居住組團(tuán)雨水生態(tài)排放系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了居住組團(tuán)雨水生態(tài)排放系統(tǒng),它包括:(1)多個水落管；(2)多個具有初期雨水棄流系統(tǒng)的集雨樽，多個集雨樽分別對應(yīng)設(shè)置在每一個水落管的底部；(3)設(shè)置在住宅與組團(tuán)道路之間的多塊凹式宅前宅后綠地，多塊凹式宅前宅后綠地分別與對應(yīng)設(shè)置的集雨樽通過集雨樽上的溢流管相連；(4)凹式組團(tuán)中央綠地，在組團(tuán)道路上開有多個過水槽，多塊凹式宅前宅后綠地分別通過對應(yīng)設(shè)置的過水槽與凹式組團(tuán)中央綠地相連通；凹式組團(tuán)綠地中央部位設(shè)置一條平行于住宅方向的植被淺溝；(5)組團(tuán)雨水花園，組團(tuán)雨水花園設(shè)置在植被淺溝高程最低一側(cè)。采用本發(fā)明將雨水作為系統(tǒng)資源進(jìn)行就地循環(huán)利用，同時通過系統(tǒng)對雨量的折減而實(shí)現(xiàn)緩解城市洪澇災(zāi)害。
【專利說明】居住組團(tuán)雨水生態(tài)排放系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雨水排放系統(tǒng)，尤其涉及居住組團(tuán)雨水生態(tài)排放系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前居住組團(tuán)中的雨水排放主要是依靠專門敷設(shè)雨水地下管道來實(shí)現(xiàn)，即現(xiàn)在各設(shè)計院中采用的雨水工程規(guī)劃的技術(shù)方法。一般由以下幾步:
[0003]①估算雨水量
[0004]雨水管道排放技術(shù)首先利用暴雨強(qiáng)度q與降雨歷時t和重現(xiàn)期P之間的關(guān)系函數(shù)即暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行暴雨強(qiáng)度計算，然后利用暴雨強(qiáng)度、徑流系數(shù)及匯水面積估算該規(guī)劃區(qū)的雨水量。
[0005]②布置雨水地下管道
[0006]根據(jù)預(yù)測的雨水量，結(jié)合現(xiàn)狀地形高程坡度，合理確定雨水管道的管徑、坡度。再依據(jù)居住小區(qū)規(guī)劃布局情況，在組團(tuán)和小區(qū)道路下敷設(shè)雨水地下管道，由小區(qū)內(nèi)部將雨水經(jīng)過管道系統(tǒng)排放至小區(qū)外雨水市政管網(wǎng)。最終雨水直接排放進(jìn)入河流、湖泊等地表水系中。
[0007]現(xiàn)有居住組團(tuán)雨水管道排放技術(shù)存在雨水資源浪費(fèi)、加劇洪澇災(zāi)害發(fā)生和地表水系污染的缺點(diǎn)，
[0008]具體如下:雨水資源浪費(fèi)
[0009]對于城市來說，雨水是低水質(zhì)用水的理想水源。雨水屬于輕度污染水，其中所含的有機(jī)物較少、總硬度小、溶解氧含量高；并且雨水凈化工藝流程簡單，處理成本比污水低，細(xì)菌和病毒比污水的污染率低，雨水回用比污水凈化的公眾接受度高，因此雨水凈化后可用于生活雜用水、工業(yè)用水等方面，是解決我國水資源短缺的有效途徑之一。然而，現(xiàn)在居住組團(tuán)所采用的雨水管道排放技術(shù)則將雨水全部“排放”，造成了雨水資源的大量浪費(fèi)。
[0010]①加劇洪澇災(zāi)害發(fā)生
