一种气候变化适应性雨水花园系统

技术领域

本发明属于市政施工的技术领域，尤其是涉及一种气候变化适应性雨水花园系统。

背景技术

由于全球气候变化的加剧，气温上升、降水格局变化等因素对自然生态系统和城市环境造成了严重的影响。气候变化是当今世界面临的最严峻的挑战之一，它对人类社会和自然环境造成了巨大的影响和威胁。其中，极端降水事件的频率和强度增加，导致了城市内涝、水土流失、污水溢流等问题，给城市管理和居民生活带来了严重的困难和危害。为了应对这些问题，需要采取有效的措施来增强城市的气候变化适应能力，提高城市的韧性和可持续性。

城市能像海绵一样，在应对环境变化和自然灾害等方面具有良好的“弹性”，这就是“海绵城市”的含义。它能在降雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时再把存储的水“释放”并利用。其核心是运用“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施手段，对城市雨水径流进行水量调节、峰值消减、污染减少和资源化利用。也就是说，在保证城市防涝排水安全的基础上，最大程度地实现雨水在城市区域的积蓄、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境的保护。雨水花园是城市雨洪资源管理的措施之一，是一种模仿自然生态系统的景观设计，通过植被、土壤和排水系统等元素，来收集、过滤和利用雨水，从而减少径流量、改善水质、增加生物多样性、美化环境等。它不仅可以截留雨水、削减洪峰，还可以通过土壤过滤与吸附、植物吸收、微生物反应等机制净化水质并直接补充地下水，因此雨水花园成为城市雨洪资源管理中最佳管理措施(BMPs)的一种，应用越来越广泛。雨水花园已经在许多国家和地区得到了广泛的应用和推广，被认为是一种有效的雨洪管理和城市适应气候变化的手段。

近年来，国内外对雨水花园做了大量改进研究。如CN113841600A公开了一种雨水花园智能灌溉管理系统，包括智能控制系统、末端感知系统、节水灌溉系统、水源供应系统和信息管理平台。该发明通过自动水源切换装置，进行灌溉水源的切换，充分利用现代物联网技术，优先使用雨水集蓄，城市再生水或其他灌溉用水等灌溉水源，实现节约型智慧灌溉，达到进一步循环利用雨水资源的目的。CN217204560U公开了一种基于源头控制理念的雨水花园水位自动控制系统，该实用新型涉及海绵城市建设技术领域，包括接水池和储水池、工作泵、备用泵、水位传感器以及暗管，所述接水池的下方一侧设置有与其内部相连通的接水输送槽，所述接水输送槽的另一端设置于储水池的上方，所述储水池的下侧连接有与其内部相连通的吸取管。其是基于源头控制理念的雨水花园水位自动控制系统，通过雨水花园这种LID措施，以生态化的手段从源头上收集、过滤、利用雨水，可自动控制水位。CN10206094B公开了一种适用于季风性气候的雨水花园，包括雨水花园、环绕雨水花园的环形池、对环形池内水位进行水位调节的水位调节装置、以及对环形池内水回收再利用的雨水净化回用装置，解决了目前雨水花园雨季储水的浪费、污染，旱季无雨水资源可用等问题。

现有的雨水花园设计方法主要考虑了雨水花园的功能性、美观性和经济性，而忽略了雨水花园本身也会受到气候变化的影响，如干旱、高温、暴雨等。这些影响可能导致雨水花园的植被死亡、土壤退化、排水系统堵塞等问题，从而降低雨水花园的效能和寿命。现有的雨水花园系统在适应气候变化方面还存在明显不足，如主要只考虑了干旱等，高温、暴雨等方面应对不多。

