CN111255042B - 浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雨水控制和雨水利用领域，公开了一种浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池及工作方法。该生态树池包括：浮子、弃流排水沟和配水区，弃流排水沟一端设有入流口，另一端与污水管道连通，弃流排水沟的底面设有与浮子相适配的第一通孔，弃流排水沟的下方和配水区设有滞蓄空间，浮子设置于滞蓄空间内，浮子能够在第一通孔内上下移动，且浮子的上表面与弃流排水沟底面平齐或高于弃流排水沟底面。其工作方法基于浮子实现自动弃流，降雨结束后可自动复位，无需人工操作，高效弃流，有效解决了径流初期污染物可能导致树池运行中堵塞、对乔本植物损害，以及融雪径流对设施运行的影响等问题。

Description

浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池及工作方法

技术领域

本发明涉及雨水控制和雨水利用技术领域，特别是涉及一种浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池及工作方法。

背景技术

城市雨水径流携带大量不同类型污染物，其是威胁城市水环境质量的关键因素之一。大量研究表明，对于道路、屋面等源头汇水面径流而言，其污染物初期冲刷现象通常较为明显。也就是说这类汇水面的径流污染物的初期浓度显著高于径流后期，在径流初期较少的体积中携带了占整场降雨较大比例的污染负荷。因此，如能对初期雨水径流污染进行有效控制，可极为经济、高效地控制径流污染，进而为保障城市水环境质量提供重要支撑。如何实现对初期雨水的有效控制，研究和实践中通常采用体积控制和流量控制两种方式。体积控制即对径流产生初期的一定径流体积(一般可理解对应其汇水面的固定降雨量)进行控制；而流量控制即采用弃流管、渠对雨水径流的全过程弃流某一固定流量的径流(包括径流初期污染浓度较高径流和中后期污染水平较低的径流)。

两种方法各有优点和相应的局限性，对于体积控制，通常需要专门设置特定构筑物来储存一定体积的初期径流，虽然可以保证仅弃流径流初期污染水平较高的初期雨水，且弃流效率高，但通常为保证对初期雨水污染的有效控制，即使按照2～3mm初期降雨量来确定弃流池规模，弃流设施体积仍较大，会有较大的空间需求，尤其是对面积较大的汇水面，如大型公共建筑屋面、多幅道路等。较大的空间需求一定程度上限制了基于体积控制的初期弃流设施的应用；对于流量控制，弃流通过预设弃流管(渠)实现弃流，俗称“小管弃流”。弃流装置对空间需求小，且无需初期雨水弃流的储存设施，但这种方式的最大问题是对雨水径流全过程弃流，径流中后期污染水平较低的径流也将被弃流排放，弃流效率不能得到有效保障。更为严重的是，目前初期雨水弃流无论采用哪种方式，弃流后的雨水径流排放至污水管道，进而最终进入污水处理厂，如果将径流中后期污染程度较低的径流弃流至污水管道，最终进入污水处理厂，低浓度进水将会严重影响污水处理厂的运行效能(因污染物浓度低，碳源不足，影响污水厂生物处理工艺的运行)。综合以上，如何实现对初期雨水径流的高效弃流，是本领域亟待解决的关键问题。

生态树池，作为一种典型城市雨水控制利用技术措施，也是目前海绵城市建设中的常用技术措施。对于生态树池而言，如何有效控制道路初期径流污染，实现初期雨水径流的高效弃流，也是本领域亟待解决的关键问题。目前已经公开的基于初期雨水和融雪径流弃流技术的生态树池，尽管可实现对初期雨水和融雪径流一定程度的污染控制效果，但存在以下一种或几种问题：1)对于初期径流和融雪径流的弃流方式大多采用人工的方式，耗费大量人力，增加运行维护成本；2)并未有效解决单一采用容积控制或流量控制实现初期雨水弃流的局限性，弃流效率和初期径流污染控制效率不高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例的目的是提供一种浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池及工作方法，以解决现有技术中生态树池存在的耗费大量人力，增加运行维护成本和效率不高的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池，包括：浮子、弃流排水沟和配水区，所述弃流排水沟一端设有入流口，另一端与污水管道连通，所述弃流排水沟的底面设有第一通孔，且所述第一通孔与所述浮子相适配，所述弃流排水沟的下方设有与其连通的滞蓄空间，所述配水区下方设有与其连通的滞蓄空间，所述浮子设置于所述弃流排水沟下方的所述滞蓄空间内，所述浮子能够在所述第一通孔内上下移动，且所述浮子的上表面与所述弃流排水沟底面平齐或高于所述弃流排水沟底面；当所述浮子的上表面与所述弃流排水沟顶部平齐时，所述浮子的横截面与所述弃流排水沟的横截面相适配，雨水径流从所述入流口进入，随后漫流通过所述弃流排水沟并进入所述配水区；当所述浮子的上表面与所述弃流排水沟底部平齐，或当所述浮子的上表面未超过所述弃流排水沟横截面断面的设定高度时，所述弃流排水沟内的雨水径流排放至污水管道。

