CN104196179A - 一种雨水利用系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种雨水利用系统，包括雨水收集储存系统、雨水处理系统和雨水回用系统，所述雨水收集储存系统包括导流装置、屋顶绿化渗透管、雨水收集管和雨水储水箱，所述雨水处理系统包括屋顶绿化系统和屋顶景观水池，所述屋顶绿化系统包括土壤和植物，所述植物种植在所述土壤中，所述屋顶景观水池内种植有水生植物，所述雨水回用系统包括雨水灌溉管道和景观水池补水管，所述雨水灌溉管道分别与雨水储水箱和屋顶绿化系统连接，所述景观水池补水管分别与雨水储水箱和屋顶景观水池连接。与现有技术相比，所述雨水利用系统解决了屋顶绿化的用水需求，具有节省土地资源、处理效果好、处理成本低、储存方便、运行能耗低和水量平衡效果好的特点。

Description

一种雨水利用系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种水资源利用系统，尤其是一种雨水利用系统及其使用方法。

背景技术

近年我国水资源供需矛盾很严重，缺水城市达300多个，其中，北方城市主要是水源型缺水，而南方城市主要是水质型缺水。另一方面，随着城市化进程加快，城市地表不透水面积增加，地表径流量增加，洪峰流量增大且时间提前，城市的防灾能力减弱，暴雨洪水灾害发生的几率有较大的增加，暴露了原有城市排水系统的弊端，反映了原有雨水处置理念与快速城市化进程的不相适应，严重干扰了城市原有水文生态系统，破坏了自然的水文循环过程。雨水综合利用是根据具体条件，将雨水直接利用和间接利用结合，在技术经济分析基础上最大限度地利用雨水。

目前对雨水的处理主要有以下两种：一种为通过机械设备处理雨水，通过设备的混凝、沉淀、过滤作用使雨水得到净化；另外一种为利用人工湿地、景观水池对雨水进行生态处理使雨水得到净化。采用机械设备处理雨水的方式由于需要建造一定体量的雨水收集池，利用机械设备作用，会增加建设成本和运行能耗，系统经济性较差；而采用人工湿地和景观水池这种生态处理雨水的方法通常需要占用较大的土地，因此在用地紧张的城市地区也很难实现。因此有必要开发一种占地小、运行费用低的雨水利用方法。

在建筑屋面上设置景观是一种新型的建筑景观设计方式。其包括屋顶绿化、屋顶景观水池等方式。这种设计是在各类建筑物、构筑物、桥梁(立交桥)等的屋顶、露台、天台、阳台等上进行造园，种植树木花卉，设置水景。在城市建成区地面可绿化用地越来越少，拆迁腾地费用昂贵的背景下屋顶绿化和屋顶景观水池是很好的改善城市居住环境方法。将这种设计方法与雨水利用系统相结合，是一种经济可行的雨水利用方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于屋顶绿化景观的雨水利用系统及其使用方法，以解决场地条件不足时雨水缺少储存处理空间以及现有雨水利用系统费用较高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种雨水利用系统，设置于建筑物的屋顶上，包括：

雨水收集储存系统、雨水处理系统和雨水回用系统，所述雨水收集储存系统包括导流装置、屋顶绿化渗透管、雨水收集管和雨水储水箱，雨水依次经所述导流装置、屋顶绿化渗透管及雨水收集管汇集到雨水储水箱中，所述雨水处理系统包括屋顶绿化系统和屋顶景观水池，所述屋顶绿化系统包括土壤和植物，所述植物种植在所述土壤中，所述屋顶景观水池内种植有水生植物，所述屋顶绿化渗透管位于所述土壤中，所述雨水收集管位于所述屋顶景观水池中，所述雨水回用系统包括雨水灌溉管道和景观水池补水管，所述雨水灌溉管道分别与雨水储水箱和屋顶绿化系统连接，所述景观水池补水管分别与雨水储水箱和屋顶景观水池连接。

进一步地，所述植物为草坪或灌木。

进一步地，所述土壤厚度为30-60cm。

进一步地，所述屋顶景观水池的长宽比大于等于2。

进一步地，所述水生植物为美人蕉或金鱼藻。

进一步地，所述雨水处理系统还包括消毒装置，所述消毒装置置于所述雨水储水箱中。

进一步地，所述导流装置为导流渠。

进一步地，所述雨水灌溉管道上设有灌溉喷头。

进一步地，所述雨水利用系统还包括水泵，所述水泵的一端与所述雨水储水箱连接，所述水泵的另一端分别与所述雨水灌溉管道和景观水池补水管连接。

本发明还提供了一种上述雨水利用系统的使用方法，所述雨水利用系统的使用方法包括以下步骤：

第一步，采用所述导流装置收集雨水；

第二步，将收集到的雨水经所述雨水处理系统处理后汇集至所述雨水储水箱中；

第三步，采用所述雨水回用系统通过所述雨水储水箱中收集到的雨水为所述屋顶绿化系统灌溉和屋顶景观水池补水。

与现有技术相比，在本发明实施例提供的雨水利用系统中，屋顶绿化和屋顶景观水池不仅是雨水回用的用水点，也是雨水净化的处理设施。此外，所述雨水利用系统将雨水利用与屋顶绿化、屋顶景观水池相结合，解决了屋顶绿化的用水需求，使绿化的用水量与需水量达到平衡，使雨水资源得到充分利用，具有节省土地资源、处理效果好、处理成本低、储存方便、运行能耗低和水量平衡效果好的特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的雨水利用系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的雨水利用系统的原理图；