发明内容

本发明是针对常规海绵城市建设用雨水花园气候变化适应性较差的不足，尤其遇到干旱、高温、暴雨等，可能导致雨水花园的植被死亡、系统堵塞等问题，从而降低雨水花园的效能和寿命，提供一种气候变化适应性雨水花园系统，该系统使用和维护简单，适用于气候变化频率较高时，雨水花园系统稳定，去除雨水等地表径流污染效率较高，可同步脱氮除磷净化水质，是对常规雨水花园技术的改进和完善。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种气候变化适应性雨水花园系统，包括：蓄水层(1)、覆盖层(2)、种植土层(3)、人工填料(4)、砂层(5)、砾石层(6)、防水膜(7)、素土夯实(8)、穿孔排水管(9)、穿孔曝气管(10)、曝气管单向阀(11)、排水管单向阀(12)、喷淋管球阀(13)、曝气风机(14)、太阳能板及电池组件(15)、溢水管(16)、蓄水池(17)、蓄水池排空阀(18)、气体喷淋管(19)、吸水连接管(20)。雨水花园最底层为素土夯实，其上铺设一层防水膜(7)，防水膜(7)上依次设置砾石层(6)、砂层(5)、人工填料(4)、种植土层(3)、覆盖层(2)和蓄水层(1)，所述的砾石层(6)为排水层，在砾石层中设置有穿孔排水管(9)和穿孔曝气管(10)，该穿孔排水管(9)与蓄水池(17)相连，中间设有排水单向阀(12)，雨水经穿孔排水管(9)流入蓄水池(17)；所述的穿孔曝气管(10)一端埋设于砾石层(6)中，另一端分为主管和支管，其中主管连接蓄水池(17)，支管连接曝气风机(14)；穿孔曝气管(10)与曝气风机(14)之间有曝气管单向阀(11)控制水流和气流流向砾石层(6)，曝气风机(14)连接太阳能板及电池组件(15)。雨水花园边缘设有溢水管(16)，溢水管(16)管口位于蓄水层(1)上，溢水管(16)连接蓄水池(17)，蓄水池(17)底部设置蓄水池排空阀(18)。雨水花园中间竖直设置气体喷淋管(19)、吸水连接管(20)。

本雨水花园为一种气候变化适应性雨水花园系统，初期雨水地表径流污染物浓度较高，应该将其截流后单独处理或者排入市政污水管网由污水处理厂处理。初期雨水弃流井是一种优化的容积法弃流井，其容积根据6-8mm径流厚度计算降雨初期径流量。井内装有液位浮球开关，自动控制进水口阀门，当弃流井满时进水口阀门关闭，雨水直接从出水管流出。弃流井内的初期雨水通过排空管在18-24小时内缓缓流出，当井内液位低于5％时雨水出水管阀门关闭，新的一轮初期雨水再次进入弃流井，进行新的循环。对于周边无污水处理设施或污水管网的雨水花园，边缘应高于社区绿地3cm以上，绿地不会积水且便于初期雨水中的泥沙等污染物就地沉降并分解。

本雨水花园系统蓄水层(1)的底面比社区绿地低300-400mm。覆盖层(2)厚度为100-200mm，可选用卵石、树皮、腐熟纤维等的一种或多种的混合物。雨水花园的面积应为汇水面积的1/15至1/30，单个雨水花园的面积建议为20-50㎡，边坡的斜率宜为1：4。植被选择有较强适应干旱、高温、暴雨等气候，生长速度快、生物量大的植物，具有较强的碳汇能力的如紫花苜蓿、鸢尾花、美人蕉等草本或灌木植物，植被高度应在20-80cm之间。植物落叶等保留在雨水花园内，强化系统净化水质及提高系统碳汇能力。

本雨水花园系统的种植土层(3)深度300-500mm。种植土层为砂、土壤、改性蛭石、绿化废弃物的混合物。土壤为未受污染的表层土，表层土的渗透系数应大于1×10

为了提高种植土层(3)土壤的渗透性，可选用国内人工饲养较广泛的食杂性、有良好耐高温、耐干旱、耐湿和繁殖能力高的蚯蚓种类，例如赤子爱胜蚓和杜拉蚓等气候变化适应性较强的蚯蚓，它们能够改善土壤结构，增加土壤的渗水性。蚯蚓的投放密度为每平方米25-50条。植物落叶等腐败的物质是蚯蚓的食物来源，蚯蚓能够吸收重金属并对氮磷和有机物有一定的降解作用，利于水质净化。雨水花园的边缘高于社区绿地3cm且土壤厚度增加，便于降雨较多时，蚯蚓能有更多的生存空间。