其中，所述生态树池还包括溢流区和格栅，所述溢流区的顶部与所述配水区的顶部连通，且所述格栅竖直设置于所述溢流区与所述配水区之间。

其中，所述生态树池还包括第一穿孔排水板和第二穿孔排水板，所述第一穿孔排水板和所述第二穿孔排水板表面均设有多个第二通孔，所述第一穿孔排水板水平设于所述配水区的底部，所述第二穿孔排水板水平设于所述溢流区的底部，所述格栅竖直设置于所述第一穿孔排水板和所述第二穿孔排水板之间。

其中，所述生态树池还包括弧形导流板，所述弧形导流板竖向连接于所述第一穿孔排水板的上表面，且位于所述第一穿孔排水板的侧面，所述弧形导流板的一端朝向所述弃流排水沟延伸，所述弧形导流板的另一端朝向所述第二穿孔排水板延伸。

其中，所述生态树池还包括净水区、树池种植区和集中入口，所述集中入口的一端设于所述第二穿孔排水板的侧面并与所述第二穿孔排水板上方连通，所述集中入口的另一端与所述净水区连接，所述树池种植区位于所述净水区内。

其中，所述生态树池还包括出流区和溢流口，所述溢流口的一端设于所述溢流区的侧面并与所述溢流区连通，且所述溢流口的高程高于所述集中入口的高程，所述溢流口的另一端与所述出流区连接，所述出流区与雨水管道连接。

其中，所述生态树池还包括穿孔排水管，所述穿孔排水管水平设置于所述树池种植区的下方，所述穿孔排水管周侧设有多个第三通孔，所述穿孔排水管的一端与所述出流区连通。

其中，所述生态树池还包括轨道、突块和制动片，所述突块设置于所述浮子的外周侧，所述轨道竖向固定于所述第一通孔的内周侧，所述突块对应匹配嵌入所述轨道内，且所述轨道和所述突块之间可相对滑动，所述制动片设置于所述弃流排水沟的顶部。

本发明还公开了一种如本发明的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池的工作方法，包括：

当没有降雨时，所述浮子位于所述弃流排水沟下方的所述滞蓄空间内，且所述浮子的上表面与所述弃流排水沟底面平齐；

当降雨量小于或等于所述弃流排水沟的最大过流能力时，雨水从所述入流口进入到所述弃流排水沟，并从所述污水管道排出；

当降雨量大于所述弃流排水沟的最大过流能力时，雨水径流漫流通过所述弃流排水沟并进入所述配水区，渗透至所述配水区下方的种植土层和砂石层；

当降雨淹没所述种植土层进入所述滞蓄空间后，所述浮子由于浮力上浮，并从所述第一通孔中逐渐上升，最终所述浮子的上表面与所述弃流排水沟顶面平齐，从而阻挡雨水从所述弃流排水沟排至所述污水管道。

其中，还包括溢流区、净水区和出流区：

当降雨量大于所述弃流排水沟的最大过流能力时，雨水径流漫流通过所述弃流排水沟，依次流向所述配水区和所述溢流区，并通过所述溢流区的集中入口进入到所述净水区中的树池种植区；

当降雨量持续加大，所述滞蓄空间内的水位上升，当水位超过溢流口位置时，从所述溢流口流向所述出流区，并通过雨水管道排出；

当降雨结束，所述滞蓄空间滞蓄的雨水径流通过所述树池种植区渗透，净化后雨水径流排入穿孔排水管，最终进入雨水管道；随着所述滞蓄空间内的水位下降，所述浮子下降，恢复降雨前初始状态。

