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一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽.pdf

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一種 串接式 路面 徑流 收集 凈化 利用 生態 種植
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摘要
申請專利號:

CN201210126015.3

申請日:

20120426

公開號:

CN103371069A

公開日:

20131030

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A01G9/02,A01G25/06,C02F3/32 主分類號: A01G9/02,A01G25/06,C02F3/32
申請人: 交通運輸部科學研究院
發明人: 陳學平,劉學欣,薛鑄,陳濟丁
地址: 100029 北京市朝陽區惠新里240號
優先權: CN201210126015A
專利代理機構: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 代理人: 壽寧;張華輝
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210126015.3

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由多個沿公路路線布設的生態種植槽串接而成,每一個生態種植槽由底部與側面封閉,從上至下的植被層、種植土壤層、滲透凈化層、不透水層、支撐層、蓄水層與防滲層構成,多個生態種植槽沿公路縱坡方向從高到低順序串接,每一高位的生態種植槽蓄水層與低位的生態種植槽的滲透凈化層相連接,每個生態種植槽的滲透凈化層與蓄水層間安裝有倒U型虹吸管,該結構可同時實現路面徑流收集、凈化、蓄集、自動排導、綜合利用的綜合功能,適用于暴雨集中,雨量分配不均的地方路側綠化、中央分隔帶綠化、路面徑流收集處理利用或路面危險品運輸泄漏應急管理。

權利要求書

1.一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于其由多個沿公路縱坡方向串接在一起的生態種植槽構成,相鄰的生態種植槽(1)之間下部有保持槽內蓄水層水位的矮隔斷(17),在該矮隔斷(17)的上部安裝有延伸至生態種植槽(1)頂部的種植槽擋板(16)。2.根據權利要求1所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在所述的多個生態種植槽從高位到低位呈階梯狀排列串接在一起,串接在一起的每個生態槽(1)的上部表面為平面,所述的種植槽擋板(16)的上部為直線形。3.根據權利要求1所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于所述的多個生態種植槽(1)的高度沿公路縱坡方向成斜線降低排列串接在一起,串接在一起的多個生態種植槽(1)構成的上部的平面為向下凹的弧形面,從而使相鄰的兩個生態種植槽(1)的表面順滑連接,形成下層水平槽式結構蓄水、上層溝式結構滲排水的結構,所述的種植槽擋板(16)的上部也為弧形。4.根據權利要求1-3中任意一項所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于所述的每一個生態種植槽(1)由混凝土制成的種植槽底部(29)與混凝土制成的側壁(31)與側壁(32)共同圍成的槽,該每一個生態種植槽(1)內從上至下采用草皮或灌木構成的植被層(8)、種植土壤層(7)、滲透凈化層(5)、不透水層(6)、支撐層(4)、蓄水層(3)、防滲層(2)依次疊加構成。5.根據權利要求4所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于,其中所述的位于高位的生態種植槽(1)的防滲層(2)沿縱向延伸至矮隔斷(17)上,并延伸到相鄰的下一個位于低位的生態種植槽(1)中,構成該低位生態種植槽(1)的滲透凈化層(5)與支撐層(4)間的不透水層(6),所述的種植槽擋板(16)與矮隔斷(17)間預留種植槽間溢水孔(15),其中矮隔斷(17)與種植槽擋板(16)分別通過相互配對的榫頭(18)和榫眼(20)的預制混凝土結構連接。6.根據權利要求5所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于其中所述的位于高位的生態種植槽(1)的蓄水層(3)與位于低位的生態種植槽(1)的根系區間布置有收集與灌溉管道,該收集與灌溉管道在位于高位的生態種植槽(1)端的蓄水層(3)中為收集管道(22),主要起到集水作用,在位于低位的生態種植種槽(1)端的滲透凈化層(5)中的植物根系(24)為具有滲水孔隙的滲灌管道(23)。7.根據權利要求6中所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生?態種植槽,其特征在于所述的每個生態種植槽(1)與相鄰生態種植槽(1)串接前有一隔室(21),該隔室(21)與生態種植槽(1)的蓄水層(3)相通,該隔室(21)的表面為一可揭開檢修的蓋板(30),該隔室(21)內裝有水位觀測裝置(10),該水位觀測裝置(10)包括水位浮標及浮標連接的指針,該指針延伸到地面與標尺刻度盤相接。8.根據權利要求7中所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于,其中位于相鄰兩個生態種植槽(1)間的種植槽間溢水孔(15)處安裝有控制閥門(9)。9.根據權利要求8中所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于每個生態種植槽(1)內的滲透凈化層(5)與該生態種植槽的蓄水層(3)間安裝有一個或一個以上的水位控制的虹吸管(12)和一個或一個以上的虹吸管過濾罩(11)構成的虹吸隔室(25),該虹吸隔室(25)固定于兩根延伸至地面的帶孔空心導氣立柱(13)上,其中一根帶孔空心導氣立柱(13)在蓄水層(3)中開有導氣孔(28),另一根帶孔空心導氣立柱(13)在滲透凈化層(5)的虹吸管隔室(25)中也開有導氣孔(28),從而可以自動使該生態種植槽(1)的滲透凈化層(5)中的自由水在超過虹吸管(12)頂部高度后在大氣壓力與虹吸作用下將高出虹吸管(12)進水口部分的自由水轉到該生態種植槽(1)的蓄水層(3)中蓄存起來,并使滲透凈化層(5)中水分保持飽和狀態。10.根據權利要求9中所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于該種植土壤層(7)的厚度根據擬種植的植被類型確定為10-30cm的種植土或專用配制土,所述的滲透凈化層(5)為鋸末與沙子按照1∶3-1∶5混合成的混合物,其厚度按植被類型確定,所述的不透水層(6)為塑料布或防水型土工布,所述的支撐層(4)為土工格柵或鋼格柵,所述的蓄水層(3)填充直徑20-40cm的塊石或完全不填充,所述的防滲層(2)采用鋪于混凝土上的塑料布或防水型土工布所構成。11.權利要求10中所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于,所述的上層植被層(8)與種植土壤層(7)為透水型混凝土磚、卵石、塊石、粗砂等材料。12.根據權利要求4中所述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其特征在于所述的不透水層(6)替換為過濾透水層(33)。?