本雨水花园系统种植土层下铺设人工填料(4)，厚度为600-800mm，为改性沸石、改性蛭石、改性破碎加气砖按质量比30-40:20-30:30-40混合而成。改性沸石、改性蛭石的粒径不小于2cm，改性破碎加气砖的粒径为3～5cm。其中，沸石可除氨氮、蛭石改善土壤疏松性和持水、加气砖除磷。

本雨水花园系统人工填料(4)，采用改性后的填料，可提高填料性能。改性沸石为采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)或十二烷基三甲基氯化铵(CTMAB)等阳离子表面活性剂浸泡2小时处理沸石后得到改性沸石、改性蛭石同前述的热膨胀蛭石再改性制得，即将市售热膨胀蛭石采用3wt％-5wt％的聚合氯化铝浸泡2小时后70-80℃干燥，再保温下采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)或十二烷基三甲基氯化铵(CTMAB)浸泡1小时改性处理后干燥、3wt％-5wt％的聚合氯化铝和聚合硫酸铁混合物(两者质量比为1:1)浸泡破碎的加气砖后烘干得到改性的加气砖。三种材料混合用作人工填料。

本雨水花园系统砂层(5)厚度50-100mm，选用粒径为1.0-3.0mm的粗砂，可过滤净化水质且减少堵塞，防止人工填料(4)的小颗粒堵塞下面的砾石层(6)。排水层为砾石层，厚度为200-300mm，砾石的粒径为3～5cm。在砾石层中设置有穿孔排水管(9)，管径为DN100-200mm，孔径10-15mm。排水管与蓄水池(16)相连，中间有排水单向阀(12)，雨水经穿孔排水管(9)流入蓄水池(16)，不会反向。暴雨时，水位升到溢流高度，可以通过溢水管(16)流入蓄水池(17)，溢水管(16)的管径为DN200-300mm。暴雨预警与蓄水池排空阀(18)联网，收到预警信息开阀门排空，腾出容积。雨水花园底部铺设厚度不小于1.2mm的防水膜(8)。

砾石层(6)中设置穿孔曝气管(10)，主管直径为DN40-80mm，支管直径为DN20mm，孔直径0.5-1.0cm。曝气管(10)与曝气风机(14)相连，风机由太阳能板和电池组件(15)供电。曝气管(10)与有井盖的蓄水池(16)相联，曝气风机(14)在两者之间。曝气管(10)与曝气风机(14)之间有曝气管单向阀(11)控制水流和气流流向砾石层(6)，曝气管单向阀(11)和蓄水池(16)之间有喷淋管球阀(13)控制水流量。雨水花园里的水不会经曝气管流进蓄水池(16)，减少曝气管的堵塞。当喷淋管球阀(13)关闭时，风机鼓气可以给砾石层(6)及以上部分吹气，清除堵塞孔，维持系统通畅，并为系统提供氧气，增强土壤等微生物的活性。当高温或种植土层(3)的土壤缺水甚至干旱时，喷淋管球阀(13)阀门打开时，风机产生的气体将蓄水池(16)内的雨水通过气提喷淋管(19)喷出，高温或干旱时可补充植被水分和降温，同时形成喷泉景观和提高水质净化能力。

本雨水花园系统设置有吸水连接管(20)，管径为DN30-50mm，伸入种植土层(3)内。管内为未受过污染的土壤以及粒径介于2-4mm的改性蛭石，其比例分别为50-60％和40-50％。土壤渗透系数需满足大于1×10

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明是针对上述海绵城市建设用雨水花园气候变化适应能力较弱的不足，设计的一种改进型雨水花园系统，能够应对不同气候变化对雨水花园的影响，采取相应的措施，可提高雨水花园的气候变化适应能力。该综合性的雨水花园系统，能够在不同气候变化条件下高效地管理雨水收集、利用，最大限度地利用和保护水资源，同时增强雨水花园系统对气候变化的适应性，以提升雨水花园的效能和使用寿命，促进雨水花园技术的进步。