(三)有益效果

本发明实施例提供的一种浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池及工作方法，基于降雨程度，通过浮子的自动复位，来控制初期雨水的自动弃流，即当初期降雨量较小时，雨水通过弃流排水沟排入污水管道弃流，当中后期降雨量较大时，淹没弃流排水沟进入配水区储存；持续降雨，雨水进入滞蓄空间，使得浮子上浮并阻断弃流排水沟的流路，此时不再弃流；当降雨停止或逐渐减小时，滞蓄空间雨水水位下降，浮子下沉，弃流排水沟可重新发挥作用进行弃流。本发明解决了传统基于体积控制和基于流量控制的初期弃流设施的局限性，既避免了采用体积控制时对初期雨水储存空间的需求，同时也有效解决了采用流量控制时对降雨中后期污染水平较低径流“无效”弃流的问题，可对污染水平较高初期雨水径流进行高效的弃流。设施通过浮子实现自动控制，一场降雨后，浮子自动复位，无需人工操作，大大降低设施后期运行维护需求；通过高效弃流，实现道路汇水面径流初期颗粒态污染物浓度较高的径流或融雪径流弃流至污水管道，有效解决了径流初期污染物可能导致树池运行中堵塞、对乔本植物损害，以及融雪径流对设施运行的影响等问题。

附图说明

图1为本发明实施例的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池的俯视图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为图1的C-C剖面图；

图5为图1的D-D剖面图；

图6为本发明实施例的第一穿孔排水板、第二穿孔排水板和弃流排水沟的水流流向示意图；

图7为本发明实施例的滞蓄空间内部水流流向示意图；

图8为图2的水流流向示意图；

图9为图5的水流流向示意图；

图10为没有降雨或小雨时的浮子位置示意图；

图11为中雨时的浮子位置示意图；

图12为大雨时的浮子位置示意图。

附图标记：

1：入流口；2：弃流排水沟；3：浮子；4：连接外框；5：制动片；6：污水管道；7：第一穿孔排水板；8：第一穿孔排水板圈；9：格栅；10：第二穿孔排水板；11：第二穿孔排水板圈；12：集中入口；13：滞蓄空间；14：种植土层；15：砂石层；16：穿孔排水管；17：出流井；18：雨水管道；19：溢流口；20：第一盖板；21：第一盖板圈；22：第二盖板；23：第二盖板圈；24：第三盖板；25：第三盖板圈；26：第四盖板；27：第四盖板圈；28：树池种植保护框；29：树池种植保护框圈；30：树池外壁；31：配水区；32：溢流区；33：出流区；34：净水区；35：树池种植区；36：横梁；37：混凝土层；38：弧形导流板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图9所示，本发明实施例公开了一种浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池，包括：浮子3、弃流排水沟2和配水区31，弃流排水沟2一端设有入流口1，另一端与污水管道6连通，弃流排水沟2的底面设有第一通孔，且第一通孔与浮子3相适配，弃流排水沟2的下方设有与其连通的滞蓄空间13，配水区31下方设有与其连通的滞蓄空间13，浮子3设置于弃流排水沟2下方的滞蓄空间13内，浮子3能够在第一通孔内上下移动，且浮子3的上表面与弃流排水沟2底面平齐或高于弃流排水沟2底面；当浮子3的上表面与弃流排水沟2顶部平齐时，浮子3的横截面与弃流排水沟2的横截面相适配，雨水径流从入流口1进入，随后漫流通过弃流排水沟2并进入配水区31；当浮子3的上表面与弃流排水沟2底部平齐，或当浮子3的上表面未超过弃流排水沟2横截面断面的设定高度时(该设定高度应不高于弃流排水沟2横截面断面的1/3高度)，弃流排水沟2内的雨水径流排放至污水管道6，实现初期雨水的弃流。

具体地，本实施例中的生态树池的底层结构包括由下至上的混凝土层37、砂石层15和种植土层14，其中出流区33不具有该底层结构，出流区33为出流井17结构。滞蓄空间13是整个树池中种植土层14的上部空间，主要功能是滞流和储蓄部分中后期雨水径流。种植土层14位于浮子3的下方，种植土层14功能是种植乔本植物以及利用土壤介质净化雨水径流，种植土层14的内部填料可根据实际工程需要，填充不同类型过滤材料和种植土。砂石层15位于种植土层14的下方。混凝土层37为整个树池提供支撑，形式上可采用现场砖砌并水泥砂浆抹面，或采用一体成型结构，材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯。

入流口1为树池接纳地表径流的进水结构。在道路应用时，通常为道路一侧路缘石开口。入流口1高程与道路同高或者略低于城市道路高程，主要目的是为了便于有效收集城市道路雨水径流，使雨水径流由入流口1进入生态树池中。

