本實用新型涉及雨水污染控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種高效削減徑流污染物的螺旋式下凹式綠地。

背景技術(shù)：

降雨徑流污染是目前最重要的非點源污染，其污染發(fā)生的隨機性及污染物排放量的不確定性，越來越引起世界各國政府的重視，全球環(huán)保工作者已投入大量的人力物力對徑流污染開展了多種途徑的研究。根據(jù)污染物來源的不同，降雨徑流污染可分為城市徑流污染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染、農(nóng)村牲畜糞便污染、林區(qū)地表徑流污染、礦區(qū)和建筑工地地表徑流污染以及其他污染。

隨著我國城市化進程的顯著加快、城市規(guī)模的不斷擴張，城市降雨徑流已經(jīng)成為城市河流與湖泊等受納水體的第三大污染源；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，農(nóng)田中的各類污染物，在降雨或灌溉的作用下，隨著地表徑流、農(nóng)田排水，土壤滲透進入各類水體中。根據(jù)美國環(huán)保署調(diào)查，地表中47％的總磷與52％的總氮都是來自農(nóng)業(yè)徑流。

近年來利用人工濕地系統(tǒng)、快速滲濾系統(tǒng)以及土壤含水層處理系統(tǒng)等處理方式，削減地表水污染及城鄉(xiāng)降雨徑流污染的研究備受關(guān)注。下凹式綠地是一種高程低于周圍路面的公共綠地，其理念是利用開放的空間承接和貯存雨水，達到減少徑流和外排的作用，總體來說下凹式綠地有補充地下水、調(diào)節(jié)徑流、滯洪及削減徑流污染物的作用。隨著海綿城市的發(fā)展下凹式綠地受到越來越多的關(guān)注與研究，例如專利申請?zhí)枮椋?01310240688.6，名稱為《一種適用于山地城市沖刷徑流處理的下凹式綠地》的中國發(fā)明專利公開了通過在分流混凝土壁前端設(shè)擋板轉(zhuǎn)軸和擋板彈簧，在擋板轉(zhuǎn)軸上安裝隔水折板，隔水折板在擋板轉(zhuǎn)軸處形成彎折，隔水折板的一面位于雨水泄洪邊溝，另一面位于下凹式綠地進水口，來對實現(xiàn)對即將進入下凹式綠地的初中期雨水進行分流，以保護下凹式綠地不受強雨破壞；申請?zhí)枮椋?201610078156.0，名稱為《削減城市初期雨水徑流污染的凹式綠地》的中國發(fā)明專利公開了通過利用多塊擋水隔墻及每塊擋水墻左右交叉設(shè)計開口的形式來增強下凹式綠地對地表徑流污染物的削減能力。

盡管現(xiàn)在對下凹式綠地的研究越來越多，現(xiàn)有的各類下凹式綠地在某種程度上能滿足對降雨徑流污染物的處理，但仍存在著明顯的缺陷與不足，上述技術(shù)方案的污染元素吸收不全面、水量調(diào)節(jié)不完善且污染過濾吸收不充分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的污染元素吸收不全面、水量調(diào)節(jié)不完善且污染過濾吸收不充分的問題，本實用新型提供了一種高效削減徑流污染物的螺旋式下凹式綠地。它可以實現(xiàn)污染吸收種類多、水量調(diào)節(jié)合理、過濾吸收充分的效果。

2.技術(shù)方案

本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種高效削減徑流污染物的螺旋式下凹式綠地，包括螺旋式下凹式綠地和擋水過濾墻。

更進一步的，所述的螺旋式下凹式綠地包括螺旋式植物帶和底部植物帶，螺旋式下凹式綠地設(shè)置在擋水過濾墻內(nèi)。

更進一步的，所述的擋水過濾墻為倒圓臺形，擋水過濾墻為由沿半徑方向外側(cè)到內(nèi)側(cè)依次設(shè)置的礫石層、和/或陶粒層、沸石層組成的2～3層的石粒層濾墻，通過三種材料粒徑與孔隙率均不同的石料層，對污染徑流進行層層過濾，先攔截大粒徑固體污染物，防止濾墻被污染物堵塞，再逐步過濾小粒徑污染物，最終污染徑流流入下凹式綠地植物帶對污染物進行進一步的攔截與過濾。