(2)本发明是区别于其它现有的雨水花园，所用材料为改性沸石、市售热膨胀蛭石再改性后所得蛭石、改性的加气砖，可显著提高其性能，尤其是对雨水中污染物的去除。所选植物为能较强适应干旱、高温、暴雨等气候，生长速度快、生物量大的植物，具有较强的碳汇能力的紫花苜蓿、鸢尾花、美人蕉等。植物落叶等保留在雨水花园内，强化系统净化水质及提高系统碳汇能力。

(3)本发明是区别于其它现有的雨水花园，利用太阳能板及电池组件提供电源给风机，风机产生气体既可用于鼓气防治系统堵塞，同时给系统提供氧气，提高土壤等的微生物活性。更重要的是气提作用将蓄水池内的雨水通过气提喷淋管喷出补充植被水分以抵抗干旱及高温时降温。

(4)本发明是区别于其它现有的雨水花园，常规雨水花园种植土层下有土工布或砂层，界面易滋生生物膜或被悬浮物堵塞，本申请取消种植土层下的土工布或砂层，下面接人工填料层，可减少堵塞。填料下采用粗砂，可过滤净化水质且减少堵塞，防止人工填料的小颗粒堵塞下面的砾石层。

(5)本发明是区别于其它现有的雨水花园，使用了单向阀来控制水流方向，暴雨时或平时蓄水池蓄水后，雨后不会倒灌雨水花园，蓄水池储存的雨水可用于周边小区或公厕用于冲厕、及绿化等用途。暴雨预警与蓄水池排空阀联网，收到预警可自动排空，腾出容积。

(6)本发明区别于其它现有的雨水花园，在种植土层引入蚯蚓的同时，雨水花园的边缘高于社区绿地3cm且土壤厚度增加，绿地不会积水且便于初期雨水中的泥沙等污染物就地沉降并分解，且当遇暴雨时，蚯蚓有更多的生存空间。所投蚯蚓为耐高温、耐干旱、耐湿和繁殖能力高的赤子爱胜蚓和杜拉蚓等气候变化适应性较强的蚯蚓。

附图说明

图1为本发明气候变化适应性雨水花园系统的构造示意图。

其中：1：蓄水层，2：覆盖层，3：种植土层，4：人工填料，5：砂层，6：砾石层，7：防水膜，8：素土夯实，9：穿孔排水管，10：穿孔曝气管，11：曝气管单向阀，12：排水管单向阀，13：喷淋管球阀，14：曝气风机，15：太阳能板及电池组件，16：溢水管，17：蓄水池，18：蓄水池排空阀，19：气体喷淋管，20：吸水连接管。

具体实施方式

以下将通过具体实施例进一步说明本发明，但本领域技术人员应该理解，本发明具体实施例并不以任何方式限制本发明。在本发明基础上任何同等替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

如图1所示，一种气候变化适应性雨水花园系统，包括：蓄水层1、覆盖层2、种植土层3、人工填料4、砂层5、砾石层6、防水膜7、素土夯实8、穿孔排水管9、穿孔曝气管10、曝气管单向阀11、排水管单向阀12、喷淋管球阀13、曝气风机14、太阳能板及电池组件15、溢水管16、蓄水池17、蓄水池排空阀18、气体喷淋管19、吸水连接管20。雨水花园最底层为素土夯实，其上铺设一层防水膜7，防水膜7上依次设置砾石层6、砂层5、人工填料4、种植土层3、覆盖层2和蓄水层1，所述的砾石层6为排水层，在砾石层中设置有穿孔排水管9和穿孔曝气管10，该穿孔排水管9与蓄水池17相连，中间设有排水单向阀12，雨水经穿孔排水管9流入蓄水池17；所述的穿孔曝气管10一端埋设于砾石层6中，另一端分为主管和支管，其中主管连接蓄水池17，支管连接曝气风机14；穿孔曝气管10与曝气风机14之间有曝气管单向阀11控制水流和气流流向砾石层6，曝气风机14连接太阳能板及电池组件15。雨水花园边缘设有溢水管16，溢水管16管口位于蓄水层1上，溢水管16连接蓄水池17，蓄水池17底部设置蓄水池排空阀18。雨水花园中间竖直设有气体喷淋管19、吸水连接管20。