弃流排水沟2是生态树池初期雨水弃流功能实现的重要构件。其一端连接入流口1，另一端连接污水管道6。弃流排水沟2与入流口1连接的一端的高程不高于入流口1处高程，保证初期雨水径流和融雪径流可汇入弃流排水沟2。弃流排水沟2的另一端连接污水管道6，其高程需保证弃流径流可顺利排入污水管道6。弃流排水沟2形式上可采用现场砖砌并水泥砂浆抹面，或采用一体成型结构，材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯等。污水管道6的主要功能是排出弃流的初期雨水径流和融雪径流。

浮子3设置于弃流排水沟2的水平位置的中段(即入流口1与污水管道6之间)，浮子3的形状为长方体、圆柱体或椭圆柱体。在非降雨期，浮子3位于弃流排水沟2正下方的种植土层14表面，浮子3上表面与弃流排水沟2沟底面持平；在降雨期，降雨持续一段时间后，当种植土层14含水量达到饱和含水量时，种植土层14上方滞蓄空间13开始蓄水，滞蓄空间13存储的雨水径流逐渐累积，浮子3在浮力大于其自身重力时浮起，直至浮子3上表面与弃流排水沟2顶平齐为止，阻断弃流排水沟2中的水流，此时弃流排水沟2停止向污水管道6弃流；降雨逐渐减小至结束，入流减少至完全停止，滞蓄空间13储存径流的水位也在逐渐降低，浮子3随水位高度的减小而逐渐下降，直至浮子3完全下落到种植土层14表面，弃流排水沟2再次恢复其弃流功能。浮子3可采用聚氯乙烯等塑料材质，中空或实心结构，保证其按照设计要求浮起即可。

配水区31为实体容器的内部区域，其主要的功能是将弃流后的中后期雨水径流渗透排入滞蓄空间13和种植土层14。

本实施例中的第一通孔的形状与浮子3的形状相同，第一通孔的尺寸略大于浮子3的尺寸，保证浮子3能够通过第一通孔，且第一通孔与浮子3之间的缝隙小于1mm，在保证浮子3上下浮动的前提下尽量采用较低值，可在第一通孔与浮子3之间设置防水防漏材料，避免雨水从缝隙之间漏入至滞蓄空间13和种植土层14中。

当浮子3的上表面与弃流排水沟2顶部平齐时，浮子3能够完全截住弃流排水沟2中水流通向污水管道6，即此时浮子3能够完全覆盖住弃流排水沟2的横截面。优选地，弃流排水沟2的横截面选为矩形，而浮子3的形状也为长方体，第一通孔的形状也为矩形，浮子3从第一通孔中上升至弃流排水沟2的顶部时，由于浮子3的阻碍作用，雨水无法从弃流排水沟2通过进入到污水管道6中，此时，已进入弃流排水沟2(且在入流口1和浮子3之间)的少量雨水径流暂时存储在弃流排水沟2内，从入流口1进入的雨水径流将漫流通过弃流排水沟2进入配水区31；待降雨结束，滞蓄空间13滞蓄的雨水径流水位下降，浮子3回落至初始状态，之前暂时储存在入流口1和浮子3之间段弃流排水沟2的少量初期雨水，再次经弃流排水沟弃流至污水管道6。

本发明实施例提供的一种浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池及工作方法，基于降雨程度，通过浮子3的自动复位，来控制雨水的自动弃流，即当初期降雨量较小时，雨水通过弃流排水沟2排入污水管道6弃流，当中后期降雨量较大时，淹没弃流排水沟2进入配水区31储存；持续降雨，雨水进入滞蓄空间13，使得浮子3上浮并阻断弃流排水沟2的流路，此时不再弃流；当降雨停止或逐渐减小时，滞蓄空间13雨水水位下降，浮子3下沉，弃流排水沟2可重新发挥作用进行弃流。本发明解决了传统基于体积控制和基于流量控制的初期弃流设施的局限性，设施通过浮子3实现自动控制，一场降雨后，浮子3自动复位，无需人工操作，大大降低设施后期运行维护需求；通过高效弃流，实现道路汇水面径流初期颗粒态污染物浓度较高的径流或融雪径流弃流至污水管道6，有效解决了径流初期污染物可能导致树池运行中堵塞、对乔本植物损害，以及融雪径流对设施运行的影响等问题。

其中，本实施例的生态树池还包括溢流区32和格栅9，溢流区32的顶部与配水区31的顶部连通，且格栅9竖直设置于溢流区32与配水区31之间。本实施例中的溢流区32设于配水区31的旁边，格栅9具有网格，用于分隔配水区31和溢流区32，主要截留入流径流中大颗粒悬浮物和漂浮物。格栅9可采用铸铁或不锈钢或聚氯乙烯等材质制成。

