CN105714911B - 区域低影响雨水处理利用系统及区域雨水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了区域低影响雨水处理利用系统及区域雨水处理方法，系统包括滞留型雨水口，滞留型雨水口通过管路与雨水蓄水池和雨水调蓄池分别单独连接，雨水调蓄池用于收集滞留型雨水口弃流的、区域绿地及植草沟溢流的水或雨水，雨水蓄水池内设有过滤装置，雨水蓄水池与滴灌系统连接；还包括车库顶板排水沟，车库顶板排水沟与雨水过滤井连接，雨水过滤井与雨水蓄水池连接；还包括设于地下的多个渗透桩。本发明通过渗透桩的设置，帮助雨水向地下渗入，加快了渗水速度；自动化程度高，通过水位计测量雨水蓄水池内水量，当雨水水量不足时，自动进行切换，采用中水进行供水；减小了前期工程施工对地层承载了的破坏，使得地表因降水引起的地表凹陷情况减少。

Description

区域低影响雨水处理利用系统及区域雨水处理方法

技术领域

本发明涉及雨水收集利用，具体涉及区域低影响雨水处理利用系统及区域雨水处理方法。

背景技术

区域的低影响开发雨水系统是指，在建筑区域开发过程中采用源头、分散式措施维持场地开发前的水文特征，核心是维持区域开发前后水文特征不变，使区域在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

建筑区域的低影响开发雨水设计应充分考虑雨水的控制与利用，在区域内设计可消纳屋面、路面、广场及停车场径流雨水的海绵设施，并通过溢流排放系统与城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统有效衔接。目前对区域的低影响开发雨水系统的研究，仅仅局限于对系统内具体的弃流、收集利用装置和设备的开发，如雨水弃流装置、过滤渗透井等，缺少对整个区域雨水利用系统和方法的整体性研究。

具体来说，屋顶绿化是指以建筑物、构筑物顶部为载体，以植物为主体进行配置，不与自然土壤接壤的绿化方式。目前，屋顶绿化用水多采用回收雨水加市政供水作为水源，雨水供水不稳定，在旱季或者雨水池水量不足时，若直接采用市政供水进行滴灌，则屋顶绿化系统不节水。

目前的雨水口，仅通过雨水篦子将地面径流的较大污物进行过滤。由于降雨受到区域道路、广场、屋面、空气浮尘的影响，使其富含大量杂质和污染物，致使前期水质较差，同时由于路面泥土、垃圾等易随污水进入到雨水管线中，长时间沉积使雨水管截面变小，造成管道堵塞，同时还易造成雨水渗透设施的堵塞，影响渗透设施的正常运作。

进一步地，现有的透水设施通过改善透水层蓄水能力来减少地表积水，但在渗透系数较低的土层中，效果不明显，如在区域人行道上铺设植草砖排除积水，但此方法不能提高地层的渗透性能，在遇到降水较大的天气，积水会溢出。

区域的调蓄设施是城市雨洪控制系统和排水内涝防治规划中最重要的组成部分，通过对调蓄设施的合理设计、应用，可控制区域内径流污染、削减径流总量和峰值、缓解洪涝灾害。目前对区域低影响雨水开发系统的研究，虽涉及雨水调蓄的内容，但雨水调蓄系统与雨水回收利用系统相对独立，并未明确它们之间的衔接关系。且调蓄池中的雨水排放至市政雨水管网，将浪费大量雨水资源。

目前车库顶板积水的排除方式为，排水直接排入市政雨水管网或者经渗透塘下渗后排入市政雨水管网，此部分排水未能在区域内循环使用。

因此，需要对区域雨水处理系统提出一个新的方案。

发明内容

本发明的目的是提供区域低影响雨水处理利用系统及区域雨水处理方法，本发明通过对区域雨水回收利用系统的梳理，对低影响开发的主要功能—“渗、滞、蓄、净、用”进行了创新性研究，提出了多种发明子项，并将这发明子项与其他成熟技术进行了系统整合，构建了针对区域的低影响开发雨水系统利用方法的技术框架如图1所示，从而达到在区域内循环利用雨水，减少向市政雨水管网排水的目的。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

