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一种植草沟及用于坡面的植草沟系统

2021-03-04 04:54:32

一种植草沟及用于坡面的植草沟系统

  技术领域

  本实用新型涉及水资源管理技术领域,尤其涉及一种植草沟及用于坡面的植草沟系统。

  背景技术

  我国水资源具有整体丰富、人均占有量少的特点,很多地区存在水量不足或水质型缺水的问题。雨水是一种非传统水资源,雨水在降落、汇集过程中会携带大气与地表的污染物,若不经处理的雨水直接流入河流,可能会对河流造成严重的面源污染。雨水入渗能蓄养地下水源,雨水回用既能弥补部分水资源不足的状况,又能减少雨水直接流入河流的面源污染。

  自《海绵城市建设技术指南》发布以来,国内掀起了海绵城市建设的热潮,海绵城市建设的终极目标为雨洪的管理,海绵城市建设的综合控制目标包括雨水总量控制、雨水资源化利用、雨水污染控制和峰值削减,而这些目标的实现依赖于低影响开发技术的落实。

  植草沟是通过模拟自然绿地的海绵设施,植草沟的设计和建造具有可控性、工程化等特点。植草沟利用沟渠和植物的协同作用来实现雨水的收集、传输及净化,是实现径流总量控制、污染物总量削减、洪峰延缓、地下水补充的重要技术手段。

  在气候温和、雨量充沛、河网密布、城市化进程较快的地区,植草沟可以发挥重要作用。但是,现有的植草沟存在以下问题:

  (1)只能渗透直排不能蓄水;(2)当雨水量较大时,雨水无法净化;(3)当地面的坡度较大时,无法设置植草沟。

  实用新型内容

  鉴于上述的分析,本实用新型旨在提供一种植草沟及用于坡面的植草沟系统,至少能够解决以下技术问题之一:(1)现有的植草沟只能渗透直排不能蓄水;(2)当雨水量较大时,雨水无法净化;(3)地面坡度较大时,无法设置植草沟。

  本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的:

  本实用新型提供了一种植草沟,包括水平部以及与水平部连接的倾斜部,倾斜部与水平部之间的角度为α,且90°<α<180°;水平部和倾斜部从上至下依次包括植被层、基土层、过滤层和储水区。

  进一步,当所述植草沟位于水平地面时,植草沟设有两个所述倾斜部,两个倾斜部分设在所述水平部相对的两侧,且倾斜部与地面相接,水平部与地面平行且位于地面所在平面的下方,两个倾斜部及水平部共同形成流水通道;

  当植草沟位于坡面时,植草沟设有一个倾斜部,且倾斜部与坡面所在的斜面相对设置,倾斜部与水平部形成流水通道,所述储水区的下端面与坡面相适配。

  进一步,所述植被层种植在所述基土层上,植被层的植物高度不超过所述植草沟深度的两倍。

  进一步,所述基土层包括植被栽培土,基土层的厚度大于等于600mm;

  所述植被栽培土的入渗速率大于等于12cm/h。

  进一步,所述过滤层的厚度大于等于100mm;

  过滤层为级配的碎石层,级配的碎石粒径范围为6.3mm-12.6mm。

  进一步,所述基土层与过滤层之间设有可渗透型土工布。

  进一步,所述储水区由粒径190+20mm的碎石构成,储水区的最大高度大于或等于300mm。

  进一步,还包括端面部,端面部围设在所述水平部和倾斜部的侧部端面;

  端面部包括不可渗透型土工布和支撑网,且不可渗透型土工布位于支撑网的外侧;

  端面部开设有溢流口,且溢流口与水平部的储水区的上表面齐平。

  本实用新型还提供了一种用于坡面的植草沟系统,包括多个上述植草沟,植草沟呈阶梯式分布在坡面。

  进一步,所述植草沟之间两两相接,所有植草沟设有一个倾斜部,倾斜部位于水平部的后方,且倾斜部与坡面所在的斜面相对,倾斜部的后端面设有端面部,储水区的下端面形状与坡面相适配;

  位于坡面最高处的植草沟为第一植草沟,其余的植草沟为中间植草沟,第一植草沟的水平部的前端面设有端面部,或者第一植草沟的前端面直接与坡面相接,中间植草沟的水平部的前端面与前一个的植草沟的倾斜部后端面的端面部相接。

  与现有技术相比,本实用新型至少可实现如下有益效果之一:

  (1)通过设置倾斜部和储水区,使植草沟能够存储一定量雨水,对错峰、削峰产生积极的作用,能够更好地完成区域年径流总量控制率,在无雨水期间,储水区可用于调蓄,节约自身灌溉用水;