說明書

技術領域

本發明屬于路面徑流處理技術領域的路面徑流處理裝置,特別涉及一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽。

背景技術

國內外相關研究表明,路面徑流含有大量而復雜的污染成分,總體上而言,公路路面徑流污染成分有重金屬、礦物油類、氯化物、化學需氧量(COD)、懸浮物(SS)、BOD、多環芳烴(PAHs)等,SS含量高而COD含量相對較低,石油類和重金屬含量較高。

為了緩解路面徑流對周圍水體的影響,國內外提出了許多徑流的過濾凈化處理技術,如美國目前正著手實施基于暴雨管理的最佳管理措施(BMPS),通過對地表水流的沉淀和蓄積管理實現對路域水體的最佳凈化效果,國外大多采用植草邊溝、沉淀池等措施實現對暴雨的污染控制和危險品運輸防范,確保它們正常發揮作用,這些設施占地較大,美國公路路域一般有著寬闊的綠化帶,從而具備可實施的條件,也可以實現路面徑流的達標排放。

由于我國土地資源供需矛盾突出,路側空間相對較狹窄,這些沉淀池、滯留池不大適合在我國推廣應用。目前,我國的路面徑流幾乎未經處理就直接排入了周圍農田灌溉系統或河道系統,這無疑會大大影響周圍環境的水質狀況,同時,造成了路域水資源的嚴重浪費,與此同時,也大大增加了危險品運輸泄漏對敏感水體造成的風險,為此,國家環保總局要求在跨越敏感水體的公路橋梁上建立路面徑流收集系統,以防范危險品運輸對水質的影響。這樣的措施在一定程度上緩解了公路危險品運輸泄漏造成的居民健康威脅。另一方面,由于公路路基段落的徑流缺乏相關的技術,也沒有強制收集處理,這一潛在威脅不容忽視,以2011年6月4日杭新景高速公路追尾事故造成的苯酚泄漏污染新安江為例,此次事故就影響逾55萬居民用水。

從路域水資源利用情況來看,由于我國大陸性氣候特征明顯表現為許多地方夏季降雨量大,降雨強度集中,6-8月的降雨量占了全年60%以上的地區不在少數,強烈的降雨增加了潛在的水土流失風險,并可能沖刷路基邊坡增加了公路受到的自然災害;此外,冬春季節卻氣候干燥,路域植物缺水問題十分突出。因此,不管是氣候寒冷干旱的我國北方廣大地區,還是溫暖多雨濕潤的南方地方都在建設龐大的地表排水系統,排除夏季路面匯水,防止公路病害發生,另一方面,還在適時地開展澆灌,補充干旱季節植物水分所需。這不僅造成了巨大的資金浪費,由于灑水車等機械養護作業還增加了公路交通事故的發生概率,造成了巨大的經濟損失。

