CN112854405A - 一种多功能生物滞留池及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种多功能生物滞留池及其施工方法，生物滞留池包括从上往下依次设置有种植土层、砂层、碎石层，排水管涵，所述排水管涵包括外壁、出水口和渗管；所述排水管涵居中埋设在所述碎石层内部，溢流装置顶部穿过所述砂层及所述种植土层；溢流装置，所述溢流装置底部与所述排水管涵相连；所述溢流装置包括顶帽、内管、支撑杆、外套管、一级收集管、二级收集管；本发明提供的生物滞留池可预制装配，现场施工简单快捷，维护省时省力，改善了土壤透气性能和渗透性能，既能净化渗流雨水和部分超标雨水，又能快速排出过量雨水，同时独特的外观构造营造别具风格的景观，可用于市政道路、公园、建筑和居民住宅区。

Description

一种多功能生物滞留池及其施工方法

技术领域

本发明涉及海绵城市建设技术领域，具体涉及一种多功能生物滞留池及其施工方法。

背景技术

21世纪以来，随着经济持续快速发展，我国城镇化发展也取得了很大进步。但是，城市自然地表被居住区域的不透水硬质材料替代，改变了地表的地貌结构，对自然生态环境造成了恶劣的影响，城市洪涝灾害、生态环境恶化等问题日益凸显。基于此，海绵城市建设是解决城市当前旱涝并存、面源污染严重、生态环境恶化困境和构建生态雨水管理体系的重要举措。生物滞留池，是海绵城市的重要技术手段之一，位于海绵城市雨水处理链的中间环节。

生物滞留池主要结构由蓄水层、种植土层、砂层和排水层组成，种植土壤常采用当地的土壤，其透气性和渗透性效果较差，雨水无法较快的净化和流出；常用的生物滞留池一般只设置一个较大的溢流口，过量雨水集中宣泄，排水速度慢，无法得到有效净化，且口径较大的溢流井混凝土施工时间较长，工程实施复杂，经济性较差；较大的溢流口无法营造独特的景观，与周边建筑或风景显得格格不入。

发明内容

本发明目的在于提供一种多功能生物滞留池及其施工方法，该生物滞留池可预制装配，现场施工简单快捷，维护省时省力，改善了土壤透气性能和渗透性能，多溢流口设置既能净化渗流雨水和部分超标雨水，又能快速排出过量雨水，同时独特的外观构造营造别具风格的景观，可用于市政道路、公园、建筑和居民住宅区。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案，一种多功能生物滞留池，包括：

从上往下依次设置有种植土层、砂层、碎石层，

排水管涵，所述排水管涵包括外壁、出水口和渗管；所述排水管涵居中埋设在所述碎石层内部；

溢流装置，所述溢流装置底部与所述排水管涵相连，所述溢流装置顶部穿过所述砂层及所述种植土层；所述溢流装置包括顶帽、内管、支撑管、外套管、一级收集管、二级收集管；所述顶帽底部为格栅，所述内管穿过所述格栅并通过所述支撑杆与顶帽连接，所述外套管包裹在所述内管外壁，所述一级收集管与二级收集管垂直连接，所述二级收集管与所述内管垂直连接，所述内管收集的雨水可以通过所述二级收集管流通至一级收集管；