其中，本实施例的生态树池还包括第一穿孔排水板7和第二穿孔排水板10，第一穿孔排水板7和第二穿孔排水板10表面均设有多个第二通孔，第一穿孔排水板7水平设于配水区31的底部，第二穿孔排水板10水平设于溢流区32的底部，格栅9竖直设置于第一穿孔排水板7和第二穿孔排水板10之间，格栅9的底部与第一穿孔排水板7的顶部和第二穿孔排水板10的顶部平高。具体地，本实施例的第一穿孔排水板7和第二穿孔排水板10可为一体结构，材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯。第一穿孔排水板7和第二穿孔排水板10通过其第二通孔将弃流后的中后期雨水径流分散渗透排入配水区31和溢流区32的滞蓄空间13，保证均匀布水、避免雨水径流冲刷土壤层，其中第一穿孔排水板7和第二穿孔排水板10通过格栅9连通，即雨水通过第一穿孔排水板7的第二通孔进入到滞蓄空间13，多余无法排出的水通过格栅9过滤后通入到第二穿孔排水板10，由其第二通孔进入到滞蓄空间13。进一步地，还包括用于固定第一穿孔排水板7的第一穿孔排水板圈8和用于固定第二穿孔排水板10的第二穿孔排水板圈11，第一穿孔排水板圈8位于配水区31内部、且位于种植土层14的上方，第二穿孔排水板圈11位于溢流区32内部、且位于种植土层14的上方。

其中，本实施例的生态树池还包括弧形导流板38，弧形导流板38竖向连接于第一穿孔排水板7的上表面，且位于所述第一穿孔排水板7的侧面，弧形导流板38的一端朝向弃流排水沟2延伸，弧形导流板38的另一端朝向第二穿孔排水板10延伸。本实施例中通过弧形导流板38对水流起到引流的作用，具体地，将水流从第一穿孔排水板7引流至第二穿孔排水板10。

其中，本实施例的生态树池还包括净水区34、树池种植区35和集中入口12，集中入口12的一端设于第二穿孔排水板10的侧面并与第二穿孔排水板10上方连通，集中入口12的另一端与净水区34连接，树池种植区35位于净水区34内。本实施例中树池种植区35用于栽种树，溢流区32中的水通过集中入口12排至净水区34，给净水区34中的树池种植区35提供水源。具体地，集中入口12的底部与第二穿孔排水板10的底部平齐，让雨水径流流入到净水区34中。净水区34的主要功能是滞留和储蓄以及净化雨水径流。树池种植区35位于净水区34内部，主要作用是净化雨水径流，过滤径流中的污染物，储蓄、下渗一部分雨水径流，渗透的径流通过穿孔排水管16收集到出流区33，接入雨水管道18排出。

其中，本实施例的生态树池还包括出流区33和溢流口19，溢流口19的一端设于溢流区32的侧面并与溢流区32连通，且溢流口19的高程高于集中入口12的高程，溢流口19的另一端与出流区33连接，出流区33与雨水管道18连接。在本实施例中当溢流区32中的雨水储存过多时，即当滞蓄空间内的水位上升至超过溢流口19位置时，雨水直接从溢流口19中排出至出流区33，以便及时排出超过生态树池滞蓄能力的雨水径流，保证排水安全。

其中，本实施例的生态树池还包括穿孔排水管16，穿孔排水管16水平设置于树池种植区35的下方，穿孔排水管16周侧设有多个第三通孔，穿孔排水管16的一端与出流区33连通。具体地，穿孔排水管16为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯材料制成，其表面用透水土工布等材料包裹,防止大颗粒物质进入穿孔排水管16,布置于砂石层15中将渗透的雨水径流收集通入到出流区33中，通过雨水管道18统一排出。出流区33中的雨水径流包括溢流区32的溢流口19排出的雨水径流和穿孔排水管16排出的雨水径流。穿孔排水管16的主要功能是收集树池中下渗的雨水径流，并将径流排放到出流区33，出流区33设置出流井17，出流井17的主要功能是收集穿孔排水管16中的雨水径流，同时收集溢流口19溢流的径流，雨水管道18主要功能是排出出流井17中收集的雨水径流。出流井17形式上可采用现场砖砌并水泥砂浆抹面，或采用一体成型结构，材质为铸铁或不锈钢或聚氯乙烯等。