公路建設部門一直在探索開發具備徑流匯集、橋面徑流污染控制、灌溉路域綠地的設施研究。如在對橋面徑流污染控制方面,交通運輸部科學研究院的李華提出了多功能橋面徑流串接處理裝置,專利號:201020134798.6,該結構采用管道收集匯聚橋面徑流,采用調節池與人工濕地相串接,實現橋面徑流的收集與處理。

這些橋(路)面徑流的收集與處理設施,主要存在如下一些問題:

(1)需要占用大量寶貴的土地資源,正因為如此,如今的橋面徑流收集處理裝置基本上僅在橋梁敏感水體處采用,而對于漫長的路基段落基本上無能為力;

(2)安全隱患問題,由于需要建設規模龐大的蓄水池,這對過往車輛與行人也具有潛在的事故安全隱患;

(3)蓄水的再利用問題,由于水源蓄積于事故應急池中,而事故應急池大多布設在地勢比較低洼處,當池內水源需要再利用時,還需配套專門的動力并布設相應的輸水管道才能實現綠化;

(4)徑流污染物的去除效率問題,一般蓄水池很難同時具備徑流污染物的去除能力,而采用蓄水調節池與處理的人工濕地串接技術固然使得徑流能夠得到處理,但又需要征用新的土地,此外單純的人工濕地的生物處理方式還存在處理周期長的弊端。

在排水設施的建設方面,許多設計單位也常在工程實踐中采用了生態式排水溝(又稱淺碟形邊溝)排水,這類傳統式生態排水溝客觀上,增加了路域對降雨的滯留能力,有利于緩沖大量的排水對周圍農田水利系統的沖擊。在設計上,該類生態排水溝多采用植草皮覆蓋形式,有的生態排水溝還具有滲濾層及地下盲溝,但常具有如下缺陷:

(1)大多只具備排水功能與有限的草皮過濾吸附功能,此外,水流排導能力較差,常常在路面造成明顯積水;

(2)傳統生態邊溝與底層路基間一般沒有封閉設施,導致水溝里的水直接下滲進入路基,造成路基病害。

在路域水資源的利用方面,匯集利用路面徑流在西北干旱與半干旱區域得到了大量的利用,一個廣泛利用的措施是在公路沿線征用土地建設建設系列蓄水池,通過路面集雨區、路側邊溝、專門建設的引水溝將路面徑流收集引導到蓄水池內,待植物需要時,再通過泵將水池內的水泵出澆灌利用。這樣的設施雖然實現了路面徑流的收集,并有著沉淀凈化的功效,但其在實踐中存在如下一些問題:

(1)蓄水池的占地問題,由于蓄水池大多建設為圓形,而公路路側缺乏挖置圓形水池的條件,因此一般需要在路域外重新征用土地,增加了協調與實施難度;

(2)蓄水資源的再利用問題,由于蓄水池一般只能布設于路域范圍之外臨近公路的區域,采用建設專用引水溝渠實現匯水目的,而這些區域往往缺乏水車運輸的交通條件,即便采用專用的長抽水管方式也會造成抽水效率低、安全隱患大的毛病,因此在西北干旱區少量建設的路側蓄水池很少發揮其應有的作用。

專利“帶有蓄水循環系統的種植槽連接一體綠化裝置”專利號200920289329.9,提出的實用新型種植槽與本發明有顯著不同,該專利采用存儲罐存儲多余的水,采用水泵抽水進行水利用,這無法在公路行業大面積實施。

專利“半干旱區高速公路路塹邊坡生態恢復的植被種植槽”,專利號201120078352.0,該種植槽主要用邊坡表面固定坡面土壤并保水作用,與本發明主要收集利用路面徑流有顯著的不同。

有鑒于上述現有的排水結構與路側綠化設施存在的缺陷,本設計人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識,并配合學理的運用,積極加以研究創新,以期創設一種新型結構的可以較好地適合公路路線特點,實現徑流的攔截、過濾與蓄水利用,使其更具有環保性與實用性。經過不斷的研究、設計,并經反復試作樣品及改進后,終于創設出確具實用價值的本發明。

發明內容

本發明的目的在于,克服現有的路側排水溝、傳統生態排水溝、專為處理路面徑流設置的人工濕地及專門設置的澆灌管道等設計存在的缺陷,而提供一種新型結構一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,使其既有利于收集、過濾、滯留、沉淀凈化路面徑流,又利于植物生長利用,還可提供一種自流式灌溉方式的綜合系統,

