一种适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园

摘要

本发明公开了一种适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园，包括预处理设施、蓄水层、渗水设施和溢流设施，其中，预处理设施包括环形边坡和砾石，环形边坡位于功能型雨水花园的周边，砾石覆盖于环形边坡上；蓄水层为环形边坡与功能型雨水花园的底部水平围合所构成的空间；渗水设施位于功能型雨水花园的底部；溢流设施包括贯穿蓄水层的厚度方向的溢流管和位于功能型雨水花园的底部的溢流排水管。本发明的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园能够减少降雨径流峰值，净化水质，补充地下水，减缓市政排水压力，并改善小气候，提升城市的宜居度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能型雨水花园，尤其涉及一种适用于上海城市社区绿地内部的 功能型雨水花园，属于雨水管理技术领域。

背景技术

近年来，上海城市“雨岛效应”和“混浊岛效应”影响不断加剧，出现了城市 降水量明显大于周边郊区的现象，据统计，上海地区近30年6～9月汛期降雨量 市区徐家汇就比市郊奉贤偏多近1.5成。此外，城市化速度加快，城市中河道面积 大幅减少，下垫面多为柏油路、水泥路面等，影响水体渗透。而目前我国排水标 准比较低，排水系统不完善，所有这些因素都容易造成径流污染、积水现象严重。 相较于大规模的市政排水设施改造工程，运用雨水花园相关的生态雨洪管理技术 来处理降雨径流和径流污染，将更加经济、美观且可行，其就地滞水成效也将更 显著。

上海地区地下水位高，浅层地下水埋深一般在0.5～1.0m。根据对上海市区非 渗透性地面径流污染特性研究发现，径流事件平均浓度中值为：COD205mg/L， BOD568mg/L，SS185mg/L，NH4+～N3.14mg/L，TP0.40mg/L，TN7.23mg/L， 污染程度远高于国外。另外，上海地区土壤属于粘性土壤，渗透系数小。针对上 海市的地下水位高、地表径流污染重、土壤黏度高等特殊现状，有必要构建了一 种适于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园，对雨水花园中预处理设施、蓄 水层、覆盖层、种植层、过渡层、填料层、排水层、渗水设施以及溢流设施的结 构渗水进行详细的设计，以确保雨水花园能更好发挥对降雨径流截留、调蓄、过 滤、吸附、净化等功能，并使其更好地与市政排水管网相衔接，从而有效地减少 降雨径流峰值，净化水质，补充地下水，减缓市政排水压力，并改善小气候，提 升城市的宜居度。

经过对现有技术检索发现，专利号为201320386006.8的实用新型专利公开了 一种适用于山地城市多砂径流的雨水花园系统，该专利包括雨水花园以及砂水分 离系统，它能分离径流中的泥砂和雨水，减少泥砂进入雨水花园；专利号为 201110001511.1的发明专利公开了一种雨水花园填料渗透系数的测试装，该专利 包括测试装置以及相关测试的方法，能够很好的测试不同级配、不同质地、不同 埋深的填料的渗透参数。此外，王淑芬、杨乐、白伟岚在《技术与艺术的完美统 一——雨水花园建造探析》(中国园林，2009，6)，向璐、李俊奇、邝诺在《雨 水花园设计方法探析》(给水排水，2008，06)，曾忠忠、文恋在《解析波特兰雨 水花园》(华中建筑，2007，25)，侯科龙、秦华、杨丽丽等在《居住区雨水花园 建造方法探析》(安徽农业科学，2011，39)中都谈到了雨水花园的发展背景、成 功案例分析、景观应用和设计要点探讨等方面，但都局限在雨水花园的定性描述 和其在国内发展的建议上。上述专利与文献均未涉到城市社区绿地内部雨水花园 构建的具体方法和结构参数。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够减少降 雨径流峰值、净化水质、补充地下水、减缓市政排水压力，并改善小气候、提升 城市的宜居度的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水 花园，所述功能型雨水花园位于社区绿地中，所述功能型雨水花园的结构包括预处理 设施、蓄水层、渗水设施和溢流设施，其中，所述预处理设施包括环形边坡和砾石， 所述环形边坡位于所述功能型雨水花园的周边，所述砾石覆盖于所述环形边坡上；所 述蓄水层为所述环形边坡与所述功能型雨水花园的底部水平围合所构成的空间；所述 渗水设施位于所述功能型雨水花园的底部；所述溢流设施包括贯穿所述蓄水层的厚度 方向的溢流管和位于所述功能型雨水花园的底部的溢流排水管，所述溢流管与所述溢 流排水管是连通的。

