PP塑料雨水收集模塊充分儲存水源_道路雨洪資源蓄集再利用系統(tǒng)技術(shù)，為實現(xiàn)道路雨水收集再利用、有效提高收集雨水水質(zhì)，也為綠化植物的生長提供良好的水源目標(biāo)。
道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)采用聚丙烯PP塑料雨水收集模塊充分儲存水源，為后續(xù)系統(tǒng)的“自由呼吸”提供基礎(chǔ)。PP雨水收集模塊的孔隙率為90％~95％，并采取雙層土工布和防水膜的分層布設(shè)進行防滲，種植土和綠化植物設(shè)施采用30cm的種植土厚度，保證了雨水資源的集蓄和供給的動態(tài)平衡。
PP塑料雨水收集模塊具有水資源集蓄、供給動態(tài)平衡調(diào)整功能和截污功能，可高效集蓄路面優(yōu)質(zhì)雨水和有效控制雨水對土壤及地下水的污染。改系統(tǒng)為雨水的高效再利用提供了條件和新方法，為區(qū)域雨洪資源高效管理利用提供了新途徑。
雨洪資源利用是指通過自然過程或人類活動過程對天然降水進行收集和利用的過程，包括雨洪資源自然利用和雨洪資源集蓄利用2個方面。雨洪資源自然利用是指天然降水未收到人工干預(yù)，自然降入下墊面，通過土壤入滲直接被植物吸收利用的過程。雨洪資源集蓄利用是指采取工程措施對雨洪水進行收集。蓄存和調(diào)節(jié)利用的水力工程。雨水、洪水資源集蓄利用等工程在人類發(fā)展歷史上源遠流長，其主要是使用工程措施高效集流、蓄水對雨洪資源進行調(diào)控，以便能夠更加高效地實現(xiàn)雨洪的資源化，并進行后續(xù)利用，實現(xiàn)資源的可持續(xù)、高效循環(huán)發(fā)展。按照供水、用水戶的不同，雨洪資源的集蓄利用可以分為農(nóng)業(yè)雨洪集蓄利用和城鎮(zhèn)雨洪集蓄利用2個部分。
城鎮(zhèn)道路及建筑物周圍大多是不滲水的地面結(jié)構(gòu)，為美化城鎮(zhèn)，在道路中央、邊坡、服務(wù)區(qū)等區(qū)域設(shè)置綠化區(qū)。“水”是公路中央分隔帶、邊坡、服務(wù)區(qū)等綠化區(qū)植物生長所必須的，如果沒有水灌溉，植物將不可能成活，公路生態(tài)景觀美化等綠化工程更無法實現(xiàn)，而另一方面“水”又是公路諸多病害的主要自然因素，到了雨季，大量的雨水誘發(fā)了一系列諸如路基沉陷、沖刷、坍塌、翻漿以及路面松散、剝落、龜裂、錯臺、斷裂等公路病害。協(xié)調(diào)好水資源在綠化需水和公路水毀的矛盾，是我們必須面對且急需解決的問題，對于建立水資源持續(xù)利用、經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的區(qū)域開發(fā)治理與管理模式意義重大。
1、常用道路雨水生態(tài)收集利用措施
目前，使用較為普遍的道路雨水生態(tài)收集利用措施主要有：下凹式綠地、滲透式植被潛溝、排滲一體化系統(tǒng)和生態(tài)邊溝系統(tǒng)等措施。
1.1下凹式綠地
下凹式綠地是指綠地低于周邊地面的綠地，使周圍地面徑流流入其中，利用綠地良好的入滲性能增加入滲量，減少排水。該系統(tǒng)由綠地、建筑、硬化路面、排水系統(tǒng)4大要素共同構(gòu)成，綠地在其中占據(jù)核心地位。其豎向設(shè)計格局為：綠地在整個系統(tǒng)中的高程最低，建筑及路面等硬化面的高程高于綠地，排水系統(tǒng)設(shè)置在綠地中，設(shè)置高程低于硬化路面但高于綠地。下凹式綠地的儲滲能力的主要影響因素是土壤的入滲率。入滲速率過大容易造成雨水在到達地下水區(qū)位之前沒有足夠的停留時間得到凈化，入滲速率過小使集蓄在綠地內(nèi)的雨水停留時間過長，在滲透區(qū)出現(xiàn)厭氧環(huán)境，而長時間的厭氧環(huán)境對綠地植物和微生物的截留轉(zhuǎn)化都是有害的。
1.2滲透式植被淺溝