本發明的目的還在于,提供一種新型結構一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,要解決的技術問題是使其既能滿足水質處理要求又能使實現蓄水的有效利用,還能在危險品泄漏時提供一種應急處理,從而達到生態效益最佳,更加適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下的技術方案來實現的。依據本發明提出有關結合降雨徑流收集、過濾凈化,并為植物綠化應用的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由多個沿公路縱坡方向串接在一起的生態種植槽構成,相鄰的生態種植槽之間下部有保持槽內蓄水層水位的矮隔斷,在該矮隔斷的上部安裝有延伸至生態種植槽頂部的種植槽擋板。

前述的的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的多個生態種植槽從高位到低位呈階梯狀排列串接在一起,串接在一起的每個生態槽的上部表面為平面。

本發明的目的及解決其技術問題還可以采用以下的技術方案來實現。

本發明提供一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的多個生態種植槽的高度沿公路縱坡方向成斜線降低排列串接在一起。串接在一起的多個生態種植槽構成的上部的平面為向下凹的弧形面。從而使相鄰的兩個生態種植槽的表面順滑連接,形成下層水平槽式結構蓄水、上層溝式結構滲排水的結構。

前述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的每一個生態種植槽由混凝土制成的種植槽底部與混凝土制成的兩側壁側共同圍成的槽,該每個生態種植槽內由從上至下采用草皮或灌木構成的植被層、種植土壤層、滲透凈化層、不透水層、支撐層、蓄水層、防滲層共同構成,其特點是:可同時實現路面徑流收集、凈化、蓄集、排導、綜合利用的綜合功能,適用于具備一定公路縱坡,暴雨集中,雨量分配不均,或需要澆灌的地區路側綠化、中央分隔帶使用或路面徑流收集處理利用,也可適用于危險品運輸泄漏下的應急管理。

本發明的目的及解決其技術問題還可以采用以下的技術措施來進一步實現。

前述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,,其中所述的高位種植槽的防滲層沿縱向延伸至矮隔斷上,并延伸到相鄰的下一個位于低位的生態種植槽中,構成該低位生態種植槽的滲透凈化層與支撐層間的不透水層,種植槽擋板與矮隔斷間預留種植槽間溢水孔,其中矮隔斷與種植槽擋板分別為具有相互配對的榫頭和榫眼的預制混凝土結構連接。

前述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的位于高位的生態種植槽的蓄水層與位于低位的生態種植槽的根系區間布置有收集與灌溉管道,該收集與灌溉管道在位于高位的生態種植槽端的蓄水層中為收集管道,主要起到集水作用,在位于低位的生態種植種槽端的滲透凈化層中的植物根系為具有滲水孔隙的滲灌管道。

前述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的每個生態種植槽與相鄰生態種植槽串接前有一隔室,該隔室與生態種植槽的蓄水層相通,該隔室的表面為一可揭開檢修的蓋板。該隔室內裝有水位觀測裝置。該水位觀測裝置包括水位浮標及浮標連接的指針,該指針延伸到地面與標尺刻度盤相接。

前述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的位于相鄰兩個生態種植槽間的種植槽間溢水孔處安裝有控制閥門。

前述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的每個生態種植槽內的滲透凈化層與該生態種植槽的蓄水層間安裝有一個或一個以上的控制水位的虹吸管和一個或一個以上的虹吸管過濾罩構成的虹吸隔室。該虹吸隔室固定于兩根延伸至地面的帶孔空心導氣立柱上。其中一根帶孔空心導氣立柱在蓄水層中開有導氣孔,另一根帶孔空心導氣立柱在滲透凈化層的虹吸管隔室中也開有導氣孔,從而可以自動使該生態種植槽的滲透凈化層中的自由水在超過虹吸管頂部高度后在大氣壓力與虹吸作用下將高出虹吸管進水口部分的自由水轉到該生態種植槽的蓄水層中蓄存起來,并使滲透凈化層)中水分保持飽和狀態。

前述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的種植土壤層的厚度根據擬種植的植被類型確定為10-30cm的種植土或專用配制土。所述的滲透凈化層為鋸末與沙子按照1∶3-1∶5混合成的混合物,其厚度按植被類型確定。所述的不透水層為塑料布或防水型土工布,所述的支撐層為土工格柵或鋼格柵。所述的蓄水層填充直徑20-40cm的塊石或完全不填充,所述的防滲層采用鋪于混凝土上的塑料布或防水型土工布所構成。

