CN106337484A - 基于海绵城市的渗水排洪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于海绵城市的渗水排洪系统，其包括人工湿地，人工湿地通过第二水管连接缓存池，缓存池通过第一水管连接河道；人工湿地从下至上依次设置为消毒层、第一隔离层、蓄水层和种植层；种植层内设置有泥土，种植层上种植有挺水植物；蓄水层内设置有粗砂；第一隔离层内设置有用于阻挡泥沙的隔泥板，隔泥板外包裹有土工布；消毒层内设置有若干火山石。该基于海绵城市的渗水排洪系统解决了雨洪难以下渗、蓄积利用的问题，同时该系统能够有效缓解河道的泄洪压力，增加市政用水的便利性，实现河水与雨水的渗透、收集、净化、存储和利用功能。

Description

基于海绵城市的渗水排洪系统

技术领域

本发明涉及雨洪处理领域，具体涉及一种基于海绵城市的渗水排洪系统。

背景技术

随着我国城市化进程的显著加快，城市规模的不断扩张，城市地面硬化加剧，导致雨水径流系数增大，汇流加速，如遇暴雨天气，路面易积水，严重时，易造成城市道路交通瘫痪和人员伤亡。

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，降雨时“渗水、蓄水、净水”，需要时将蓄积的水“释放”并加以利用。近年来，随着极端天气多发频发，我国许多城市遭遇强降雨后普遍存在内涝现象。“海绵城市”的理念在解决城市内涝方面越来越多地受到关注，陆续被写入建设规划。

以往我国治理城市内涝的方法和思路相对简单，多侧重于追求大面积硬质化路面、增设和扩大下渗设施和地下排水管道等，但这些只是以简单的方式对雨水进行空间转移，仍然属于对雨水的强排；雨水冲刷产生的面源污染，加大了城市污水治理的难度，同时也给城市管网行洪排泄带来一定的压力，而暴雨过后却又陷入干燥缺水的窘境，热岛效应显著。

近年来下沉式绿地、渗透塘、湿塘等开始受到关注并迅速建设，但由于填料相对单一，尽管一定程度上加速了雨水的下渗，但难以有效蓄存雨水，并对雨水进行净化和加以利用。因此，研究和开发能够高效、持续保障雨水下渗、蓄存、净化、回用的多功能装置和系统对海绵城市的建设显得尤为必要。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于海绵城市的渗水排洪系统解决了城市雨洪难以下渗、蓄积利用的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于海绵城市的渗水排洪系统，其包括人工湿地，人工湿地通过第二水管连接缓存池，缓存池通过第一水管连接河道；

人工湿地从下至上依次设置为消毒层、第一隔离层、蓄水层和种植层；种植层内设置有泥土，种植层上种植有挺水植物；蓄水层内设置有粗砂；第一隔离层内设置有用于阻挡泥沙的隔泥板，隔泥板外包裹有土工布；消毒层内设置有若干火山石。

进一步地，缓存池的底部设置有泥沙汇集凸台；缓存池内设置有过滤板，过滤板与泥沙汇集凸台之间设置有抽沙泵；抽沙泵连接有泥沙抽离管。

进一步地，泥沙汇集凸台的倾斜面朝向过滤板。

进一步地，河道内设置有连接第一水管的拦截装置，拦截装置设置为空心三棱柱，三棱柱的一个侧面上设置有进水口和环绕进水口的安装孔；三棱柱的一个侧面设置有栅格板；进水口连接第一水管。

进一步地，人工湿地还包括设置在消毒层下方的集水层，集水层包括若干个空箱，空箱表面均设置有通孔，空箱内设置有一水泵；集水层的下方设置有第二隔离层，第二隔离层内设置有用于阻挡泥沙的隔泥板，隔泥板外包裹有土工布。

进一步地，本系统还包括储水池，储水池底部设置有一排水口，储水池通过第四水管和第三水管连接水泵；第三水管连接第四水管，第四水管的两端分别连接储水池和缓存池。

进一步地，本系统还包括控制系统，控制系统包括控制单元、设置在第一水管上的第一电磁阀、设置在缓存池顶端的第一液位传感器、设置在第二水管上的第二电磁阀、设置在人工湿地的种植层上方的第二液位传感器、设置在储水池顶部的第三液位传感器，以及设置在第三管道与第四管道连接处的多位多通电磁阀；第一电磁阀、第一液位传感器、第二电磁阀、第二液位传感器、第三液位传感器和多位多通电磁阀均与控制单元连接。