滲透式植被淺溝主要設(shè)置在建筑物及圍墻間面積狹小地帶，集水區(qū)面積相對下凹式綠地較小。在服務(wù)區(qū)圍墻和建筑物、道路之間較小回水流域，可與場地排水系統(tǒng)構(gòu)成一個整體，還可以部分或全部替代小范圍的雨水管系。滲透式植被淺溝可以起到的滲濾雨水的作用，通過重力流收集處理徑流雨水。當(dāng)雨水流經(jīng)植草排水溝時，在沉淀、過濾、滲透、吸收及生物降解等共同作用下，徑流中的部分污染物得到去除，達到消減徑流水量和徑流污染控制的目的。它是一種生態(tài)型的雨水收集、輸送和凈化措施。滲透式植草排水溝適合地下水位相比較低的地區(qū)選用。由于滲透式排水溝輸送徑流的能力受到土壤滲透力的影響，因此集水區(qū)面積不宜太大。
1.3滲排一體化系統(tǒng)
滲排一體化系統(tǒng)是采用滲透管、滲透檢查井等設(shè)施，兼具雨水滲透、儲存、收集、排放多重功效，是一種綜合性雨水利用設(shè)施。滲排一體化系統(tǒng)與傳統(tǒng)的雨水排放系統(tǒng)相比其設(shè)計的原則是完全不同的，傳統(tǒng)的雨水排放系統(tǒng)是收集雨水手盡快的排入市政管網(wǎng)，而滲排一體化系統(tǒng)是利用其中的滲透、截留調(diào)蓄能力，盡量消減雨水量、補充地下水，實現(xiàn)雨水的資源化及綜合利用、節(jié)約用水，同時可以消減雨水洪峰能力，減緩市政排水壓力，優(yōu)化區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。系統(tǒng)中的雨水分為3個部分：
（1）通過滲透管及滲透檢查井入滲
（2）儲存在周圍砂石層、滲透管及滲透檢查內(nèi)
（3）雨水量較大超出儲存容積及滲透能力后從系統(tǒng)中排出至雨水處理、貯水裝置及回用系統(tǒng)。
1.4生態(tài)邊溝
生態(tài)邊溝是將原來的漿砌邊溝及邊坡碎落臺、部分土路肩合并，設(shè)置成一種淺碟型的明溝，在溝底平鋪石料、石渣，設(shè)置滲水盲管，上覆土工布、回填土、種植草皮、噴播植草防護，從而起到了排水與環(huán)保綠化的作公路通過設(shè)置淺碟形植草生態(tài)邊溝，一方面可以讓高速公路排水與雨水處理相結(jié)合，使地下水和徑流及時排走，在輸水排水的過程中，通過植被的作用對徑流進行處理，既做到了排水增加路基的穩(wěn)定性和路面的耐久性，又滿足了路面徑流水質(zhì)處理的需求，另一方面淺碟形生態(tài)邊溝在滿足排水功能的前提下，增加了生態(tài)和環(huán)保功能，提高了行車的安全性和舒適性。
上述雨洪資源收集利用生態(tài)系統(tǒng)雖然解決了雨水收集的部分問題，但存在的主要問題有：
（1）雨水由綠化帶滲入路基而造成部分路基損毀
（2）污染物隨雨水入滲，污染地下水
（3）雨水污染物無法去除，雨水水質(zhì)不能達到植物正常生長的要求
（4）在降水量較大時，雨水無法迅速排除
（5）投入較大，對于半干旱地區(qū)的適應(yīng)性較差
（6）整個收集系統(tǒng)投入運行之后不能達到動態(tài)平衡，運行后期需要較多的管理手段，后續(xù)需要的調(diào)試措施較多。
2、生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)技術(shù)
針對傳統(tǒng)公路雨水收集系統(tǒng)，“生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)”克服了傳統(tǒng)雨洪資源收集利用系統(tǒng)地缺點，系統(tǒng)模擬了原生的“地下水地表水相互補給”、轉(zhuǎn)化供給植物生長、自由調(diào)節(jié)的收集利用公路原本浪費流失的水資源，用于植物的綠化灌溉，有效的解決了損毀路基、污染地下水的問題，投入和風(fēng)險較低，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水資源保障提供技術(shù)支撐，為區(qū)域雨洪資源高效管理利用提供了新途徑。