按照以下结构参数设计：

初期雨水地表径流污染物浓度较高，应该将其截流后单独处理或者排入市政污水管网由污水处理厂处理。初期雨水弃流井是一种优化的容积法弃流井，其容积根据8mm径流厚度计算降雨初期径流量。井内装有液位浮球开关，自动控制进水口阀门，当弃流井满时进水口阀门关闭，雨水直接从出水管流出。弃流井内的初期雨水通过排空管在24小时内缓缓流出，当井内液位低于5％时雨水出水管阀门关闭，新的一轮初期雨水再次进入弃流井，进行新的循环。对于周边无污水处理设施或污水管网的雨水花园，边缘应高于社区绿地3cm以上，绿地不会积水且便于初期雨水中的泥沙等污染物就地沉降并分解。

本雨水花园系统蓄水层1的底面比社区绿地低400mm。覆盖层2厚度为200mm，可选用卵石、树皮、腐熟纤维等的一种或多种的混合物。雨水花园的面积应为汇水面积的1/30，单个雨水花园的面积建议为45㎡，边坡的斜率宜为1：4。植被选择有较强适应干旱、高温、暴雨等气候，生长速度快、生物量大的植物，具有较强的碳汇能力的如紫花苜蓿、鸢尾花、美人蕉等草本或灌木植物，在本实施例中选择紫花苜蓿为主，植被高度应在20-80cm之间。植物落叶等保留在雨水花园内，强化系统净化水质及提高系统碳汇能力。种植土层3深度500mm。种植土层为砂、土壤、改性蛭石、绿化废弃物的混合物。所以土壤为未受污染的表层土，表层土的渗透系数应大于1×10

为了提高种植土层3土壤的渗透性，选用国内人工饲养较广泛的食杂性、有良好耐高温、耐干旱、耐湿和繁殖能力高的蚯蚓种类，在本实施例中选择赤子爱胜蚓，它们能够改善土壤结构，增加土壤的渗水性。蚯蚓的投放密度为每平方米50条。植物落叶等腐败的物质是蚯蚓的食物来源，蚯蚓能够吸收重金属并对氮磷和有机物有一定的降解作用，利于水质净化。雨水花园的边缘高于社区绿地3cm且土壤厚度增加，便于降雨较多时，蚯蚓能有更多的生存空间。

种植土层3下铺设人工填料4，厚度为800mm，为沸石、蛭石、破碎的加气砖。沸石、蛭石的粒径不小于2cm，破碎加气砖的粒径为约5cm。沸石、蛭石、加气砖比例为：40％：30％：30％。沸石可除氨氮、蛭石改善土壤疏松性和持水、加气砖除磷。人工填料4采用改性后的填料，可提高填料性能。沸石为采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)浸泡2小时处理沸石后得到改性沸石、蛭石为采用同前述的热膨胀蛭石再改性方法得到改性蛭石、5wt％的聚合氯化铝和聚合硫酸铁混合物(聚合氯化铝和聚合硫酸铁的质量比为1:1，将其混合后溶解于水中得到5wt％的溶液)浸泡破碎的加气砖后烘干得到改性的加气砖，三种材料混合用作人工填料。

砂层5厚度100mm，选用粒径为3.0mm的粗砂，可过滤净化水质且减少堵塞，防止人工填料4的小颗粒堵塞下面的砾石层6。排水层为砾石层6，厚度为300mm，砾石的粒径约为5cm。在砾石层6中设置有穿孔排水管9，管径为DN200mm，孔径15mm。穿孔排水管9与蓄水池17相连，中间有排水单向阀12，雨水经穿孔排水管9流入蓄水池17，不会反向。暴雨时，水位升到溢流高度，可以通过溢水管16流入蓄水池17，溢水管16的管径为DN300mm。暴雨预警与蓄水池排空阀18联网，收到预警信息开阀门排空，腾出容积。雨水花园底部铺设厚度不小于1.2mm的防水膜8。

