一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地及其應(yīng)用，包括縱向設(shè)置的匯水模塊、溢流模塊、保水模塊、過(guò)渡模塊和蓄水模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明所述分層復(fù)合式下沉綠地通過(guò)設(shè)置復(fù)合型的縱向?qū)愉伣Y(jié)構(gòu)有效吸收降水、減少地表徑流、延遲峰現(xiàn)時(shí)間、增加土壤水入滲量與蓄水量、提高水資源利用率；(2)本發(fā)明應(yīng)用具有高吸水性能的復(fù)合土壤，達(dá)到吸水速度快、保水量大，減少路面澇水蓄積，增強(qiáng)城市水文循環(huán)；(3)本發(fā)明所采用的分層鋪設(shè)材料來(lái)源廣，應(yīng)用普遍，施工工藝簡(jiǎn)單，易于推廣；(4)本發(fā)明所述分層復(fù)合式下沉綠地改變傳統(tǒng)上凸式綠化帶，將景觀設(shè)計(jì)與蓄水防洪結(jié)合，減少市政綠化用水。
【專利說(shuō)明】
一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于城市內(nèi)澇防治及雨洪控制利用領(lǐng)域，涉及下沉式綠地，尤其涉及一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地及其應(yīng)用?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前城市馬路邊的綠化帶均為上凸式綠地，不利于雨水收集利用及防洪。此外，北方干旱半干旱模塊，雨季多澇，旱期缺水，傳統(tǒng)的下凹式綠地?zé)o法在旱季長(zhǎng)期提供植物生長(zhǎng)所需水分。
[0003]下沉式綠地(Sunken Greenbe 11)有狹義和廣義之分，狹義的下沉式綠地又稱為低勢(shì)綠地、下凹式綠地，其典型結(jié)構(gòu)為綠地高程低于周圍硬化地面高程5?25cm左右，雨水溢流口設(shè)在綠地中或綠地和硬化地面交界處，雨水口高程高于綠地高程且低于硬化地面高程;廣義的下沉式綠地除了狹義的下沉式綠地之外，還包括洼地、雨水花園、雨水塘、雨水濕地、多功能調(diào)蓄等生態(tài)雨水設(shè)施。
[0004]下沉式綠地可匯集周圍硬化地表產(chǎn)生的降雨徑流，利用植被、土壤、微生物的作用，截留和凈化小流量雨水徑流，超過(guò)綠地蓄滲容量的雨水經(jīng)雨水口排入雨水管網(wǎng)。下沉式綠地不僅可以起到削減徑流量、減輕城市洪澇災(zāi)害的作用，而且下滲的雨水可以起到增加土壤水分含量以減少綠地澆灌用水量，以及補(bǔ)充地下水資源量的作用。同時(shí)，徑流攜帶的氮、磷等污染物可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹脖凰璧臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。
[0005]下沉式綠地是“海綿城市”建設(shè)的重要內(nèi)容，但是由于其實(shí)驗(yàn)成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、難度大等因素，針對(duì)“海綿體”的實(shí)驗(yàn)研究較少，眾多研究分析局限于理論計(jì)算，與實(shí)際差距較大。目前針對(duì)下沉式綠地應(yīng)用效果的研究主要集中于重現(xiàn)期、匯水面積、下凹深度等因素對(duì)于攔蓄效果的影響，忽略了下沉式綠地的垂向分層鋪設(shè)對(duì)提高雨水資源利用率、減少地表徑流的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]解決的技術(shù)問(wèn)題:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，獲得一種能夠有效吸收降水，減少地表徑流，延遲峰現(xiàn)時(shí)間，增加土壤水入滲量與蓄水量，提高水資源利用率，同時(shí)借助高吸水性樹(shù)脂快速吸收大量雨水，緩慢釋水的特性，調(diào)蓄雨水資源時(shí)間分配不均勻，緩解缺水時(shí)期植物需水，本發(fā)明在傳統(tǒng)下沉式綠地的基礎(chǔ)上充分發(fā)掘下沉式綠地的縱向空間，應(yīng)用高吸水性樹(shù)脂，設(shè)置復(fù)合型的縱向?qū)愉伣Y(jié)構(gòu)，提供了一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地及其應(yīng)用。
[0007]技術(shù)方案:
[0008]—種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地，包括縱向設(shè)置的匯水模塊、溢流模塊、保水模塊、過(guò)渡模塊和蓄水模塊;所述匯水模塊設(shè)于綠地周圍，且包圍溢流模塊，二者交界處設(shè)有緩沖區(qū)，且在其內(nèi)種有植被;所述溢流模塊內(nèi)埋設(shè)溢流管，溢流管的溢流口設(shè)于溢流模塊中部;所述保水模塊位于溢流模塊的下部，其中，溢流模塊內(nèi)為天然土壤層，保水模塊內(nèi)為混合有高吸水性樹(shù)脂的復(fù)合土壤層;所述過(guò)渡模塊自上而下設(shè)有粗砂層和土工布層;所述蓄水模塊由小粒徑碎石和大粒徑碎石填充。