[0011]在我國目前快速城市化進(jìn)程中，城市用地規(guī)模急劇增加，并且伴隨著地面不透水硬化鋪裝比例日益提高，使得原本應(yīng)該滲透進(jìn)入地下的絕大部分雨量轉(zhuǎn)變成地表徑流。然而，居住組團(tuán)所采用的管道排放技術(shù)通常采用水泥管道，改變了以往滲水植被明溝的形式，使徑流在此過程中沒有任何滲透削減，并促成洪峰的形成。另外，城市化前的地表水系在城市化過程中被大量填埋，導(dǎo)致居住組團(tuán)缺少雨水蓄滯的地表水體。
[0012]②加劇地表水系污染
[0013]雨水徑流污染是城市中地表水系污染的重要來源之一，甚至被美國環(huán)保局列為全美河流和湖泊污染的第三大污染源?，F(xiàn)有居住組團(tuán)雨水管道排放技術(shù)通常采用雨水口匯集雨水和雨水管道排放的方式，雨水徑流在匯流過程中夾帶了大量污染物，如碳?xì)浠衔铩⒅亟饘?、車輛產(chǎn)生的油類污染、行人隨手扔掉的垃圾、從鋪裝綠化沖刷出的碎屑和污染物等。這些雜質(zhì)使得雨水徑流污染嚴(yán)重，而被污染后的雨水徑流通過雨水口及雨水管道系統(tǒng)排放至周邊水體(這個過程挾帶了雨水口中積存的垃圾)，引起城市河流及湖泊水環(huán)境惡化。[0014]③基礎(chǔ)設(shè)施投資大
[0015]針對洪澇災(zāi)害日益頻發(fā)的現(xiàn)狀，現(xiàn)有居住組團(tuán)雨水管道排放技術(shù)強(qiáng)調(diào)“提高重現(xiàn)期和增大雨水管徑以實(shí)現(xiàn)快速排放”的雨洪應(yīng)對策略。按照我國最新版《室外排水設(shè)計規(guī)范(2011版)》(GB50014-2006)對重現(xiàn)期的要求，我國城市一半以上的設(shè)計重現(xiàn)期目前不能達(dá)標(biāo)。若僅僅依靠“增加雨水管道管徑“這一唯一的方式來緩解洪澇災(zāi)害，那么，幾乎所有我國城市都需要廢棄現(xiàn)有雨水管系統(tǒng)而敷設(shè)新的加大的雨水管道，這將給城市財政帶來沉重負(fù)擔(dān)。
[0016]發(fā)明名稱為“一種生態(tài)道路抗沖擊雨水利用系統(tǒng)”的中國專利公開的系統(tǒng)包括雨水口、棄流槽、下凹式綠地、初期雨水儲存處理濕地、溢流井、雨水池、雨水利用結(jié)構(gòu)和排水井；雨水口內(nèi)設(shè)有格柵、其內(nèi)部具有供雨水短時間停留及作沉砂池的容積空間，雨水口通過雨水管連通棄流槽；在棄流槽的頂部設(shè)有溢流口，棄流槽通過棄流管連通初期雨水儲存處理濕地；下凹式綠地低于路面，在下凹式綠地下方設(shè)有透水回填層；初期雨水儲存處理濕地包括初期雨水儲存池和處理濕地，初期雨水儲存池和處理濕地之間設(shè)有帶布水孔的隔
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[0017]發(fā)明名稱為“城市雨水排放系統(tǒng)”的中國專利公開的系統(tǒng)包括設(shè)置在柏油路下面、緊靠路邊石的雨水井，雨水井的口部通過篦子連接柏油路，雨水井上部一側(cè)通過泄水管與檢查井上部連接，檢查井為下水道的一部分，下水道與馬路平行，滲水井直插入地下，檢查井上面設(shè)有活動的檢查井蓋，泄水管與人行道路面成15-25度角。
[0018]發(fā)明名稱為“一種處理城市居住小區(qū)收集雨水的折流式持水花園系統(tǒng)”的中國專利公開的系統(tǒng)包括設(shè)在低勢綠地內(nèi)的折流式持水區(qū)。該折流式持水區(qū)的一邊與低勢綠地的一邊齊平并設(shè)有溢流出水渠；一環(huán)形集水槽圍繞在所述折流式持水區(qū)的左邊、下邊和右邊；在環(huán)形集水槽靠近低勢綠地邊緣的外壁設(shè)有多個進(jìn)水豁口，在環(huán)形集水槽靠近折流式持水區(qū)下邊左部的內(nèi)壁設(shè)有一持水區(qū)進(jìn)水口 ；在所述折流式持水區(qū)的上面設(shè)有覆蓋折流式持水區(qū)的植物種植區(qū)。
