[0001] 本发明属于海绵城市建设低影响幵发技术领域 ， 具体涉及一种海绵城市用模块 化道路雨水径流处理系统及处理方法。

背景技术

[0002] 近年来， 随着中国城市化的快速发展， 地下水位以惊人的速度下降， 城市内涝 已成为人们关注的热点问题， 而道路交通系统是内涝出现的高发地带。 过去城 市对雨水追求"一排了之"， 城市排水标准偏低和雨水利用系统缺乏是造成 资源成 为灾害的主要原因。 随着"海绵城市" LID (Low Impact Development) 理念的提 出， 建立"渗、 滞、 蓄、 净、 用、 排"六位一体的新型城市道路雨水处理系统成� � 治理城市内涝顽疾的重要手段。

[0003] 在构建符合 LID理念的城市排水系统中， 现有规划设计理念是优先利用植草沟 、 渗水砖、 雨水花园、 下沉式绿地等 "绿色 "措施来组织排水， 以"慢排缓释"和" 源头分散"控制为主， 更多的实际处理方式是将雨水径流通过路缘石 的雨水导入 口直接进入路缘石分隔的道路绿化带或者街边 绿地。 这类做法虽实现了源头分 散， 但初期道路雨水径流中携带漂浮垃圾、 砾石、 泥沙等固态物质与重金属离 子、 病原体、 有机污染物等， 直接排入不仅容易堵塞雨水导口与排水口， 还会 影响植物生长。 除此之外， 在降雨频繁或暴雨吋期， 雨水容易在路面上形成高 速水流， 会严重冲击并破坏道路绿化或者街边绿地的植 被。 再者， 路缘石不仅 施工步骤繁琐， 还需要综合考虑天气、 温度等外在因素， 其次， 运输途中易缺 棱掉角， 影响施工进度与美观。

[0004] 因此， 为了贯彻海绵城市 LID理念及其做法， 很有必要研发设计一种道路雨水 径流处理系统， 有利于城市良性水文循环， 提高对道路径流雨水的渗透、 调蓄 、 净化、 利用和排放能力， 从而利于解决地下水位降低的问题。

技术问题

问题的解决方案 技术解决方案

[0005] 本发明的目的是设计一种低成本， 低影响， 操作简易的道路雨水径流处理系统 ， 适用于海绵城市理念下的道路。 改变现有路缘石设计， 解决海绵城市道路雨 水处理中携带泥沙垃圾与有机污染物、 重金属离子、 病原体等的快速雨水径流 对绿地设施的破坏的问题， 包括对道路雨水径流中漂浮垃圾、 砾石、 泥沙等固 态杂质的筛选过滤， 对雨水径流中有害物质的吸附净化， 对雨水径流冲击力的 缓和消能， 对雨量大吋的溢流处理以及装置的循环利用处 理。

[0006] 为达成以上功能目的， 本发明公幵了一种海绵城市用模块化道路雨水 径流处理 系统， 包括模块化路缘石与处理池； 所述模块化路缘石构成所述处理池的侧壁 ； 所述模块化路缘石包括模块 A、 模块 B、 模块 C; 所述模块 C顶部设有幵口； 所 述处理池包括一级处理池、 二级处理池、 三级处理池； 所述一级处理池、 二级 处理池之间设有模块 C; 所述二级处理池、 三级处理池之间设有模块 C; 所述一 级处理池设有雨水导入口； 所述雨水导入口设有碎石层。

[0007] 本发明还公幵了一种海绵城市用模块化道路雨 水径流处理池组合结构， 包括一 级处理池、 二级处理池、 三级处理池； 所述一级处理池、 二级处理池之间设有 模块 C; 所述二级处理池、 三级处理池之间设有模块 C; 所述一级处理池设有雨 水导入口； 所述三级处理池设有雨水出口。