所述出水口连接市政雨水管网，或连接雨水收集回用装置；

所述渗管由多根带有渗水孔的直管沿所述外壁对称布置，一端贯穿所述外壁，另一端延伸至生物滞留池两侧的边坡。

所述二级收集管对称布置在所述一级收集管两侧，设置在所述碎石层中，位于渗管上方，且所述一级收集管一端贯穿所述外壁，进入所述排水管涵内部；

所述外套管贯穿所述种植土层，所述内管长度大于所述外套管，所述内管一端伸出种植土层表层，另一端伸至碎石层中。

进一步的，所述种植土层由黏土、沙壤土、玉米杆和铝污泥四种原料组成，其中黏土、沙壤土、玉米杆和铝污泥的体积比为60-80份、30-50份、0-5份，0-5份；

所述黏土的粒径为0.8-2.5mm的颗粒；

所述铝污泥填料的粒径为1-3mm的颗粒。

进一步的，所述砂层的砂子粒径直径为0.4-1mm，所述砂层厚度为100-120mm。

进一步的，所述碎石层的碎石颗粒直径为20-40mm，厚度为250-300mm，且所述碎石层与所述砂层之间以透水土工布相分隔。

进一步的，所述外壁由钢筋混凝土制作而成，可为长方体型或圆柱型。

进一步的，所述格栅栅孔直径为5-10mm，中间部位为大于内管外径的圆口。

进一步的，所述顶帽、所述格栅、所述支撑杆、所述内管、所述外套管、所述二级收集管和所述一级收集管均为PP材质。

进一步的，所述内管和所述外套管均是上端开口，下端闭合且带有渗水孔的圆柱体，且所述外套管内径是所述内管外径的1.2-1.5倍。

进一步的，所述外套管外壁设置有渗水孔，内部填充有粒径为0.1-0.5mm的矿渣和煤渣混合物，外套管外壁和底部的渗水孔孔径小于填充物粒径；所述溢流装置可设置为第一溢流装置及第二溢流装置，所述第二溢流装置高于第一溢流装置，所述第一溢流装置中的所述内管填充有大块沸石，第二溢流装中所述内管无填充物。

本申请的再一目的是提供一种多功能生物滞留池的施工方法，用于建造生物滞留池，遵循由下而上，先地下后地上的施工原则，包括如下步骤：

步骤一，采用由上而下增加坡度开挖方法进行放坡开挖，开挖完成进行地基压实处理，压实度控制在95％以上，并做好防渗措施；

步骤二，先在底部中间部位进行所述排水管涵的施工，预留所述渗管接口和所述一级收集管接口，接着在所述渗管预留接口以下铺设一层所述碎石，进行所述渗管的安装和连接，完成后再铺设一层所述碎石至所述一级收集管预留接口，进行所述溢流装置的安装和连接，所述内管上端应该达到设计高度；

步骤三，将所述溢流装置进行临时固定，然后铺设所述碎石至设定厚度，在所述碎石层顶部依次铺设所述透水土工布、所述砂层；

步骤四，将相应的填料填充进所述外套管和所述第一溢流装置的所述内管中，然后铺设所述种植土层，直至达到设计高度，此时所述内管部分露出土壤表面；

步骤五，所述种植土层铺设前应先进行预拌和，将体积比为60-80份所述黏土、30-50份所述沙壤土、0-5份所述玉米杆和0-5份所述铝污泥进行配置，进行预实验确定虚铺厚度，并进行压实，最后种植耐淹、耐旱的水生植物。

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供的一种多功能生物滞留池及其施工方法，获得了如下有益效果：

(1)本发明提供的一种多功能生物滞留池，可预制装配，现场施工简单快捷，维护省时省力，有效净化雨水，可用于市政道路、公园、建筑和居民住宅区；

(2)本发明提供的一种多功能生物滞留池，改善土壤透气性能和渗透性能，更加有效的净化和排出雨水；

(3)本发明提供的一种多功能生物滞留池，拥有多个不同高度的溢流口，净化部分超标雨水的同时，又能快速排出过量雨水，同时独特的外观构造营造别具风格的景观，令人耳目一新。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本发明多功能生物滞留池结构示意图。

图2为本发明溢流装置和收集管平面结构示意图。

图3为本发明溢流装置立体结构示意图。

图4为本发明顶帽结构示意图。

图中，各标记的具体意义为：

1-种植土层，2-砂层，3-碎石层，4-排水管涵，41-外壁，42-出水口，43-渗管，5-溢流装置，51-顶帽，52-格栅，53-支撑杆，54-内管，55-外套管，56-二级收集管，57-一级收集管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

下面结合附图所示的实施例，对本发明多功能生物滞留池的详细工作原理做进一步具体介绍。

结合图1所示，多功能生物滞留池，从上往下依次设置有种植土层1、砂层2、碎石层3，排水管涵3，所述排水管涵3包括外壁41、出水口42和渗管43；所述排水管涵3居中埋设在所述碎石层3内部。