前述的串接式生態種植槽,其中所述的生態種植槽的上層植被與土壤層替換為透水型混凝土磚、卵石、塊石、粗砂等材料。

前述的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,其中所述的不透水層替換為過濾透水層。

本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案,本發明提出的串接式生態種植槽可達到相當的技術進步性及實用性,并具有產業上的廣泛利用價值,其至少具有下列優點:

1、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由于可主要針對路面徑流的收集處理進行設計,從而較傳統種植槽增加了對徑流收集、凈化處理、排導與灌溉利用功能。

2、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由于底部與側面采用混凝土封閉,矮隔斷的利用增加了徑流縱向的阻滯效應,同時徑流需要從本種植槽蓄水層-本生態種植槽相鄰的低位種植槽中滲透凈化層-第三個種植槽蓄水層的折線流動方式,均增加了徑流在蓄水層中的滯留時間與處理層數,從而較傳統生態邊溝增加了對徑流在土層中滯留、蓄積、處理的時間。同時本發明設置了閥門,也較傳統生態邊溝、路側排水邊溝及種植槽增強了危險品泄漏的應急功能,在泄漏時可以予以緊急關閉使每一個生態種植槽的縱向各層均達到吸持的飽和狀態再向下一個生態種植槽溢流,從而也降低了危險品運輸泄漏帶來的風險。本發明在此公路段落中所設計的隔室可以在關鍵時刻將隔室蓋板打開,進行危險品的抽提收集。

3、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由于蓄水層位于槽底,蓄水層上有滲透凈化層、種植土壤層與植被層,較傳統路側排水邊溝增加了綠化美化功能。

4、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種槽,由于兩側壁可采用不透水混凝土結構,較傳統生態植草邊溝在增加土壤蓄水功能的同時,還降低了由于排水不暢對路基浸泡的影響。

5、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,槽內填充基質材料充分考慮其對污染物的去除能力,同時通過高位蓄水層中的水再排入低位種植槽的吸附過濾中再次過濾、吸附與沉淀,從而較其他類種植槽與生態邊溝增加了多重處理功效,從而可以實現水質的充分過濾凈化處理。

6、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由于采用了虹吸管轉移滲透凈化層中的自由水到蓄水層中,從而保持了該層水分一直位于飽和狀態,這大大提高了植物對水分的吸收利用能力,尤其是對于較為干旱的區域更為有效。

7、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由于還可以將其中的不透水層替換為過濾透水層,從而可以使滲透凈化層中水分迅速下滲排導,這尤其適用于在我國較為濕潤多雨的南方進行應用。

8、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由于并非僅在公路低標高的一側布設,在一定程度延伸原生態排水溝的處理空間范圍,并可將路側余寬區域納入潛流式濕地處理范圍,從而擴大了其適用的地域范圍。

9、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由于在單一種植槽內的還布設有排導的閥門,這樣的布設不僅有利于水質中污染物的進一步沉淀,還可在發生水槽堵塞、排水不暢或危險品泄漏時增加了應急管理功能。

10、本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,由于還可以將生態種植槽的上表面制成流線型的弧形溝槽,從而了實現下層槽式結構蓄水、上層溝式結構滲排水的結構,從而整合了既有的生態排水溝的優點。

此外從該結構的功能來看,具備下列特點:

1.多重處理功能:植被層、種植土壤層、滲透凈化層可分別對路面徑流進行過濾凈化,多余的水蓄積于蓄水層中并可隨時供應與植物利用;

2.增效的多層吸附過濾功能:由多個生態種植槽串接成的構造物,使得每個高位生態種植槽內的路面徑流通過垂直的植被吸附、土壤固定、過濾及蓄滯沉淀之后,再流入低位生態種植槽的滲透凈化層再次進行過濾及蓄滯沉淀,增加了過濾的層數與水流的滯留時間。

綜上所述,本發明提出的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,生態與環保效益好,技術適用范圍較廣。較現有的生態邊溝、路側排水邊溝種植槽具有增進的突出多項功效,從而更加適于實用,并具有產業的廣泛利用價值。

上述說明僅是本發明技術方案的概述,為了能更清楚了解本發明的技術手段,而可依照說明書的內容予以實施,并且為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂,以下特舉較佳實施例,并配合附圖,詳細說明如下。

附圖說明

圖1是本發明生態種植槽布置平面示意圖;

圖2是本發明實施例1的縱斷面結構示意圖;

圖3是本發明實施例1的橫斷面結構示意圖;

圖4是本發明實施例2縱斷面結構示意圖;

圖5是本發明實施例2橫斷面結構示意圖;

圖6是本發明單個生態種植槽剖面圖;

圖7是本發明不帶閥門的結構示意圖;