其中，本实施例的生态树池还包括轨道、突块和制动片5，突块设置于浮子3的外周侧，轨道竖向固定于第一通孔的内周侧，突块对应匹配嵌入轨道内，即轨道和突块形状、大小和设置位置均相匹配，使得突块可嵌入轨道内，在轨道和突块之间涂抹润滑油，使得轨道和突块之间可相对滑动且雨水不会从两者的缝隙漏入到滞蓄空间13内，制动片5设置于弃流排水沟2的顶部。本实施例中轨道的上端固定在第一通孔的顶部，下端位于滞蓄空间13并向种植土层14方向延伸，但不与种植土层14连接，使得轨道可竖直固定在滞蓄空间13内，该轨道的形状与浮子3形状相同，通过突块与轨道之间的滑动设置，可保证浮子3的自动复位移动。本实施例的轨道和突块组合构成了附图中的连接外框4，该连接外框4处于浮子3与第一通孔之间，制动片5的主要功能是在浮子3上表面上浮至与弃流排水沟2顶部同一高程时制动，保证浮子3在上下滑动过程中不会发生移位。

其中，还包括盖板组件和盖板圈组件，盖板组件包括第一盖板20、第二盖板22、第三盖板24和第四盖板26，盖板圈组件包括第一盖板圈21、第二盖板圈23、第三盖板圈25和第四盖板圈27。第一盖板20位于出流区33，为出流井17的盖板。第一盖板圈21位于出流区33，为出流井17板圈，用于支撑第一盖板20。第二盖板22位于溢流区32，为第二穿孔排水板10的盖板。第二盖板圈23位于溢流区32，为第二盖板22的板圈，用于支撑第二盖板22。第三盖板24位于配水区31，为第一穿孔排水板7的盖板。第三盖板圈25位于配水区31，为第三盖板24的板圈，用于支撑第三盖板24。第四盖板26位于净水区34，为净水区34上方的盖板。第四盖板圈27位于净水区34，为第四盖板26的板圈，用于支撑第四盖板26。

其中，还包括树池种植保护框28，其设置于树池种植区35上方。主要功能是用于保护乔本植物，防止行人踩踏，从而改变土壤性质，使树池表面土壤结板，使树池的渗透过滤性能降低，影响树池中植物的生长。树池种植保护框28高程上与第四盖板26平齐，树池种植保护框28可采用聚氯乙烯或铸铁或不锈钢材质中的一种制成。

其中，还包括树池种植保护框圈29，其设置于树池种植保护框28下方，主要功能是支撑树池种植保护框28。

其中，还包括树池外壁30，其是整个树池的外边缘，可采用现场砖砌并水泥砂浆抹面，或采用一体成型结构，材质为铸铁或不锈钢等。

其中，还包括横梁36，横梁36连接于树池外壁30与各个盖板圈之间，其主要是为板圈提供支撑，材质为铸铁或不锈钢等。

如图10至图12所示，本发明还公开了一种如上述实施例的生态树池的工作方法，包括：

当没有降雨时，浮子3位于弃流排水沟2下方的滞蓄空间13内，且浮子3的上表面与弃流排水沟2底面平齐；

当降雨量小于或等于弃流排水沟2的最大过流能力时，雨水从入流口1进入到弃流排水沟2，并从污水管道6排出。

具体地，如图10所示，非雨天时，浮子3位于种植土层14上方，浮子3顶部与弃流排水沟2底部持平，此时为初始状态。

当降雨量大于弃流排水沟2的最大过流能力时，雨水径流漫流通过弃流排水沟2并进入配水区31，渗透至配水区31下方的种植土层14和砂石层15。

具体地，如图10所示，当降雨较小时，降雨产流后，初期污染较重的雨水径流通过弃流排水沟2排入污水管道6。随着降雨持续，初期雨水排出树池，树池入流口1流量增加，超过弃流排水沟2的最大过流能力时，雨水径流将通过入流口1漫流通过弃流排水沟2，进入第一穿孔排水板7区域，通过第二通孔，径流分散进入滞蓄空间13并通过种植土层14下渗。但由于降雨量较小，还未能在种植土上层(即滞蓄空间13)蓄水，浮子3此时处于种植土层14上方，浮子3顶部与弃流排水沟2底部持平，仍为初始状态。

当降雨淹没种植土层14进入滞蓄空间13后，浮子3由于浮力上浮，并从第一通孔中逐渐上升，最终浮子3的上表面与弃流排水沟2顶面平齐，从而阻挡雨水从弃流排水沟2排至污水管道6。