结合图1-4所示，溢流装置5，溢流装置5底部与排水管涵4相连，溢流装置4顶部穿过所述砂层2及所述种植土层1。

溢流装置5包括顶帽51、内管54、支撑杆53、外套管55、一级收集管57、二级收集管56；顶帽51底部为格栅52，内管54穿过格栅52并通过支撑杆53与顶帽连接，外套管55包裹在内管54外壁，一级收集管57与二级收集管56垂直连接，二级收集管56与内管54垂直连接，内管54收集的雨水可以通过二级收集管56流通至一级收集管57。

渗管43由多根带有渗水孔的直管沿外壁41对称布置，一端贯穿外壁41，另一端延伸至生物滞留池两侧的边坡。

出水口42连接市政雨水管网，或连接雨水收集回用装置。

二级收集管56对称布置在一级收集管57两侧，设置在碎石层3中，位于渗管上方，且一级收集管57一端贯穿外壁41，进入排水管涵4内部。

外套管55贯穿种植土层1，内管54长度大于外套管55，内管54一端伸出种植土层表层，另一端伸至碎石层中。本多功能生物滞留池，可预制装配，现场施工简单快捷，维护省时省力，有效净化雨水，可用于市政道路、公园、建筑和居民住宅区；改善土壤透气性能和渗透性能，更加有效的净化和排出雨水；多功能生物滞留池，拥有多个不同高度的溢流口，净化部分超标雨水的同时，又能快速排出过量雨水，同时独特的外观构造营造别具风格的景观，令人耳目一新。

进一步的，种植土层1由黏土、沙壤土、玉米杆和铝污泥四种原料组成，其中黏土、沙壤土、玉米杆和铝污泥的体积比为60-80份、30-50份、0-5份，0-5份。所述黏土的粒径为0.8-2.5mm的颗粒，所述铝污泥填料的粒径为1-3mm的颗粒，玉米杆经多次粉碎后与黏土、沙壤土、铝污泥掺杂直至混合均匀，得到的种植土透气性和渗透性较好，且铝污泥和玉米秆的加入可提高生物滞留池脱氮除磷效果。种植土层1表层距离生物滞留池进水口的高度为蓄水层的高度。

种植土层1表层种植挺水植物，种植的植物需要满足抗旱、抗涝、易生长且符合装置所在地水文条件的要求，优选为菖蒲、黄菖蒲、再力花、鸢尾、东方香蒲和水葱中的一种或多种。

进一步的，砂层2的砂子粒径直径为0.4-1mm，砂层2厚度为100-120mm。以达到生物滞留净化及过水的平衡。

进一步的，碎石层3的碎石颗粒直径为20-40mm，厚度为250-300mm，且碎石层3与砂层2之间以透水土工布相分隔。碎石层与砂层之间以透水土工布相分隔且保证透水性，防止种植土区中的土壤和砂层中的砂子流失，保障渗管43不被堵塞。碎石层3具有净化雨水和均匀布水双重作用。

进一步的，外壁41由钢筋混凝土制作而成，可为长方体型或圆柱型。具有一定的抗压强度。出水口42连接市政雨水管网，或与雨水收集回用装置连接，将净化后的水排出多功能生物滞留池。

进一步的，格栅52栅孔直径为5-10mm，中间部位为大于内管外径的圆口。进而方便内管54穿过。格栅52可阻挡较大漂浮杂质进入内管54中。

进一步的，顶帽51、格栅52、支撑杆53、内管54、外套管55、二级收集管56和一级收集管57均为PP材质。pp材质是聚丙烯，聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，对水稳定，成型性好。各部件均采用PP材质，结构简单，成本低。内管54与二级收集管56通过弯头或三通连接，二级收集管56与一级收集管57通过热熔连接，内管54与外套管55通过热熔连接，支撑杆53与顶帽51以及内管54通过热熔连接。

进一步的，内管54和外套管55均是上端开口，下端闭合且带有渗水孔的圆柱体，且外套管55内径是内管54外径的1.2-1.5倍。进一步的，外套管55外壁设置有渗水孔，内部填充有粒径为0.1-0.5mm的矿渣和煤渣混合物，外套管外壁和底部的渗水孔孔径小于填充物粒径；矿渣和煤渣混合物可改善种植土层1的透气性能和渗透性能，使雨水更快的排出和更快的得到净化；溢流装置5可设置为第一溢流装置及第二溢流装置，所述第二溢流装置高于第一溢流装置，优选半数溢流装置5即第一溢流装置的内管54上端口位于蓄水层高度2/3处，另一半数溢流装置5即第二溢流装置的内管54上端口位于蓄水层高度上限。位置较低的第一溢流装置的内管54填充有大块沸石，填料间空隙较大，可快速通过雨水。

