一种海绵城市的渗排水方法与流程

1.本发明涉及水环境生态工程修复领域，e01/c100，具体涉及一种海绵城市的渗排水方法。


背景技术：

2.海绵城市，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”。从生态系统服务出发，通过跨尺度构建水生态基础设施，并结合多类具体技术建设水生态基础设施，是海绵城市的核心。透水路面是海绵城市道路建设中的关键之一，具有缓解城市热岛效应、续存和排通及净化雨水的优势和功能，具有良好的应用前景。
3.cn214459290u公开了一种彩色透水沥青路面，有效提高路面的透水效率和透水效果，同时还能在保持路面紧密舒适的同时，起到良好的防滑作用，提高路面的安全系数；但是此技术忽略了透水沥青路面力学性能的问题。
4.cn207047637u公开了一种海绵城市陶瓷渗水砖，渗水砖通过在砖体层的底部设有至少一个拱形槽，该拱形槽与防滑底层之间形成用于收容渗水的收容腔体，并且在整个透水砖上设有多个贯穿防滑底层、砖体层以及防滑面层的渗水孔，通过渗水孔雨水可以快速的从渗水孔到渗水砖下方的土地中，若水流量较大，收容腔体具有暂时蓄水的功能，从而提高透水效果；但是忽略了所收集的雨水中含有的污染物如总氮(tn)、总磷(tp)、固体悬浮物(ss)等如何去除这一问题，对水的利用率不高。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本技术发明了一种海绵城市的渗排水方法，其特征在于，构建渗滤地面；所述渗滤地面自下而上由地基层、碎石层、透水层、透水路面组成，所述地基层下方设置有蓄水池，蓄水池内部的水可以抽出再利用。
6.通过构建透水、滤水和蓄水的一体化系统，更好地收集并处理雨水，所构建的渗滤地面表现出优秀的渗水、抗压、耐磨、防滑以及环保美观多彩、舒适易维护和吸音减噪等特点，有效缓解了城市热岛效应，让城市路面不再发热。
7.所述透水路面采用沥青混合料或再生骨料透水砖，优选为再生骨料透水砖。
8.透水沥青材料在使用的过程存在遇高温和稳定性不足的问题，高温时受挤压容易形变，吸水后其粘结力和结构强度都会收到不良影响；再生骨料透水砖由混凝土实体部分骨架及一系列连通的孔隙组成，是具有透气、透水性多孔结构的混凝土，不仅可满足路用混凝土物理力学性能要求，还能满足环境生态方面的透水性要求，减少路面积水，维持地下水资源平衡，使渗滤地面表现出优秀的渗水、抗压和耐磨性能，另一方面，再生骨料透水砖堆砌的路面环保美观多彩、舒适易维护。在一种优选的实施例中，采用再生骨料透水砖的透水路面其抗压能力为采用透水沥青材料的1.75倍，透水系数是后者的1.2倍，展现了较好的渗水和抗压性能。
9.所述再生骨料透水砖由混凝土、废旧橡胶颗粒、纤维、再生骨料及掺杂剂组成，所述掺杂剂为凝聚硅灰或高炉矿渣粉。其中混凝土和再生骨料提供透水砖的实体骨架部分，废旧橡胶颗粒是一种疏水性弹性材料，被混凝土包裹后促进再生骨料与混凝土界面的粘结，也有助于提高混凝土强度；纤维与基体材料之间的界面黏结性强，具有弹性模量高、分散性好，握裹力好等优点，掺入混凝土中可减弱由于应力作用导致的开裂现象，增强透水砖强度；掺杂剂主要发挥粘结性能；以上物质的结合提高了透水砖的综合性能，进一步提高渗滤地面的渗水、抗压、耐磨、防滑和吸音减噪等特点。
10.按重量份计，所述再生骨料透水砖中混凝土占透水砖总重30％-55％，废旧橡胶颗粒占透水砖总重1.5％-3％，纤维占透水砖总重0.5％-2％，再生骨料占透水砖总重30％-55％，掺杂剂占透水砖总重8-12％。
11.所述废旧橡胶颗粒粒径为0.5-3mm，纤维为聚丙烯腈纤维，其长度为40-55mm，再生骨料粒径为5-20mm。
12.三个物质的粒径及用量的多少决定了透水砖内部的孔隙率，影响透水性和力学性能，通过限定合适的用量，提高透水砖的透水性和力学强度，实现雨水的快速下渗，有效减少路面径流量。特别是当再生骨料透水砖中混凝土占透水砖总重的40％，废旧橡胶颗粒粒径为3mm，用量占透水砖总重的2％，纤维为聚丙烯腈纤维，长度为48mm，其用量占透水砖总重的0.8％，再生骨料粒径为10mm，其用量占透水砖总重的47.2％，掺杂剂为凝聚硅灰，其用量占透水砖总重的10％时，对于再生骨料透水砖所铺设的透水路面，其抗压强度可为35mpa，透水系数为1.7mm/s，地表温度降低8℃，地面湿度增加35％，除有效收集雨水并缓解城市热岛效应外，还使渗滤地面保持了很好的抗压性能。