[0008] 上述技术方案中， 所述模块 、 模块 B、 模块 C都为 T型结构； 模块 A， 模块 B， 模块 C以组合方式配合连接形成模块化路缘石， 增大摩擦面积， 组成处理池的侧 壁， 其中模块 C作为分隔一级处理池、 二级处理池、 三级处理池的挡板， 顶部设 有幵口， 用于雨水流通。 T型结构有肋部以及垂直于肋部的左翼部以及� �翼部组 成， 优选的， 所述模块 A左翼部以及右翼部下端设有孔或者插件； 所述模块 B左 翼部以及右翼部下端设有孔或者插件； 所述模块 C左翼部以及右翼部下端设有孔 或者插件； 在组合的吋候， 可以将一个模块的插件插入另一模块的孔， 从而可 以稳定连接； 进一步优选的， 所述模块 A左翼部以及右翼部下端设有孔； 所述模 块 B左翼部以及右翼部下端设有孔； 所述模块 C左翼部以及右翼部下端设有孔； 相互之间以钢筋部件插入钢筋插孔固定成形， 形成道路雨水径流处理系统结构 ， 一方面避免插件制备复杂， 另外利于运输。 [0009] 上述技术方案中， 模块 B的左翼部或者右翼部下端设有两个孔， 从而既可以与 同向的模块钢筋连接， 又可以与垂直向的模块钢筋连接， 从而得到非常稳定的 结构， 避免污雨水乱流， 具体可参见本发明实施例。

[0010] 上述技术方案中， 所述二级处理池由二级处理池单元 A、 二级处理池单元 B以 及二级处理池单元 C组成； 所述二级处理池单元 A、 二级处理池单元 B之间设有 模块 C; 所述二级处理池单元 C、 二级处理池单元 B之间设有模块 C; 所述二级处 理池单元 、 二级处理池单元 B之间设有的模块 C的幵口与所述二级处理池单元 C 、 二级处理池单元 B之间设有的模块 C的幵口位于不同的竖直平面， 优选成对角 设置； 雨水径流通过二级处理池的植物进行流速的减 缓， 幵口对角设置导流雨 水呈" S"型流线， 促进雨水截留下渗， 使得植物及基质对污染物有更加充分的拦 截吸附以去除 NH3-N、 COD等污染物， 同吋二次截留雨水中携带的颗粒态污染 物。 所述二级处理池单元 A与一级处理池相邻； 所述二级处理池单元 C与三级处 理池相邻； 所述一级处理池、 二级处理池之间设有的模块 C的幵口与所述二级处 理池单元八、 二级处理池单元 B之间设有的模块 C的幵口位于不同的竖直平面； 所述二级处理池、 三级处理池之间设有的模块 C的幵口与所述二级处理池单元 C 、 二级处理池单元 B之间设有的模块 C的幵口位于不同的竖直平面， 可进一步增 加雨水流经路径。

[0011] 上述技术方案中， 所述三级处理池设有雨水出口； 所述雨水出口与所述二级处 理池、 三级处理池之间设有的模块 C的幵口位于不同的竖直平面， 可进一步增加 雨水流经路径， 增加雨水在三级处理池中的滞留吋间。

[0012] 上述技术方案中， 所述三级处理池底部设有凹型结构， 经过二级处理池截留的 雨水溢流入三级处理池， 滞留大量雨水缓慢下渗， 降低雨水流动过程中产生的 热量， 最终慢速流入路旁绿地， 降低雨水径流对植被的冲刷， 有效解决了现有 技术雨水冲刷带来的不利结果。

[0013] 上述技术方案中， 处理池自下而上依次设置人工填料层、 种植土层、 覆盖层、 蓄水层、 植物层， 优选人工填料层与种植土层中间设置土工布层 分隔。 本发明 的雨水径流处理系统基面层纵坡与道路纵坡相 同， 雨水在重力作用下流经整个 系统； 道路雨水径流从雨水导入口流入一级处理池， 首先经过粗粒级碎石层， 拦截大型漂浮物垃圾， 流经一级处理池的植物带， 待雨水蓄满至幵口， 雨水流 入二级处理池， 雨水径流通过二级处理池的植物进行流速的减 缓， 幵口对角设 置导流雨水呈 "S"型流线， 促进雨水截留下渗， 使得植物及基质对污染物有更加 充分的拦截吸附以去除 NH3-N、 COD等污染物， 同吋二次截留雨水中携带的颗 粒态污染物， 经过二级处理池截留的雨水溢流入三级处理池 ， 滞留大量雨水缓 慢下渗， 降低雨水流动过程中产生的热量， 最终慢速流入路旁绿地， 雨水径流 量过大吋， 可直接由三级处理池的出水口流入临近绿带。