  (2)植草沟能够净化雨水,能够有效削减面源污染中SS(Suspended Solids,悬浮物)的污染,对区域年径流污染控制率目标具有贡献,且污染削减无需外在能量输入,雨水处理过程节能环保;

  (3)能够有效应对坡度较大的地面,当坡度较大、水流速较快时,也能够有效地净化雨水;

  (4)能够高效地去除污染严重的初期雨水,水流量较小时雨水沿阶梯向下渗透,经过层层过滤,使雨水净化效果更佳;

  (5)跌水过程中,能够产生曝气的效果,使水中的氧气含量增加,提高植草沟净化雨水的能力;

  (6)融合了跌水曝气、碎石过滤,能够有效提高植草沟对雨水的净化效果。

  本实用新型中,上述各技术方案之间还可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的内容中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

  附图说明

  附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本实用新型的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。

  图1为具体实施例的植草沟、用于坡面的植草沟系统的部分侧面剖视图;

  图2为具体实施例的植草沟、用于坡面的植草沟系统的部分正面剖视图;

  图3为具体实施例的植草沟、用于坡面的植草沟系统的部分俯视图。

  附图标记:

  1-水平部;2-倾斜部;3-植被层;4-基土层;5-过滤层;6-储水区;7-端面部;71-不可渗透型土工布;72-支撑网;73-溢流口。

  具体实施方式

  下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例,其中,附图构成本实用新型一部分,并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理,并非用于限定本实用新型的范围。

  实施例一

  本实施例提供了一种植草沟,参见图1-图3所示,包括水平部1以及与水平部1过渡连接的倾斜部2,水平部1与水平面平行,倾斜部2向上倾斜,且倾斜部2与水平部1之间的角度为α,且90°<α<180°,在本实施例中,α=150°。

  水平部1和倾斜部2从上至下依次包括植被层3、基土层4、过滤层5和储水区6,在本实施例中,水平部1和倾斜部2的基土层4、过滤层5厚度相同且贯通,水平部1和倾斜部2的储水区6贯通。

  需要说明的是,下述植被层3、基土层4、过滤层5和储水区6若没有特意指出是水平部1的还是倾斜部2的时,是指水平部1和倾斜部2的植被层3、基土层4、过滤层5和储水区6同时具有的特征。

  植被层3种植在基土层4上,植被层3的植物高度过高时,在水流冲击下植被层的稳定性较差,因此植物的高度一般不超过植草沟深度的两倍,所述植草沟的深度是指倾斜部2的顶部端面到水平部1的顶部端面的距离,例如植草沟的深度为25-75mm,植被层的高度为50-150mm。在实际应用中,若植被层3的植物高度超过了植草沟的深度的两倍时,要及时对其进行修剪,不仅能够提高植草沟的美观,也能提高植被层3的稳定性。

  基土层4主要由植被栽培土组成,基土层4的厚度大于等于600mm,植被栽培土内掺杂有堆肥等有机肥料,在实际应用中,可根据植被层3的植被种类选择合适的栽培土。需要说明的是,栽培土的最小入渗速率为12cm/h,以保证雨水向下渗透的速率。

  过滤层5位于基土层4下方,为级配的碎石层,过滤层5的厚度大于等于100mm。过滤层5的碎石粒径不宜过大,否则过滤层的过滤效果不佳;碎石粒径不宜过小,否则影响雨水向下渗透的速率,在本实施例中,级配的碎石粒径范围为6.3mm-12.6mm,使得过滤层5具有良好的过滤效果又不影响雨水向下渗透的速率。过滤层5的主要功能:其一为过滤净化雨水,其二是使上层的基土层4保持稳定。

  为了防止基土层4的栽培土流失,在基土层4与过滤层5之间设有可渗透型土工布,以隔离基土层4的栽培土,以防栽培土向过滤层5流失。

  为了提高过滤层5的过滤净化效果,过滤层5在碎石层上方或下方还设有生物炭层等过滤层。

  储水区6位于过滤层5下方,由粒径190±20mm的碎石构成,储水区6的最大高度不小于300mm。需要说明的是,储水区6的形状根据地形设置的,因此其各处的高度并不一定相同。

  本实施例提供的植草沟可以应用在水平地面或者有坡度的地面。

  当植草沟应用在水平地面时,植草沟凹设在水平地面内,具体地,植草沟包括两个倾斜部2,两个倾斜部2分设在水平部1相对的两侧,且倾斜部2与地面相接,水平部1与地面平行且位于地面所在平面的的下方,两个倾斜部2及水平部1共同形成流水通道。