更進一步的，所述的螺旋式植物帶和底部植物帶上種植有水生植物，水生植物選用氮、磷吸收能力強，水質(zhì)凈化能力高種類植物。

更進一步的，螺旋式植物帶每半圈的垂直坡度為8°～10°，在重力作用下雨水和上游地表徑流來水均將以螺旋式植物帶為運動軌跡進行過流與下滲，螺旋式植物帶能極大的延長來水滲流時間與滲流路徑，從而提高下凹式綠地對上游徑流污染物的削減能力。

更進一步的，底部植物帶的填充材料從上至下依次為：人工回填土壤層、無紡?fù)凉げ級|層、砂粒層、無紡?fù)凉げ級|層、石料層，其中石料層從上至下依次由2～3類不同材質(zhì)的石粒組成。

更進一步的，石料層從上至下依次由沸石層、和/或陶粒層、礫石層組成。

更進一步的，無紡?fù)凉げ級|層為針刺無紡布與PE膜復(fù)合而成的土工布構(gòu)成。

更進一步的，擋水過濾墻在沿水流入滲方向均勻分布有排水管，當(dāng)天然來水過大導(dǎo)致下凹式綠地中水流不能及時下滲時，可通過排水管將積水及時排除，提高了下凹式綠地的使用期限及環(huán)境適應(yīng)性。

更進一步的，排水管選用HDPE透水波紋管，與軟式彈簧排水管相比，HDPE透水波紋管耐腐蝕更高，同時雙波紋結(jié)構(gòu)有效的提高了排水管的抗壓強度，排水系統(tǒng)不會受外界壓力變形而影響排水。

3.有益效果

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的優(yōu)點在于：

(1)本實用新型通過設(shè)計帶有坡度的螺旋式綠化帶，來延長地表污染徑流和天然來水在下凹式綠地里的下滲路徑與水力停留時間，由此能充分發(fā)揮下凹式綠地植物帶的吸附與攔截作用，提高污染物的削減率，緩解城鄉(xiāng)初中期雨水徑流污染的水力負荷；

(2)螺旋式綠化植物帶在延長水力停留時間的同時，能增加下凹式綠地的水流下滲量，提高下凹式綠地的水貯存量，有利于減緩下游排水壓力，削減下游洪峰流量；

(3)本發(fā)明中所設(shè)計的倒圓臺形擋水過濾墻由2～3層不同粒徑的不同材質(zhì)組成，孔隙率大的石粒位于最外側(cè)，能優(yōu)先攔截大粒徑固體污染物，防止濾墻被污染物堵塞，再逐步過濾小粒徑污染物，最終污染徑流流入下凹式綠地植物帶對污染物進行進一步的攔截與過濾；過濾層次化、過濾效果好；

(4)本實用新型中螺旋式植物帶和底部植物帶上種植有水生植物，水生植物選用氮、磷吸收能力強，水質(zhì)凈化能力高種類植物，如水生美人蕉和水芹，過濾凈化效果好；

(5)螺旋式植物帶每半圈的垂直坡度為8°～10°，在重力作用下雨水和上游地表徑流來水均將以螺旋式植物帶為運動軌跡進行過流與下滲，螺旋式植物帶能極大的延長來水滲流時間與滲流路徑，從而提高下凹式綠地對上游徑流污染物的削減能力；

(6)無紡?fù)凉げ級|層為針刺無紡布與PE膜復(fù)合而成的土工布構(gòu)成，PE膜復(fù)合土工布使水流經(jīng)過，針刺土無紡布具有杰出的導(dǎo)水功用，它能夠土體內(nèi)部構(gòu)成排水通道，將土體布局內(nèi)剩余液體和氣體外排；

