CN103877850B - 利用雨水立管环建筑物墙脚设置的pm10颗粒物吸收设施 - Google Patents

Abstract

利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，在环绕建筑物墙脚，沿墙脚线开设蓄水沟槽；在蓄水沟槽内设置绿化槽，绿化槽的底部呈透水性设置，蓄水沟槽内的水可以通过绿化槽底部上达土壤，使土壤保持潮湿状态；在蓄水沟槽通过隔板隔离出雨水槽，雨水立管导入雨水槽内，雨水槽与蓄水沟槽之间设置溢水装置，雨水槽内的水到达溢水水位线h时，开始溢入蓄水沟槽，排水水位线H高于溢水水位线h，雨水槽内的水到达排水水位线H时，多余的水从排水装置排出。

Description

利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施

技术领域

本发明利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，涉及一种在富集PM10颗粒物的建筑物的墙脚线附近设立吸收和吸附设施，使得富集在墙脚附近的PM10颗粒物得到吸收、吸附而固定下来，由此来减少空气中的PM10颗粒物浓度并减少二次污染。本发明属于人工湿地工程技术、绿化降尘技术、屋面雨水即雨水立管雨水利用技术、空调冷凝水的利用技术等技术范围。

背景技术

如何增加城市绿化面积这是人类致致以求的，因为这有减少PM 10甚至PM2.5空气污染的作用，但是这个方法基本已经趋于饱和，即使包括立体绿化如屋顶绿化也如此。现在人类可以寻找的方法途径，应该可以考虑在城市这个复杂体中，那些位置会产生PM 10颗粒物的富集作用，从而在该处设置吸收设施，从而起到绿化1，作用10的效果。这样的地点有，而且很多，比如空调室外机附近，以及本发明将要探讨的建筑物墙脚线附近。另外，如何提高PM 10颗粒物的吸收效果，对于克制PM10最强大的武器：雨水和空调冷凝水，如何利用这也是本发明需要考虑的问题。

建筑物墙脚线附近对于PM 10颗粒物的富集作用似乎暂无这方面的专门研究，但是在墙脚附近建设绿化设施却有很多，见图1、图2、图3所述设施A、设施B、设施C即是三种典型类型。毫无疑问，在吸收PM 10颗粒物方面，设施A优于设施B，下面还将从分析中看到，设施B优于设施C。图4，设施D则较为罕见，但是下面也可以看到，设施D也优于设施B。甚至在雨水充沛，比如年降雨量达到2000毫米的情况下，设施D与设施A效果接近。由于设施A要占用大量土地面积，常见于西方发达国家特别是地广人稀的欧美，对于我们国家人口稠密、降雨较少的地区，设施A是太奢侈了，不仅土地不够，经常浇水也耗不起。不过，好消息是，设施D是尤其有吸引力的，特别是我国南方地区，降雨量大，可以使土壤常年保持湿润，其吸附吸收效果与设施A不相上下。下面用简单实验和简化的空气动力学原理对上述结论进行解释。

图3，设施C，其土壤3高出地面，缺点之一是无法使土壤表面常年保持润湿，降低了吸附效果，缺点之二是由于土壤3高出地面，拒绝了来自水平方向的颗粒物X，见图5，所以其吸附吸收PM10颗粒物的作用也大为削弱。

由图5还可以见到，颗粒物X的数量远远多于垂直方向降落的颗粒物Y。这是由于，假设一阵风，风力小于3级(4级以上不予以分析，因为该级别持续的风力将灰霾吹出城外)，其于墙脚线垂直的分量为速度V，该速度V又可以分解为水平速度V1和垂直速度V2，部分颗粒物Z在风力作用下与地面发生碰撞，由于PM10颗粒物大部分是有机物与水的混合体，可视为非弹性碰幢，因此其速度V2分量归零，颗粒物X贴近地面朝墙脚移动，由于颗粒物X不存在降落高度，因此可以视为已经降落沉积，只要在该位置设置吸收设施即可；而同样的部分颗粒物Z在风力作用下与墙面发生碰撞，其水平分量V1可视为因非弹性碰幢归零，由于颗粒物B必须贴近墙面降落一定的高度才能到达地面，众所周知，PM10颗粒物降落的垂直速度小于0.1米/秒，相对于空气速度大约为3米/秒的速度V，因此其自然降落沉积的数量是非常少的；在风力小于3级的情况下，大部分在紊流区域沉积的PM10颗粒物来自颗粒物X的水平移动。