[0019]以上幾個專利在雨水的折減量、系統(tǒng)景觀效果和雨水回用等方面尚有不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明的目的是在于克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種將雨水作為一種系統(tǒng)資源進(jìn)行就地循環(huán)利用，同時通過系統(tǒng)對雨量的折減而實(shí)現(xiàn)緩解城市洪澇災(zāi)害目的的居住組團(tuán)雨水生態(tài)排放系統(tǒng)。
[0021]本發(fā)明的居住組團(tuán)雨水生態(tài)排放系統(tǒng)，它包括:
[0022](I)多個水落管，所述的多個水落管分別與靠近居住組團(tuán)一側(cè)住宅坡屋面或平屋頂?shù)奈蓓斢晁到y(tǒng)相連，使雨水通過屋頂雨水系統(tǒng)組織匯流至水落管中；
[0023](2)多個具有初期雨水棄流系統(tǒng)的集雨樽，多個集雨樽分別對應(yīng)設(shè)置在每一個水落管的底部，住宅屋頂所匯集的雨水通過水落管進(jìn)入集雨樽中；
[0024](3)設(shè)置在住宅與組團(tuán)道路之間的多塊凹式宅前宅后綠地，多塊凹式宅前宅后綠地高程低于組團(tuán)道路，多塊凹式宅前宅后綠地分別與對應(yīng)設(shè)置的集雨樽通過集雨樽上的溢流管相連以將集雨樽所容納不了的雨水排入多塊凹式宅前宅后綠地；
[0025](4)凹式組團(tuán)中央綠地，組團(tuán)道路設(shè)置在所述的凹式組團(tuán)中央綠地四周以及相應(yīng)側(cè)的多塊凹式宅前宅后綠地之間，在所述的組團(tuán)道路上開有多個過水槽，所述的多塊凹式宅前宅后綠地分別通過對應(yīng)設(shè)置的過水槽與凹式組團(tuán)中央綠地相連通，使宅前宅后凹式綠地蓄積后的過多雨水通過過水槽輸入組團(tuán)中央綠地中，凹式組團(tuán)中央綠地高程低于組團(tuán)道路；凹式組團(tuán)綠地中央部位設(shè)置一條平行于住宅方向的植被淺溝，植被淺溝高程自組團(tuán)綠地的一端向另一端逐漸降低；
[0026](5)組團(tuán)雨水花園，所述的組團(tuán)雨水花園設(shè)置在植被淺溝高程最低一側(cè)，組團(tuán)雨水花園從上至下由種植植被、覆蓋層、種植土層、滲濾層、砂濾層以及礫石墊層組成，組團(tuán)雨水花園高程與植被淺溝最低點(diǎn)高程一致；在雨水花園中設(shè)置有立管，在所述的立管上開有高程低于組團(tuán)道路、高于雨水花園底壁的溢水口，所述的溢水口與溢流管相連將雨水花園過多的蓄水輸送至下一級雨水利用系統(tǒng)或排至雨水管網(wǎng)中。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0028](I)恢復(fù)雨水滲透利用
[0029]通過凹式綠地、植被淺溝、雨水花園、滲透管道等滲透設(shè)施將雨水就地入滲地下，從而實(shí)現(xiàn):
[0030]—補(bǔ)充了地下水資源，充盈的地下水可以被居民抽取用于生產(chǎn)、生活，避免了遠(yuǎn)距離調(diào)水，間接緩解水資源短缺、減少地面塌陷；
[0031]—雨水入滲地下，減少了地面徑流，從而緩解了洪澇災(zāi)害的問題；
[0032]——雨水在入滲的過程中實(shí)現(xiàn)了土壤凈化，從而減少了地表水系的污染問題。
[0033](2)適度增加雨水回用