下面详细介绍实施例所示的生物滞留池的工作过程如下。当雨量较小时，生物滞留池可消纳全部雨水，雨水从进水口进入生物滞留池，依次通过种植土层1和砂层2，得到有效的过滤净化；经过碎石层3的均匀配水，雨水通过渗水孔进入渗管43，汇流至排水管涵4内部，由出水口42排出；当雨量较大时，雨水入流速度大于渗透速率，生物滞留池无法立即消纳雨水，雨水开始在种植土层1表层蓄积，当水位逐渐上升至较低位置处的溢流装置5时，雨水经过格栅52的初步过滤进入内管54，再经过内管54内填充的沸石过滤净化，汇入二级收集管56，二级收集管56将收集的雨水进一步汇入一级收集管57内，最终汇流至排水管涵4内部，由出水口42排出；当遭遇暴雨时，蓄水层水位迅速上升，雨水淹没较低位置处的溢流装置5即第一溢流装置，部分超标雨水得到净化，但更多的雨水会涌入较高位置处的溢流装置5即第二溢流装置，由于第二溢流装置的内管54无填充物，雨水很快便会通过二级收集管56和一级收集管57进入排水管涵，由出水口42迅速排出。

本申请提供一种多功能生物滞留池的施工方法，用于建造生物滞留池，遵循由下而上，先地下后地上的施工原则，包括如下步骤：

步骤一，采用由上而下增加坡度开挖方法进行放坡开挖，开挖完成进行地基压实处理，压实度控制在95％以上，并做好防渗措施；

步骤二，先在底部中间部位进行排水管涵4的施工，预留渗管43接口和一级收集管57接口，接着在渗管43预留接口以下铺设一层所述碎石，进行渗管43的安装和连接，完成后再铺设一层所述碎石至一级收集管57预留接口，进行溢流装置5的安装和连接，内管54上端应该达到设计高度；

步骤三，将溢流装置5进行临时固定，然后铺设所述碎石至设定厚度，在碎石层3顶部依次铺设所述透水土工布、砂层2；

步骤四，将相应的填料填充进外套管55和第一溢流装置的内管54中，然后铺设种植土层1，直至达到设计高度，此时内管54有一定长度应露出土壤表面；

步骤五，种植土层1铺设前应先进行预拌和，将所述黏土、所述沙壤土、所述玉米杆和所述铝污泥按比例配制，其中所述黏土、所述沙壤土、所述玉米杆和所述铝污泥的体积比为60-80份、30-50份、0-5份、0-5份；优选的，黏土为70份，沙壤土为40份、玉米杆为3份、铝污泥也为3份，进行预实验确定虚铺厚度等参数，并进行压实，最后种植耐淹、耐旱的水生植物。

采用本发明提供的多功能生物滞留池的施工方法可预制装配，现场施工简单快捷，维护省时省力，有效净化雨水，可用于市政道路、公园、建筑和居民住宅区；本发明提供的多功能生物滞留池，可以改善土壤透气性能和渗透性能，更加有效的净化和排出雨水；本发明提供的一种多功能生物滞留池，拥有多个不同高度的溢流口，净化部分超标雨水的同时，又能快速排出过量雨水，同时独特的外观构造营造别具风格的景观，令人耳目一新。

通过对附图所示的生物滞留池进行应用测试，以悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH₃-N)为评价指标，经测试，结果表明本发明公开的生物滞留池对雨水中悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH₃-N)的平均去除率分别为90.36％、66.83％、89.32％和85.58％，净化效果显著。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种多功能生物滞留池，其特征在于，包括：

从上往下依次设置有种植土层、砂层、碎石层；

排水管涵，所述排水管涵包括外壁、出水口和渗管；所述排水管涵居中埋设在所述碎石层内部；

溢流装置，所述溢流装置底部与所述排水管涵相连，所述溢流装置顶部穿过所述砂层及所述种植土层；所述溢流装置包括顶帽、内管、支撑杆、外套管、一级收集管、二级收集管；所述顶帽底部为格栅，所述内管穿过所述格栅并利用所述支撑杆与顶帽连接，所述外套管包裹在所述内管外壁上，所述一级收集管与二级收集管垂直连接，所述二级收集管与所述内管垂直连接，所述内管收集的雨水可以通过所述二级收集管流通至所述一级收集管；