[0009]優(yōu)選的，所述溢流口高于綠地高程0.05?0.lm，低于綠地周圍匯水面。
[0010]優(yōu)選的，所述復(fù)合土壤層由高吸水性樹(shù)脂與天然土壤按照1:1000均勻混合而成，鋪設(shè)厚度為0.15?0.20m。
[0011 ]優(yōu)選的，所述粗砂層的細(xì)度模數(shù)為3.7?3.1，粒徑為0.5mm?2mm，鋪設(shè)厚度為0.05?0.1m0
[0012]優(yōu)選的，所述土工布層鋪設(shè)厚度為0.02?0.05m。
[0013]優(yōu)選的，蓄水模塊中小粒徑碎石的粒徑為Icm?3cm，大粒徑碎石的粒徑為3cm?7cm。上述基于高吸水性樹(shù)脂的分層復(fù)合式下沉綠地在道路綠化帶、小區(qū)綠地、植被淺溝等小型綠地凈化攔蓄初期雨水、削減洪量、旱期延長(zhǎng)供水期中的應(yīng)用。
[0014]優(yōu)選的，所述雨水的降雨強(qiáng)度根據(jù)南京市降水十年一遇降水標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)條件設(shè)為1.23mm/min，降雨歷時(shí)為60min;綠地面積:匯水面積=1:4。
[0015]有益效果:(I)本發(fā)明所述基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地通過(guò)設(shè)置復(fù)合型的縱向?qū)愉伣Y(jié)構(gòu)有效吸收降水、減少地表徑流、延遲峰現(xiàn)時(shí)間、增加土壤水入滲量與蓄水量、提高水資源利用率；(2)從土壤結(jié)構(gòu)出發(fā)，突破傳統(tǒng)下沉式綠地單一改變下凹深度的觀點(diǎn)，應(yīng)用具有高吸水性能的材料的復(fù)合土壤，所述復(fù)合土壤吸水速度快、保水量大，減輕路面澇水蓄積，增強(qiáng)城市水文循環(huán)；(3)本發(fā)明所述基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地較傳統(tǒng)的下凹式綠地有所減小，降低了對(duì)于下凹式綠地植被耐淹性的要求，提高了綠地的適用性；(4)本發(fā)明所采用的分層鋪設(shè)材料來(lái)源廣，應(yīng)用普遍，施工工藝簡(jiǎn)單，易于推廣；(5)本發(fā)明所述分層復(fù)合式下沉綠地改變傳統(tǒng)上凸式綠化帶，將景觀設(shè)計(jì)與蓄水防洪結(jié)合，減少市政綠化用水。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是分層復(fù)合式下沉綠地俯視圖；
[0017]圖2是分層復(fù)合式下沉綠地結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]其中，:[為匯水模塊，π為溢流模塊，m為保水模塊，IV為過(guò)渡模塊，V為蓄水模塊。I為溢流口，2為緩沖區(qū)，3為天然土壤層，4為復(fù)合土壤層，5為粗砂層，6為土工布層，7為小粒徑碎石，8為大粒徑碎石，9為溢流管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖2所示，一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地，包括:縱向設(shè)置的匯水模塊1、溢流模塊Π、保水模塊m、過(guò)渡模塊IV和蓄水模塊V。所述匯水模塊I即為匯水區(qū)，為下沉綠地實(shí)際對(duì)應(yīng)的匯水面積;所述溢流模塊Π的介質(zhì)為天然土壤，深度為10cm，表面設(shè)有溢流口 I ο所述溢流口 I高于綠地表面6cm，低于下沉式綠地周圍匯水面。
[0022]溢流管的管口位于溢流模塊n中部，高于下沉式綠地表面，低于下沉式綠地周圍匯水面;所述溢流管9為直徑100mm的PVC管材。[〇〇23]大粒徑碎石層下表面距離所述基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地地表 52cm，由粒徑3?7cm的大粒徑碎石8鋪設(shè)15cm形成；小粒徑碎石層鋪設(shè)于大粒徑碎石層之上，由粒徑l_3cm的小粒徑碎石7鋪設(shè)5cm形成;土工布層6鋪設(shè)于小粒徑碎石層之上，由土工織布鋪設(shè)2cm而成;土工布層6上鋪設(shè)粗砂層5，由粒徑0 ? 05-0 ? 2cm的天然粗砂鋪設(shè)5cm而成。
[0024]過(guò)渡模塊IV與蓄水模塊V施工過(guò)程中需進(jìn)行3?5次的灌水使材料自然沉降，提高密實(shí)度與強(qiáng)度。
[0025]保水模塊m在溢流模塊n的下方，介質(zhì)為混合有高吸水性樹(shù)脂的復(fù)合土壤;復(fù)合土壤為高吸水性樹(shù)脂與自然土壤按照混合比1:1000均勻混合而成，深度為15cm。實(shí)施過(guò)程中，將距地表l〇cm深度土層挖出，作為表層土壤單獨(dú)存放，將表土下15cm深度土壤挖出，與所述高吸水性樹(shù)脂混合后回填，回填過(guò)程中因無(wú)法灌溉加速其沉降，故需等待幾日方可繼續(xù)回填上述單獨(dú)存放的表土，亦可采用在植物種植的土層采用溝埋的方式。