本发明的有益效果为：

1、本发明可以有效缓解河道对雨洪的泄洪能力，起到削峰调蓄的作用；且独特设计的人工湿地，不仅提高雨洪的渗透量，还能对渗透的河水、雨水进行过滤消毒，优化环境。

2、由于城市植被较少，暴雨时河水会携带大量的泥沙，缓存池能够对河水中携带的泥沙和泥浆进行沉淀，避免雨水在后续管道流淌过程中出现泥沙堵塞管道的问题，降低进入人工湿地的泥沙含量，保护人工湿地的生态环境。

且缓存池内设置的泥沙汇集凸台和过滤板可以将泥沙汇集在一起，并通过设置的抽沙泵清理缓存池内泥沙，防止过滤板堵塞。

3、本发明设置的储水池可以储存从人工湿地中自然过滤的水资源，提高城市对水资源的利用效率。

4、本发明设置的第一电磁阀可以控制本系统与河道的隔离，第二电磁阀可以防止人工湿地内的水回流至缓存池；当缓存池内的水位触发第一液位传感器时，第一液位传感器向控制单元发送信号，控制单元控制第二电磁阀打开，使缓存池内的水流向人工湿地；当第二液位传感器被触发时，代表人工湿地达到饱和，第二液位传感器将信号发送给控制单元，控制单元控制第一电磁阀关闭，防止本系统超过负荷。

5、本系统除了人工湿地区外，其他各部分设施均处于地下，对周围环境影响小，其基本不占用地面空间，能够提高土地资源利用率；其适用于各类城市主干道、小区道路，大型广场等，可根据不同的使用场所设置相应的缓存池尺寸，适应性强。

附图说明

图1为本系统的结构示意图；

图2为人工湿地的结构示意图；

图3为拦截装置的结构示意图。

其中：1、河道；11、拦截装置；111、进水口；112、安装孔；113、栅格板；2、第一水管；21、第一电磁阀；3、缓存池；31、泥沙抽离管；32、泥沙汇集凸台；33、过滤板；34、第一液位传感器；35、抽沙泵；4、第二水管；41、第二电磁阀；5、人工湿地；51、种植层；52、蓄水层；53、第一隔离层；54、消毒层；544、火山石；55、集水层；551、空箱；56、第二隔离层；57、第二液位传感器；58、挺水植物；59、水泵；6、储水池；61、排水孔；62、第三液位传感器；7、第三水管；8、第四水管；81、多位多通电磁阀。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

如图1所示，该基于海绵城市的渗水排洪系统包括人工湿地5，人工湿地5通过第二水管4连接缓存池3，缓存池3通过第一水管2连接河道1；人工湿地5设置在公园内或其他待绿化的环境中，即修建了本系统，又对环境做出了美化。

如图2所示，人工湿地5中从下至上依次设置有消毒层54、第一隔离层53、蓄水层52和种植层51；其中种植层51内主要填充的是泥土，种植层51上种植有挺水植物58；蓄水层52内的基质主要是粗砂，粗砂优选直径在1mm-8mm之间的石英砂；第一隔离层53内设置有用于阻挡泥沙的隔泥板，隔泥板外包裹有土工布，其中隔泥板的材质采用铝合金；消毒层54内主要填充有若干用于消毒的火山石。其中种植层51、蓄水层52和消毒层54的厚度均为15cm-30cm。

为了防止有人误入人工湿地5形成安全隐患，人工湿地5的四周优先设置围栏，其中围栏可以采用砖砌，进一步提高人工湿地5的蓄水能力。

挺水植物58可根据当地的气候特征和人工湿地5的蓄水高度进行选择，其中优选再力花、芦荻等水生植物，为了保证生态平衡，种植的植物可以为多种混种，间距以每平方米不超过10株为宜。

人工湿地5内还可以喂养泥鳅、锦鲤等对生存条件要求较低的鱼类，喂养此类鱼，不仅提高人工湿地5的生态平衡，还能进一步净化水体，松动种植层51的泥土，提高水的渗透效率，且鱼的粪便还能为挺水植物58带来生长必不可少的肥料。