[0034]通過集雨樽、蓄水池等設(shè)施將雨水儲存起來回用，用于沖廁、洗車、灌溉、消防、景觀等用途，從而實(shí)現(xiàn):
[0035]—可減少新鮮水源用量，從而能部分緩解水資源短缺問題；
[0036]—一定的雨量被回用，即形成雨水徑流的雨量就會相對減少，從而可實(shí)現(xiàn)削減和延緩洪峰的作用；
[0037](3)增加雨水蓄滯空間
[0038]通過植被淺溝的蓄水空間、雨水花園的蓄水空間等較大的蓄水設(shè)施，將雨水就地蓄滯成為景觀水體，從而實(shí)現(xiàn):
[0039]—可實(shí)現(xiàn)雨洪洪峰的延遲排放與錯峰，緩解洪澇災(zāi)害問題；
[0040]——增加居住組團(tuán)的景觀水體的水源。
[0041](4)本系統(tǒng)將雨水排放與組團(tuán)規(guī)劃和景觀綠化結(jié)合起來。
[0042]與目前設(shè)計中普遍采用的先由規(guī)劃師進(jìn)行整體布局規(guī)劃，再由景觀設(shè)計師進(jìn)行總平面的景觀綠化、環(huán)境小品、休閑設(shè)施等的環(huán)境設(shè)計，最后由工程師進(jìn)行雨水基礎(chǔ)設(shè)施管線“配套”的“流程式”設(shè)計方法相區(qū)別，“耦合式”系統(tǒng)能夠充分利用規(guī)劃設(shè)計理念滿足雨水基礎(chǔ)設(shè)施的重力流要求、能夠充分將環(huán)境景觀綠化布局與雨水生態(tài)設(shè)施結(jié)合起來，避免了一種設(shè)計方法“屈從”于另一種方法的“配套”現(xiàn)象所造成的設(shè)計矛盾問題。
[0043](5)減少雨水管道投資
[0044]本發(fā)明所構(gòu)建的“居住組團(tuán)低沖擊型雨水排放系統(tǒng)”通過滲透、回用和蓄滯實(shí)現(xiàn)對雨量的折減，可以減少增加雨水管道管徑的投資，甚至可以保留現(xiàn)狀小區(qū)已有的雨水管道，從而大大減少雨水管道的投資。[0045](6)補(bǔ)充地下水、減少地面沉降
[0046]凹式綠地、植被淺溝、雨水花園、滲透管道等都具有滲透功能，可以實(shí)現(xiàn)雨水就地入滲地下，從而補(bǔ)充了地下水資源，減少地面塌陷和沉降問題；
[0047](7)減少水系污染
[0048]雨水入滲過程中土壤起到了凈化功能；凹式綠地、植被淺溝、雨水花園對雨水徑流都進(jìn)行了凈化。這些凈化功能可減少地表水系的污染問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1為本發(fā)明的居住組團(tuán)雨水管道排放系統(tǒng)的平面布置圖；
[0050]圖2為圖1所示的排放系統(tǒng)的A-A剖面圖；
[0051]圖3為圖1所示的排放系統(tǒng)的B-B過水槽縱向剖面圖；
[0052]圖4為圖1所示的排放系統(tǒng)的C-C過水槽橫向剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]如附圖所示的本發(fā)明的居住組團(tuán)雨水管道排放系統(tǒng)，它包括(I)多個水落管2，所述的多個水落管分別與靠近居住組團(tuán)一側(cè)住宅坡屋面或平屋頂?shù)奈蓓斢晁到y(tǒng)相連，使雨水通過屋頂雨水系統(tǒng)組織匯流至水落管中；(2)多個具有初期雨水棄流系統(tǒng)的集雨樽，多個集雨樽分別對應(yīng)設(shè)置在每一個水落管的底部，住宅屋頂I所匯集的雨水通過水落管2進(jìn)入集雨樽3中，集雨樽設(shè)置初期雨水棄流系統(tǒng)，前期雨水經(jīng)棄流后收集于集雨樽中用于綠化灌溉等雨水回用用途；集雨樽市場有售；(3)設(shè)置在住宅與組團(tuán)道路之間的多塊凹式宅前宅后綠地4，多塊凹式宅前宅后綠地4高程低于組團(tuán)道路，多塊凹式宅前宅后綠地4分別與對應(yīng)設(shè)置的集雨樽3通過集雨樽上的溢流管相連以將集雨樽所容納不了的雨水排入多塊凹式宅前宅后綠地4 ； (4)凹式組團(tuán)中央綠地，組團(tuán)道路設(shè)置在所述的凹式組團(tuán)中央綠地四周以及相應(yīng)側(cè)的多塊凹式宅前宅后綠地4之間，在所述的組團(tuán)道路上開有多個過水槽5，所述的多塊凹式宅前宅后綠地4分別通過對應(yīng)設(shè)置的過水槽5與凹式組團(tuán)中央綠地6相連通，使宅前宅后凹式綠地蓄積后的過多雨水通過過水槽輸入組團(tuán)中央綠地中，凹式組團(tuán)中央綠地高程低于組團(tuán)道路；凹式組團(tuán)綠地中央部位設(shè)置一條平行于住宅方向的植被淺溝7，植被淺溝7高程自組團(tuán)綠地的一端向另一端逐漸降低；(5)組團(tuán)雨水花園8，所述的組團(tuán)雨水花園8設(shè)置在植被淺溝高程最低一側(cè)，組團(tuán)雨水花園從上至下由種植植被、覆蓋層、種植土層、滲濾層、砂濾層以及礫石墊層組成，組團(tuán)雨水花園高程與植被淺溝最低點(diǎn)高程一致，雨水花園在滲水的同時還可以蓄滯雨水；在雨水花園中設(shè)置有立管，在所述的立管上開有高程低于組團(tuán)道路、高于雨水花園底壁的溢水口 9，該溢水口可控制雨水花園蓄水深度，所述的溢水口 9與溢流管10相連將雨水花園過多的蓄水輸送至下一級雨水利用系統(tǒng)或排至雨水管網(wǎng)中。
[0054]優(yōu)選的還可以根據(jù)地方的雨量情況，在雨水花園周邊地下設(shè)置蓄水池，將雨水儲存起來回用。該方案需要在雨水花園的礫石墊層中埋置集水穿孔管，集水穿孔管與蓄水池相連，將凈化后雨水由集水穿孔管收集輸送至蓄水池，蓄水池設(shè)置有供水泵和檢修口，檢修口供淤泥及沉積物清理用，供水泵可將收集雨水提取供各種回用用途。
[0055]本系統(tǒng)的凹式綠地是指標(biāo)高低于周邊環(huán)境(道路或廣場鋪裝)的綠地，具有凈化雨水徑流、提高雨水蓄滯和入滲效果的優(yōu)點(diǎn)。其高程設(shè)置可以保證周邊匯流面的雨水匯入凹式綠地中，過多的雨水則通過雨水溢流口排出。另外為提高入滲能力，還可以設(shè)置增滲設(shè)施。
[0056]植被淺溝是一種將地表溝渠進(jìn)行植被化處理后通過重力流收集處理徑流雨水的工程性措施，可以達(dá)到收集輸送雨水徑流、消減洪峰和徑流污染凈化的作用。其橫斷面設(shè)計常采用梯形、拋物線形和三角形三種形式。
[0057]集雨樽是一種小型雨水儲存設(shè)施，高度通常約為1.5m，設(shè)有進(jìn)水、排水、溢流管及初期雨水棄流裝置，具有安裝簡便、施工容易、管理維護(hù)方便的特點(diǎn)。所儲存的雨水可用于澆灌植物、道路灑水等用途，也可以用于消防的初期滅火。
[0058]雨水花園，其英文名稱為RainGarden，又稱為生物滯留塘、生物滯留池或生物滯留槽，一般由預(yù)處理草溝、種植植被、蓄水區(qū)、覆蓋層、種植土層、滲濾層、砂濾層、礫石墊層、排水系統(tǒng)及溢流裝置組成，是城市雨水徑流控制、面源污染控制等LID開發(fā)模式中最常用和最為重要的方式之一。
[0059]采用本系統(tǒng)的雨水回用方法為:
