技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)保工程與水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于分流制雨水入河污染物截控的集多維滲透、滯留于一體的生態(tài)排水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來,我國城市水體的污染狀況相當(dāng)嚴(yán)重，許多河流湖泊水體都處于比較嚴(yán)重的污染狀態(tài)，并且有繼續(xù)加劇的趨勢。大部分城市的雨水徑流污染較為嚴(yán)重，已成為城市河湖水質(zhì)惡化的首要因素。有些雨后城市徑流未經(jīng)任何處理直接排入河道，雨水污染徑流直接入河會形成污染沖擊負(fù)荷，造成汛期城市景觀河道突發(fā)性水質(zhì)惡化。所以，對于河道水環(huán)境惡化的問題，在難以改變市政管網(wǎng)的前提下，需要對入河道徑流污染物（本發(fā)明主要針對管網(wǎng)末端雨水）進(jìn)行處理與控制。
傳統(tǒng)的城市分流制雨水排水系統(tǒng)設(shè)計是以盡快排除雨水為根本出發(fā)點，雨水一般未經(jīng)預(yù)處理直接通過現(xiàn)有市政管網(wǎng)雨水口排入河道，這種設(shè)計方式存在諸多弊端。探求如何滿足環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等多重效益的城市雨水徑流管理措施，是當(dāng)前城市管理所面臨的挑戰(zhàn)之一。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的，是針對北方城市內(nèi)河河堤比較狹窄的情況，為了減少占地面積，利用現(xiàn)有護(hù)坡，設(shè)計一種用于以削減雨水徑流入河污染負(fù)荷、減緩雨水徑流流量為目標(biāo)的，并且集多維滲透、滯流于一體的生態(tài)排水系統(tǒng)，即用于分流制雨水入河污染物截控的生態(tài)排水系統(tǒng)。本系統(tǒng)在完成對雨水“修剪處理”的同時，也達(dá)到排水要求。
為減輕雨水對河道水環(huán)境的較大短時沖擊負(fù)荷，根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)雨水排水特點，通過此多維生態(tài)排水系統(tǒng)對污染負(fù)荷較大的初期雨水及旱流污水實現(xiàn)“由雨轉(zhuǎn)污，異位處理”的導(dǎo)流效果，減少雨水污染徑流直接入河的風(fēng)險，降低對河道水體水質(zhì)的沖擊破壞，達(dá)到對雨水及其徑流污染減量控制的目的，并且在注重污染物緩沖攔截效果和排水效果的同時，還可兼顧增加城市河道景觀的效果。
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
用于分流制雨水入河污染物截控的多維生態(tài)排水系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)設(shè)置在河堤的一側(cè)，沿河堤呈階梯狀；
管網(wǎng)雨水經(jīng)雨水管道4流入第一級跌水平臺7，再進(jìn)入調(diào)蓄池1；所述第一級跌水平臺7沿河堤向下呈25～35度斜坡，斜坡上端與雨水管道4出口的垂直處相連接，斜坡下端垂直向下設(shè)置有調(diào)蓄池1的池壁A17，調(diào)蓄池1的另一側(cè)設(shè)置有池壁B18，池壁B18的高度高于池壁A17；池壁B18的上部設(shè)置有溢水孔10；調(diào)蓄池1的底部設(shè)置有雙層濾料，濾料底部為自然土；上層濾料為密度較小、粒徑較大的輕質(zhì)濾料5，下層濾料為密度較大、粒徑較小的重質(zhì)濾料6；當(dāng)水量較小時，雨水從溢水孔10慢慢流出，水量大時雨水則由池壁B18的頂部溢流而出；
雨水流出調(diào)蓄池1后，經(jīng)第二級跌水平臺8流入生態(tài)緩沖帶2；所述第二級跌水平臺8設(shè)置在池壁B18沿河堤向下的一面且與池壁B18為一體結(jié)構(gòu)；沿第二級跌水平臺8向下的河堤斜坡上設(shè)置有生態(tài)緩沖帶2，生態(tài)緩沖帶2上種植有小草；
所述生態(tài)緩沖帶2的斜坡下端垂直向下設(shè)置有植生滯留池3，植生滯留池3臨近生態(tài)緩沖帶2的一側(cè)設(shè)置有池壁C19，池壁C19沿河堤向下的一面設(shè)置有第三級跌水平臺（9）且與池壁C19為一體結(jié)構(gòu)，植生滯留池3的另一側(cè)設(shè)置有池壁D20；雨水流出生態(tài)緩沖帶2后，經(jīng)第三級跌水平臺9流入植生滯留池3；池壁C19高出生態(tài)緩沖帶10～0.15m，高出部分間隔設(shè)置有溢水口16；池壁D20的高度低于池壁C0.10～0.15m，以保證雨量過大時雨水漫流進(jìn)入河道內(nèi)；植生滯留池3的底部依次設(shè)置有種植土層12、填料層13、反滲透層14和礫石層15；種植土層12的上面種植有植物11。