砾石层6中设置穿孔曝气管10，主管直径为DN80mm，支管直径为DN20mm，孔直径1.0cm。穿孔曝气管10与曝气风机14相连，风机由太阳能板和电池组件15供电。穿孔曝气管10与有井盖的蓄水池17相联，曝气风机14在两者之间。曝气管10与曝气风机14在之间有曝气管单向阀11控制水流和气流流向砾石层6，曝气管单向阀11和蓄水池17之间有喷淋管球阀13控制水流量。雨水花园里的水不会经曝气管流进蓄水池17，减少曝气管的堵塞。当喷淋管球阀13关闭时，风机鼓气可以给砾石层6及以上部分吹气，清除堵塞孔，维持系统通畅，并为系统提供氧气，增强土壤等微生物的活性。当高温或种植土层3的土壤缺水甚至干旱时，喷淋管球阀13阀门打开时，风机产生的气体将蓄水池17内的雨水通过气提喷淋管19喷出，高温或干旱时可补充植被水分和降温，同时形成喷泉景观和提高水质净化能力。

吸水连接管20，管径为DN50mm，伸入种植土层3内，吸水连接管20的管内为未受过污染的土壤以及粒径介于2-4mm的热膨胀改性蛭石(改性方法同上)，其比例分别为60％和40％。土壤渗透系数需满足大于1×10

按照上述结构参数设计，本雨水花园每年能够有效处理和净化东南沿海及浙江大部地区年降水量2000毫米范围内的降雨径流，约1700m

实施例2

一种气候变化适应性雨水花园系统，按照以下结构参数设计：

初期雨水地表径流污染物浓度较高，应该将其截流后单独处理或者排入市政污水管网由污水处理厂处理。初期雨水弃流井是一种优化的容积法弃流井，其容积根据6mm径流厚度计算降雨初期径流量。井内装有液位浮球开关，自动控制进水口阀门，当弃流井满时进水口阀门关闭，雨水直接从出水管流出。弃流井内的初期雨水通过排空管在18小时内缓缓流出，当井内液位低于5％时雨水出水管阀门关闭，新的一轮初期雨水再次进入弃流井，进行新的循环。对于周边无污水处理设施或污水管网的雨水花园，边缘应高于社区绿地3cm以上，绿地不会积水且便于初期雨水中的泥沙等污染物就地沉降并分解。

本雨水花园系统蓄水层1的底面比社区绿地低300mm。覆盖层2厚度为120mm，可选用卵石、树皮、腐熟纤维等的一种或多种的混合物。雨水花园的面积应为汇水面积的1/15，单个雨水花园的面积建议为25㎡，边坡的斜率宜为1：4。植被选择有较强适应干旱、高温、暴雨等气候，生长速度快、生物量大的植物，具有较强的碳汇能力的如紫花苜蓿、鸢尾花、美人蕉等草本或灌木植物，在本实施例中选择鸢尾花为主，植被高度应在20-80cm之间。植物落叶等保留在雨水花园内，强化系统净化水质及提高系统碳汇能力。种植土层3深度300mm。种植土层为砂、土壤、改性蛭石、绿化废弃物的混合物。所以土壤为未受污染的表层土，表层土的渗透系数应大于1×10

为了提高种植土层3土壤的渗透性，可选用国内人工饲养较广泛的食杂性、有良好耐高温、耐干旱、耐湿和繁殖能力高的蚯蚓种类，在本实施例中选择杜拉蚓，它们能够改善土壤结构，增加土壤的渗水性。蚯蚓的投放密度为每平方米30条。植物落叶等腐败的物质是蚯蚓的食物来源，蚯蚓能够吸收重金属并对氮磷和有机物有一定的降解作用，利于水质净化。雨水花园的边缘高于社区绿地3cm且土壤厚度增加，便于降雨较多时，蚯蚓能有更多的生存空间。