具体地，如图11所示，随着降雨持续，种植土层14含水量达到饱和时，雨水径流开始在种植土层14的上部空间(即滞蓄空间13)开始蓄水，随着滞蓄空间13内部水位逐渐上升，当浮力大于浮子3自身重力时，浮子3通过突块按照既定轨道向上浮起，直至滞蓄空间13内部水位不再上升时为止，浮子3停止滑动，但未到达弃流排水沟2的顶部，此时制动片5未发挥作用，但浮子3已发挥一定的阻隔弃流排水沟2水流的作用。降雨逐渐减小至结束，入流减少至完全停止，滞蓄空间13的水位逐渐下降至种植土层14表面，浮子3随着水位线下降也逐渐下落至种植土表层，浮子3复位至初始状态。

如图12所示，当降雨较大时，降雨产流后初期径流通过弃流排水沟2排放至污水管道6；随着降雨持续，进入树池入流口1流量增加，超过弃流排水沟2最大流量时，雨水入流将通过入流口1漫流通过弃流排水沟2，进入第一穿孔排水板7区域，种植土层14含水量达到饱和时，雨水径流开始在种植土层14的上部空间(即滞蓄空间13)开始蓄水，当浮子3的浮力大于其自身重力时，浮子3通过突块与轨道的配合关系向上滑动，随着滞蓄空间13内部水位不断上升，浮子3也不断的向上滑动，当滞蓄空间13的水位上升到一定高度时，浮子3接触到制动片5，浮子3不再上浮，此时浮子3的上表面与弃流排水沟2顶部持平。随着降雨量持续，入流量持续增加，超过第一穿孔排水板7的第二通孔的排水能力，径流携带大颗粒污染物和漂浮垃圾等进入格栅9区域，径流经过格栅9进入溢流区32，通过第二穿孔排水板10和集中入口12进入滞蓄空间13，而大颗粒污染物和漂浮垃圾等被格栅9拦截在第一穿孔排水板7区域。

其中，还包括溢流区32、净水区34和出流区33：

当降雨量大于弃流排水沟2的最大过流能力时，雨水径流漫流通过弃流排水沟2，依次流向配水区31和溢流区32，并通过溢流区32的集中入口12进入到净水区34中的树池种植区35；

当降雨量持续加大，滞蓄空间13内的水位上升，当水位超过溢流口19位置时，从溢流口19流向出流区33，并通过雨水管道18排出；

当降雨结束，滞蓄空间13滞蓄的雨水径流通过树池种植区35渗透，净化后雨水径流排入穿孔排水管16，最终进入雨水管道18；随着滞蓄空间13内的水位下降，浮子3沿轨道下降，恢复降雨前初始状态，实现自动复位。

具体地，初期弃流后径流通过集中入口12、第一穿孔排水板7和第二穿孔排水板10进入滞蓄空间13，并渗透进入种植土层14、砂石层15，经过滤净化后收集进入穿孔排水管16，进而集中排放到出流井17。

随着降雨持续，当滞蓄空间13达到最大滞蓄能力，雨水径流继续汇入，此时径流经过格栅9拦截后，通过溢流口19溢流至出流井17，最后汇入雨水管道18。后期降雨逐渐减小至结束，入流减少至完全停止，滞蓄空间13的水位逐渐下降至种植土层14表面，浮子3随着水位线下降也逐渐下落至种植土表层，浮子3复位至初始状态。

第一盖板20、第二盖板22、第三盖板24和第四盖板26均可以在非降雨时间开启，进行生态树池的运行维护工作，通常可在1-2场大雨后，开启第三盖板24，集中清理通过格栅9拦截的大颗粒污染物和漂浮垃圾，第一盖板20、第二盖板22和第四盖板26可根据运行维护需要，一个雨季前后各开启一次进行必要的清淤、检查和维护工作。

值得注意的是：以上“小雨”、“中雨”和“大雨”可依据当地降水条件确定，图10至图12的“小雨水位线”、“中雨水位线”和“大雨水位线”为示意，实际不同降雨条件的水位线通过当地降雨量、树池规模和承接道路汇水面的大小等因素确定。

