基于排涝与保水的集成式绿化带系统及排涝与保水方法

摘要

一种基于排涝与保水的集成式绿化带系统及排涝与保水方法。系统包括种植有植物的种植土层，下设滤排保水系统及不透水材料层，滤排保水系统由呈下凹形状的砂粒透水层、砂砾料透水层及砾石透水层叠加而成，不透水材料层呈上凸圆弧形状，在滤排保水系统内设重力持排通道阵列且重力持排通道阵列垂向贯穿滤排保水系统。方法是设置一呈上凸圆弧形状的不透水材料层，在不透水材料层的最高处设有排水孔，在不透水材料层上依次铺设呈上凸圆弧形状的砾石透水层、呈下凹形状的砂砾料透水层、砂粒透水层及种植土层，在砾石透水层、砂砾料透水层及砂粒透水层内设置重力持排通道阵列。

说明书

技术领域

本发明涉及城市道路隔离绿化带雨水的排除问题和保水措施，尤其涉及一种 基于排涝与保水的集成式绿化带系统及排涝与保水方法。

背景技术

城市道路中央隔离绿化带有分隔车道、增加绿地、减少道路交通污染、美化 城市等多种功能。现有绿化带大多高出路面，虽然能够及时排除绿化带降水，但 容易造成绿化带水土流失，如遇连续降水，入渗后易在绿化带底部形成积水，可 能会影响路基安全；另一方面，种植基直接采用回填土，保水性能也较差，往往 需要定期喷洒养护。本发明针对城市道路隔离绿化带的实际情况，在绿化带区域 构建了一种基于排涝与保水技术的集成式绿化带系统。

发明内容

本发明提出一种能够增加道路绿化面积、加大雨水资源截留量并能快速排水 的基于排涝与保水的集成式绿化带系统及排涝与保水方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于排涝与保水的集成式绿化带系统，包括：种植有植物的种植土层， 在种植土层下方设有滤排保水系统，在滤排保水系统的下方设有不透水材料层， 种植土层呈下凹圆弧形状，滤排保水系统由呈下凹形状的砂粒透水层、呈下凹形 状的砂砾料透水层及砾石透水层叠加而成，砂粒透水层的上表面与种植土层的下 表面贴合，砾石透水层的下表面与不透水材料层的上表面贴合，不透水材料层呈 上凸圆弧形状，在滤排保水系统内设有重力持排通道阵列且重力持排通道阵列垂 向贯穿滤排保水系统，重力持排通道阵列的一排重力持排通道的一端立于不透水 材料层的最高处，并且，所述一排重力持排通道的另一端延伸经过呈下凹形状的 砂砾料透水层且止于种植土层的最低处，在不透水材料层的最高处设有排水孔， 在排水孔上覆盖有透水滤网，重力持排通道阵列中的持排通道包括由透水材料构 筑的通孔，在通孔内堆积有粗骨料并以粗骨料之间的孔隙作为透水路径。

本发明所述的一种集成式绿化带系统的排涝与保水方法，在待修建的绿化带 处挖一沟渠，在沟渠底部放置呈上凸圆弧形状的不透水材料层，在不透水材料层 的最高处设有排水孔，在排水孔上覆盖有透水滤网，并将排水孔接入市政排水管 网；在不透水材料层上依次铺设呈上凸圆弧形状的砾石透水层、呈下凹形状的砂 砾料透水层、呈下凹形状的砂粒透水层及呈下凹圆弧形状的种植土层，在砾石透 水层、砂砾料透水层及砂粒透水层内设置重力持排通道阵列，且将重力持排通道 阵列中的一排重力持排通道的一端设置在不透水材料层的最高处，并使所述一排 重力持排通道的另一端延伸经过呈下凹形状的砂砾料透水层且止于种植土层的 最低处，重力持排通道阵列采用以下方法施工：在砾石透水层、砂砾料透水层及 砂粒透水层内开挖按阵列分布的孔，在所挖孔的内壁上铺设透水材料以形成通 孔，在通孔内填充有粗骨料并以粗骨料之间的孔隙作为透水路径。排涝时，绿化 带内积水在重力作用下经由重力持排通道阵列快速汇入市政排水管网，改善绿化 带积水对路基的影响；保水时，蓄存在不透水材料层上方的水分在水势梯度和毛 管力的作用下为悬着在粗骨料表面的水膜补充水分，并沿孔隙向上运移，进入绿 化带根系层，解决植物需水。