所述渗管由多根带有渗水孔的直管沿所述外壁对称布置，一端贯穿所述外壁，另一端延伸至生物滞留池两侧的边坡；

所述出水口连接市政雨水管网，或连接雨水收集回用装置；

所述二级收集管对称布置在所述一级收集管两侧，设置在所述碎石层中，位于渗管上方，且所述一级收集管一端贯穿所述外壁，进入所述排水管涵内部；

所述外套管贯穿所述种植土层，所述内管长度大于所述外套管，所述内管一端伸出所述种植土层表层，另一端伸至所述碎石层中。

2.根据权利要求1所述的多功能生物滞留池，其特征在于，所述种植土层由黏土、沙壤土、玉米杆和铝污泥四种原料组成，其中所述黏土、所述沙壤土、所述玉米杆和所述铝污泥的体积比为60-80份、30-50份、0-5份、0-5份；

所述黏土的粒径为0.8-2.5mm的颗粒；

所述铝污泥填料的粒径为1-3mm的颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的多功能生物滞留池，其特征在于，所述砂层的砂子粒径直径为0.4-1mm，所述砂层厚度为100-120mm。

4.根据权利要求3所述的多功能生物滞留池，其特征在于，所述碎石层的碎石颗粒直径为20-40mm，厚度为250-300mm，且所述碎石层与所述砂层之间以透水土工布相分隔。

5.根据权利要求1所述的多功能生物滞留池，其特征在于，所述外壁由钢筋混凝土制作而成，其为长方体型或圆柱型。

6.根据权利要求1或5所述的多功能生物滞留池，其特征在于，所述格栅栅孔直径为5-10mm，中间部位为大于内管外径的圆口。

7.根据权利要求1所述的多功能生物滞留池，其特征在于，所述顶帽、所述格栅、所述支撑杆、所述内管、所述外套管、所述二级收集管和所述一级收集管均为PP材质。

8.根据权利要求1所述的多功能生物滞留池，其特征在于，所述内管和所述外套管均是上端开口，下端闭合且带有渗水孔的圆柱体，且所述外套管内径是所述内管外径的1.2-1.5倍。

9.根据权利要求8所述的一种多功能生物滞留池，其特征在于，所述外套管外壁设置有渗水孔，内部填充有粒径为0.1-0.5mm的矿渣和煤渣混合物，外套管外壁和底部的渗水孔孔径小于填充物粒径；所述溢流装置可设置为第一溢流装置及第二溢流装置，所述第二溢流装置高于第一溢流装置，所述第一溢流装置中的所述内管填充有大块沸石，第二溢流装中的所述内管无填充物。

10.一种如权利要求1-9任一所述的多功能生物滞留池的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，采用由上而下增加坡度开挖方法进行放坡开挖，开挖完成进行地基压实处理，压实度控制在95％以上，并做好防渗措施；

步骤二，先在底部中间部位进行所述排水管涵的施工，预留所述渗管接口和所述一级收集管接口，接着在所述渗管预留接口以下铺设一层所述碎石，进行所述渗管的安装和连接，完成后再铺设一层所述碎石至所述一级收集管预留接口，进行所述溢流装置的安装和连接，所述内管上端应该达到设计高度；

步骤三，将所述溢流装置进行临时固定，然后铺设所述碎石至设定厚度，在所述碎石层顶部依次铺设所述透水土工布、所述砂层；

步骤四，将相应的填料填充进所述外套管和所述第一溢流装置的所述内管中，然后铺设所述种植土层，直至达到设计高度，此时所述内管部分露出土壤表面；

步骤五，所述种植土层铺设前应先进行预拌和，将体积比为60-80份所述黏土、30-50份所述沙壤土、0-5份所述玉米杆和0-5份所述铝污泥进行配置，进行预实验确定虚铺厚度，并进行压实，最后种植耐淹、耐旱的水生植物。

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