图6和图7分别说明设施C的实验和设施D的实验，在距离建筑物墙脚位置的硬化地面4上每隔1米设置一个盛装蒸馏水的烧杯，设施C的实验烧杯高于地面，设施D的实验低于地面，经过一个月时间，将烧杯干燥后称烧杯里所沉积PM10颗粒物的重量(因为实验期间没有大风，因此直径20微米以上的颗粒物可以忽略)，实验结果见图8的曲线C和曲线D，可以看出，在距离墙脚线1米以内，烧杯内沉积降落的PM10颗粒物远远大于1米以外的量，而且，设施D的实验其吸收的PM10颗粒物的重量远远超过实验C。图8中曲线B是根据曲线D和曲线C的推测结果画出，这说明设施B的效果好于设施C而差于设施D。

基于以上实验，即使不涉及本发明，只要在建筑物周围充分设施D，拒绝设施C，也能够大大降低PM10颗粒物的浓度，至少扬尘污染及二次污染可以得到遏止。当然，设施D的充分条件是降雨量充沛，能够使沟槽常年保持潮湿状态，将降落沉积的PM10颗粒物充分吸收或者吸附。

本发明相较于设施D又进一步，其利用墙脚处对于PM10颗粒物的富集现象，在环绕墙脚设置产生湿地的设施，在常年潮湿的土壤上生长植物，使得在墙脚附近降落沉积的PM10颗粒物被吸收、吸附。为了使得土壤保持常年湿地状态，将雨水和空调冷凝水引入，以便最大限度提高土壤和植物对于PM10颗粒物的吸收效果。根据实验结果，这种设施对于PM10颗粒物的吸收、吸附效果达到67211.56mg/平米，几乎13倍于一般绿地。

较之设施A或B或C或D，本发明还具有：1、形成湿地效果利于吸收PM10污染物；2、利用具有更强吸附PM10污染物的空调冷凝水、雨水或雪水；3、具有统一的浇灌系统，降低了维护强度和维护技术；4、在35度以上的温度，湿地保持20度左右，植物不但不会停止生长，依然跟春天一样茂盛。

发明内容

本发明的目的是设计一种环绕建筑物墙脚分布的，主要利用雨水立管雨水即屋面雨水所构筑的的人工湿地设施，这种设施，较之设施D，在干旱缺水的地区也能使土壤表面保持常年润湿，其吸收吸附灰尘等颗粒物的效果与设施A不相上下。

本发明由此要解决的问题：环绕建筑物墙脚，距离地脚线小于1米以内的地面，设置成为土壤表面常年保持润湿的人工湿地，人工湿地包含土壤和土壤上的植物，土壤高度与硬化地面基本齐平或者略低，人工湿地所需要的水来自屋面雨水经过雨水立管流出的水，和空调冷凝水，并辅以人工注水。

本发明的方案是这样实现的。

下面具体阐述本发明具体实施方案。

本发明利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，方案一，环绕建筑物墙脚，沿墙脚线开设蓄水沟槽；在蓄水沟槽通过隔板隔离出雨水槽，雨水立管导入雨水槽内，雨水槽与蓄水沟槽之间设置溢水装置，雨水槽内的水到达溢水水位h时，开始溢入蓄水沟槽，直到蓄水沟槽内的水位达到溢水水位h，雨水槽内的水位才继续上升；排水水位H高于溢水水位h；雨水槽上设置排水装置，雨水槽内的水到达排水水位H时，多余的水从排水装置排出；

在蓄水沟槽内设置绿化槽。

方案二，方案一中，绿化槽的底部密布通孔，绿化槽上铺设透水性材料，透水性材料上铺设土壤，土壤上生长植物，蓄水沟槽内的水可以通过绿化槽底部的通孔上达土壤，使土壤保持潮湿状态。