图3为本发明实施例提供的雨水利用系统水量平衡图。

其中，1：硬化屋面，2：屋顶绿化系统，3：屋顶景观水池，4：雨水收集管，5：雨水储水箱，6：雨水灌溉管道，7：灌溉喷头。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种雨水利用系统，包括雨水收集储存系统、雨水处理系统和雨水回用系统。

所述雨水收集储存系统包括导流装置、屋顶绿化渗透管、雨水收集管4和雨水储水箱5，硬化屋面1上的雨水依次经所述导流装置、屋顶绿化渗透管及雨水收集管4汇集到雨水储水箱5中，导流装置并未在图1中画出。

所述雨水处理系统包括屋顶绿化系统2和屋顶景观水池3，所述屋顶绿化系统2包括土壤和植物，所述植物种植在所述土壤中，所述屋顶绿化渗透管埋在所述土壤中，用于将雨水汇集至屋顶景观水池3中，并未在图1中画出。所述雨水收集管4分别与所述屋顶绿化渗透管和雨水储水箱5连接，屋顶景观水池3中多余的雨水可通过雨水收集管4流至较低平台上设置的雨水储水箱5中进行储存。所述屋顶景观水池3内种植有水生植物，用于去除氮磷营养物质，对雨水进行二次净化。屋顶绿化系统2在雨水利用系统中既可作为雨水利用的用水点，为收集的雨水提供了用处，又能够起到过滤和吸附作用，将雨水中的悬浮固体和有机物去除。

具体地说，通过屋顶绿化系统2的土壤截流作用和植物根系的吸收作用进行雨水净化。屋顶景观水池3既能够作为雨水利用用水点，又能够起到沉淀屋面径流雨水和缓冲雨水径流的作用。具体地，屋顶景观水池能够起到沉淀作用，将雨水中残余固体沉淀去除，屋顶景观水池3中的水生植物可以对雨水中的氮、磷进行处理，使其达标。并且在暴雨时屋顶景观水池3能够起到雨水调蓄作用，缓冲屋面雨水径流，并且屋顶景观水池3的补水需求也为收集的雨水提供了用途。

所述雨水回用系统包括雨水灌溉管道6和景观水池补水管，所述雨水灌溉管道分6别与雨水储水箱5和屋顶绿化系统2连接，所述景观水池补水管分别与雨水储水箱5和屋顶景观水池2连接，景观水池补水管并未在图1中画出。

所述植物为草坪或灌木，所述土壤厚度为30-60cm，利用土壤截流作用以及植物的吸收作用可以对雨水进行初步净化，降低浊度和有机物含量。所述屋顶景观水池3的长宽比大于等于2，可以对雨水起到沉淀作用，所述水生植物为美人蕉或金鱼藻。所述雨水处理系统还包括消毒装置，所述消毒装置置于所述雨水储水箱5中，在本实施例中，消毒装置为加氯消毒装置，用于定期对雨水储水箱5中的水消毒。所述导流装置为导流渠。所述雨水灌溉管道6上设有灌溉喷头7，灌溉喷头7可以喷出雨水以灌溉屋顶绿化系统2中的植物。所述雨水利用系统还包括水泵，所述水泵的一端与所述雨水储水箱5连接，所述水泵的另一端分别与所述雨水灌溉管道6和景观水池补水管连接，水泵将雨水储水箱5中处理后的雨水输送至屋顶绿化系统2进行浇灌或屋顶景观水池3进行补水。