  当植草沟应用在有坡度的地面(以下有坡度的地面简称为坡面)时,植草沟设置在坡面上,具体地,植草沟设有一个倾斜部2,且倾斜部2与坡面所在的斜面相对,倾斜部2与水平部1形成流水通道,储水区6的下端面与坡面相适配,且与坡面相接。

  当植草沟设于坡面上时,植草沟还包括暴露在地面上的端面部7,端面部7设在植草沟的外端面上,具体地,端面部7包括不可渗透型土工布71和支撑网72,且不可渗透型土工布71位于支撑网72的外侧,以便更换维护不可渗透型土工布71,不可渗透型土工布71不仅能够防止基土层4的栽培土、过滤层5和储水区6的碎石流失,还能够防止植草沟内的雨水从端面部7渗出,使储水区6起到一定的蓄水作用。支撑网72起到保持稳固植草沟的形状的作用,因此支撑网72的材质要选择强度较大的材料,以保证植草沟外形的稳定性,本实施例中,支撑网72采用的是铁丝网。端面部7开设有溢流口73,且溢流口73的位置与水平部1的储水区6的上表面齐平,当储水区6内的水储存不下时能够从溢流口73流出,以防储水反向渗透,影响植草沟对雨水的净化效果。

  需要说明的是,应用在水平地面的植草沟也可设置端面部7,此时,端面部7围设在所述水平部1和倾斜部2的侧部端面,以更好地维持植草沟的形状与功能。

  当本实施例的植草沟应用在干旱的地方时,蓄水比渗水更重要,此时可将储水区6用端面部7围设起来,以使储水区6能够充分发挥其蓄水功能,当降雨量过大时,储水区6的蓄水从溢流口73流出向地下渗透,如此,本实施例的植草沟能够起到很好地抗旱防涝效果。

  植草沟设有向上倾斜的倾斜部2,使得水平部1与倾斜部2围设的空间具有储水调蓄功能,能够缓解在下雨时水量过大造成的路面积水问题。

  本实施例的植草沟的工作流程:雨水流入植草沟后,基土层4的栽培土吸收一定水分,在栽培土的含水率饱和后雨水开始往下渗,透过渗透型土工布,经过滤层5和储水区6的碎石过滤拦截作用,雨水得到净化,位于储水区6内的水随重力渗入土壤或从侧面的溢流口渗出进入下一阶段。

  实施例二

  本实施例提供了一种用于坡面的植草沟系统,如图1-图3所示,包括多个实施例一提供的植草沟,植草沟呈阶梯式分布在坡面上。不同植草沟位于坡面的不同高度。

  在本实施例中,多个植草沟之间两两相接,位于坡面最高处的植草沟称为第一植草沟,剩余的植草沟称为中间植草沟,具体地,每个植草沟设有一个倾斜部2,倾斜部2位于水平部1的后方,且倾斜部2与坡面所在的斜面相对,倾斜部2的后端面设有端面部7;水平部1的前端面(该前端面可以设置端面部7,也可以不设置端面部7)与前一个的植草沟的倾斜部2后端面的端面部7相接,储水区6的下端面形状与坡面相适配,且与坡面相接。需要说明的是,第一植草沟的水平部1的前端面设有端面部7,或者第一植草沟的水平部1的前端面直接与坡面相接。所述的前后是指沿坡面上坡的方向的前后。

  通过在坡面上使用本实施例的植草沟系统,能够形成跌水,能够有效减缓水流的流速,使得雨水得到足够的水力停留时间,完成有效的沉降和过滤。而每个植草沟内设置有向上倾斜的倾斜部2,能够增强植草沟的储水能力。

  本实施例的植草沟系统的工作流程:当雨水量较小时,利用坡面的高度在水平部1、倾斜部2围设的空间储存雨水,不仅能起到储蓄的作用,而且雨水经过一级级的阶梯式分布的植草沟渗透,能够起到更好的净化效果。当雨水量较大时,阶梯式的植草沟之间产生跌水,经过跌水的消能作用,能够减缓水流速度,使雨水有足够的水力停留时间向下渗透,解决了普通植草沟在水流量较大时无法净化雨水的问题。

  实施例一和实施例二提供的植草沟及用于坡面的植草沟系统,符合海绵城市低影响开发的建设理念,能够与周围环境紧密结合,符合时代发展的低影响开发技术,对缓解区域水资源、水环境、水安全及水生态具有较大的促进作用。

  以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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