CN102605857A - 一种小型地埋式多功能雨水收集利用装置 - Google Patents

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刘国华
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Abstract

本发明涉及一种小型地埋式多功能雨水收集利用装置,重点解决城市水资源匮乏和雨水资源浪费的问题,同时也可减轻由于排洪能力不足而导致的城市内涝,属于水利、水资源和城市水土保持领域。本发明由高强度不透水板材或混凝土构件和附属管件组成,包括(1)篦子、(2)竖筒、(3)溢流管、(4)水生植物种植筐、(5)蓄水池、(6)连通管和(7)集水坑等部分。除了收集雨水用于灌溉之外,本装置可悬挂种植水生植物,改善绿地景观;还可在池体、管件上打孔,促进雨水下渗。本发明全部采用预制件组装而成,并且只用一台水泵即可控制由虹吸管串联的一组蓄水池,比传统蓄水池占地少、成本低、施工简便、使用效率高。

Description

一种小型地埋式多功能雨水收集利用装置
技术领域:
本发明涉及一种小型地埋式多功能雨水收集利用装置,重点解决城市水资源匮乏和雨水资源浪费的问题,同时也可减轻由于排洪能力不足而导致的城市内涝,属于水利、水资源和城市水土保持领域。
背景技术:
淡水资源是人类最宝贵的基本资源之一。雨水是一种最容易获得的淡水资源,也是一切可供人类利用的淡水资源的根本来源。
中国是一个缺水的国家。我国北方大部分地区都属于缺水地区,70%的大中城市都属于缺水城市,其中北京是全世界最缺水的特大城市,人均水资源量已经下降至100立方米左右,远远低于国际缺水警戒线。
然而,很多年以来,在城市建设中,人们大量开采地下水资源,造成地下水位不断下降,甚至枯竭,并由此引发地面沉降等次生灾害。城市地面被大量建筑物、硬化地面所覆盖,使有限的降水通过下水管道直接排向江河,大大削弱了降水对地下水的补给作用,同时增加了江河的防洪压力。与此同时,很多城市的排洪能力整体或局部偏低,极易发生内涝。
近年来,国家大力提倡利用绿地促进雨水的蓄渗利用,例如控制绿地高程低于路面、在绿地内建设蓄水池、绿地地下采用透水基质、将排水口的位置从道路移至绿地内等。
目前广泛应用的蓄水池多采用砖、石砌筑或者钢筋混凝土结构,占地面积大、造价高、施工周期长,建设及使用极不方便。
发明内容:
本发明的目的在于用地埋式蓄水池将雨季的雨洪水集蓄起来,用于旱季绿地的灌溉、水景观或者补充地下水,同时减轻城市防洪压力、减少内涝现象的发生。
本发明的另一目的是减少雨水收集利用设施的占地面积、建设成本和施工周期,减少水泵的配置数量,提高使用效率。
本发明的技术方案是,用高强度不透水板材或混凝土材料预制成小型地埋式蓄水池及其附属构件,用标准管件制成蓄水池的溢流装置、连通装置,所有结构均采用预制件或标准件组装而成;不采用较大尺寸的蓄水池,主要通过小型蓄水池的数量来控制蓄水总量;临近蓄水池用带排气装置的虹吸管连通,一组连通的蓄水池仅配套一台水泵。
其中,所述(5)蓄水池主体采用空心球形结构或其它相似结构,内壁光滑或具有辐射状、网格状的肋形结构,整体具有较高的抗压强度和承重能力。该空心球形结构可以用两个空心半球结构组装,并具有竖向筒状结构。(14)上半球顶部与(2)竖筒相通,(15)下半球底部可以是球形、平板或者连接一个盆状集水坑。该竖筒上口附近内壁有一(12)环形支撑托板,其下有4个以上的(13)楔体支撑。
其中,所述附属构件包括(1)篦子和(4)水生植物种植筐,其中篦子为镂空的圆形平板,水生植物种植筐的通过(9)竖向格栅将(8)环形顶板与(10)带洞的圆形底板相连,可悬挂于(2)竖筒口内的(12)环形支撑托板上。
其中,所述溢流装置为一水平(3)溢流管,安装于(2)竖筒的中下部,与市政雨水排水主管道连通。该溢流管的深度应大于本发明使用地区的最大冻土深度。
其中,所述连通装置为标准管件制作的(26)虹吸式连通管,安装于(5)蓄水池中上部,其顶部中间有(27)排气装置。该排气装置由一个(28)三通、(29)竖管、(30)排气阀门、(31)管帽组成,并配置一个检查井;每个蓄水池通过1-4组连通装置与其它蓄水池相连。
本发明的蓄水池,半径以1.5-3米为宜,竖筒的大小以成年人可以顺利攀爬进出为宜,配套管件尺寸依据水文计算确定。该蓄水池与钢筋混凝土蓄水池相比,制作成本可降低50%以上,施工周期可缩短90%以上,便捷实用。
本发明的蓄水池下半部分也可做成空心圆柱形结构,或者同时将上半部分做成圆锥形,以增加有效容积。
附图说明:
图1是本发明的剖面图。
图2是本发明的主视图。
图3是本发明的内部结构轴测图。
图4是本发明涉及的雨水篦子轴测图。