2.1生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)工作流程
“生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)”是一種設(shè)置在道路中央和邊緣的能將雨水儲存和生態(tài)利用的蓄集利用系統(tǒng)。根據(jù)半干旱的氣候特征、土壤特點、地形地貌特征，在原有城鎮(zhèn)道路的基礎(chǔ)之上，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種自動調(diào)整水資源集蓄與供給的動態(tài)平衡方式，省去后續(xù)的調(diào)試麻煩、最大限度地低成本、高效率地收集公路路面雨水，而且能夠保證所收集的雨水具有較高的水質(zhì)，與此同時，有效地防止了雨水由綠化帶滲入而造成的路基損毀問題，為實現(xiàn)公路雨洪資源高效、優(yōu)質(zhì)、低價再利用提供了可能。生態(tài)水箱技術(shù)為我單位知識產(chǎn)權(quán)所有專利技術(shù)，在選擇適宜的上部植物情況下，可現(xiàn)在我所科技技示范圍園區(qū)擴大規(guī)模試點示范，待調(diào)試至穩(wěn)定之后（使用年限為30a）可進行大規(guī)模推廣應(yīng)用，推廣應(yīng)用前景廣闊。
生態(tài)水箱式城鎮(zhèn)道路雨水蓄集利用系統(tǒng)設(shè)置于城鎮(zhèn)道路的中間和邊緣，底部土層夯實。雨水通過攔污柵進行初步凈化，凈化后的雨水進入儲水裝置，儲水裝置將雨水儲存，由于種植土的毛管作用吸收利用儲水裝置中的水，完成了雨水的高效蓄集和利用。系統(tǒng)模擬了天然地下水儲水環(huán)境以及地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡機制，最終達到雨水自動集蓄、供給綠化植物生長的動態(tài)平衡模式。路面上的雨水通過路面1％~1.5％的自然坡度到達攔污設(shè)施處，通過蓄水通道進入聚丙烯PP塑料雨水收集模塊將雨水儲存，雨水在收集模塊中相當(dāng)于是地下潛水層，再通過上層種植土的毛管作業(yè)供給植物生長，達到自動供給植物需水的目的。根據(jù)道路雨水資源的水質(zhì)特點，生態(tài)水箱系統(tǒng)中的攔污柵可隔離雨水中的樹葉、垃圾、油類和懸浮固體等初期污染物，經(jīng)過攔污柵、進水通道之后進入儲水設(shè)施的雨水得到第一次凈化，儲水設(shè)施中的雨水資源再通過上部種植土的毛管作業(yè)再次到達植物根系的雨水又得到第二次凈化，經(jīng)檢測，道路雨水水質(zhì)污染指標(biāo)的最大值可達到COD=412mg/1,BODs=72mg/1,SS=813mmol/l，通過2次物理凈化后的雨水水質(zhì)經(jīng)估算污染物指標(biāo)可減少45％以上，說明兩次物理凈化后的雨水資源可完全滿足上部植物生長的水質(zhì)需求。
2.2生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容
生態(tài)水箱式道路雨水蓄集利用系統(tǒng)設(shè)置在道路中央和邊緣，并優(yōu)先道路高近低呈1％~1.5％的自然坡度。生態(tài)水箱式道路雨水蓄集利用系統(tǒng)（圖2）底部土層夯實，并在其上設(shè)置儲水裝置，儲水裝置的地面和側(cè)面由內(nèi)到外一次鋪設(shè)一層土工布、防水膜和土工布（或直接購買“兩布一膜”整體性工程材料進行鋪設(shè)），儲水裝置上方設(shè)置有種植土，種植土和儲水裝置之間鋪設(shè)有一層土工布，儲水裝置采用PP模塊雨水收集模塊儲水，它的孔洞可儲存雨水，攔污柵采用鋼制結(jié)構(gòu)與路面平齊，方便清潔并利用路面的坡度將雨水導(dǎo)入攔污柵出。