进一步地，沿所述蓄水层的厚度方向依次设置有覆盖层、种植层、过渡层、填料 层和排水层，所述排水层位于所述功能型雨水花园的底部。

进一步地，所述覆盖层由细石铺设而成，所述覆盖层的厚度为5cm，所述细石的 粒径为1～2cm。

进一步地，所述种植层包括配方土以及种植于所述配方土中的植被，所述配 方土由60％的园林种植土与40％的中砂均匀混合而成，所述配方土的厚度为25～50 cm；所述植被为具有耐湿和耐旱性能的多年生草本或灌木，所述植被的高度为 25～75cm。

进一步地，所述过渡层由中砂铺设而成，所述过渡层的厚度为5～10cm，所述 中砂的粒径为0.35～0.5mm。

进一步地，所述填料层由砌块砖铺设而成，所述填料层的厚度为25～35cm， 所述砌块砖的粒径为3～5cm。

进一步地，所述渗水设施由渗水管和渗水排水管构成；所述渗水管位于所述 排水层的底部，所述渗水管的管径为12～18cm，所述渗水管的外部包裹有1～2层 土工布，并用细绳扎紧；所述渗水管和所述渗水排水管是连通的。

进一步地，所述渗水排水管具有1～3％的坡度，所述渗水排水管的较高的一端 与所述渗水管连通，较低的一端与附近的排水支管或雨水井连通。

进一步地，所述溢流管具有溢流口，所述溢流口上安装有孔隙大小为1～2cm 的蜂窝型挡板，所述蜂窝型挡板高出所述蓄水层12～17cm，低于周边的所述社区 绿地3cm，所述溢流管的管径为12～17cm。

进一步地，所述溢流排水管具有1～3％的坡度，所述溢流排水管的较高的一端 与所述溢流管连通，较低的一端与附近的排水支管或雨水井连通。

进一步地，所述功能型雨水花园的面积为10～40m²，长宽比为1.5～2:1，结构厚度 为105～160cm。

进一步地，所述环形边坡位于所述功能型雨水花园与所述社区绿地的交接处，所 述环形边坡的坡度为30～35°，宽度为43～67cm。

进一步地，所述砾石的厚度为8～12cm，粒径为5～8cm。

进一步地，所述蓄水层的底部相比于所述社区绿地向下凹15～20cm。

本发明的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园能够减少降雨径流峰 值，净化水质，补充地下水，减缓市政排水压力，并改善小气候，提升城市的宜 居度。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的较佳实施例的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园的 原理结构断面图；

图2是本发明的较佳实施例的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园的 原理结构平面图；

图3是实施例1的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园的原理结构断 面图；

图4是实施例1的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园的原理结构平 面图；

图5是实施例2的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园的原理结构断 面图；

图6是实施例2的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园的原理结构平 面图.

具体实施方式

如图1～2所示，本发明的较佳实施例提供了一种适用于上海城市社区绿地内部的 功能型雨水花园1，该功能型雨水花园1位于社区绿地14的内部，面积为10～40m²， 长宽比为1.5～2:1，结构厚度为105～160cm，其结构包括预处理设施2、蓄水层3、渗 水设施9和溢流设施。图1和图2中的箭头18指出了降雨径流的流动方向。

其中，预处理设施2包括环形边坡以及覆盖在环形边坡上的砾石，环形边坡位于 功能型雨水花园1与社区绿地14的交接处，环形边坡的坡度为30～35°，宽度为43～67 cm，砾石的厚度为8～12cm，粒径为5～8cm。

蓄水层3为环形边坡与功能型雨水花园的底部水平围合所构成的空间，蓄水层3 的底部相比于社区绿地向下凹15～20cm。

沿蓄水层3的厚度方向依次设置有覆盖层4、种植层5、过渡层6、填料层7和排 水层8，排水层8位于功能型雨水花园1的底部。覆盖层4由细石铺设而成，覆盖层4 的厚度为5cm，细石的粒径为1～2cm。种植层5包括配方土以及种植于配方土中 的植被11，配方土由60％的园林种植土与40％的中砂均匀混合而成，配方土的厚 度为25～50cm；植被11为具有耐湿和耐旱性能的多年生草本或灌木，植被11的 高度为25～75cm。过渡层6由中砂铺设而成，过渡层6的厚度为5～10cm，中砂 的粒径为0.35～0.5mm。填料层7由砌块砖铺设而成，填料层7的厚度为25～35cm， 砌块砖的粒径为3～5cm。