区域低影响雨水处理利用系统，包括滞留型雨水口，滞留型雨水口通过管路与雨水蓄水池和雨水调蓄池分别单独连接，雨水调蓄池用于收集滞留型雨水口弃流的、区域绿地及植草沟溢流的水或雨水，雨水蓄水池与滴灌系统连接；还包括车库顶板排水沟，车库顶板排水沟与雨水过滤井连接，雨水过滤井与雨水蓄水池连接；还包括设于地下的多个渗透桩；通过滞留型雨水口，实现初期雨水弃流以及干净雨水的收集利用；通过渗透桩越过了硬化的地表土，将雨水直接输送至渗透系数较高的土层中，加快了渗水速度。

进一步地，所述渗透桩的颈部设有与渗透桩垂直的多边体，渗透桩沿长度方向设有多个渗水孔，渗水孔与渗透桩沿宽度方向设置的排水孔连通，用于将雨水排入地层。

进一步地，所述多边体设有与所述渗水孔连通的集水孔，集水孔与渗水孔的设置，增加了渗透桩收集雨水的能力，提高了雨水耗散速度。

进一步地，所述滞留型雨水口包括设于雨水口的雨水口篦子，在雨水口篦子表面设有卵石层，在卵石层底部的钢丝密目网。

进一步地，所述雨水蓄水池与所述的滴灌系统之间设置雨水清水池，雨水蓄水池内设有过滤装置。

进一步地，所述雨水清水池与所述滴灌系统的用水管网连接，所述车库顶板排水沟与雨水蓄水池之间设有渗透式过滤井。

进一步地，所述雨水蓄水池与雨水调蓄池连接用于回收雨水蓄水池的溢流水。

进一步地，所述雨水调蓄池通过雨洪控制井与市政雨水管网连接。

进一步地，在所述雨水蓄水池内设有水位计，水位计与控制器连接，控制器与中水储水供水系统内的中水供水泵连接，中水储水供水系统与所述滴灌系统连接，控制器与设于屋顶植被及区域绿地的土壤水分传感器连接。

区域雨水处理方法，具体步骤如下：

1)雨水经绿化屋面的屋顶植被及普通屋面后流入滞留型雨水口，弃流的雨水进入雨水调蓄池，回收的雨水进入雨水蓄水池；

雨水经车库顶板排水后进入车库顶板排水沟，再流入雨水蓄水池；

雨水经地表径流和渗透桩下渗，并通过道路流向小区绿地和植草沟，溢流的雨水进入雨水蓄水池；

2)雨水蓄水池内的雨水经处理后进入雨水清水池，再由用水管网通过滴灌系统向屋顶植被供水或者道路及车辆的冲洗；

或者，由中水系统向屋顶植被供水或者道路及车辆的冲洗；

3)雨水调蓄池内的雨水通过雨洪控制井流向市政雨水管网。

进一步地，雨水调蓄池内的雨水向区域绿地灌溉，雨水蓄水池内溢流的雨水流向雨水调蓄池。

本发明的工作原理是：本发明中雨水利用系统，整合了雨水与中水一体化滴灌技术；滞留型雨水口；预制渗透桩；车库顶板排水回用系统以及调蓄池雨水回用系统，这样的整合系统，将车库顶板的排水通过渗透式雨水过滤井下渗、过滤后，多余排水进入雨水蓄水池储存，作为区域绿化用水水源，在区域内实现了车库顶板排水的循环利用；雨水调蓄池中收集的雨水不排入市政排水管网，而作为区域内绿化灌溉用水。绿化后多余雨水通过土壤渗入植草沟，由溢流口回用至区域雨水管网，实现了调蓄池内雨水的循环利用。

本发明的有益效果是：

1、采用滞留型雨水口改变原有雨水先从路面收集到地下再弃流的方式，从雨水收集源头对初期雨水及底层较脏的雨水进行弃流，减少了原有雨水收集系统中雨水弃流装置，降低了成本。