所述池壁A17、池壁B18、池壁C19、池壁D20為無砂混凝土結(jié)構(gòu)；
池壁B18上設(shè)置的溢水孔10，其縱向至少設(shè)置有3排，橫向每孔間隔0.15～0.20m，溢水孔10的直徑為5～8cm。
所述調(diào)蓄池1的長度為40～50m，寬度為0.8～1.0m，深度為0.7～0.9m，池壁厚度為0.05～0.08m；所述雨水管道4的出口與第一級跌水平臺7斜坡上端的垂直距離為0.3～0.4m。
所述輕質(zhì)濾料5為無煙煤，其厚度為0.10～0.14m；所述重質(zhì)濾料3為石英砂，其厚度為0.08～0.12m。
所述生態(tài)緩沖帶2沿河堤向下的長度為1.0～1.2m，寬度為45～55m。
所述植生滯留池3的長度為50～60m，寬度為0.9～1.1m，深度為1.0～1.2m，池壁厚度為0.05～0.08m。
池壁C19上設(shè)置的溢水口16的間隔長度為2～3m，開口長度為0.20～0.30m。
植生滯留池3底部設(shè)置的種植土層12為滲透系數(shù)較大的砂質(zhì)土壤，當(dāng)采用草本植物時厚度為0.25～0.35m；填料層13為滲透系數(shù)不低于10-5m/s的材料，優(yōu)選材料為爐渣，高度為0.2～0.35m；反滲透層14為土工布，以防止土壤等顆粒物進(jìn)入下層；礫石層15為直徑0.04～0.05m、厚度0.20～0.30m的礫石，以排除多余的雨水。
本發(fā)明的多維生態(tài)排水系統(tǒng)可以保證在排水的同時，減少雨水污染徑流直接入河的風(fēng)險，降低對河道水體水質(zhì)的沖擊破壞。實現(xiàn)入河污染物的有效控制及水環(huán)境的改善，帶來城市水體景觀價值提升。
具體體現(xiàn)如下：
(1)在護(hù)坡上構(gòu)建本發(fā)明的排水系統(tǒng)，既能滿足排水要求，又能利用現(xiàn)有資源，減小占地面積。
(2)進(jìn)水方式對雨水水量和水質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)，水質(zhì)凈化效果穩(wěn)定可靠。其中，調(diào)蓄池和生態(tài)緩沖帶的設(shè)計可以起緩沖消能作用，延長植生滯留池的使用壽命。
(3)通過植物截留、土壤滲濾作用凈化初期雨水徑流污染，改善入河徑流水質(zhì)（尤其是減緩城市暴雨所帶來的污染物對水體的污染）。雨水既能下滲，也可以沿護(hù)坡向下流動，充分體現(xiàn)多維滲透的思想。其中，雨水徑流中的多數(shù)懸浮顆粒污染物和部分溶解態(tài)污染物能到有效去除，也可去除重金屬離子、病原體等。
(4)通過植物截留、土壤滲濾作用降低雨水徑流的流速，削減徑流量，降低雨水對河道水體的沖擊負(fù)荷，增加了水力停留時間，充分體現(xiàn)滯留的思路。
(5)充分利用徑流雨量，補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水，也可對處理后的雨水加以收集利用，緩解水資源的短缺，充分體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理論；
(6)經(jīng)過合理的設(shè)計以及妥善的維護(hù)能改善景觀環(huán)境，達(dá)到良好的景觀效果，充分體現(xiàn)生態(tài)設(shè)計理念；滯留池蓄積雨水的蒸發(fā)吸熱及植物的蒸騰作用可以調(diào)節(jié)空氣濕度和溫度,減輕熱島效應(yīng),改善周圍的環(huán)境條件。
(7)通過對雨水提供暫時的儲存空間來減緩雨水徑流對河岸的沖刷，起到保護(hù)河道邊坡的目的。
(8)體現(xiàn)一種雨水處理方法和相關(guān)雨水管理方面的措施，為管網(wǎng)入河雨水處理提供借鑒和指導(dǎo)作用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明多維生態(tài)排水系統(tǒng)正視圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為圖1的左視圖；
圖4為圖3中池壁B右視局部放大示意圖。
本發(fā)明附圖標(biāo)記如下：
1———調(diào)蓄池2———生態(tài)緩沖帶
3———植生滯留池4———雨水管道
5———輕質(zhì)濾料6———重質(zhì)濾料
7———第一級跌水平臺8———第二級跌水平臺
9———第三級跌水平臺10———溢水孔
11———植物12———種植土層
13———填料層14———反滲透層
15———礫石層16———溢水口
17———池壁A18———池壁B
19———池壁C20———池壁D