本发明实施例还提供了一种雨水利用系统的使用方法，应用在上述雨水利用系统上，所述雨水利用系统的使用方法包括以下步骤：

第一步，采用所述导流装置收集雨水；

第二步，将收集到的雨水经所述雨水处理系统处理后汇集至所述雨水储水箱5中；

第三步，采用所述雨水回用系统通过所述雨水储水箱中收集到的雨水为所述屋顶绿化系统2灌溉和屋顶景观水池3补水。

在本实施例中，降雨在硬化屋面1上得到汇集，并通过坡度进入到面积为200m²的屋顶绿化系统2中。屋顶绿化系统2作为雨水的第一道处理工序，可以利用土壤作用将硬化屋面上汇集雨水中的尘土和杂质进行拦截，经屋顶绿化系统2处理后，雨水浊度可由10.01NTU(浊度测定单位)以上降低到5.7NTU，BOD₅(五日生化需氧量)可由12.1mg/L降低到3.6mg/L。经过屋顶绿化系统2的雨水进入到长12m宽6m的屋顶景观水池3中，屋顶景观水池3中种植有美人蕉、金鱼藻，通过水生植物的净化作用可以有效的去除雨水中的氮和磷，雨水中的总氮和总磷分别降低至3.64mg/L与0.51mg/L，并且屋顶景观水池3还兼有沉淀处理的作用，雨水浊度可以进一步降低至1.6NTU以下，BOD₅可以进一步降低到1.8mg/L以下。屋顶景观水池3中溢流的雨水进入较低平台上设置的1m³雨水储水箱5中，雨水储水箱5中设置有定期加氯消毒的设置，以防止雨水停留时间过长，微生物进行繁殖。经过屋顶绿化系统2与屋顶景观水池3处理后的雨水，水质可以达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)对城市绿化的要求，此时，利用雨水回用系统即可对屋顶绿化系统2灌溉或对屋顶景观水池3补水。

如图3所示，屋顶水池补水为屋顶景观水池3的补水需求量，屋顶绿化浇灌为屋顶绿化系统2的浇灌需求量，本发明实施例提供的雨水利用系统收集雨水量大于屋顶景观水池3的补水需求量和屋顶绿化系统2的浇灌需求量之和，该雨水利用系统在雨水收集量全年各月均可满足屋顶景观水池3补水和屋顶绿化系统2灌溉用水的全部水量，并具有良好的水量平衡关系。

综上，本发明实施例提供的雨水利用系统通过屋顶绿化系统2和屋顶景观水池3进行收集与处理。雨水中的杂质可以通过屋顶绿化系统2中土壤截流作用以及屋顶景观水池3中水生植物的吸收及屋顶景观水池3的沉淀作用进行去除，去除后的雨水一部分储存于屋顶景观水池3当中，另一部分进入雨水储水箱5，为屋顶绿化系统2提供灌溉用水及屋顶景观水池3补水，尤其是在晴天时。

与现有技术相比，在本发明实施例提供的雨水利用系统中，屋顶绿化和屋顶景观水池不仅是雨水回用的用水点，也是雨水净化的处理设施。此外，所述雨水利用系统将雨水利用与屋顶绿化、屋顶景观水池相结合，解决了屋顶绿化的用水需求，使绿化的用水量与需水量达到平衡，使雨水资源得到充分利用，具有节省土地资源、处理效果好、处理成本低、储存方便、运行能耗低和水量平衡效果好的特点。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雨水利用系统，其特征在于，设置于建筑物的屋顶上，包括雨水收集储存系统、雨水处理系统和雨水回用系统，所述雨水收集储存系统包括导流装置、屋顶绿化渗透管、雨水收集管和雨水储水箱，雨水依次经所述导流装置、屋顶绿化渗透管及雨水收集管汇集到雨水储水箱中，所述雨水处理系统包括屋顶绿化系统和屋顶景观水池，所述屋顶绿化系统包括土壤和植物，所述植物种植在所述土壤中，所述屋顶景观水池内种植有水生植物，所述屋顶绿化渗透管位于所述土壤中，所述雨水收集管位于所述屋顶景观水池中，所述雨水回用系统包括雨水灌溉管道和景观水池补水管，所述雨水灌溉管道分别与雨水储水箱和屋顶绿化系统连接，所述景观水池补水管分别与雨水储水箱和屋顶景观水池连接。

2.如权利要求1所述的雨水利用系统，其特征在于，所述植物为草坪或灌木。

3.如权利要求1所述的雨水利用系统，其特征在于，所述土壤厚度为30-60cm。

4.如权利要求1所述的雨水利用系统，其特征在于，所述屋顶景观水池的长宽比大于等于2。

5.如权利要求1所述的雨水利用系统，其特征在于，所述水生植物为美人蕉或金鱼藻。

6.如权利要求1所述的雨水利用系统，其特征在于，所述雨水处理系统还包括消毒装置，所述消毒装置置于所述雨水储水箱中。

7.如权利要求1所述的雨水利用系统，其特征在于，所述导流装置为导流渠。

8.如权利要求1所述的雨水利用系统，其特征在于，所述雨水灌溉管道上设有灌溉喷头。

9.如权利要求1所述的雨水利用系统，其特征在于，所述雨水利用系统还包括水泵，所述水泵的一端与所述雨水储水箱连接，所述水泵的另一端分别与所述雨水灌溉管道和景观水池补水管连接。

10.一种雨水利用系统的使用方法，应用在如权利要求1至9任一项所述的雨水利用系统上，其特征在于，所述雨水利用系统的使用方法包括以下步骤：

第一步，采用所述导流装置收集雨水；

第二步，将收集到的雨水经所述雨水处理系统处理后汇集至所述雨水储水箱中；

第三步，采用所述雨水回用系统通过所述雨水储水箱中收集到的雨水为所述屋顶绿化系统灌溉和屋顶景观水池补水。