2、减少了排入市政雨水管网的雨水量，对储存的雨水循环使用，提高了区域雨水回收利用率。

3、通过渗透桩的设置，有效帮助雨水向地下渗入，减缓地表的承压力，加快了渗水速度。

4、自动化程度高，通过水位计测量雨水蓄水池内水量，当雨水水量不足时，自动进行切换，采用中水进行供水。

5、减小了前期工程施工对地层承载了的破坏，使得地表因降水引起的地表凹陷情况减少。

附图说明

图1是区域低影响开发雨水系统利用方法流程示意图；

图2是屋顶绿化的雨水与中水一体化滴灌技术流程示意图；

图3(a)是实施例1中滞留型雨水口的示意图；

图3(b)是实施例1中滞留型雨水口的俯视图；

图4是为渗透桩的侧面剖视图；

图5是渗透桩的俯视图；

图6是渗透桩工作原理图；

图7是车库顶板排水回用系统原理图；

图8是调蓄池雨水回用系统原理图。

其中：1-1－雨水蓄水池、1-2－水位计、1-3－雨水供水泵、1-4－电控柜、1-5－雨水清水池、1-6－滴灌供水泵、1-7—电磁阀、1-8—土壤水分传感器、1-9—用水管网、1-10—中水供水泵、1-11-过滤器，2-1—卵石层、2-2—过滤网、2-3—雨水口、3-1—渗透桩、3-2—四棱柱、3-3—渗水孔、3-4—集水孔、3-5—排水孔、3-6—粉煤渣、4-1—车库顶板蓄水排水板、4-2—车库顶板排水沟、4-3—雨水过滤井、4-4—雨水蓄水池、5-1—调蓄池检查井、5-2—雨水调蓄池、5-3—潜水泵、5-4—雨洪控制井、5-5—绿化灌溉阀门井、5-6—溢流口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明中雨水利用系统，整合了雨水与中水一体化滴灌技术；滞留型雨水口2-3；预制渗透桩；车库顶板排水回用系统以及调蓄池雨水回用系统。

(一)屋顶绿化的雨水与中水一体化滴灌系统：

屋顶绿化是指以建筑物、构筑物顶部为载体，以植物为主体进行配置，不与自然土壤接壤的绿化方式。

本发明雨水与中水一体化滴灌系统的目的是，当区域雨水蓄水池内水量不足或无水时，充分利用区域中水，将中水水池内经过处理的中水作为绿化滴灌用水，即将处理后的雨水与中水作为区域绿化滴灌水源互为备用、综合利用，节约市政用水，如图2所示，本系统具有以下优点：

1、系统管路简单，易实现；

2、将雨水与中水作为绿化滴灌的水源，结合起来使用，保证了绿化用水的稳定性、可靠性；

3、自动化程度高，通过水位计测量雨水蓄水池内水量，当雨水水量不足时，自动进行切换，采用中水进行供水。

如图2所示，为了达到上述目的，本雨水与中水一体化滴灌系统包括雨水蓄水供水系统、中水储水供水系统、滴灌系统三部分。

所述的雨水蓄水供水系统包括雨水蓄水池1-1、雨水供水泵1-3、雨水净化装置、雨水清水池1-5、电控柜1-4等。

所述的中水储水供水系统包括中水水池、中水处理装置、中水清水池、中水供水泵1-10，中水水池与中水处理装置连接，中水处理装置与中水清水池连接。

所述的滴灌系统包括设于滴灌供水泵1-6、过滤器1-11、电磁阀1-7、用水管网1-9、土壤水分传感器1-8等，当土壤水分传感器1-8探测到土壤表面的水分含量大于40％时，电磁阀1-7关闭，不供水；当探测到土壤表面的水分含量小于40％时，电磁阀1-7开启，滴灌供水泵1-6供水进行滴灌，控制器设于电控柜1-4内。在所述雨水蓄水池1-1内设有水位计1-2，水位计1-2与控制器连接，控制器与中水储水供水系统内的中水供水泵1-10连接，中水储水供水系统与所述滴灌系统连接。

上述的雨水蓄水供水系统，区域内收集的雨水进入雨水蓄水池1-1，通过水处理设备后，清洁的雨水进入雨水清水池1-5储存，清洁的雨水由滴灌供水泵对滴灌系统进行供水。

上述的中水储水供水系统，当雨水蓄水池内水量不足时，水位下降低于水位计1-2安装高度时，水位计反馈电信号给电控柜1-4，由电控柜控制雨水供水泵1-3停机、中水供水泵1-10开启，向中水清水池内补充中水，利用中水作为水源进行绿化滴灌。

(二)滞留型雨水口：

本发明提供了一种滞留型雨水口，滞留型雨水口包括设于雨水口的雨水口篦子，在雨水口篦子表面设有卵石层2-1，在卵石层2-1底部的钢丝密目网通过在雨水口篦子表面设置卵石层2-1，延缓屋面雨水进入雨水口2-3流速，同时在雨水口2-3中设置过滤网2-2对污物、泥沙等进行过滤。清理时可将过滤网2-2单独取出清理，防止管道堵塞，并可以重复使用，如图3所示，本滞留型雨水口2-2具有以下优点：