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，本發(fā)明采用常規(guī)的技術(shù)手段和常規(guī)原材料進(jìn)行實施。
本發(fā)明的技術(shù)方案，是將管網(wǎng)末端的雨水通過提升泵引入多維生態(tài)排水系統(tǒng)，在滿足排水的前提下，以控制徑流污染為主，兼顧控制徑流量。此系統(tǒng)設(shè)置在河堤的一側(cè)，沿河堤呈階梯狀，主要包括三部分：調(diào)蓄池1、生態(tài)緩沖帶2和植生滯留池3。
如圖3所示，管網(wǎng)雨水首先通過雨水管道4，再經(jīng)過跌水平臺進(jìn)入調(diào)蓄池1；調(diào)蓄池1建在河堤以下部位，一側(cè)與河堤相連接；第一級跌水平臺7沿河堤向下呈25～35度斜坡，斜坡上端距雨水管道4出口的垂直距離為0.3～0.4m，斜坡下端垂直向下為調(diào)蓄池1的一側(cè)池壁A17，調(diào)蓄池1的另一側(cè)設(shè)置有池壁B18，池壁B18的高度高于池壁A17；池壁B18的上部設(shè)置有溢水孔10，溢水孔10的數(shù)量為沿縱向至少設(shè)置有3排，橫向每隔0.15～0.20m設(shè)置一個，直徑為5～8cm。其局部放大如圖4所示；當(dāng)水量較小時，雨水從溢水孔10慢慢流出，水量大時雨水則由池壁B18的頂部溢流而出。調(diào)蓄池1的底部設(shè)置有雙層濾料，濾料底部為自然土，流經(jīng)濾料的雨水可以下滲；上層濾料為密度較小、粒徑較大的輕質(zhì)濾料5，優(yōu)選無煙煤，其厚度為0.10～0.14m；下層濾料為密度較大、粒徑較小的重質(zhì)濾料6，優(yōu)選石英砂，其厚度為0.08～0.12m；此結(jié)構(gòu)的調(diào)蓄池1可以截留雨水中的懸浮雜質(zhì)，從而降低雨水的濁度，而且水中的有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等將隨水的濁度降低而部分去除。調(diào)蓄池1的長度為40～50m，寬度為0.8～1.0m，深度為0.7～0.9m，池壁厚度為0.05～0.08m。
雨水流出調(diào)蓄池1后，經(jīng)第二級跌水平臺8流入生態(tài)緩沖帶2；所述第二級跌水平臺8設(shè)置在池壁B18沿河堤向下的一面且與池壁B18為一體結(jié)構(gòu)；沿第二級跌水平臺8向下的河堤斜坡上設(shè)置有生態(tài)緩沖帶2，生態(tài)緩沖帶2上種植有小草，以滿足生態(tài)護(hù)坡的要求；生態(tài)緩沖帶（2）沿河堤向下的長度為1.0～1.2m，寬度為45～55m。
生態(tài)緩沖帶2的斜坡下端垂直向下設(shè)置有植生滯留池3，植生滯留池3的長度為50～60m，寬度為0.9～1.1m，深度為1.0～1.2m，池壁厚度為0.05～0.08m。植生滯留池3臨近生態(tài)緩沖帶2的一側(cè)設(shè)置有池壁C19，池壁C19沿河堤向下的一面設(shè)置有第三級跌水平臺9且與池壁C19為一體結(jié)構(gòu)；植生滯留池3的另一側(cè)設(shè)置有池壁D20；雨水流出生態(tài)緩沖帶2后，經(jīng)第三級跌水平臺9流入植生滯留池3；池壁C19高出生態(tài)緩沖帶0.10～0.15m，高出部分間隔設(shè)置有溢水口16，溢水口16的間隔長度為2～3m，開口長度為0.20～0.30m，如圖1、圖2所示。池壁D20的高度低于池壁C19，以保證雨量過大時雨水漫流進(jìn)入河道內(nèi)。植生滯留池3的底部依次設(shè)置有種植土層12、填料層13、反滲透層14和礫石層15；雨水垂直向下自流通過植生滯留池3的種植土層12、填料層13、反滲透層14、礫石層15，雨水被截留與下滲，當(dāng)雨量持續(xù)增加時，且超過滯留池的承載能力時，雨水將溢流排入到河道中。種植土層12為植物根系吸附及微生物降解作用提供了一個很好的場所，有較好的過濾和吸附作用，一般選用滲透系數(shù)較大的砂質(zhì)土壤；種植土層厚度根據(jù)植物類型而定，當(dāng)采用草本植物時一般厚度為0.25～0.35m左右。種植土層12的上面種植有植物11，植物11應(yīng)選用多年生的、并且可短時間耐水澇的，如美人蕉、鳶尾、大花萱草等。填料層13主要起滲水作用，可選用爐渣等滲透性較強(qiáng)（滲透系數(shù)一般不低于10-5m/s）的材料，其厚度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤晏匦?、植生滯留池的服?wù)面積等確定，本發(fā)明的高度為0.2～0.35m。反滲透層14可以防止土壤等顆粒物進(jìn)入礫石層，以免影響滲水效果，可以設(shè)置一層土工布。礫石層15可以排除多余的雨水，選用直徑為0.04～0.05m，厚度為0.20～0.30m的礫石。
所述的池壁A16、池壁B17、池壁C18、池壁D19均為無砂混凝土結(jié)構(gòu)。