13.所述透水层由混凝土和多孔透水材料组成；所述多孔透水材料为废弃木材或废弃炉渣，优选为废弃炉渣。
14.废弃木材内部充满了细胞壁和细胞腔，细胞的结构通道使其自身具有一定的孔隙率和渗透性，用作多孔透水材料时具有很好的透水性，并且对水体中的物质有一定的吸收作用，但长期浸水会影响其耐久性和抗生物败坏性能；废弃炉渣是多孔碱性物质，能用做过滤材料除去沸水中的油污或固体杂质等，对雨水进行预处理，另外主要成分为无机化合物，具有优异的耐水性，更合适用作透水层的多孔透水材料。
15.所述碎石层为水泥碎石，所述地基层由石灰、粉煤灰和土组成。
16.所述地基层中石灰、粉煤灰和土的重量比为10-15：20：60，地基层上方为均具有一定孔隙的碎石层、透水层和透水路面，通过限定地基层组分的重量比，提高地基层的物理强度，进而提升渗滤地面的抗压能力和稳定性。
17.所述蓄水池上方设置过滤层，过滤层厚度为60-100cm，所述过滤层包括沸石层、蛭石层、椰壳活性炭层和硅藻土层，所述沸石层中沸石粒径为5-10mm，蛭石层中蛭石粒径为40-80目，椰壳活性炭层中椰壳活性炭粒径为10-30目，硅藻土层中硅藻土粒径为200-300目。利用四个过滤层的层层吸附作用，有效降低了初期雨水中的ss、codcr、tn和tp含量。此点可通过实施例1和对比例3加以证实：对比例3中蓄水池上方不加过滤层，实施例1中，过滤层自上而下包括沸石层、硅藻土层、椰壳活性炭层和蛭石层，每层厚度均为15cm，沸石层中沸石粒径为5mm，蛭石层中蛭石粒径为60目，椰壳活性炭层中椰壳活性炭粒径为30目，硅藻土层中硅藻土粒径为200目时，去除了雨水中的76％的ss、87％的codcr、79.6％的tn和83％
的tp。
18.本技术中发明的一种海绵城市的渗排水方法具有优秀的渗水、抗压、耐磨性能，并对初期雨水中的ss、codcr、tn和tp等污染物具有良好的去除效果，在实现雨水快速下渗的同时，可以蓄水并对雨水进行处理，提高雨水利用率，此方法可应用于持续性降雨或干旱城市的道路铺设。
19.有益效果：
20.本技术的海绵城市表现出优秀的渗水、抗压、耐磨、防滑以及环保美观多彩、舒适易维护和吸音减噪等特点，有效缓解了城市热岛效应，让城市路面不再发热；并且本技术的海绵城市路面对初期雨水中的ss、codcr、tn和tp等污染物具有良好的去除效果，同时可以实现雨水的快速下渗，有效减少路面径流量，整个监测过程中路面无积水现象产生。
具体实施方式
21.实施例
22.实施例1：
23.一种海绵城市的渗排水方法，其中所构建的渗滤地面自下而上由地基层、碎石层、透水层、透水路面组成，所述地基层下方设置有蓄水池，蓄水池内部的水可以抽出再利用。
24.透水路面采用再生骨料透水砖，由混凝土、废旧橡胶颗粒、纤维、再生骨料及掺杂剂组成，其中混凝土占透水砖总重的40％，废旧橡胶颗粒粒径为3mm，用量占透水砖总重的2％，纤维为聚丙烯腈纤维，长度为48mm，其用量占透水砖总重的0.8％，再生骨料粒径为10mm，其用量占透水砖总重的47.2％，所述掺杂剂为凝聚硅灰，其用量占透水砖总重的10％；再生骨料透水砖长为220mm，宽为110mm，高为70mm，铺设一层。
25.再生骨料透水砖的制备过程如下：
26.(1)将废旧橡胶颗粒、纤维、再生骨料、掺杂剂加入混凝土中混合均匀；
27.(2)将上述混合均匀的拌合料装入模具中，振动挤压成型，压力为2.5mpa，处理时间为40s；
28.(3)在(25
±
2)℃的条件下养护24h后，将透水砖放入温度(20
±
2)℃、相对湿度95％以上的标准养护箱中养护28天。
29.透水层由混凝土和废弃炉渣组成，两者重量比为1：1，透水层厚度为10cm。
30.碎石层为水泥碎石，粒径为11mm，碎石层厚度为10cm。
31.地基层由石灰、粉煤灰和土组成，石灰、粉煤灰和土的重量比为12：20：60，地基层厚度为13cm。
32.所述蓄水池上方设置过滤层，所述过滤层厚度为60cm，过滤层自上而下包括沸石层、硅藻土层、椰壳活性炭层和蛭石层，每层厚度均为15cm，沸石层中沸石粒径为5mm，蛭石层中蛭石粒径为60目，椰壳活性炭层中椰壳活性炭粒径为30目，硅藻土层中硅藻土粒径为200目。
33.实施例2