1、利用现有雨水口，增加过滤网2-2及卵石层2-1，设施简单实用性强，造价低。

2、过滤网2-2可单独取出，清洗方便。

如图3所示，为达到上述目的，在滞留型雨水口2-3上设置卵石层2-1、过滤网2-2。

所述的卵石层2(1)，为直径50-100mm的卵石，其作用为延缓雨水流速，对较大的污物进行过滤。

所述的过滤网2-2为钢丝密目网，其上沿尺寸与雨水口内边相同，并将雨水篦子压在过滤网2-2外沿，使得过滤网2-2悬空设置于雨水口2-3中。雨水收集时，从屋面汇集的雨水内夹杂的泥沙、颗粒物等通过过滤网2-2过滤后，较清洁的雨水进入雨水管网。过滤网2-2清洗时，把雨水篦子移开，将过滤网2-2取出清洗，并重复使用。

(三)预制渗透桩：

区域内由于路面硬化及建筑施工影响使得地表土层僵硬，地面积水不易渗入地层，对人们的出行及交通带来不便，同时地层雨水补给量减少，影响植物的水分供养。

本发明旨在提供一种加速地面渗水的预制渗透桩，将积水快速渗入地层的同时还能提高道路的承载力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

预制渗透桩3-1的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：在工厂预制化生产渗透桩3-1；

步骤2：在施工现场将道路顶层部分的地表土清除，并进行整平；

步骤3：将预制渗透桩3-1按照一定的排列方式压入到地层中；

步骤4：待渗透桩3-1顶端压入到地面设计高度后，对地面利用粉煤渣3-6进行铺平；

步骤5：完成施工。

步骤1中，渗透桩3-1的结构包括一根底端为棱锥的长方体，渗透桩的颈部套有一个四棱柱3-2(或其他多边体)，四棱柱3-2与长方体为一个整体。

步骤1中，沿渗透桩3-1长方体的长度方向，均匀设置9个贯穿长方体的渗水孔。

步骤1中，在渗透桩3-1的四棱柱3-2顶面上，与长方体最外侧相对应的水平位各设置3个集水孔3-4，集水孔3-4与对应的渗水孔3-3相连通。

步骤2中，地表去除路面土层的厚度与渗透桩3-1长方体顶端到四棱柱3-2底面的距离相等。

步骤3中，渗透桩3-1在压入土层时，只将四棱柱3-2底面以下的长方体压入地层中即可。

步骤4中，地面回填的粉煤渣3-6也可以是渗水性能好的细砂、直径较小的卵石等。

预制渗透桩的有益效果为：

渗透桩3-1为工厂预制化生产，生产速度快，耗能低，达到了节能减排、绿色环保的效果。

渗透桩3-1通过将柱身深入到地面以下，越过了硬化的地表土，将雨水直接输送至渗透系数较高的土层中，加快了渗水速度。

通过设置四棱柱3-2及集水孔3-4，增加了渗透桩3-1收集雨水的能力，提高了雨水耗散速度，渗水孔3-3与渗透桩3-1沿宽度方向设置的排水孔3-5连通，用于将雨水排入种植土层或土层中。

通过在地表铺设一层渗透性能好的材料，可快速消除积水，并且为提高渗透桩3-1的集水能力提供了条件。

通过在地面插入渗透桩3-1，改善了地面的承载力，减小了前期工程施工对地层承载了的破坏，使得地表因降水引起的地表凹陷情况减少。

(四)车库顶板排水回用系统：

为满足区域地下车库顶板上绿化需求，地下车库顶板需经过防水处理作为一个密闭不透水的体系，雨水、浇灌水通过渗透会在顶板上积聚，若没有有效的排水、透气循环系统，顶板长期积水，会导致车库顶板漏水流向地下车库，并造成植物烂根枯萎。车库顶板上设置有效的蓄水、排水设施，可排除降雨积水和灌溉积水；蓄水湿润植根；过滤泥沙防止阻塞排水管线。