图5是本发明的植物种植筐轴测图。
图6是本发明的蓄水池竖筒内部结构图。
图7是本发明的空心球形蓄水池上、下半球及其接口示意图。
图8是本发明的蓄水池上、下半球栓接示意图。
图9是本发明的连接蓄水池上、下半球的防水胶圈及其接口示意图。
图10是本发明的安装于管件和蓄水池连接处的防水胶圈及其截面图。
图11是本发明的连通装置示意图。
图12是本发明的连通管排气装置示意图。
图13是本发明的应用示意图。
图14是本发明的连通管栓接示意图。
图15是本发明的蓄水池另一种样式(下半部分为空心圆柱体)。
图中:(1)篦子,(2)竖筒,(3)溢流管,(4)水生植物种植筐,(5)蓄水池,(6)连通管,(7)集水坑,(8)环形顶板,(9)竖向格栅,(10)带洞的圆形底板,(11)竖筒外壁,(12)环形托板,(13)楔体,(14)上半球,(15)下半球,(16)圆洞,(17)上半球边缘截面,(18)下半球边缘截面,(19)I号栓钉,(20)I型防水胶圈,(21)II型防水胶圈,(22)II型胶圈的截面,(23)III型防水胶圈,(24)III型胶圈的截面,(25)整套蓄水池,(26)虹吸式连通管,(27)排气装置,(28)三通,(29)竖管,(30)排气阀门,(31)管帽,(32)地面雨水排水方向,(33)下凹绿地,(34)地面或进水水位线,(35)水生植物,(36)溢流方向(接市政雨水管网),(37)虹吸管可双向流水,(38)碎石消能,(39)蓄水池池壁,(40)池壁上的圆孔,(41)II号栓钉,(42)止水垫圈。
具体实施方式:
本发明的(5)蓄水池主体及其附属构件,均采用模具制作,连通装置、溢流装置采用标准排水管件制作,用栓接、胶水、(23)III型防水胶圈(U形截面)等方式安装于池体上。
为了运输方便,本发明的空心球形池体,可分割为上、下半球,(14)上半球顶部有一圆形洞,大小与(2)竖筒内径相仿;(15)下半球为完整半球、平底半球或外接一个盆状集水坑;上、下半球可以咬合、栓接、平接,其中咬合采用如图示(17)、(18)式样的齿状接口用胶水粘接,栓接采用L形截面接口、夹一个(20)橡胶圈并用(19)栓钉固定,平接用(21)II型防水胶圈涂胶水粘合。
本发明的(2)竖筒可用胶水、栓钉与池体连接,也可与上半球合体制作。该竖筒内壁距出口5厘米左右有一(12)环形支撑托板,用于放置(1)篦子或(4)水生植物种植筐,托板下用4个以上的(13)楔体支撑。
本发明特别适于在下凹式绿地内埋设,也可在平地埋设,不宜埋设于道路、停车场之下。
如图13所示,下雨时地面雨水向(33)下凹绿地汇聚,待水位超过(1)篦子的高度时蓄水池开始蓄水,当池体水位高于(3)溢流管口的下缘时,开始向外排水。绿地内的植物对雨水有过滤、净化作用。池体底部用(38)碎石消能,以减少雨水下落对池体底板的冲蚀。
如图11所示,本发明在相邻(25)整体蓄水池之间设置(26)虹吸式连通管,并设置(27)排气装置,可使各个蓄水池的水位变化大致同步,并可减少水泵配置数量。
如图12所示的排气装置,(29)竖管通过(28)三通与(26)虹吸式连通管连接,并用(31)管帽封口,避免泥土、杂物堵塞管口。初次安装使用时,待蓄水池内的蓄水位超过(30)排气阀的高度,打开管帽和排气阀,排净空气后关闭,即可长期发挥作用。如果该虹吸式连通装置失效,应检查管道密封性,在保证密封良好的情况下再次排气即可。
在雨季,(2)竖筒内的(13)环形托板处可挂置1个(4)水生植物种植筐,(10)底板接触水面,种植芦苇、香蒲等大型水生植物,可增加绿地的植物多样性、改善景观。此时,入口不放置(1)篦子,但在周围设置1圈栅栏,防止人畜靠近、踏空陷落。
本发明如应用于水源保护区,可将部分池体、管道做成透水结构,促进雨水下渗。
本发明的显著特点是,设计简便、成本低廉、施工快捷、占地较小、高效实用。
以有效容积为30立方米的蓄水池为例:本发明仅需半径2米大小的球形蓄水池,制作成本约2万元,一辆卡车可运输多个成品,3-5名工人1天即可完成安装,运输、安装费约0.5万元;而钢筋混凝土蓄水池,综合造价至少5万元以上,其原材料如钢筋、水泥、沙子、块石、碎石等,要分别购买、运输,底板、墙体、顶板等依次施工,分别需要一定的养护时间,需要1个月左右才能完成。因此,本发明与钢筋混凝土蓄水池相比,节约成本50%以上,工期可缩短90%以上。
再以居民小区为例,多块绿地需要建设多个蓄水池,如应用本发明,一台水泵即可控制所有串联的蓄水池,而每个钢筋混凝土蓄水池都需要配一台水泵。当蓄水需求较多时,如采用大型钢筋混凝土蓄水池,设计标准高、造价高、施工周期长;而应用本发明只需增加蓄水池数量即可增加蓄水量,同时在设计上可以免除很多复杂的力学、水文计算,施工周期短。因此,在实际应用上,本发明比钢筋混凝土蓄水池更为高效。