渗水设施9位于排水层8的底部，由渗水管15和渗水排水管12构成。渗水管 15的管径为12～18cm，渗水管15的外部包裹有1～2层土工布，并用细绳扎紧。 渗水排水管12具有1～3％的坡度，渗水排水管12的较高的一端与渗水管15连通， 较低的一端与附近的排水支管16或雨水井17连通。

溢流设施包括贯穿蓄水层的厚度方向的溢流管19以及位于功能型雨水花园1底部 的溢流排水管13。溢流管19具有溢流口10，溢流口10上安装有孔隙大小为1～2cm 的蜂窝型挡板20，蜂窝型挡板20比蓄水层3高出12～17cm，比周边的社区绿地 14低3cm，溢流管19的管径为12～18cm。溢流排水管13具有1～3％的坡度，溢 流排水管13的较高的一端与溢流管19连通，较低的一端与附近的排水支管16或 雨水井17连通。

本发明的较佳实施例的适用于上海城市社区绿地内部的功能型雨水花园的工作原 理如下：

(1)发生降雨时，社区绿地14汇聚的降雨径流由于重力作用汇入功能型雨水 花园1内，经过预处理设施2的缓冲与初步过滤后，进入蓄水层3，由蓄水层3内 的植被11的地上部分进行阻滞和初步净化后，大部分降雨径流下渗，下渗的水体 依次经过覆盖层4、种植层5、过渡层6、填料层7和排水层8，降雨径流在下渗 过程中经过上述结构层的沉淀、吸附、离子交换、脱氮、生物膜氧化以及植物根 部对氮磷的吸收等作用后，达到削减径流污染和消减降雨径流的目的。

(2)当降雨量小于29.9mm/12h时，降雨径流汇入功能型雨水花园1内，汇 聚的降雨径流被滞纳于结构层中，依次流经覆盖层4、种植层5、过渡层6、填料 层7和排水层8，逐层缓慢下渗后，用于补充周边的社区绿地14的土壤水分，继 续下渗的径流将补充地下水，实现降雨径流的全部吸收净化。

(3)当降雨量为30～139.9mm/12h时，降雨径流汇入功能型雨水花园1内， 汇聚的降雨径流经过雨水花园结构层，即依次流经覆盖层4、种植层5、过渡层6、 填料层7和排水层8，逐层缓慢下渗后，经过净化的水体一部分用于补充周边土壤 水分和地下水，来不及下渗的另一部分的水体经渗水设施排入市政排水管网，可 以削减70～80％的径流量，去除70～90％的总体污染物。

(4)当降雨量大于140mm/12h时，污染物浓度较高的初期降雨径流经过功能 型雨水花园1的截留、过滤、净化后，可以去除70％以上的总体污染物，同时延 缓洪峰40～60分钟；当降雨径流在雨水花园体系内的下渗速度小于降雨径流量的 流入速度时，体系会逐渐积水至溢流口10高度，降雨径流会迅速的由溢流口10 进入溢流管19，然后直接排至市政排水管道，而功能型雨水花园1内未达到溢流 口10高度的积水仍持续下渗，在一定程度上缓减市政排水压力，减少周边积水。

实施例1：

在苏州绿地相城区别墅区景观示范区南部样板房宅间绿地内设置功能型雨水 花园21，用以收集绿地22内产生的径流。如图3和4所示，该功能型雨水花园 21的面积为12m²，形状为肾形，底部长度为4.8m，宽度为2.5m，结构厚度为105cm， 图3和图4中的箭头40给出了降雨径流的流动方向。

功能型雨水花园21的结构包括预处理设施23、蓄水层24、渗水设施25和溢流 设施。

其中，预处理设施23包括环形边坡以及覆盖在环形边坡上的砾石，环形边坡位于 功能型雨水花园21与绿地22的交接处，环形边坡的坡度为35°，宽度为43cm，砾 石的厚度为8cm，粒径为5cm。

蓄水层24为环形边坡与功能型雨水花园21的底部水平围合所构成的空间，蓄水 层24的底部相比于绿地22向下凹15cm。

沿蓄水层24的厚度方向依次设置有覆盖层26、种植层27、过渡层28、填料层29 和排水层30，排水层30位于功能型雨水花园21的底部。覆盖层26由细石铺设而成， 覆盖层26的厚度为5cm，细石的粒径为1cm。种植层27包括配方土以及种植于 配方土中的植被31，配方土由60％的园林种植土与40％的中砂均匀混合而成，配 方土的厚度为25cm；植被31为高度30cm的矮麦冬。过渡层28由粒径为0.5mm 的中砂铺设而成，其厚度为5cm。填料层29由粒径3cm的砌块砖铺设而成，填 料层29的厚度为25cm。