圖8是本發明帶閥門的結構示意圖;

圖9是本發明帶水位觀測裝置及閥門的結構示意圖;

圖10是本發明虹吸管、過濾罩及水位觀測裝置安裝示意圖;

圖11是本發明的矮隔斷與種植槽擋板結構圖;

圖12是本發明具有收集與滲灌管道的安裝示意圖;

圖13是本發明具有弧形上邊緣的上擋土板及矮隔斷結構示意圖;

圖14是本發明帶閥門的相鄰串接式生態種植槽斜線連接示意圖;

圖15是本發明實施例3單個生態種植槽剖面示意圖;

其中:

1:生態種植槽????????????????????2:防滲層

3:蓄水層????????????????????????4:支撐層

5:滲透凈化層????????????????????6:不透水層

7:種植土壤層????????????????????8:植被層

9:控制閥門???????????????????????????10:水位觀測裝置

11:虹吸管過濾罩??????????????????????12:虹吸管

13:帶孔空心導氣立柱??????????????????14:公路路面

15:種植槽間溢水孔????????????????????16:種植槽擋板

17:矮隔斷????????????????????????????18:榫頭

19:溢水孔邊??????????????????????????20:榫眼

21:隔室??????????????????????????????22:收集管道

23:滲灌管道??????????????????????????24:植物根系

25:虹吸隔室??????????????????????????26:弧形溝槽

27:上邊緣????????????????????????????28:導氣孔

29:種植槽底部????????????????????????30:隔室蓋板

31:側壁??????????????????????????????32:側壁

33:過濾透水層

具體實施方式

實施例1

如圖1-3所示,以某省的某濱河公路為最佳實施例的一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽。該公路所在區域季風氣候明顯、干濕季分明。雨季(濕季)由于降雨集中,冬干夏雨,冬半年(11月至次年4月)干季雨量僅占全年降雨量的5~15%,夏半年(5~10月)雨季降雨量占全年的85~95%。

該濱河公路K18+300-K18+700路段路基縱坡為4%,為了有效收集凈化路面徑流,采用了串接式生態種植槽設計。該路段路寬12米,為單側匯水,單側路寬12米,根據當地暴雨強度公式、種植槽土壤層類型滲透性等參數計算單位長度種植槽設計雨水徑流量為0.17L/s·m,同時結合路側富裕空間與路基基巖限制條件下,為最大化地滿足植物需要,設定種植槽寬度為200cm,單個種植槽1的總深度為70cm,其中,種植土壤層20cm,滲透凈化層30cm,蓄水層20cm。

為了使種植槽間的垂直跌水高差滿足從高到低從蓄水層向滲透凈化層流水,則相鄰的生態種植槽間高差應滿足>20cm,且<50cm的范圍,該段公路總長400m,總高程差為16m,相鄰兩個種植槽取高差40cm計算,則需要40個種生態植槽1。該40個生態種植槽沿公路縱坡方向從高位到低位呈階梯狀串接而成,串接在一起的40個生態種植槽1的表面為平面。該生態種植槽1間有保持槽內蓄水層水位的矮隔斷17,在矮隔斷17的上面一直延伸到槽頂部的種植槽擋板16的上邊緣27預制成直線型,如圖1-圖3,圖11所示。

如圖6所示,每個生態種植槽1的長度為10m。所述的每個生態種植槽1由混凝土制成的種植槽底部29與混凝土制成的側壁31與側壁32圍成的槽。在該生態種植槽1內由從上至下采用草皮構成的植被層8、種植土壤層7、滲透凈化層5、不透水層6、支撐層4、蓄水層3、防滲層2依次疊加構成。該種植土壤層7采用了種植土。該滲透凈化層5按照沙土與鋸末1∶3混合而成,不透水層6與防滲層2均采用不透水無紡布,蓄水層3內每隔1m放置一個高度到達該層上部的大石頭,其余空間為留出供蓄水,其上支撐層采用了鋼格柵。如圖10所示,每個生態種植槽1內的滲透凈化層5與該生態種植槽的蓄水層3間安裝有一個水位控制的虹吸管12和一個虹吸管過濾罩11構成虹吸管隔室。該虹吸管隔室25固定于兩根延伸至地面的帶孔空心導氣立柱13上,其中一根帶孔空心導氣立柱13在蓄水層3中開有導氣孔28,另一根帶孔空心導氣立柱13在滲透凈化層5中開有導氣孔28,從而可以自動使該生態種植槽1的滲透凈化層5中的自由水在超過虹吸管12頂部高度后轉到該生態種植槽1的蓄水層3中蓄存起來,并保持該層水分位于飽和狀態。相鄰兩個生態種植槽1間表面多余水分排導方式為從高到低垂直跌水,每個生態種植槽1間的種植槽間溢流口15處均安裝有控制閥門9。由于這段公路縱坡較大,這種設計的突出特點是:可同時實現路面徑流收集、凈化、蓄集、排導、綜合利用的綜合功能,蓄水層采用了少量填石并對鋼格柵支撐的方式以盡大程度地利用蓄水層空間蓄水,每個生態種植槽1內的閥門9的使用可高效地滯留水分,減少徑流順縱坡的流失。

