[发明专利]雨水双效控制的生物滞留设施内部排水系统及实现方法

说明书

本发明公开一种雨水双效控制的生物滞留设施内部排水系统及实现方法，在生物滞留设施内部增设排水管和溢流堰作为辅助排水设施，以实现对雨水径流总量调蓄和峰值流量削减的双效控制目标。并根据《海绵城市建设技术指南》中径流总量控制标准和《室外排水设计规范(2014版)》中雨水管道峰值流量控制标准，提出底部排水管和溢流堰设计流量设计步骤。根据相关水力学计算公式和湿润地区降雨特征推算得出底部排水管和溢流堰关键参数的计算方法。本方法弥补了以往仅以径流总量作为控制目标的不足，可作为南方湿润地区生物滞留设施排水系统的重要设计依据，为其他地区海绵城市设施建设提供参考。

技术领域

本发明涉及一种生物滞留设施排水系统，具体是一种针对湿润地区雨水双效控制的生物滞留设施内部排水系统及实现方法，属于雨水处理技术领域。

背景技术

城市暴雨洪涝减灾技术已经成为我国经济可持续发展中迫切要求解决的关键问题。新形势下国家大力推进的“海绵城市”建设，强调城市地表对雨水在自然循环过程中尤其是入渗过程中的自然积存、自然渗透和自然净化能力，突出城市建设的低影响开发特点。生物滞留设施是一种有效的低影响开发雨洪管理措施，一般由蓄水层、覆盖层、填料层、砾石调蓄层组成，主要通过植物(微生物)、填料的共同作用实现对雨水的调节、渗透、转输、储存和净化，近年来在国内外应用非常广泛。研究表明生物滞留系统对小降雨事件具有更好的调控效果，但对高重现期降雨的调控能力非常有限。对于降雨总量、峰值均较大的南方湿润地区，生物滞留设施下渗速率有限，可能会发生淹没、冲刷、堵塞等情况，影响其正常运行。

发明内容

发明目的：针对南方湿润地区的降雨峰高量大特征，综合考虑雨水峰值及总量双效控制目标，本发明提供一种针对湿润地区雨水双效控制的生物滞留设施内部排水系统及实现方法，对生物滞留设施通过增设排水系统来提高其渗透性能，促进雨水的入渗、截留和排放。以期为国内生物滞留系统及其他低影响开发措施的设计和施工提供理论指导和技术支撑。

技术方案：一种针对湿润地区雨水双效控制的生物滞留设施内部排水系统，在生物滞留设施中增设底部排水管和溢流堰，分别用于控制雨水总量和峰值，底部排水管主要用于雨水总量调蓄，溢流堰主要用于雨水峰值的控制；所述底部排水管设置在生物滞留设施渗透层的下方，底部排水管上设有多个开孔，开孔截面分布应沿排水管轴中心点对称均匀分布，底部排水管侧面开孔的分布应为平行于排水管轴线的均匀直线分布。排水管位于排水层中部，管上、下留有安全距离，尤其是开缝/孔的下方，垫有集料保证排水畅通。

所述溢流堰为正方形溢流堰，溢流堰设置于生物滞留设施中部或者根据实际需要进行适当调整(如设置为生物滞留设施边缘豁口进行排水，在此种情况下应保证与该设计的溢流堰排水线长度相等)。

针对底部排水管和溢流堰不同的工作性质(底部排水管侧重雨水总量调蓄，溢流堰侧重雨水峰值的控制)，采取不同的标准和计算公式对其具体尺寸进行推导。底部排水管采取《海绵城市建设技术指南》中径流总量控制标准，根据Colebrook-White公式对其管径尺寸进行推算，根据孔口公式对其孔径进行推算。溢流堰采取《室外排水设计规范(2014版)》雨水管道峰值控制标准，采取宽顶堰公式和孔口公式分别对自由出流和淹没出流条件下的溢流堰边长进行推算。最终得出底部排水管管径、孔径及溢流堰边长计算公式。

一种针对湿润地区雨水双效控制的生物滞留设施内部排水系统的实现方法，在生物滞留设施中增设底部排水管和溢流堰，分别用于控制雨水总量和峰值，底部排水管主要用于雨水总量调蓄，溢流堰主要用于雨水峰值的控制；底部排水管的作用是将下渗雨水量及时排出，此过程缓慢持续进行，注重对雨水总量的调节。溢流堰的作用是将多余雨水尤其是峰值雨水及时溢流进入雨水管道，避免对下渗层的淹没、冲刷进而造成堵塞等情况，此过程只在雨水量较大时出现，注重对雨水峰值的调节。