渗水设施25位于排水层50的底部，由渗水管32和渗水排水管33构成。渗水 管32的管径为12cm，渗水管32的外部包裹有1层土工布，并用细绳扎紧。渗水 排水管33具有3％的坡度，渗水排水管33的较高的一端与渗水管32连通，较低 的一端与附近的排水支管34或雨水井35连通。

溢流设施包括贯穿蓄水层24的厚度方向的溢流管36以及位于功能型雨水花园21 底部的溢流排水管37。溢流管36具有溢流口38，溢流口38上安装有孔隙大小为1 cm的蜂窝型挡板39，蜂窝型挡板39比蓄水层24高出12cm，比周边的绿地22 低3cm，溢流管36的管径为12cm。溢流排水管37具有3％的坡度，溢流排水管 37的较高的一端与溢流管36连通，较低的一端与附近的排水支管34或雨水井35 连通。

按照以上结构参数设计，该雨水花园每年可以有效净化处理大中小雨强度下 (12h降雨量小于29.9mm)的降雨径流约80m³，处理暴雨强度下(12h降雨量大 于30mm)污染物浓度最高的初期降雨径流约48m³，对TSS的削减率约为90％， 对COD的削减率约为60％，对TP的削减率约为80％，对TN的削减率约为65％。 同时，此雨水花园每年为该片绿地节省浇灌用水约为20吨。

实施例2：

在上海宝山绿地海域笙晖小区高层住宅宅间绿地内设置功能型雨水花园41， 用以收集绿地42内产生的径流。如图5和6所示，该功能型雨水花园41的面积 为39m²，形状为肾形，底部长度为8.5m，宽度为4.6m，结构厚度为160cm，图 5和图6中的箭头60给出了降雨径流的流动方向。

功能型雨水花园41的结构包括预处理设施43、蓄水层44、渗水设施45和溢流 设施。

其中，预处理设施43包括环形边坡以及覆盖在环形边坡上的砾石，环形边坡位于 功能型雨水花园与绿地42的交接处，环形边坡的坡度为30°，宽度为67cm，砾石的 厚度为12cm，粒径为8cm。

蓄水层44为环形边坡与功能型雨水花园41的底部水平围合所构成的空间，蓄水 层44的底部相比于绿地42向下凹20cm。

沿蓄水层44的厚度方向依次设置有覆盖层46、种植层47、过渡层48、填料层49 和排水层50，排水层50位于功能型雨水花园41的底部。覆盖层46由细石铺设而成， 覆盖层46的厚度为5cm，细石的粒径为1cm。种植层47包括配方土以及种植于 配方土中的植被51，配方土由60％的园林种植土与40％的中砂均匀混合而成，配 方土的厚度为50cm；植被51为高度65cm的小叶栀子。过渡层48由粒径为0.5mm 的中砂铺设而成，其厚度为10cm。填料层49由粒径3cm的砌块砖铺设而成，填 料层49的厚度为35cm。

渗水设施45位于排水层50的底部，由渗水管52和渗水排水管53构成。渗水 管52的管径为18cm，渗水管52的外部包裹有2层土工布，并用细绳扎紧。渗水 排水管53具有1％的坡度，渗水排水管53的较高的一端与渗水管52连通，较低 的一端与附近的排水支管54或雨水井55连通。

溢流设施包括贯穿蓄水层44的厚度方向的溢流管56以及位于功能型雨水花园41 底部的溢流排水管57。溢流管56具有溢流口58，溢流口58上安装有孔隙大小为2 cm的蜂窝型挡板59，蜂窝型挡板59比蓄水层44高出17cm，比周边的绿地低3cm， 溢流管56的管径为18cm。溢流排水管57具有1％的坡度，溢流排水管57的较高 的一端与溢流管56连通，较低的一端与附近的排水支管54或雨水井55连通。

按照以上结构参数设计，该雨水花园每年可以有效净化处理大中小雨强度下 (12h降雨量小于29.9mm)的降雨径流约310m³，处理暴雨强度下(12h降雨量 大于30mm)污染物浓度最高的初期降雨径流约190m³，对TSS的削减率约为90％， 对COD的削减率约为80％，对TP的削减率约为90％，对TN的削减率约为75％。 同时，此雨水花园每年为该片绿地节省浇灌用水约为78吨。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需 创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技 术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以 得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。