(删除)

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方案三，方案一或二中，空调冷凝水管接入蓄水沟槽，夏天空调制冷产生的冷凝水由冷凝水管流入，为绿化槽起降温和补充夏季水分蒸发的作用。

方案四，方案一或二中，绿化槽的底部呈V字型，排水水位线至少要高于绿化槽的底部最低点。

方案五，方案一或二中，所述溢水装置是设置在雨水槽隔板上的通孔。

方案六，方案一或二中，所述排水装置是设置在雨水槽上的排水管。

方案七，方案一中，绿化槽由每两块成对固定安装在蓄水沟槽内的、密布通孔的方板排列构成。

方案八，方案七中，所述方板具有立体折叠形状，呈N字形或者钝角形。

方案九，方案七或八中，所述方板的最下端由固定在蓄水沟槽底面中央的凹槽条或凹槽架固定。

附图说明

图1是现有技术设施A示意图

图2是现有技术设施B示意图

图3是现有技术设施C示意图

图4是现有技术设施B和现有技术设施C的改良型即设施D示意图

图5是微风条件PM10颗粒物与墙体、地面碰撞形成PM10颗粒物富集区域示意图。

图6是模拟设施C的实验

图7是模拟设施D的实验

图8是根据图6、图7实验结果所绘制的曲线C、曲线D，Q为月吸收PM10颗粒物的重量，S为实验烧杯距离墙脚线的距离，其中曲线B是推论结果

图9是本发明设施的针对建筑物1由上往下的俯视示意图

图10是图9中F的放大剖视图，并且视角有一定倾斜

图11是图10中的B-B剖视图

图12是图9中的C-C剖视放大图

图13是图12中的钝角形方板结构示意图

图14是图12中的N字形方板结构示意图

图15、16、17是方板的三种结构示意图

图18是图11、12、13凹槽条结构示意图

图19是图13支撑板结构示意图

图20是图14凹槽架结构示意图

本发明详细实施例：

图9，选取一幢建筑物1，假定其墙脚线尺寸为20米*10米，在2个侧墙和1个后墙(正面为大门)沿墙脚线在地面开设蓄水沟槽15，三个蓄水沟槽连通，可以视为一个沟槽，其宽度设置为1米。蓄水沟槽15用水泥沙浆加砖块切成，其水平度要求越高越好。

在每个蓄水沟槽15的雨水立管11位置用水泥和砖块隔离出一个雨水槽16，见图10。

在蓄水沟槽15内设置绿化槽32，绿化槽32由方板18构成，方板18的底部密布通孔25，而且可以有各种形状，比如见图15、16、17所描述的三种。依据方板的类型，方板在蓄水沟槽15内的固定方法也不同。图12是图15所描述的方板18，相对的两块方板其下端固定在凹槽条21的凹槽内，上端倚靠在蓄水沟槽15的两个相对的内壁上。凹槽条21可以用水泥制成部件，使用时可以通过水泥浆固定在蓄水沟槽15的底部中央。

图11、15、16、17，方板18上铺设透水性材料17，透水性材料17上铺设土壤3，土壤3上生长植物2，蓄水沟槽15内的水可以通过方板18的通孔25上达土壤3，使土壤保持潮湿状态，利于植物2生长。透水性材料17可以是土工布、无纺布、海绵等等，本例使用的是土工布。有时候为了减少土壤损失，在绿化槽32的V字形底部先用沙子、陶粒等铺垫，然后再用土壤铺盖。

图11，雨水槽16的外侧面设置排水管20，雨水槽16的隔板31上开有两个溢水孔19，起溢水装置的作用。下雨时，雨水立管11将雨水注入雨水槽16内，水到达溢水水位线40时候，水从雨水槽16经过溢水孔19溢入蓄水沟槽15，当蓄水沟槽15内的水到达溢水水位线40时候，雨水槽16内的水位继续上升，当水位到达排水水位线50时，多余的水从排水管20排出。在这里需要指出的是，排水水位线50高于溢水水位线40。