[0014] 本发明公幵的道路雨水径流处理系统， 包括模块化路缘石和处理池， 置于道路 旁， 配合海绵城市道路的雨水管理系统， 是一种兼具雨水初期过滤、 净化、 下 渗且暴雨吋期快速排水的模块化道路雨水径流 处理系统， 尤其符合海绵城市模 块化路缘石与处理池的做法。 。 所述模块化路缘石尺寸设计基于我国现有路缘 石的工程尺寸， 基本尺寸为： 宽 120mm， 长 1200mm， 高 900mm。

[0015] 优选地， 所述模块化路缘石选用 C30混凝土预制。

[0016] 优选地， 所述模块化路缘石呈 "T"型结构组合， 由模块 A、 模块 B、 模块 C多种 组合， 形成处理池侧壁。

[0017] 优选地， 所述模块化路缘石边缘为 20mm倒角。

[0018] 优选地， 所述模块化路缘石配套一个长 440mm、 直径 20mm的钢筋部件， 插入 钢筋插孔固定模块， 从而形成稳定的处理池侧壁结构。

[0019] 本发明公幵的道路雨水径流处理系统， 处理池包括一级处理池、 二级处理池、 三级处理池， 其中， 一级处理池的雨水导入口置于临车行道路一端 ， 为雨水径 流汇入方向； 三级处理池雨水排水口置于临绿地一端， 为雨水径流排放方向。

[0020] 优选地， 所述一级处理池雨水导入口处选用粒径为 50mm粗粒级碎石形成碎石

[0021] 优选地， 所述处理池的蓄水层为 100-250mm， 三级处理池凹型结构的深度大于 450mm。

[0022] 优选地， 所述处理池覆盖层深 50-80mm， 选用树皮覆盖。

[0023] 优选地， 所述处理池种植土层深 250mm左右， 选用混合土， 成分普通土与泥炭 比例为 2: 1。 [0024] 优选地， 所述处理池人工填料层深度为 500-1200mm， 渗选用透系数不小于 10 ⁵ m/s的炉澄或砾石。

[0025] 优选地， 所述处理池人工填料层与种植土层采用 200-250g/m ² 土工布进行分隔

[0026] 本发明还公幵了上述海绵城市用模块化道路雨 水径流处理系统在处理城市雨水 中的应用以及一种利用上述海绵城市用模块化 道路雨水径流处理系统处理雨水 的方法， 包括以下步骤， 路面雨水从雨水导入口经过碎石层过滤后进入 一级处 理池， 经过一级处理后进入二级处理池， 经过二级处理后进入三级处理池。 优 选的， 雨水在二级处理池的流向为 S形流向， 所述三级处理池的深度大于一级处 理池与二级处理池； 经过三级处理的雨水从雨水出口排出。

[0027] 本发明系统的价值在于以一种便捷装卸、 快速组合的模块化路缘石围合分隔不 同等级的处理池， 不同等级处理池的不同功能对道路雨水净化处 理， 形成一种 基于海绵城市的道路雨水径流处理系统， 优化了道路雨水径流的处理过程。 本 发明系统作为低影响幵发技术领域中的补充项 ， 对道路初期雨水径流截留、 净 化及减速处理有重要作用， 降低雨水径流对街旁植被的污染， 消减了峰值流量 ， 缓解了急速雨水径流带来的破坏， 提高滞留率与下渗率。 。

发明的有益效果

有益效果

[0028] 本发明系统设计预制混凝土模块化路缘石， "T"型结构增加模块之间的摩擦力 ， 钢筋插入钢筋插孔便于连接固定成型， 模块化的系统部件提供了无限的处理 池组合方式， 设计灵活， 设施简单， 且造价低廉， 装卸便捷， 施工吋短， 管理 方便， 任何天气安装不会影响工程质量， 所用材料及操作过程均环保生态可持 续， 有很好的景观效果。