(7)擋水過濾墻在沿水流入滲方向均勻分布有排水管，當(dāng)天然來水過大導(dǎo)致下凹式綠地中水流不能及時下滲時，可通過排水管將積水及時排除，提高了下凹式綠地的使用期限及環(huán)境適應(yīng)性；

(8)排水管選用HDPE透水波紋管，與軟式彈簧排水管相比，HDPE透水波紋管耐腐蝕更高，同時雙波紋結(jié)構(gòu)有效的提高了排水管的抗壓強度，排水系統(tǒng)不會受外界壓力變形而影響排水。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的螺旋式下凹式綠地剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型所述的螺旋式下凹式綠地立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型所述的螺旋式下凹式綠地俯視圖；

圖4是本實用新型所述的砂礫層局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號說明：

1、螺旋式下凹式綠地；2、擋水過濾墻；3、螺旋式植物帶；4、底部植物帶；5、礫石層； 6、陶粒層；7、沸石層；8、排水管；9、無紡?fù)凉げ級|層；10、人工回填土壤層；11、砂粒層；12、石料層。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體的實施例，對本實用新型作詳細描述。

實施例1

盡管現(xiàn)在對下凹式綠地的研究越來越多，現(xiàn)有的各類下凹式綠地在某種程度上能滿足對降雨徑流污染物的處理，但仍存在著明顯的缺陷與不足，(1)當(dāng)前下凹式綠地在植物的選擇上并沒有針對性的選擇對水質(zhì)凈化作用大的某些水生植物，不利于發(fā)揮植被對某些污染元素的吸收利用功能。(2)當(dāng)前下凹式綠地的水力停留時間較短，不利于植物及土壤填料對污染物的充分吸收與過濾；同時較短的水力停留時間也不利于下凹式綠地對雨水的蓄集及對下游洪峰流量的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明提供了一種高效削減徑流污染物的螺旋式下凹式綠地，它可以實現(xiàn)污染吸收種類多、水量調(diào)節(jié)合理、過濾吸收充分的效果。

如圖1-4所示，一種高效削減徑流污染物的螺旋式下凹式綠地，包括螺旋式下凹式綠地1 和擋水過濾墻2，擋水過濾墻2為倒圓臺形，螺旋式下凹式綠地1包括螺旋式植物帶3和底部植物帶4。螺旋式下凹式綠地1設(shè)計標(biāo)高低于周邊路面250mm，螺旋式植物帶3與下凹式綠地底部植物帶4上種植有水生植物，所選用的水生植物為氮、磷吸收能力強，水質(zhì)凈化能力高的水生美人蕉和水芹。

設(shè)計螺旋式植物帶3每半圈的垂直坡度為8°～10°。此處螺旋式植物帶3每半圈的垂直坡度設(shè)計為10°，由于重力作用，當(dāng)上游地表徑流與雨水流經(jīng)該螺旋式下凹式綠地時，均將以螺旋式植物帶為運動軌跡進行螺旋式的過流與下滲，螺旋式植物帶3能通過延長來水滲流路徑與滲流時間，來提高下凹式綠地對上游徑流污染物的削減能力；

下凹式綠地底部植物帶4下回填高300mm的具有良好滲透性的人工回填土壤層10，在人工回填土壤層10下，回填高度為30mm的砂粒層11，砂粒層11下面為石料層12，石料層 12從上至下依次為沸石層7、陶粒層6、礫石層5的3層，每層石料厚度均為40mm，不同材質(zhì)的填料之間鋪設(shè)無紡?fù)凉げ級|層9或者在砂粒層11和石料層12之間鋪設(shè)無紡?fù)凉げ級|層 9，針刺無紡布與PE膜復(fù)合土工布，規(guī)格有一布一膜，二布一膜，主要原材料是要用滌綸短纖維針刺無紡布，PE膜通過復(fù)合而成，主要用途是防滲，PE膜復(fù)合土工布使水流經(jīng)過，針刺土無紡布具有杰出的導(dǎo)水功用，它能夠土體內(nèi)部構(gòu)成排水通道，將土體布局內(nèi)剩余液體和氣體外排。同時使兩種不同材料間不流失。在石料層12底部布置兩根垂直向排水管8，當(dāng)天然來水過大，下凹式綠地積水無法及時下滲時，可通過排水管8及時排除，提高了下凹式綠地的使用期限及環(huán)境適應(yīng)性。