34.一种海绵城市的渗排水方法，其中所构建的渗滤地面自下而上由地基层、碎石层、透水层、透水路面组成，所述地基层下方设置有蓄水池，蓄水池内部的水可以抽出再利用。
35.透水路面采用再生骨料透水砖，由混凝土、废旧橡胶颗粒、纤维、再生骨料及掺杂
剂组成，其中混凝土占透水砖总重的30.5％，废旧橡胶颗粒粒径为3mm，用量占透水砖总重的3％，纤维为聚丙烯腈纤维，长度为48mm，其用量占透水砖总重的1.5％，再生骨料粒径为10mm，其用量占透水砖总重的55％，所述掺杂剂为凝聚硅灰，其用量占透水砖总重的10％；再生骨料透水砖长为220mm，宽为110mm，高为70mm,铺设一层。
36.再生骨料透水砖的制备过程同实施例1。
37.透水层由混凝土和废弃木材组成，两者重量比为1：1，透水层厚度为10cm。
38.碎石层为水泥碎石，粒径为11mm，碎石层厚度为10cm。
39.地基层由石灰、粉煤灰和土组成，石灰、粉煤灰和土的重量比为15：20：60，地基层厚度为13cm。
40.所述蓄水池上方设置过滤层，所述过滤层厚度为60cm，过滤层自上而下包括沸石层、硅藻土层、椰壳活性炭层和蛭石层，每层厚度均为15cm，沸石层中沸石粒径为5mm，蛭石层中蛭石粒径为60目，椰壳活性炭层中椰壳活性炭粒径为30目，硅藻土层中硅藻土粒径为200目。
41.实施例3
42.一种海绵城市的渗排水方法，其中所构建的渗滤地面自下而上由地基层、碎石层、透水层、透水路面组成，所述地基层下方设置有蓄水池，蓄水池内部的水可以抽出再利用。
43.透水路面采用再生骨料透水砖，由混凝土、废旧橡胶颗粒、纤维、再生骨料及掺杂剂组成，其中混凝土占透水砖总重的55％，废旧橡胶颗粒粒径为3mm，用量占透水砖总重的2％，纤维为聚丙烯腈纤维，长度为48mm，其用量占透水砖总重的0.8％，再生骨料粒径为10mm，其用量占透水砖总重的32.2％，所述掺杂剂为凝聚硅灰，其用量占透水砖总重的10％；再生骨料透水砖长为220mm，宽为110mm，高为70mm，铺设一层。
44.再生骨料透水砖的制备过程同实施例1。
45.透水层由混凝土和废弃炉渣组成，两者重量比为1：1，透水层厚度为10cm。
46.碎石层为水泥碎石，粒径为11mm，碎石层厚度为10cm。
47.地基层由石灰、粉煤灰和土组成，石灰、粉煤灰和土的重量比为12：20：60，地基层厚度为13cm。
48.所述蓄水池上方设置过滤层，所述过滤层厚度为60cm，过滤层自上而下包括沸石层、硅藻土层、椰壳活性炭层和蛭石层，每层厚度均为25cm，沸石层中沸石粒径为10mm，蛭石层中蛭石粒径为40目，椰壳活性炭层中椰壳活性炭粒径为15目，硅藻土层中硅藻土粒径为200目。
49.对比例1：
50.与实施例1区别在于，透水路面采用透水沥青混合涂料代替再生骨料透水砖，透水沥青混合涂料铺设厚度为70mm。
51.对比例2：
52.与实施例1区别在于透水砖中不添加纤维。
53.对比例3：
54.与实施例1区别在于蓄水池上方不设置过滤层。
55.原材料信息：
56.聚丙烯腈纤维：延伸率≥15％，购自天怡工程纤维；凝聚硅灰购自郑州吉兴微硅
粉；再生骨料购自廊坊辉日新型建材，lc-5.0型；椰壳活性炭购自安徽兴恒环保科技。
57.性能测试方法
58.1.抗压强度试验：使用tya-2000a压力试验机，试验方法按照gb/t 50081-2019《混凝土力学性能试验方法标准》执行，透水路面抗压测试结果见表2。
59.2.透水系数试验：根据cjj/t 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》附录a规定进行，透水路面透水系数测试结果见表2。
60.3.路面温湿度检测仪：路格l93温湿度检测仪，计算地表和空气的温湿度差值，测试结果见表1。
61.4.蓄水池中雨水的tn和tp含量测试：分别按照gb 11894-89和gb 11893-89规定进行，测试结果见表1。
62.5.ss含量测试：过滤后105℃烘干2h称重，测试结果见表1。
63.6.cod测试：禾工科仪ct-1plus多功能全自动电位滴定仪，测试结果见表1。
64.根据三个实施例选取3个试验路段铺设生态型路面模型，对铺设路面模型进行连续监测(2019.6月-2019.8月)，在降雨15min后，取实施例蓄水池内的雨水和现有道路雨水进行污染物监测。
65.性能测试结果：
66.表1
[0067][0068]
表2
[0069]