Claims (10)

1.一种小型地埋式多功能雨水收集利用装置,其特征在于:由高强度不透水板材或混凝土材料预制的蓄水池,和溢流装置、连通装置、篦子、水生植物种植筐等配件组装而成;该蓄水池上半部分为半球形或圆锥形,顶部有一个不小于50厘米的圆形洞,下半部分为半球形或圆柱形,底部平滑或有一个圆盆状集水坑;每个蓄水池通过1-4组连通装置与其它蓄水池连接。
2.如权利要求1所述的蓄水池,其特征在于:顶部通过圆形洞连接一个竖筒,该竖筒内径不小于50厘米,中下部接一个溢流管,上部内壁距出口5厘米附近设一道环形托板,并用4个以上的小楔体支撑托板。
3.如权利要求1所述的蓄水池,其特征在于:池体内壁有辐射状或网格状肋形结构。
4.如权利要求1所述的连通装置,其特征在于:由一组虹吸管连接两个蓄水池,虹吸管其顶部中段安装一个排气装置。
5.如权利要求4所述的排气装置,其特征在于:虹吸管中部接入一个倒T形三通管,由三通管连接一个竖向排气管,排气管上安装阀门,末端用管帽封口。
6.如权利要求1所述的雨水篦子,其特征在于:形状为镂空的圆饼状,其直径略小于权利要求2所述的竖筒内径,但大于权利要求2所述的环形托板内径。
7.如权利要求1所述的水生植物种植筐,其特征在于:通过竖向格栅连接环形顶板和带洞的圆形底板,该顶板的外径与权利要求6所述的雨水篦子相同,且大于底板的外径。
8.如权利要求1-3所述的蓄水池,其特征在于:上半部分和下半部分的接口截面为矩形、齿形或者向外的L形,通过一个截面为H形的防水胶圈,胶水或者栓钉连接。
9.如权利要求1和4所述的连通装置,其特征在于:管材通过截面为U型的防水胶圈与蓄水池连接,或者用栓钉透过蓄水池壁栓接。
10.如权利要求1所述的蓄水池和连通装置,其特征在于:蓄水池的池壁和连通管的管壁上有许多透水的小孔。
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