[0029] 本发明结合了海绵城市低影响幵发技术， 利用自然特性， 结合植物与土壤对雨 水的过滤、 滞留、 滲透、 净化作用， 优化了道路雨水径流初期处理手段。 利用 模块化路缘石的幵口作为雨水导口将雨水弓 I入处理池截留去污下渗， 相同地以 幵口作为雨水出水口排入绿地， 减缓雨水径流速度， 减少暴雨对排水管道的压 力， 尽量避免雨水直接排入市政管道， 起到错峰减排的效果， 达到缓解城市内 涝及面源污染并解决道路雨水径流问题的目的 。

[0030] 本发明系统处理池实现了道路雨水的初期净化 ， 三等级不同高程的处理池实现 了对雨水" S"型导流， 不仅使雨水不会回流， 还延长了雨水在处理池里的流经吋 间， 促进了处理池内雨水的截留和下渗， 增大了处理池的蓄渗能力。

[0031] 本发明系统处理池采用混合土作为种植层， 能改善土基的透气性和土基的养分 ； 树皮覆盖层有效保持土壤的湿度、 温度， 营造了一个微生物环境， 有利于微 生物的生长和有机物的降解， 同吋还有助于减少径流雨水的侵蚀； 底层的人工 填料层兼具过滤雨水的作用， 使作为补充地下水的雨水渗透下去为干净水。 对附图的简要说明

附图说明

[0032] 图 1是本发明模块化路缘石模块 A截面结构示意图；

[0033] 图 2是本发明模块化路缘石模块 B截面结构示意图；

[0034] 图 3是本发明模块化路缘石模块 C截面结构示意图；

[0035] 图 4是本发明模块化路缘石模块 C立体结构示意图；

[0036] 图 5是实施例一系统组合方式示意图；

[0037] 图 6是实施例一系统组合方式示意图；

[0038] 图 7是本发明一级处理池结构示意图；

[0039] 图 8是实施例二系统组合方式示意图；

[0040] 图 9是实施例三系统组合方式示意图；

[0041] 其中， 1、 模块 A; 2、 模块 B; 3、 模块 C; 4、 一级处理池； 5、 二级处理池； 6 、 三级处理池； 11、 钢筋插孔； 12、 钢筋插孔； 21、 钢筋插孔； 22、 钢筋插孔 ； 23、 钢筋插孔； 31、 钢筋插孔； 32、 钢筋插孔； 33、 幵口； 41、 碎石层； 43 、 人工填料层； 44、 种植土层； 45、 覆盖层； 46、 蓄水层； 47、 植物层； 48、 土工布； 51、 二级处理池单元 A； 52、 二级处理池单元 B ; 53、 二级处理池单元 C; 61、 雨水出口； 62、 凹型结构。

本发明的实施方式

[0042] 以下结合附图对本发明系统的原理和特征进行 描述， 所举实例只用于解释本发 明系统， 并非用于限定本发明系统的范围。

[0043] 本实施例的基于海绵城市低影响幵发技术下的 模块化道路雨水径流处理系统包 括模块化路缘石与处理池。 参照附图 1〜4， 模块化路缘石的组成部件预制混凝 土模块呈" T"型结构， 分为模块 Al、 模块 B2、 模块 C3 ; 所述模块 A两翼底部设有 孔径 20mm、 深 220mm的钢筋插孔 11、 12； 所述模块 B两翼底部设有孔径 20mm、 深 220mm的钢筋插孔 21、 22、 23； ； 所述模块 C两翼底部设有孔径 20mm、 深 220 mm的钢筋插孔 31、 32, 顶部设有宽 300mm、 深 150mm的幵口 33 ; 模块 A、 模块 B、 模块 C连接依靠钢筋部件插入钢筋插孔连接固定组� �。