在該公路的K4+710-K4+720處,坡率2%,擬建設自行車道與行人道的穿行通道,考慮到這些橫穿交通對土壤的壓實導致板結問題,此處的生態種植槽1是將上層的植被層8與種植土壤層7替換成了透水型混凝土磚,為了對該穿越路段在視覺景觀上進行有效提示,將前端10m即K16+700-K16+710段落的生態種植槽表層上層的草皮層8與種植土壤層7替換成了卵石,而后端10m即K16+720-K16+730的替換為成黃色的粗砂實現了多種形式的表層覆蓋。該種植土壤層7的厚度根據在種植草皮的區域采用了20cm厚的專用配制土,所述的滲透凈化層5為鋸末與沙子按照1∶5混合成的混合物,種草區域按厚度20cm設計,種植灌木與喬木區域采用了30cm,所述的不透水層6為塑料布或防水型土工布,蓄水層3所述的支撐層4采用了土工格柵,所述的蓄水層3填充直徑20-40cm的塊石,所述的防滲層2采用鋪于混凝土上的塑料布所構成。

如圖7,圖8所示,在以上兩段路的設計中,其中位于高位的生態種植槽1的防滲層2沿縱向延伸至矮隔斷17上,并延伸到相鄰的下一個位于低位的生態種植槽1中,構成該低位種植槽的滲透凈化層5與支撐層間4的不透水層6,相鄰兩個生態種植槽1間的矮隔斷17上安裝有延伸至低生態種植槽1頂部的種植槽擋板16,該種植槽擋板16與矮隔斷17間預留種植槽間溢水孔15,其中矮隔斷17與種植槽擋板16分別具有相互配對的榫頭18和榫眼20的預制混凝土結構。

如圖12所示,為了促進所種植灌木段落的水分吸收利用,在一些位于高位的生態種植槽1的蓄水層3與位于低位的生態種植槽1的植物根系24區間布置有收集與灌溉管道,該管道在位于高位的生態種植槽1端的蓄水層3中為收集管道22,主要起到集水作用.在位于低位的生態種植種槽1端的滲透凈化層5中的植物根系24層間為滲灌管道23。

如圖9所示,每個生態種植槽1與相鄰生態植槽1串接前有一隔室21,該隔室21具有表面蓋板30,該隔室21與生態種植槽1的蓄水層3相通,該隔室21內裝有水位觀測裝置10,該水位觀測裝置10包括水位浮標,浮標連接的指針,指針延伸到地面與標尺刻度盤相接。

在位于相鄰兩個生態種植槽1間的種植槽間溢水孔15處安裝有控制閥門9。如圖8,圖9所示。

在位于高位種生態種植槽1中滲透凈化層5中水分蓄積到一定程度后,可通過過濾罩11進入虹吸隔室25,當水分繼續蓄積達到虹吸管12頂部時,由于虹吸作用,隔室內高于虹吸管12進水口的水分可以通過虹吸管12轉移到蓄水層3中蓄存起來,當蓄水層3中水位蓄積超過下側矮隔斷17,在相鄰兩個生態種植槽間的閥門9開啟的狀態下,超過矮隔斷17的水流可從溢水孔15中泄出流入下一個種植槽中的滲透凈化層5,從而開始下一種植槽滲透凈化層中的水分轉移與利用,由于土壤層8中植物的根系通常會生長并延伸進入滲透凈化層5,繼而由位于高位的生態種植槽1中的蓄水層3中水分轉移低位種植槽中滲透凈化層中時就可以為植物所利用。