攔污柵與儲水裝置之間通過蓄水通道連接，蓄水通道入口為矩形或者正方形，結(jié)合路面實際徑流量，間隔一定距離布設(shè)，采用混凝土或磚砌結(jié)構(gòu)均可。種植土的側(cè)面砌筑有路緣石。路面上的雨水可通過其他途徑被消耗，大部分雨水通過攔污柵，隔離了雨水中的污染物，優(yōu)質(zhì)的雨水通過蓄水通道進入PP塑料雨水收集模塊將雨水儲存，雨水在收集模塊中相當(dāng)于是地下潛水曾，再通過上層種植土的毛管作用供給植物生長，達到自動供給植物需水的目的，降雨量大，PP塑料雨水收集模塊蓄滿水后，由于生態(tài)水箱式道路雨水蓄集利用系統(tǒng)比路面高出10cm，雨水可通過路面排水設(shè)施排出，不會對生態(tài)水箱式道路雨水蓄集利用系統(tǒng)造成破壞，保證了其抗沖擊能力和運行的穩(wěn)定性。
儲水裝置為PP塑料雨水收集模塊，它具有良好的抗壓性能，可有效增長生態(tài)水箱系統(tǒng)的使用壽命。PP塑料雨水收集模塊空隙率為90％~95％，儲水空間較大，可以充分的儲存水源，通過上層種植土的毛管作用將儲水裝置中儲存的水資源根據(jù)植物需水情況進行供給，為后續(xù)生態(tài)水箱系統(tǒng)的“自由呼吸”提供基礎(chǔ)，且不受微生物、細菌和瀝青等物的影響，是一種良好的儲水設(shè)施。PP雨水收集模塊（材質(zhì)為再生環(huán)保聚丙烯）具有良好的耐寒、耐熱性能，耐溫范圍為-30~120°C，承重為22~55t/m2，可充分適應(yīng)半干旱區(qū)的極端氣候條件。在儲水裝置和上層種植土之間鋪設(shè)一層土工布，防止上層種植土散落入儲水裝置，且不影響種植土的毛管作用，同時，克服了儲水裝置內(nèi)部的泥沙淤積問題，有效防止了儲水裝置中的泥沙淤積。儲存了優(yōu)質(zhì)雨水的儲水裝置，在無降水的干旱時候可通過種植土的毛管作用向上面種植的綠化植物供水，自己調(diào)節(jié)供水量，達到雨水蓄集和利用的動態(tài)平衡和自動調(diào)整，省去了綠化植物的灌溉水，尤其在半干旱地區(qū)，降雨量分配不均，且常以暴雨的形式出現(xiàn)的氣候，生態(tài)水箱式道路雨水蓄集利用系統(tǒng)的優(yōu)勢和實用性就顯得尤為明顯。生態(tài)水箱系統(tǒng)建成經(jīng)過調(diào)試正常運行后，可根據(jù)植物的需水情況自動補給，免去了后續(xù)灌溉維護的工作，在后期僅需少量人工對水箱系統(tǒng)的攔污柵表面污染進行清除即可。
2.3生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)技術(shù)效益分析
生態(tài)水箱系統(tǒng)具有良好的生態(tài)和經(jīng)濟效益。系統(tǒng)的主要材料為：PP雨水收集模塊、土工膜、“兩布一膜”工程材料、鋼制攔污柵、種植土和混凝土，材料除PP雨水收集模塊之外，都為常見普通、費用較低的材料，造價較低。為了進一步降低水箱的造價，系統(tǒng)的實際施工儲存可根據(jù)安裝地點的降水量和公路路面的集水面積具體確定，主要為調(diào)整內(nèi)部儲水設(shè)施的體積大小，使儲水設(shè)施的體積達到剛好蓄滿的情況，有效減少PP雨水收集模塊地使用量，最大限度地發(fā)揮其經(jīng)濟效益。生態(tài)水箱系統(tǒng)的安裝施工工藝較為簡單和容易實現(xiàn)，只需在路面兩側(cè)（或單側(cè)）開挖矩形槽即可，水箱上部的種植植物可根據(jù)實際安裝地點的氣候和地形條件靈活選用成活率高、公路景觀性優(yōu)的植物進行載植。水箱系統(tǒng)利用收集到的優(yōu)質(zhì)雨水按照作物實際需水量、通過自身的毛細管作用供水，可省去灌溉用水和后期的復(fù)雜管護費用，一經(jīng)建成調(diào)試使用之后，便可自運行，造價和維護費用明顯低于同類型產(chǎn)品，且利用了本難以利用的雨洪資源。與此同時，項目組還在積極研發(fā)更為優(yōu)質(zhì)的儲水材料，將大幅度降低生態(tài)水箱的造價和提高其適用性。