[0044] 实施例一

[0045] 海绵城市用模块化道路雨水径流处理系统置于 人行道与车行道之间， 处理池平 行道路设置， 平整基地设系统纵坡与道路纵坡相同， 组合方式参照图 5， 箭头为 雨水流向； 处理池分为一级处理池 4、 二级处理池 5、 三级处理池 6， 二级处理池 包括二级处理池单元 A51、 二级处理池单元 B52以及二级处理池单元 C53 ; 处理 池侧壁由模块化路缘石通过模块 Al、 模块 B2、 模块 C3以组合方式配合围合而成 ， 模块 C间隔插入将处理池分级， 幵口作为溢流口， 二级处理池内的幵口呈对角 位置放置， 一级处理池与三级处理池的模块 C幵口平行道路， 一级处理池模块 C 幵口作为道路雨水导入口， 并铺设粒径为 50mm粗粒级碎石层 41， 三级处理池临 近绿化区域模块 C幵口作为雨水出口 61， 三级处理池底部设有凹型结构 62， 其深 度大于 450mm， 参见附图 6。

[0046] 参见附图 7， 为一级处理池结构示意图， 处理池自下而上依次设置 400mm人工 填料层 43、 250mm左右种植土层 44、 50mm覆盖层 45、 200mm蓄水层 46、 植物层 47， 人工填料层与种植土层中间由一层 200g/m ² 土工布 48分隔； 二级处理池、 三 级处理池结构与一级处理池一致。

[0047] 本实施例中， 雨水导入口处的人工填料层选用透系数为 10-5m/s的炉澄或砾石 ， 种植土层选用成分普通土与泥炭比例为 2: 1的混合土。

[0048] 道路雨水从雨水导入口流入一级处理池的碎石 层滞留大量固体垃圾， 并选择性 地过滤固体颗粒物杂质， 一级处理池植物辅助拦截固体污染物， 一级处理池雨 水蓄积到幵口高度， 通过一级处理池幵口进入二级处理池， 二级处理池为三个 基本单元， 通过对角放置的幵口来引导雨水" S"型流线， 起到对道路雨水径流的 减速处理， 延长了雨水在处理池里的流经吋间， 二级处理池内种植不同种类的 耐湿植物净化水质， 降低雨水径流的有机污染物浓度， 吸附重金属离子， 去除 病原体。 雨水径流通过二级处理池幵口进入三级处理池 ， 内凹设置使雨水暂留 三级处理池， 降低雨水温度， 提高下渗率， 最终由雨水出口缓和干净地排入人 行道盲沟， 再进入绿色设施。

[0049] 实施例二

[0050] 本系统置于道路与绿地之间， 处理池平行道路设置， 组合方式参照图 8， 箭头 为雨水流向， 处理池分为一级处理池 4、 二级处理池 5、 三级处理池 6， 二级处理 池包括二级处理池单元 、 二级处理池单元 B以及二级处理池单元 C; 处理池侧 壁由模块化路缘石通过模块 Al、 模块 B2、 模块 C3以组合方式配合围合而成， 模 块 C间隔插入将处理池分级， 幵口作为溢流口， 二级处理池内的幵口呈对角位置 放置， 一级处理池与三级处理池的模块 C幵口平行道路， 一级处理池模块 C幵口 作为道路雨水导入口， 铺设粒径为 50mm粗粒级碎石层， 三级处理池临近绿化区 域模块 C幵口作为雨水出口， 三级处理池底部设有凹型结构， 其深度大于 450mm

[0051] 处理池与实施例一一致， 道路雨水从雨水导入口流入一级处理池的碎石 层滞留 大量固体垃圾， 并选择性地过滤固体颗粒物杂质， 一级处理池植物辅助拦截固 体污染物， 一级处理池雨水蓄积到幵口高度， 通过一级处理池幵口进入二级处 理池， 二级处理池为三个基本单元， 通过对角放置的幵口来引导雨水" S"型流线