由于人工湿地5的各个分层均具有一定的过滤清洁功能，且填放的材料也都便于蓄水和渗透，使得渗透至地下的水质较高，防止污染地下水。

缓存池3在靠近第一水管2的底部设置一个梯形状的泥沙汇集凸台32，该泥沙汇集凸台32的前方设置有一个过滤板33，过滤板33的筛孔直径为0.1mm-0.3mm，且泥沙汇集凸台32的斜面正对过滤板33，泥沙汇集凸台32与过滤板33之间留有用于收集泥沙的槽体，槽体内设置有一抽沙泵35，抽沙泵35通过泥沙抽离管31连接到缓存池3外，该抽沙泵35可以对汇集的泥沙进行有效的清除，减小过滤板33的过滤压力。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上对渗水排洪系统做出的进一步改进，具体参考图3，该基于海绵城市的渗水排洪系统还包括用于拦截河道垃圾，防止河道1内大块垃圾进入第一水管2造成水管堵塞、影响本系统正常工作的拦截装置11。

该拦截装置11设置为空心三棱柱，三棱柱的一个侧面上设置有进水口111和环绕进水口111的安装孔112；三棱柱的一个侧面设置有栅格板113。实施时本拦截装置11的进水口111与第一水管2进行对接，并利用安装孔112将拦截装置11固定在河道壁上，使设置有栅格板113的侧面背对上游，防止河水直接冲击并进入第一水管2，避免河水中夹杂的垃圾被吸入第一管道2。

为了提高栅格板113的阻挡垃圾效果，栅格板113的筛孔直径优选2mm-10mm。由于拦截装置11长时间位于水中，为了提高拦截装置11的防腐蚀能力，拦截装置11的材质优选铝合金。

由于栅格板113位置靠后，故河道中的垃圾不仅不能进入第一水管2，还不会堵塞第一水管2的进水口，有效降低了本系统的维修频率。

实施例3

本实施例是在实施例1和实施例2的基础上对人工湿地做出的进一步改进，具体参考图1和图2，人工湿地5还包括设置在消毒层54下方的集水层55，集水层55由若干个空箱551堆砌而成，空箱551表面均设置有通孔，其中一个靠近人工湿地5岸边的空箱551内设置有一水泵59；集水层55的下方设置有第二隔离层56，第二隔离层56与第一隔离层53的结构材质均相同。集水层55形成的大量空腔，使其可以蓄积大量的水资源，该水资源在雨水丰富的时节可以快速渗透，在枯水季节可以被上层植被吸收，保证人工湿地5的生态平衡。

实施例4

本实施例是在实施例3的基础上对渗水排洪系统做出了进一步的改进，具体参考图1，该基于海绵城市的渗水排洪系统还包括储水池6，储水池6的底部设置有一排水口61，该排水口61用于外接水管，将储水池6内的水资源进行有效利用；储水池6通过第四水管8和第三水管7连接水泵59，其中第三水管7一端连接第四水管8，一端连接水泵59，第四水管8的两端分别连接储水池6和缓存池3，且第四水管8位于缓存池3的一端优先穿过过滤板33。

水泵59设置在人工湿地5的内部，使得抽出的水已经进过较好的过滤，达到浇灌植物、清洗道路等要求，便于市政用水时取水。

实施例5

本实施例是在实施例1至实施例4的基础上，对基于海绵城市的渗水排洪系统做出的进一步改进，具体参考图1，该基于海绵城市的渗水排洪系统还包括控制系统，控制系统包括控制单元、设置在第一水管2上的第一电磁阀21、设置在缓存池3顶端的第一液位传感器34、设置在第二水管4上的第二电磁阀41、设置在人工湿地5的种植层上方的第二液位传感器57、设置在储水池6顶部的第三液位传感器62，以及设置在第三管道7与第四管道8连接处的多位多通电磁阀81；第一电磁阀21、第一液位传感器34、第二电磁阀41、第二液位传感器57、第三液位传感器62和多位多通电磁阀81均与控制单元连接。

第一电磁阀21可以控制本系统与河道1的隔离，第二电磁阀41可以防止人工湿地内的水回流至缓存池3；当缓存池3内的水位触发第一液位传感器34时，第一液位传感器34向控制单元发送信号，控制单元控制第二电磁阀41打开，使缓存池3内的水流向人工湿地5；当第二液位传感器57被触发时，代表人工湿地5达到饱和，第二液位传感器57将信号发送给控制单元，控制单元控制第一电磁阀21关闭，从而断开水源防止本系统超负荷运行。