本发明充分利用现有的城市道路隔离带资源，通过构建基于排涝与保水技术 的集成式绿化带系统，利用道路雨水资源养护绿化带、增加绿化面积等，实现汇 水、导水、排水、保水和水质净化等功能。一方面，本发明利用呈下凹圆弧形状 的种植土层、滤排保水系统中的呈下凹形状的砂粒透水层及呈下凹形状的砂砾料 透水层进行排涝，当有来水、来水量大时，水将迅速汇集到种植土层、砂粒透水 层及砂砾料透水层的下凹最低处，通过设在此处的一排重力持排通道(即设置在 不透水材料层最高处的一排重力持排通道)进入与连接于所述一排重力持排通道 的市政排水管网，迅速排走；另一方面，本发明能以特殊形式，实现种植土层上 所种植物的保水或供水，本发明利用其凸圆弧形状的不透水材料层进行蓄水，水 多排水时流经重力持排通道阵列的水在粗骨料表面悬着，并在粗骨料表面形成包 裹粗骨料的水膜，各个粗骨料(即粗骨料颗粒)因其堆积在一起而使包裹在各个 粗骨料上的水膜相互连接并形成一张整膜，这张整膜在与不透水材料层上所蓄水 连接的同时又与种植土层连接，干燥的种植土层不断地吸取源自水膜的水，而不 透水材料层上的水利用水势梯度和毛管力的作用，又不断地为完整的水膜补充水 分。因此，本发明在将多余的水排走的同时又保留了一部分水，为种植土层上的 植物持续提供水分。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.绿化带采用下凹式圆弧形结构，其优点主要表现在：(1)有效防治绿化带 区域水土流失；(2)加大雨水资源截留量；(2)削减洪峰，加快路面排水速率； (3)降低蒸散发，加大或无灌溉时期的水分保持能力；(4)改善道路绿化视觉 效果，增加道路绿化面积。

2.滤排保水系统中，透水性能自上而下逐层增加的填料结构在垂向上的主 要作用为：(1)填料粒径的变化可逐渐滤出排出水流中的泥沙，起到水质净化作 用；(2)可排除绿化带积水，降低绿化带渗流积水对路基的影响；(3)蓄存在不 透水材料层上方的水分在水势梯度和毛管力的作用下为悬着在粗骨料表面的水 膜补充水分，并沿孔隙向上运移，进入绿化带根系层，有效解决植物需水问题， 实现绿化带保水。滤排保水系统在横向上的优点表现在：(1)由透水性材料构建 的道路排水沟与重力持排通道边界可排走部分下水沟道中的水流，增加了排水流 量；(2)填料层设置为从绿化带两侧向中间逐渐降低，在重力作用下，水流可快 速汇入市政排水管网，减轻路面排水压力；(3)在滤排保水系统底部两侧铺设向 上凸起的圆弧形不透水材料，既可以有效汇集绿化带中的下渗水，又利用弧形结 构来控制水位变化，正常工作时不透水层贮蓄的水分为绿化带提供水分；(4)当 水位高出排水孔水位时，多余水分自动进入城市排水管网。

3.重力持排通道呈阵列式分布，其优点在于：(1)当绿化带积水时，水分在 重力作用下沿粗骨料孔隙快速向下运移，进入排水管网，改善绿化带积水对路基 的影响；(2)水多排水时流经重力持排通道阵列的水分在粗骨料表面悬着，并形 成包裹粗骨料的水膜，各个粗骨料(即粗骨料颗粒)因其堆积在一起而使包裹在 各个粗骨料上的水膜相互连接并形成一张整膜，这张整膜在与不透水材料层上所 蓄水连接的同时又与种植土层连接，干燥的种植土层不断地吸取源自水膜的水， 而不透水材料层上的水利用水势梯度和毛管力的作用，又不断地为完整的水膜补 充水分，从而为绿化带提供水分。

本发明构建了集汇水、导水、排水、保水和水质净化于一体的集成式绿化带 系统，优化了城市道路隔离绿化带设计，实现其水文效应、环境效应和景观效果， 具有结构简单，不增加占地面积等优点。