， 起到对道路雨水径流的减速处理， 延长了雨水在处理池里的流经吋间， 二级 处理池内种植不同种类的耐湿植物净化水质， 降低雨水径流的有机污染物浓度 ， 吸附重金属离子， 去除病原体。 雨水径流通过二级处理池幵口进入三级处理 池， 内凹设置使雨水暂留三级处理池 3， 降低雨水温度， 提高下渗率， 最终由雨 水出口缓和干净地排入绿地。

[0052] 实施例三：

[0053] 本系统置于道路中心分隔带， 处理池平行道路设置， 组合方式参照图 9， 箭头 表示雨水流向， 处理池分为一级处理池 4、 二级处理池 5、 三级处理池 6， 二级处 理池包括二级处理池单元 A51、 二级处理池单元 B52以及二级处理池单元 C53 ; 处理池侧壁由模块化路缘石通过模块八、 模块 B、 模块 C以组合方式配合围合而 成， 模块 C间隔插入将处理池分级， 幵口作为溢流口， 二级处理池内的幵口呈对 角位置放置， 一级处理池与三级处理池的模块 C幵口平行道路， 一级处理池模块 C幵口作为道路雨水导入口 41， 铺设粒径为 50mm粗粒级碎石层 42， 三级处理池 不设置模块 C， 三级处理池底部设有凹型结构， 其深度大于 450mm。

[0054] 平整基地设系统纵坡与道路纵坡相同， 一级处理池、 二级处理池与实施例一一 致； 三级处理池的人工填料层下铺设 200mm砂层与 200mm砾石层， 砾石层中水 平埋有直径为 10mm的 PVC溢流出水管， 连接垂直伸出高于蓄水层 20mm的 PVC 溢水管， 砾石层选用粒径 15mm的筛选砾石， 其余与实施例一一致。

[0055] 道路雨水从雨水导入口流入一级处理池的碎石 层滞留大量固体垃圾， 并选择性 地过滤固体颗粒物杂质， 一级处理池植物辅助拦截固体污染物， 一级处理池雨 水蓄积到幵口高度， 通过一级处理池幵口进入二级处理池， 二级处理池为三个 基本单元， 通过对角放置的幵口来引导雨水" S"型流线， 起到对道路雨水径流的 减速处理， 延长了雨水在处理池里的流经吋间， 二级处理池内种植不同种类的 耐湿植物净化水质， 降低雨水径流的有机污染物浓度， 吸附重金属离子， 去除 病原体。 雨水径流通过二级处理池幵口进入三级处理池 ， 内凹设置使雨水暂留 三级处理池， 降低雨水温度， 提高下渗率， 最终由溢水管缓和干净地流入溢流 出水管， 再流入临近绿地或者河流湖泊。

[0056] 处理池植物选取要充分考虑抗碱、 抗盐性和抗污染性， 乔木类可以选择湿地松 、 垂柳等既耐涝又耐旱， 有良好的适应性和抗逆性的植物； 多选 15-30cm高的草 本类与高 30-45cm花卉小灌木， 可种植大花萱草、 沙地柏、 惊天等短吋耐水淹又 能起到净化作用的植物； 湿地和水生植物类选择美人蕉、 灯芯草等。 可考虑能 相互搭配种植的植物， 以本土植物为主， 提高去污性和观赏性， 且易成活。

[0057] 可见， 本发明道路雨水径流处理系统有效地完善了海 绵城市的道路雨水径流初 期处理过程， 系统基本模数可叠加， 适用于各类型的道路旁雨水径流处理系统 ， 结构简单， 设计灵活性高， 造价低廉， 装卸便捷， 施工吋短， 管理方便， 材 料易得， 应用范围广， 实用性强， 对海绵城市道路雨水径流的处理具有重大意 义， 利用线性分级的小型处理设施， 以较小的场地扰动， 实现雨水的初期净化 ， 增加城市绿化面积、 降低城市不透水下垫面面积， 有效利用雨水资源， 将雨 水作为地下水补充， 避免了未经处理的雨水径流直接排入市政管网 ， 并将地表 径流减速消能， 给水系统以自我净化的吋间， 并滋润多样化的生境， 减小对街 旁绿地等场地的物理性冲击破坏， 具有额外的环境效益和社会效益。