当需要对缓存池3进行泥沙清理时，只需使用控制单元将多位多通电磁阀81连接到第四水管8通向缓存池3的方向，并打开水泵69与抽沙泵35，汇集的泥沙在水的混合下快速地被抽沙泵35抽离，且在进行泥沙清理时，优先关闭第一电磁阀21和第二电磁阀41，使得清理工作更加快速高效。

泥沙清理完成后，关闭抽沙泵35，将多位多通电磁阀81转向至储水池6，保持第一电磁阀21与第二电磁阀41打开，使本系统重新工作。

本控制系统实现对基于海绵城市的渗水排洪系统的半自动控制，合理管控渗水排洪系统，最大化的提高渗水排洪系统的使用效率。

综上所述，该基于海绵城市的渗水排洪系统解决了雨洪难以下渗、蓄积利用的问题，同时该系统能够有效缓解河道的泄洪压力，增加市政用水的便利性，实现河水、雨水的渗透、收集、净化、存储和利用功能。

Claims (6)

1.一种基于海绵城市的渗水排洪系统，其特征在于：包括人工湿地（5），所述人工湿地（5）通过第二水管（4）连接缓存池（3），所述缓存池（3）通过第一水管（2）连接河道（1）；

所述人工湿地（5）中从下至上依次设有消毒层（54）、第一隔离层（53）、蓄水层（52）和种植层（51）；所述种植层（51）内设置有泥土，种植层（51）上种植有挺水植物（58）；所述蓄水层（52）内设置有粗砂；所述第一隔离层（53）内设置有用于阻挡泥沙的隔泥板，所述隔泥板外包裹有土工布；所述消毒层（54）内设置有若干火山石（544）；

所述缓存池（3）的底部设置有泥沙汇集凸台（32）；所述缓存池（3）内设置有过滤板（33），所述过滤板（33）与所述泥沙汇集凸台（32）之间设置有抽沙泵（35）；所述抽沙泵（35）连接有泥沙抽离管（31）。

2.根据权利要求1所述的基于海绵城市的渗水排洪系统，其特征在于：所述泥沙汇集凸台（32）的倾斜面朝向所述过滤板（33）。

3.根据权利要求1所述的基于海绵城市的渗水排洪系统，其特征在于：所述河道（1）内设置有连接第一水管（2）的拦截装置（11），所述拦截装置（11）设置为空心三棱柱，所述三棱柱的一个侧面上设置有进水口（111）和环绕所述进水口（111）的安装孔（112）；所述三棱柱的一个侧面设置有栅格板（113）；所述进水口（111）连接所述第一水管（2）。

4.根据权利要求1所述的基于海绵城市的渗水排洪系统，其特征在于：所述人工湿地（5）还包括设置在所述消毒层（54）下方的集水层（55），所述集水层（55）包括若干个空箱（551），所述空箱（551）表面均设置有通孔，所述空箱（551）内设置有一水泵（59）；所述集水层（55）的下方设置有第二隔离层（56），所述第二隔离层（56）内设置有用于阻挡泥沙的隔泥板，所述隔泥板外包裹有土工布。

5.根据权利要求4所述的基于海绵城市的渗水排洪系统，其特征在于：本系统还包括储水池（6），所述储水池（6）的底部设置有一排水口（61），所述储水池（6）通过第四水管（8）和第三水管（7）连接所述水泵（59）；所述第三水管（7）连接所述第四水管（8），所述第四水管（8）的两端分别连接所述储水池（6）和缓存池（3）。

6.根据权利要求1-5任一所述的基于海绵城市的渗水排洪系统，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括控制单元、设置在第一水管（2）上的第一电磁阀（21）、设置在缓存池（3）顶端的第一液位传感器（34）、设置在第二水管（4）上的第二电磁阀（41）、设置在人工湿地（5）的种植层（51）上方的第二液位传感器（57）、设置在储水池（6）顶部的第三液位传感器（62），以及设置在第三管道（7）与第四管道（8）连接处的多位多通电磁阀（81）；所述第一电磁阀（21）、第一液位传感器（34）、第二电磁阀（41）、第二液位传感器（57）、第三液位传感器（62）和多位多通电磁阀（81）均与控制单元连接。