中设置有水分传感器和自控系统，通过水分传感器实现对土壤含水率及温度自动监测进一步反馈给自控系统，自控系统根据土壤墒情或温度，自行启动浇回灌系统，实现全自动化的雨水资源回收利用。

在具体实施时，填料层2的上表面设置为凹面结构。能够引导水流的方向，同时凹面的结构能暂时收集无法及时下渗的雨水。

在具体实施时，所述生物滞留槽1还包括填料层四周的复合防渗膜9，使其形成生物滞留槽体。

在具体实施时，所述填料层上设置的溢流井10，所述溢流井10设置有管道连通至生物滞留槽外的市政排水管网。

本生物滞留槽内填料基质宜选土、沙，特殊填料宜选椰糠、腐殖质、珍珠岩、蛭石、高炉渣、活性炭、绿沸石中的一种或多种，特殊填料宜与土、沙混合均匀后充填。考虑到植物根系生长需要及开挖成本，填料层厚度为600~1200mm。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能生物滞留槽，其特征在于：滞留槽两侧道沿石上设置有入流豁口（11）和穿孔喷灌管（8），滞留槽自上而下包括表面蓄水层（1）、填料层（2）、中砂透水层（3）和蓄水模块层（4），还包括自控系统（13），所述的蓄水模块层（4）的底部设置有回用水泵（5）和检查井（12），所述的检查井（12）内设置有回灌布水管道（6），回灌布水管道（6）与回用水泵（5）连接，检查井（12）延伸出填料层（2），填料层（2）的表层设置有土壤水分传感器（7），自控系统（13）与土壤水分传感器（7）和回用水泵（5）连接，所述的回灌布水管道（6）伸出于填料层（2）外与穿孔喷灌管（8）相连接，填料层（2）内设置有溢流井（10），溢流井的井口高于填料层（2）表面。

2.根据权利要求1所述的一种智能生物滞留槽，其特征在于：所述的蓄水模块层（4）底部及填料层（2）的四周设置有复合防渗膜（9）。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能生物滞留槽，其特征在于：所述的填料层（2）为土、沙和特殊填料，所述的特殊填料为椰糠、腐殖质、珍珠岩、蛭石、高炉渣、活性炭、绿沸石的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种智能生物滞留槽，其特征在于：所述的蓄水模块层（4）采用聚丙烯材质储水模块叠加组装。

5.根据权利要求4所述的一种智能生物滞留槽，其特征在于：

所述的表面蓄水层（1）的深度为100~200mm；

所述的填料层（2）厚度为600~1200mm；

所述的中砂透水层（3）的厚度为100~200mm；

所述的蓄水模块层（4）厚度为400~1000mm；

所述的系统的总深度为1200~2400mm。

6.根据权利要求5所述的一种智能生物滞留槽，其特征在于：所述的表面蓄水层（1）上种植有植被。

7.根据权利要求1所述的一种智能生物滞留槽的施工方法，其特征在于：所述的施工方法的步骤为：

1）定位放线 根据设计图定出工程范围，用灰线画出基坑开挖边线及各部位主轴线，在施工现场形成定位桩及确定挖填土方的标高；

2）土方开挖 采用机械土方大开挖，同时辅以人工修边捡底，机械开挖至距基础底标高约20cm处改由人工修挖；

3）底板浇筑 基坑底部原土夯实，密实度不小于95%；再铺设C15混凝土垫层约100mm；垫层上面绑扎底板钢筋并浇筑C25混凝土约100mm；最后在底板上铺设20-30mm中砂找平层；

4）复合防渗膜铺设 在底板及侧壁四周先铺设一层土工布，土工布上面铺设一层防渗膜，防渗膜上面再铺设一层土工 布；

5）蓄水模块安装 蓄水模块底部及四周先包裹HDPE防渗膜，再在蓄水模块四周安装聚苯板；在蓄水模块顶部需铺设一层150-300g/m²透水土工布，透水土工布宜略大于蓄水模块顶盖，多出部分向下包裹在模块的四周；在蓄水模块安装时预留好检查井位置以便回用水泵及回水管路安装；

6）侧壁回填 侧壁回填选用土壤或沙子，回填物为土壤时，应分层夯实，回填物为沙子时，可回填后灌水密实；

7）中砂过滤层及填料层铺设 蓄水模块四周回填完毕后进行中砂过滤层铺设，中砂过滤层可直接铺设在蓄水模块顶部的土工布之上，其厚度可取约100-200mm；在中砂过滤层之上铺设一层150-300g/m²透水土工布，之后回填混合填料层至设计厚度；

8）回用管路安装 回用水泵安装于蓄水模块底部，回用管路布置在检查井中，回灌穿孔管紧贴道沿石凹槽内壁固定；

9）自控系统安装 土壤水分传感器埋设在混合填料表层以下10cm-30cm处，实时监控植被根系处含水率；液位计设在检查井内，辅助控制回用水泵的启闭；泵组线路、液位计、土壤水分传感器线路，统一接入自控系统的自控柜；

10）植被栽种。