附图说明

图1为集成式绿化带系统平面布置图。

图2为积水条件下绿化带中水分运移情况(A-A剖面图)。

图3为保水条件下绿化带中水分运移情况(A-A剖面图)。

图中：1.植物；2.滤排保水系统；3.重力持排通道阵列；4.路肩；5.种植 土层；6.砂粒透水层；7.砂砾料透水层；8.砾石透水层；9.不透水材料层；10. 排水孔；11.透水滤网；12.通孔；13.粗骨料。

具体实施方式

下面结合附图1～附图3对本发明进一步说明。

实施例1

一种基于排涝与保水的集成式绿化带系统，包括：种植有植物1的种植土层 5厚度在100～200mm，在种植土层5下方设有滤排保水系统2，在滤排保水系统 2的下方设有不透水材料层9，种植土层5呈下凹圆弧形状，滤排保水系统2由 呈下凹形状的砂粒透水层6(由粒径0.075mm～0.5mm的细砂和中砂按3:1的比 例构成)、呈下凹形状的砂砾料透水层7(由粒径0.5mm～5mm的粗砂和细砾按1:1 的比例构成)及呈下凹形状的砾石透水层8(由粒径5mm～100mm的中砾、粗砾 和碎石按1:1:1的比例构成)叠加而成，砂粒透水层6的上表面与种植土层5的 下表面贴合，砾石透水层8的下表面与不透水材料层9的上表面贴合，不透水材 料层9呈上凸圆弧形状，在滤排保水系统2内设有重力持排通道阵列3，且重力 持排通道阵列3垂向贯穿滤排保水系统2，重力持排通道阵列3中的一排重力持 排通道的一端立于不透水材料层9的最高处，并且，所述一排重力持排通道的另 一端延伸经过呈下凹形状的砂砾料透水层7的最低处且止于种植土层5的最低 处，在不透水材料层9的最高处设有排水孔10，在排水孔10上覆盖有透水滤网 11，重力持排通道阵列3中的持排通道包括由透水材料构筑的通孔12，在通孔 12内堆积有粗骨料13并以粗骨料之间的孔隙作为透水路径。

凹式绿化带系统以绿化带两侧路肩4的基础为下凹式圆弧段种植土层5的两 个端点，根据绿化带宽度选择适宜的下凹深度，一般道路为500mm。绿化带植 物配置可根据绿化带宽度和功能等方面的要求，选用乔灌草、灌草结合或草皮绿 化等多种方式，构建具有汇集绿化带雨水、防止水土流失、增加绿化面积、改善 视觉效果等多种功能的凹式绿化带系统。

实施例2

一种集成式绿化带系统的排涝与保水方法，在待修建的绿化带处挖一沟渠， 在沟渠底部放置呈上凸圆弧形状的不透水材料层9，在不透水材料层9的最高处 设有排水孔10，在排水孔10上覆盖有透水滤网11，并将排水孔10接入市政排 水管网；在不透水材料层10上依次铺设呈上凸圆弧形状的砾石透水层8、呈下 凹形状的砂砾料透水层7、呈下凹形状的砂粒透水层6及呈下凹圆弧形状的种植 土层5，在砾石透水层8、砂砾料透水层7及砂粒透水层6内设置重力持排通道 阵列3，且将重力持排通道阵列3中的一排重力持排通道的一端设置在不透水材 料层9的最高处，并使所述一排重力持排通道的另一端延伸经过呈下凹形状的砂 砾料透水层7且止于种植土层5的最低处，重力持排通道阵列3采用以下方法施 工：在砾石透水层8、砂砾料透水层7及砂粒透水层6内开挖按阵列分布的孔， 在所挖孔的内壁上铺设透水材料以形成通孔12，其间距2～3m，直径0.5m，在通 孔12内填充有粗骨料13并以粗骨料之间的孔隙作为透水路径。排涝时，绿化带 内积水在重力作用下经由重力持排通道阵列3快速汇入市政排水管网，改善绿化 带积水对路基的影响；保水时，蓄存在不透水材料层9上方的水分在水势梯度和 毛管力的作用下为悬着在粗骨料13表面的水膜补充水分，并沿孔隙向上运移， 进入绿化带根系层，有效解决植物需水问题。