种植土层下铺设人工填料4，厚度为600mm，为沸石、蛭石、破碎的加气砖。沸石、蛭石的粒径不小于2cm，破碎加气砖的粒径为约3cm。沸石、蛭石、加气砖比例为：30％：30％：40％。沸石可除氨氮、蛭石改善土壤疏松性和持水、加气砖除磷。人工填料4采用改性后的填料，可提高填料性能。沸石为采用十二烷基三甲基氯化铵(CTMAB)浸泡2小时处理沸石后得到改性沸石、蛭石为采用同前述的热膨胀蛭石再改性方法所得改性蛭石、3wt％的聚合氯化铝和聚合硫酸铁混合物浸泡破碎的加气砖后烘干得到改性的加气砖(聚合氯化铝和聚合硫酸铁的质量比为1:1，将其混合后溶解于水中得到3wt％的溶液)，三种材料混合用作人工填料。

砂层5厚度50mm，选用粒径为1.0mm的粗砂，可过滤净化水质且减少堵塞，防止人工填料4的小颗粒堵塞下面的砾石层6。排水层为砾石层，厚度为200mm，砾石的粒径约为3cm。在砾石层中设置有穿孔排水管9，管径为DN100mm，孔径10mm。排水管与蓄水池17相连，中间有排水单向阀12，雨水经穿孔排水管9流入蓄水池17，不会反向。暴雨时，水位升到溢流高度，可以通过溢水管16流入蓄水池17，溢水管16的管径为DN200mm。暴雨预警与蓄水池排空阀18联网，收到预警信息开阀门排空，腾出容积。雨水花园底部铺设厚度不小于1.2mm的防水膜8。

砾石层6中设置穿孔曝气管10，主管直径为DN40mm，支管直径为DN20mm，孔直径0.5cm。穿孔曝气管10与曝气风机14相连，风机由太阳能板和电池组件15供电。穿孔曝气管10与有井盖的蓄水池17相联，曝气风机14在两者之间。穿孔曝气管10与曝气风机14在之间有曝气管单向阀11控制水流和气流流向砾石层6，曝气管单向阀11和蓄水池17之间有喷淋管球阀13控制水流量。雨水花园里的水不会经曝气管流进蓄水池17，减少曝气管的堵塞。当喷淋管球阀13关闭时，风机鼓气可以给砾石层6及以上部分吹气，清除堵塞孔，维持系统通畅，并为系统提供氧气，增强土壤等微生物的活性。当高温或种植土层3的土壤缺水甚至干旱时，喷淋管球阀13阀门打开时，风机产生的气体将蓄水池17内的雨水通过气提喷淋管19喷出，高温或干旱时可补充植被水分和降温，同时形成喷泉景观和提高水质净化能力。

吸水连接管20，管径为DN30mm，伸入种植土层3内。管内为未受过污染的土壤以及粒径介于2-4mm的热膨胀改性蛭石，其比例分别为50％和50％。土壤渗透系数需满足大于1×10

按照上述结构参数设计，本雨水花园每年能够有效处理和净化东南沿海及浙江大部地区年降水量2000毫米范围内的降雨径流，约475m

实施例3

一种气候变化适应性雨水花园系统，按照以下结构参数设计：

初期雨水地表径流污染物浓度较高，应该将其截流后单独处理或者排入市政污水管网由污水处理厂处理。初期雨水弃流井是一种优化的容积法弃流井，其容积根据7mm径流厚度计算降雨初期径流量。井内装有液位浮球开关，自动控制进水口阀门，当弃流井满时进水口阀门关闭，雨水直接从出水管流出。弃流井内的初期雨水通过排空管在22小时内缓缓流出，当井内液位低于5％时雨水出水管阀门关闭，新的一轮初期雨水再次进入弃流井，进行新的循环。对于周边无污水处理设施或污水管网的雨水花园，边缘应高于社区绿地3cm以上，绿地不会积水且便于初期雨水中的泥沙等污染物就地沉降并分解。