擋水過濾墻2為由沿半徑方向外側(cè)到內(nèi)側(cè)依次設(shè)置的礫石層5、和/或陶粒層6、沸石層7 組成的2～3層的石粒層濾墻。本方案使用從外而內(nèi)依次由礫石層5、陶粒層6、沸石層7組成，每層厚度均為20mm，孔隙率最大的礫石層5位于最外側(cè)，孔隙率最小的沸石層7位于最內(nèi)側(cè)，陶粒層6居于兩者之中，當(dāng)上游污染徑流進入下凹式綠地時先經(jīng)過倒圓臺形擋水過濾墻 2，通過三種材料粒徑與孔隙率均不同的石料層，對污染徑流進行層層過濾，先攔截大粒徑固體污染物，防止濾墻被污染物堵塞，再逐步過濾小粒徑污染物，最終污染徑流流入下凹式綠地植物帶對污染物進行進一步的攔截與過濾。沿半徑方向在沿水流入滲方向的下游側(cè)的半倒圓臺形擋水過濾墻上沿母線和直徑方向均勻分布有9個排水管8，當(dāng)天然來水過大導(dǎo)致下凹式綠地中積水不能及時下滲時，可通過排水管將積水及時排除，提高了下凹式綠地的使用期限及環(huán)境適應(yīng)性。

擋水過濾墻2在沿水流入滲方向均勻分布有排水管8。排水管8選用HDPE透水波紋管。所述的排水管8選用直徑為50mm的HDPE透水波紋管，管口設(shè)有濾網(wǎng)，用于攔截大型污染物防止排水管堵塞，與軟式彈簧排水管相比，HDPE透水波紋管耐腐蝕更高，同時雙波紋結(jié)構(gòu)有效的提高了排水管的抗壓強度，排水系統(tǒng)不會受外界壓力變形而影響排水。

在該螺旋式下凹式綠地削減徑流污染的過程中，倒圓臺形擋水過濾墻2對徑流污染物進行初步攔截，在礫石層5、陶粒層6、沸石層7的三層作用下，倒圓臺形擋水過濾墻2對氨氮去除率達70％左右，同時能吸附55％左右的氮磷；螺旋式植物帶通過延長滲流路徑來提高該下凹式綠地的貯存水量與水生植物美人蕉和水芹對徑流污染物的削減率，經(jīng)該螺旋式植物帶的地表徑流氮磷去除率達65％左右。

實施例2

如圖1-4所示，一種高效削減徑流污染物的螺旋式下凹式綠地，包括螺旋式下凹式綠地1 和擋水過濾墻2，擋水過濾墻2為倒圓臺形，螺旋式下凹式綠地1包括螺旋式植物帶3和底部植物帶4。螺旋式下凹式綠地1設(shè)計標(biāo)高低于周邊路面250mm，螺旋式植物帶3與下凹式綠地底部植物帶4上種植有水生植物，所選用的水生植物為氮、磷吸收能力強，水質(zhì)凈化能力高的水生美人蕉和鳶尾。

設(shè)計螺旋式植物帶3每半圈的垂直坡度為8°～10°。此處螺旋式植物帶3每半圈的垂直坡度設(shè)計為8°，由于重力作用，當(dāng)上游地表徑流與雨水流經(jīng)該螺旋式下凹式綠地時，均將以螺旋式植物帶為運動軌跡進行螺旋式的過流與下滲，螺旋式植物帶3能通過延長來水滲流路徑與滲流時間，來提高下凹式綠地對上游徑流污染物的削減能力；