降雨時,路面14來的徑流流入路側生態種植槽1,經過植被層8時為植物所吸收、經過種植土壤層7中土壤吸附、過濾并向下進入滲透凈化層5中,由于滲透凈化層5中所填充材料的滲透系數較高,同時還有對污染物吸附能力強的特性,水流會往該層底部迅速滲透匯集,污染物得到吸附凈化,下層水分逐漸飽和時水流的下滲速度變慢,在雨量較小(同時也是單位體積的水量中污染負荷最大時),該部分徑流可完全僅停滯于滲透凈化層5中,為進入該滲透凈化層5的植被根系24所吸收利用。在雨量較大時,滲透凈化層5的水分會增加,超過了飽和狀態,自由水會經過具有過濾作用的過濾罩11,匯集到虹吸管12的虹吸隔室25中,當超過虹吸管12頂部時,高出該管進水口的自由水將通過虹吸作用自動排導進入蓄水層3中,隨著滲透凈化層5中水分排導導致虹吸隔室25水位降低,周圍的自由水又可滲透補充開始虹吸隔室25內水分的再匯集排導過程,當蓄水層3收集滿時,在閥門9開啟時可以通過溢水孔15進入下一個生態種植槽的滲透凈化層中進行下部兩層的水流轉移進程,通過這些流程實現徑流在各層中被凈化、自動排導并被綜合利用的功能。

當所有生態種植槽底部均為水分所填充而飽和時,以及在降雨量很大,土壤滲透能力達不到水流排導功能時,無法下滲的水流可以直接通過垂直跌水或流線型的溝槽24如普通排水溝一樣進行表面排水,從而達到自動排水的目的。

當該公路段落發生危險品運輸事故,尤其是當液態的危險品流入生態種植槽后,可以迅速將所有種植槽的閥門9關閉,此時生態種植槽處于最大的吸持、阻滯能力。在后續處理時,并可將水位觀測裝置的隔室21的蓋板30揭開,用泵將匯集于底部的危險品抽出去除,從而可為危險品應急贏得時間與便利。

實施例2

如圖4、圖5所示,另一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,設在該路K4+540-K4+680處。各生態種植槽1的側壁31和側壁32頂部沿路基縱線方向呈斜線降低,傾斜的角度與公路縱坡一致,即坡降2.4%,串接在一起的多個生態種植槽1構成的上平面向下凹的弧形面,從而使相鄰的兩個生態種植槽的表面順滑連接。具體做法是將各生態種植槽1的表面種植土壤層7進行局部加厚或削薄,使其表面沿路線縱向呈流線型降低,并使種植槽表面修整為弧形溝槽26,同時生態種植槽1間的種植槽擋板16預制成弧形上邊緣27,形成下層水平槽式結構蓄水、上層溝式結構滲排水的結構。

如圖7、圖14所示,在位于相鄰兩個生態種植槽1間的種植槽間溢水孔15處采用了有控制閥門(見圖13、14)的與沒有控制閥門(如圖7)的兩種結構方式,由于距離水體相對較遠,水污染風險相對較低,每5個生態種植槽1才有一個生態種植槽設置了控制閥門9。每個生態種植槽1內的滲透凈化層5與該生態種植槽1的蓄水層3間安裝有三個水位控制虹吸管12和三個虹吸管過濾罩11。該種植槽間擋板16的上邊緣27采用具有弧形的預制結構。降雨時,路面14來的徑流流入路側種植槽1,經過植被層8時為植物所吸收、經過種植土壤層7中土壤吸附、過濾并向下進入滲透凈化層5中,當下滲速度變慢或雨量變大時,多余的水可直接通過表面順滑的溝槽排走。沒有閥門9或雖有閥門9但位于開啟狀態的生態種植槽間下層水分自動地從高位種植槽的蓄水層5向低位種植槽的滲透凈化層轉移,當遇到緊急情況需要將危險品截流于種植槽內時,將具有閥門的生態種植槽全關閉,通過這種間隔式安裝閥門的生態種植槽減少閥門的利用,可進一步降低工程造價。其他結構同實施例1。

實施例3

如圖15所示,一種串接式路面徑流收集與凈化利用的生態種植槽,設在該路K3+240-K4+380處。由于此處地形平緩,公路縱坡坡率<0.5%,植物生長受水分限制較小,我們將多個串接的生態種植槽采用了將上述實施例中不透水層6替換成了過濾透水層的方式,增加了其向下的排水性能,即從上至下采用草皮或灌木構成的植被層8、種植土壤層7、滲透凈化層5、過濾透水層6、支撐層4、蓄水層3、防滲層2依次疊加構成。在該種設計方式下,徑流隨公路縱坡流動弱,主要起到集水、增加土壤蓄水作用。其他構造同實施例1或實施例2。

以上所述,僅是本發明的較佳實施例而已,并非對本發明作任何形式上的限制,凡是依據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發明技術方案的范圍內。

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