[0026]緩沖區(qū)2采用的植被為麥冬，可以削弱所述匯水區(qū)水流對(duì)下沉綠地的沖擊，視覺(jué)上避免下沉綠地凹陷帶來(lái)的不適應(yīng)感。所述下沉式綠地表面種植冬青，美觀而耐淹。[〇〇27] 實(shí)施例2
[0028]將實(shí)施例1施工獲得的下沉式綠地用于雨水防洪。[〇〇29]根據(jù)南京市降水特征與實(shí)驗(yàn)條件，選擇降水標(biāo)準(zhǔn):降雨強(qiáng)度1.23mm/min、連續(xù)降雨時(shí)間t = 60min(略高于南京市十年一遇的60min降水強(qiáng)度1.209mm/min)。分別設(shè)計(jì)傳統(tǒng)下沉式綠地與基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地兩組應(yīng)用試驗(yàn)。具體過(guò)程及結(jié)果如下:
[0030]如實(shí)施例1所述，基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地由蓄水模塊V、過(guò)渡模塊IV、保水模塊m、溢流模塊n及匯水模塊I進(jìn)行施工;其中蓄水模塊v在施工過(guò)程中需灌水沉降至少三次以使得材料沉降、密實(shí)。待冬青種植后，間隔至少兩周，進(jìn)行人工降水試驗(yàn)。
[0031]結(jié)果表明:當(dāng)綠地面積:匯水面積=1:4，所述基于人工復(fù)合土壤的下沉式綠地地表徑流系數(shù)減小0.1?0.2，峰現(xiàn)時(shí)間推遲5分鐘；當(dāng)無(wú)綠地外的匯水面積，傳統(tǒng)下沉式綠地地表徑流系數(shù)0.42，所述基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地不產(chǎn)生地表徑流，壤中流出現(xiàn)時(shí)間推遲20分鐘。因此，本發(fā)明所述基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地有效降低了徑流系數(shù)，推遲峰現(xiàn)時(shí)間，削減洪峰及洪量，從而對(duì)緩解城市內(nèi)澇具有重要意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地，其特征在于，包括縱向設(shè)置的匯水模塊(I)、溢流模塊(Π)、保水模塊(m)、過(guò)渡模塊(IV)和蓄水模塊(V);所述匯水模塊(I)設(shè)于綠地周圍，且包圍溢流模塊(π )，二者交界處設(shè)有緩沖區(qū)(2)，且在其內(nèi)種有植被;所述溢流模塊(π )內(nèi)埋設(shè)溢流管(9)，溢流管(9)的溢流口( I)設(shè)于溢流模塊(Π )中部;所述保水模塊(m)位于溢流模塊(π)的下部，其中，溢流模塊(π)內(nèi)為天然土壤層(3)，保水模塊(m)內(nèi)為混合有高吸水性樹(shù)脂的復(fù)合土壤層(4);所述過(guò)渡模塊(IV)自上而下設(shè)有粗砂層(5)和土工布層(6);所述蓄水模塊(IV)由小粒徑碎石(7)和大粒徑碎石(8)填充。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地，其特征在于，所述溢流口(I)高于綠地高程0.05?0.lm，低于綠地周圍匯水面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層復(fù)合式下沉綠地，其特征在于，所述復(fù)合土壤層(4)由高吸水性樹(shù)脂與天然土壤按照I: 1000均勾混合而成，鋪設(shè)厚度為0.15?0.20m。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地，其特征在于，所述粗砂層(5)的細(xì)度模數(shù)為3.7?3.1，粒徑為0.5mm?2mm，鋪設(shè)厚度為0.05?0.lm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地，其特征在于，所述土工布層(6)鋪設(shè)厚度為0.02?0.05m。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地，其特征在于，蓄水模塊(V)中小粒徑碎石(7)的粒徑為Icm?3cm，大粒徑碎石(8)的粒徑為3cm?7cm。7.權(quán)利要求1?6任一所述基于人工復(fù)合土壤的分層復(fù)合式下沉綠地在道路綠化帶、小區(qū)綠地、植被淺溝等小型綠地凈化攔蓄初期雨水、削減洪量、旱期延長(zhǎng)供水期中的應(yīng)用。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述雨水的降雨強(qiáng)度為1.23mm/min，降雨歷時(shí)為60min ；綠地面積:匯水面積= 1:4。
【文檔編號(hào)】E03F1/00GK106013391SQ201610570814
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月19日
【發(fā)明人】楊濤, 王倩, 李曉麗, 師鵬飛, 王曉燕, 周旭東, 李振亞, 徐韜
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)