下凹式綠地底部植物帶4下回填高200mm的具有良好滲透性的人工回填土壤層10，在人工回填土壤層10下，回填高度為30mm的砂粒層11，砂粒層11下面為石料層12，石料層 12從上至下依次為沸石層7、礫石層5的2層，每層石料厚度均為40mm，不同材質(zhì)的填料之間鋪設(shè)無紡?fù)凉げ級|層9或者在砂粒層11和石料層12之間鋪設(shè)無紡?fù)凉げ級|層9，針刺無紡布與PE膜復(fù)合土工布，規(guī)格有一布一膜，二布一膜，主要原材料是要用滌綸短纖維針刺無紡布，PE膜通過復(fù)合而成，主要用途是防滲，PE膜復(fù)合土工布使水流經(jīng)過，針刺土無紡布具有杰出的導(dǎo)水功用，它能夠土體內(nèi)部構(gòu)成排水通道，將土體布局內(nèi)剩余液體和氣體外排。同時使兩種不同材料間不流失。在石料層12底部布置兩根垂直向排水管8，當(dāng)天然來水過大，下凹式綠地積水無法及時下滲時，可通過排水管8及時排除，提高了下凹式綠地的使用期限及環(huán)境適應(yīng)性。

擋水過濾墻2為由沿半徑方向外側(cè)到內(nèi)側(cè)依次設(shè)置的礫石層5、和/或陶粒層6、沸石層7 組成的2～3層的石粒層濾墻。本方案使用從外而內(nèi)依次由礫石層5、沸石層7組成，每層厚度均為22mm，孔隙率最大的礫石層5位于最外側(cè)，孔隙率最小的沸石層7位于最內(nèi)側(cè)，當(dāng)上游污染徑流進入下凹式綠地時先經(jīng)過倒圓臺形擋水過濾墻2，通過三種材料粒徑與孔隙率均不同的石料層，對污染徑流進行層層過濾，先攔截大粒徑固體污染物，防止濾墻被污染物堵塞，再逐步過濾小粒徑污染物，最終污染徑流流入下凹式綠地植物帶對污染物進行進一步的攔截與過濾。沿半徑方向在沿水流入滲方向的下游側(cè)的半倒圓臺形擋水過濾墻上沿母線和直徑方向均勻分布有6個排水管8，當(dāng)天然來水過大導(dǎo)致下凹式綠地中積水不能及時下滲時，可通過排水管將積水及時排除，提高了下凹式綠地的使用期限及環(huán)境適應(yīng)性。

擋水過濾墻2在沿水流入滲方向均勻分布有排水管8。排水管8選用HDPE透水波紋管。所述的排水管8選用直徑為60mm的HDPE透水波紋管，管口設(shè)有濾網(wǎng)，用于攔截大型污染物防止排水管堵塞，與軟式彈簧排水管相比，HDPE透水波紋管耐腐蝕更高，同時雙波紋結(jié)構(gòu)有效的提高了排水管的抗壓強度，排水系統(tǒng)不會受外界壓力變形而影響排水。

在該螺旋式下凹式綠地削減徑流污染的過程中，倒圓臺形擋水過濾墻2對徑流污染物進行初步攔截，在礫石層5、沸石層7的作用下，倒圓臺形擋水過濾墻2對氨氮去除率達60％左右，同時能吸附50％左右的氮磷；螺旋式植物帶通過延長滲流路徑來提高該下凹式綠地的貯存水量與水生植物美人蕉和鳶尾對徑流污染物的削減率，經(jīng)該螺旋式植物帶的地表徑流氮磷去除率達60％左右。

以上示意性地對本發(fā)明創(chuàng)造及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，在不背離本發(fā)明的精神或者基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此，權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)限制所涉及的權(quán)利要求。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本專利的保護范圍。此外，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，在元件前的“一個”一詞不排除包括“多個”該元件。產(chǎn)品權(quán)利要求中陳述的多個元件也可以由一個元件通過軟件或者硬件來實現(xiàn)。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。