2.4生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)越性
生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)通過浮渣隔離裝置、儲水設(shè)施、防滲設(shè)施以及種植土和綠化植物等設(shè)施完成了道路雨洪資源的高效管理、收集和利用。與傳統(tǒng)的雨洪資源收集設(shè)施相比較，其優(yōu)勢在于：
（1）“生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)”模擬地下水與地表水相互補給的原理，利用種植土的毛管作用將收集到的雨水資源進行集蓄和利用，系統(tǒng)具有自由調(diào)節(jié)的功能，可實現(xiàn)蓄和用的自由呼吸，可免去后續(xù)人工調(diào)試的麻煩。
（2）整個生態(tài)水箱系統(tǒng)的外側(cè)采取雙層土工布和防水膜的分層布設(shè)，可有效解決雨水由綠化帶滲入而造成的路基損毀的問題。
（3）生態(tài)水箱系統(tǒng)采用的攔污措施和防滲措施可充分保證集蓄的雨水的水質(zhì)，并防止污染物隨雨水入滲污染地下水的青睞。
（4）系統(tǒng)采用的儲水填充物為PP塑料雨水收集模塊，具有良好的抗壓性能，可有效增長生態(tài)水箱系統(tǒng)的使用壽命。
（5）生態(tài)水箱系統(tǒng)在設(shè)計過程中高出路基大約10cm，即使是在較大降水量的情況下，依然排水順暢，可有效解決排水不暢的問題。
（6）生態(tài)水箱系統(tǒng)可根據(jù)半干旱區(qū)的氣候和土壤情況，選擇合適的樹、草種，投入較小、適應(yīng)性較強。
結(jié)論
生態(tài)水箱式道路雨洪資源蓄集利用系統(tǒng)根據(jù)半干旱區(qū)的氣候特征，土壤特點、地形地貌特征，在原有城鎮(zhèn)道路的基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)了公路雨水收集再利用和種植植物需水、供水的動態(tài)平衡、主要包括浮渣隔離裝置、儲水設(shè)施、防滲設(shè)施以及種植土和綠化植物等設(shè)施。在儲水設(shè)施上設(shè)計浮渣隔離裝置，能控制路面帶來的樹葉、垃圾、油類和懸浮固體等污染物，能有效提高收集雨水的水質(zhì)，為綠化植物的生長提供優(yōu)良的水源。儲水設(shè)施采用PP塑料雨水收集模塊為填充物，具有良好的抗壓性能，可有效增長生態(tài)水箱系統(tǒng)的使用壽命，空隙率為90％~95％，儲水空間較大，可以充分的儲存水源，為綠化植物的生長提供充足的水源，為后續(xù)生態(tài)水箱系統(tǒng)的“自由呼吸”提供基礎(chǔ)。防滲設(shè)施采取雙層土工布和防水膜的分層布設(shè)，可有效解決雨水由綠化帶滲入而造成的路基損毀以及污染地下水的問題。種植土和綠化植物設(shè)施，采用30cm的種植土厚度，有效保證了綠化植物和儲水設(shè)施間的“自由呼吸”，保證了雨水資源的集蓄和供給的冬天平衡，與此同時，選擇適宜當(dāng)?shù)貧夂虻木G化植物提高植物的存活率和適應(yīng)性。生態(tài)水箱系統(tǒng)具有“自由呼吸”的水資源集蓄、供給動態(tài)調(diào)整平衡功能、截污功能和高效集蓄路面優(yōu)質(zhì)雨水的功能，為控制雨水對土壤及地下水的污染、實現(xiàn)雨水的高效再利用提供了條件和新的方法，在低投入、低風(fēng)險情況下，提高了半干旱區(qū)的水、土資源利用效益和對經(jīng)濟社會發(fā)展的支撐能力，為全面建設(shè)生態(tài)文明區(qū)域奠定了基礎(chǔ)，為區(qū)域雨洪資源高效管理利用提供了新途徑。
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