以上仅为以降雨为实例，融雪径流的工作方法与降雨的工作方法类似，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池，其特征在于，包括：浮子、弃流排水沟和配水区，所述弃流排水沟一端设有入流口，另一端与污水管道连通，所述弃流排水沟的底面设有第一通孔，且所述第一通孔与所述浮子相适配，所述弃流排水沟的下方设有与其连通的滞蓄空间，所述配水区下方设有与其连通的滞蓄空间，所述浮子设置于所述弃流排水沟下方的所述滞蓄空间内，所述浮子能够在所述第一通孔内上下移动，且所述浮子的上表面与所述弃流排水沟底面平齐或高于所述弃流排水沟底面；当所述浮子的上表面与所述弃流排水沟顶部平齐时，所述浮子的横截面与所述弃流排水沟的横截面相适配，雨水径流从所述入流口进入，随后漫流通过所述弃流排水沟并进入所述配水区；当所述浮子的上表面与所述弃流排水沟底部平齐，或当所述浮子的上表面未超过所述弃流排水沟横截面断面的设定高度时，所述弃流排水沟内的雨水径流排放至污水管道；

所述生态树池还包括溢流区和格栅，所述溢流区的顶部与所述配水区的顶部连通，且所述格栅竖直设置于所述溢流区与所述配水区之间；

所述生态树池还包括第一穿孔排水板和第二穿孔排水板，所述第一穿孔排水板和所述第二穿孔排水板表面均设有多个第二通孔，所述第一穿孔排水板水平设于所述配水区的底部，所述第二穿孔排水板水平设于所述溢流区的底部，所述格栅竖直设置于所述第一穿孔排水板和所述第二穿孔排水板之间。

2.根据权利要求1所述的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池，其特征在于，所述生态树池还包括弧形导流板，所述弧形导流板竖向连接于所述第一穿孔排水板的上表面，且位于所述第一穿孔排水板的侧面，所述弧形导流板的一端朝向所述弃流排水沟延伸，所述弧形导流板的另一端朝向所述第二穿孔排水板延伸。

3.根据权利要求1所述的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池，其特征在于，所述生态树池还包括净水区、树池种植区和集中入口，所述集中入口的一端设于所述第二穿孔排水板的侧面并与所述第二穿孔排水板上方连通，所述集中入口的另一端与所述净水区连接，所述树池种植区位于所述净水区内。

4.根据权利要求3所述的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池，其特征在于，所述生态树池还包括出流区和溢流口，所述溢流口的一端设于所述溢流区的侧面并与所述溢流区连通，且所述溢流口的高程高于所述集中入口的高程，所述溢流口的另一端与所述出流区连接，所述出流区与雨水管道连接。

5.根据权利要求4所述的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池，其特征在于，所述生态树池还包括穿孔排水管，所述穿孔排水管水平设置于所述树池种植区的下方，所述穿孔排水管周侧设有多个第三通孔，所述穿孔排水管的一端与所述出流区连通。

6.根据权利要求1所述的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池，其特征在于，所述生态树池还包括轨道、突块和制动片，所述突块设置于所述浮子的外周侧，所述轨道竖向固定于所述第一通孔的内周侧，所述突块对应匹配嵌入所述轨道内，且所述轨道和所述突块之间可相对滑动，所述制动片设置于所述弃流排水沟的顶部。

7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池的工作方法，其特征在于，包括：

当没有降雨时，所述浮子位于所述弃流排水沟下方的所述滞蓄空间内，且所述浮子的上表面与所述弃流排水沟底面平齐；

当降雨量小于或等于所述弃流排水沟的最大过流能力时，雨水从所述入流口进入到所述弃流排水沟，并从所述污水管道排出；

当降雨量大于所述弃流排水沟的最大过流能力时，雨水径流漫流通过所述弃流排水沟并进入所述配水区，渗透至所述配水区下方的种植土层和砂石层；

当降雨淹没所述种植土层进入所述滞蓄空间后，所述浮子由于浮力上浮，并从所述第一通孔中逐渐上升，最终所述浮子的上表面与所述弃流排水沟顶面平齐，从而阻挡雨水从所述弃流排水沟排至所述污水管道。

8.根据权利要求7所述的浮子自动控制初期雨水弃流的生态树池的工作方法，其特征在于，还包括溢流区、净水区和出流区：

当降雨量大于所述弃流排水沟的最大过流能力时，雨水径流漫流通过弃流排水沟，依次流向所述配水区和所述溢流区，并通过所述溢流区的集中入口进入到所述净水区中的树池种植区；

当降雨量持续加大，所述滞蓄空间内的水位上升，当水位超过溢流口位置时，从所述溢流口流向所述出流区，并通过雨水管道排出；

当降雨结束，所述滞蓄空间滞蓄的雨水径流通过所述树池种植区渗透，净化后雨水径流排入穿孔排水管，最终进入雨水管道；随着所述滞蓄空间内的水位下降，所述浮子下降，恢复降雨前初始状态。

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