本雨水花园系统蓄水层1的底面比社区绿地低350mm。覆盖层2厚度为160mm，可选用卵石、树皮、腐熟纤维等的一种或多种的混合物。雨水花园的面积应为汇水面积的1/20，单个雨水花园的面积建议为35㎡，边坡的斜率宜为1：4。植被选择有较强适应干旱、高温、暴雨等气候，生长速度快、生物量大的植物，具有较强的碳汇能力的如紫花苜蓿、鸢尾花、美人蕉等草本或灌木植物，在本实施例中选择美人蕉为主，植被高度应在20-80cm之间。植物落叶等保留在雨水花园内，强化系统净化水质及提高系统碳汇能力。种植土层3深度400mm。种植土层为砂、土壤、改性蛭石、绿化废弃物的混合物。所以土壤为未受污染的表层土，表层土的渗透系数应大于1×10

为了提高种植土层3土壤的渗透性，选用国内人工饲养的赤子爱胜蚓和杜拉蚓，它们能够改善土壤结构，增加土壤的渗水性。两种蚯蚓的投放密度为每平方米各20条。植物落叶等腐败的物质是蚯蚓的食物来源，蚯蚓能够吸收重金属并对氮磷和有机物有一定的降解作用，利于水质净化。雨水花园的边缘高于社区绿地3cm且土壤厚度增加，便于降雨较多时，蚯蚓能有更多的生存空间。

种植土层下铺设人工填料4，厚度为700mm，为沸石、蛭石、破碎的加气砖。沸石、蛭石的粒径不小于2cm，破碎加气砖的粒径为约4cm。沸石、蛭石、加气砖比例为：35％：30％：35％。沸石可除氨氮、蛭石改善土壤疏松性和持水、加气砖除磷。人工填料4采用改性后的填料，可提高填料性能。沸石为采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)浸泡2小时处理沸石后得到改性沸石、蛭石为采用同前述的热膨胀蛭石再改性方法所得改性蛭石、4wt％的聚合氯化铝和聚合硫酸铁混合物(聚合氯化铝和聚合硫酸铁的质量比为1:1，将其混合后溶解于水中得到4wt％的溶液)浸泡破碎的加气砖后烘干得到改性的加气砖，三种材料混合用作人工填料。

砂层5厚度75mm，选用粒径为2.0mm的粗砂，可过滤净化水质且减少堵塞，防止人工填料4的小颗粒堵塞下面的砾石层6。排水层为砾石层，厚度为250mm，砾石的粒径约为4cm。在砾石层中设置有穿孔排水管9，管径为DN150mm，孔径13mm。排水管与蓄水池17相连，中间有排水单向阀12，雨水经穿孔排水管9流入蓄水池17，不会反向。暴雨时，水位升到溢流高度，可以通过溢水管16流入蓄水池17，溢水管16的管径为DN250mm。暴雨预警与蓄水池排空阀18联网，收到预警信息开阀门排空，腾出容积。雨水花园底部铺设厚度不小于1.2mm的防水膜8。

砾石层6中设置穿孔曝气管10，主管直径为DN60mm，支管直径为DN20mm，孔直径0.75cm。穿孔曝气管10与曝气风机14相连，风机由太阳能板和电池组件15供电。穿孔曝气管10与有井盖的蓄水池17相联，曝气风机14在两者之间。穿孔曝气管10与曝气风机14在之间有曝气管单向阀11控制水流和气流流向砾石层6，曝气管单向阀11和蓄水池17之间有喷淋管球阀13控制水流量。雨水花园里的水不会经曝气管流进蓄水池17，减少曝气管的堵塞。当喷淋管球阀13关闭时，风机鼓气可以给砾石层6及以上部分吹气，清除堵塞孔，维持系统通畅，并为系统提供氧气，增强土壤等微生物的活性。当高温或种植土层3的土壤缺水甚至干旱时，喷淋管球阀13阀门打开时，风机产生的气体将蓄水池17内的雨水通过气提喷淋管19喷出，高温或干旱时可补充植被水分和降温，同时形成喷泉景观和提高水质净化能力。

吸水连接管20，管径为DN40mm，伸入种植土层3内。管内为未受过污染的土壤以及粒径介于2-4mm的热膨胀改性蛭石，其比例分别为55％和45％。土壤渗透系数需满足大于1×10

按照上述结构参数设计，本雨水花园每年能够有效处理和净化东南沿海及浙江大部地区年降水量2000毫米范围内的降雨径流，约890m