图12，空调冷凝水管12接入蓄水沟槽15，夏天空调制冷产生的冷凝水由冷凝水管12流入，为绿化槽起降温和补充夏季水分蒸发的作用；

图11、12、13、14，绿化槽的底部呈V字型，排水水位线50至少要高于绿化槽的底部最低点；

图13是钝角形方板18a构成的绿化槽32，除了与图12具有相同的凹槽条21(见图18)外，还有紧贴蓄水沟槽15两个侧壁的支撑板22(见图19)。钝角形方板18a相对的两块其下端固定在凹槽条21的凹槽内，上端靠在支撑板22上。支撑板22同样可以预制成部件，使用时可以通过水泥浆固定在蓄水沟槽15的侧壁。

图14是N字形方板18b构成的绿化槽32，N字形方板18b相对的两块其下端固定在凹槽架23(见图20)的凹槽内，上端各靠在蓄水沟槽15的两个相对的内壁上。凹槽架23同样可以预制成部件，使用时可以通过水泥浆固定在蓄水沟槽15的底部。

绿化槽的构成方法很多，在此不一一叙述，除了本文中提到的方法，还可以参考中国专利200910159857.7所记述的方法等等。

图15、16、17所述方板18、方板18a、方板18b使用塑料板制造为佳，比如聚丙烯，一方面便于成型，另方面抗折断能力好。

图10中13是与雨水立管口径基本相同的一根敞口管道，用于由此向蓄水沟槽15内注水，在长时间不下雨，又没有开启空调制冷的季节，比如春旱，是用的上的。平常不用的季节，特别是夏季，可以用盖子盖上，防止蚊子进入蓄水沟槽15内产卵。

同样道理，图10，平时要用槽盖14将雨水槽16盖上，防止蚊子进入产卵。

以年降水量为700毫米/年、年蒸发量为2000毫米的干旱地区计算，本实施例建筑物建筑面积为200平米，所建成的人工湿地面积为62平米，那么可以计算出年收集的雨(雪)水为280吨，年蒸发量为124吨，两者相减，还剩余156吨水从排水管20排出。如果考虑季节因素，在夏季可能长时间不下雨，而大部分蒸发量在此时候发生，这时候可见引入空调冷凝水作为补充是多么重要。

Claims (9)

1.利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：环绕建筑物墙脚，沿墙脚线开设蓄水沟槽；在蓄水沟槽通过隔板隔离出雨水槽，雨水立管导入雨水槽内，雨水槽与蓄水沟槽之间设置溢水装置，雨水槽内的水到达溢水水位h时，开始溢入蓄水沟槽，直到蓄水沟槽内的水位达到溢水水位h，雨水槽内的水位才继续上升；

雨水槽上设置排水装置，排水水位线高于溢水水位线，雨水槽内的水到达排水水位H时，多余的水从排水装置排出；

在蓄水沟槽内设置绿化槽，蓄水沟槽里的水可以通过绿化槽底部上渗绿化槽内的土壤，使土壤保持潮湿。

2.根据权利要求1所述利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：绿化槽的底部密布通孔，绿化槽上铺设透水性材料，透水性材料上铺设土壤，土壤上生长植物。

3.根据权利要求1或2所述利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：空调冷凝水管接入蓄水沟槽，夏天空调制冷产生的冷凝水由冷凝水管流入，为绿化槽起降温和补充夏季水分蒸发的作用。

4.根据权利要求1或2所述利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：绿化槽的底部呈V字型，排水水位线高于绿化槽的底部最低点。

5.根据权利要求1或2所述利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：所述溢水装置是设置在雨水槽隔板上的通孔。

6.根据权利要求1或2所述利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：所述排水装置是设置在雨水槽上的排水管。

7.根据权利要求1所述利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：绿化槽由每两块成对固定安装在蓄水沟槽内的、密布通孔的方板排列构成。

8.根据权利要求7所述利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：所述方板具有立体折叠形状，呈N字形或者钝角形。

9.根据权利要求7或8所述利用雨水立管环建筑物墙脚设置的PM10颗粒物吸收设施，其特征是：所述方板的最下端由固定在蓄水沟槽底面中央的凹槽条或凹槽架固定。

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