[0060](I)靠近居住組團(tuán)一側(cè)住宅坡屋面或平屋頂雨水通過屋頂雨水系統(tǒng)組織匯流至水落管中，屋頂可因地制宜設(shè)置屋頂綠化或屋頂家庭菜園，從而實(shí)現(xiàn)雨水的第一步滲透利用。在水落管底部設(shè)置集雨樽(容量可以為I立方米)，集雨樽初期雨水棄流，過量雨水溢流至周邊凹式綠地內(nèi)滲透，集雨樽中儲存雨水可進(jìn)行回用，實(shí)現(xiàn)了雨水的第二步利用。凹式綠地雨水實(shí)現(xiàn)了雨水的就地入滲，是雨水的第三步利用。凹式綠地內(nèi)過深的雨水則通過道路上設(shè)置的過水槽匯入組團(tuán)綠地中。組團(tuán)綠地同樣采用凹式綠地做法，高程低于周邊組團(tuán)道路，組團(tuán)綠地中央位置平行于建筑設(shè)置植被淺溝，由組團(tuán)周邊向中央?yún)R水，植被淺溝在輸送雨水的同時實(shí)現(xiàn)了雨水就地入滲，是雨水的第四步利用。在組團(tuán)綠地最低處規(guī)劃設(shè)置組團(tuán)雨水花園，整個居住庭院雨水經(jīng)各個設(shè)施截留滲透后盈余的雨水最后都匯流至組團(tuán)雨水花園，組團(tuán)雨水花園是居住組團(tuán)中雨水入滲的核心設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了居住組團(tuán)雨水的第五步利用。
【權(quán)利要求】
1.居住組團(tuán)雨水生態(tài)排放系統(tǒng)，其特征在于它包括: (1)多個水落管，所述的多個水落管分別與靠近居住組團(tuán)一側(cè)住宅坡屋面或平屋頂?shù)奈蓓斢晁到y(tǒng)相連，使雨水通過屋頂雨水系統(tǒng)組織匯流至水落管中； (2)多個具有初期雨水棄流系統(tǒng)的集雨樽，多個集雨樽分別對應(yīng)設(shè)置在每一個水落管的底部，住宅屋頂所匯集的雨水通過水落管進(jìn)入集雨樽中； (3)設(shè)置在住宅與組團(tuán)道路之間的多塊凹式宅前宅后綠地，多塊凹式宅前宅后綠地高程低于組團(tuán)道路，多塊凹式宅前宅后綠地分別與對應(yīng)設(shè)置的集雨樽通過集雨樽上的溢流管相連以將集雨樽所容納不了的雨水排入多塊凹式宅前宅后綠地； (4)凹式組團(tuán)中央綠地，組團(tuán)道路設(shè)置在所述的凹式組團(tuán)中央綠地四周以及相應(yīng)側(cè)的多塊凹式宅前宅后綠地之間，在所述的組團(tuán)道路上開有多個過水槽，所述的多塊凹式宅前宅后綠地分別通過對應(yīng)設(shè)置的過水槽與凹式組團(tuán)中央綠地相連通，使宅前宅后凹式綠地蓄積后的過多雨水通過過水槽輸入組團(tuán)中央綠地中，凹式組團(tuán)中央綠地高程低于組團(tuán)道路；凹式組團(tuán)綠地中央部位設(shè)置一條平行于住宅方向的植被淺溝，植被淺溝高程自組團(tuán)綠地的一端向另一端逐漸降低； (5)組團(tuán)雨水花園，所述的組團(tuán)雨水花園設(shè)置在植被淺溝高程最低一側(cè)，組團(tuán)雨水花園從上至下由種植植被、覆蓋層、種植土層、滲濾層、砂濾層以及礫石墊層組成，組團(tuán)雨水花園高程與植被淺溝最低點(diǎn)高程一致；在雨水花園中設(shè)置有立管，在所述的立管上開有高程低于組團(tuán)道路、高于雨水花園底壁的溢水口，所述的溢水口與溢流管相連將雨水花園過多的蓄水輸送至下一級雨水利用系統(tǒng)或排至雨水管網(wǎng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的居住組團(tuán)雨水生態(tài)排放系統(tǒng)，其特征在于:在雨水花園的礫石墊層中埋置有集水穿孔管，集水穿孔管與蓄水池相連，蓄水池設(shè)置有供水泵和檢修口。
【文檔編號】E03B3/02GK103967105SQ201410172808
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】苗展堂, 楊德進(jìn), 王子魁 申請人:天津大學(xué)