本发明提出了一种车库顶板排水回用系统，可以实现此部分排水的循环利用，具有以下优点：

1、利用现有的排水及雨水回用设施，技术成熟易于实现。

2、收集的车库顶板排水经渗透过滤井沉淀过滤后，较清洁的水流入雨水蓄水池，作为绿化用水水源，实现了绿化用水、排水的循环使用。

本发明包括车库顶板蓄水排水板4-1、车库顶板排水沟4-2、渗透式雨水过滤井4-3、雨水蓄水池4-4。

所述的车库顶蓄水排水板4-1可以储存一部分绿化用水，满足植物根系需要，多余的水流入车库顶板排水沟4-2，由车库顶板排水沟4-2汇集后流向渗透式雨水过滤井4-3，经过滤沉淀后多余排水进入雨水蓄水池4-4储存，作为区域绿化用水水源，在区域内实现了车库顶板排水的循环利用，减少了市政管网排水量。

(五)调蓄池雨水回用系统：

本发明专利提出了一种调蓄池雨水回用系统，如图8所示，将雨水调蓄池5-2中收集的雨水，处理后作为区域绿地灌溉用水。本系统具有以下优点：

1、采用现有的雨水回用设施，技术成熟易于实现。

2、减少了排入市政雨水管网的雨水量，对储存的雨水循环使用，提高了区域雨水回收利用率。

本发明包括调蓄池检查井5-1、雨水调蓄池5-2、潜水泵5-3、雨洪控制井5-4、绿化灌溉阀门井5-5、溢流口5-6。

所述的雨水蓄水池1-1在暴雨时可储存区域径流雨水，滞留并减小了区域洪水对市政管网的排水压力，超过蓄水池储存容积的溢流雨水经溢流口5-6通过雨洪控制井5-4排入区域外市政管网。

所述雨水调蓄池5-2内储存的雨水，因含泥沙杂质较多，经沉淀后由绿化灌溉阀门井5-5打开，由潜污泵5-3加压送至区域绿化带，作为绿化灌溉用水。绿化后多余用水，渗入浅草沟内，经过过滤后的较清洁雨水除部分下渗地面后，多余雨水通过溢流口回用到区域雨水管网中，循环使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.区域低影响雨水处理利用系统，其特征在于，包括滞留型雨水口，滞留型雨水口通过管路与雨水蓄水池和雨水调蓄池分别单独连接，雨水调蓄池用于收集滞留型雨水口弃流的、区域绿地及植草沟溢流的水或雨水，雨水蓄水池与滴灌系统连接；还包括车库顶板排水沟，车库顶板排水沟与雨水过滤井连接，雨水过滤井与雨水蓄水池连接；还包括设于地下的多个渗透桩；

所述渗透桩的颈部设有与渗透桩垂直的多边体，渗透桩设置多个渗水孔，每个渗水孔均沿渗透桩长度方向设置；所述多边体设有与所述渗水孔连通的集水孔；

所述滞留型雨水口包括设于雨水口的雨水口篦子，在雨水口篦子表面设有卵石层，在卵石层底部的钢丝密目网，中水储水供水系统与所述滴灌系统连接；所述雨水蓄水池与所述的滴灌系统之间设置雨水清水池，雨水蓄水池内设有过滤装置；所述雨水清水池与所述滴灌系统的用水管网连接，所述车库顶板排水沟与雨水蓄水池之间设有渗透式过滤井。

2.如权利要求1所述的雨水处理利用系统，其特征在于，所述雨水蓄水池与雨水调蓄池连接用于回收雨水蓄水池的溢流水，所述雨水调蓄池通过雨洪控制井与市政雨水管网连接。

3.如权利要求1所述的雨水处理利用系统，其特征在于，在所述雨水蓄水池内设有水位计，水位计与控制器连接，控制器与中水储水供水系统内的中水供水泵连接，控制器与设于屋顶植被的土壤水分传感器连接。

4.如权利要求1-3中任一项所述的雨水处理利用系统的区域雨水处理方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)雨水经绿化屋面的屋顶植被及普通屋面后流入滞留型雨水口，弃流的雨水进入雨水调蓄池，回收的雨水进入雨水蓄水池；

雨水经车库顶板排水后进入车库顶板排水沟，再流入雨水蓄水池；

雨水经地表径流和渗透桩下渗，并通过道路流向小区绿地和植草沟，溢流的雨水进入雨水蓄水池；

通过在地面插入渗透桩；所述渗透桩的颈部设有与渗透桩垂直的多边体，渗透桩沿长度方向设有多个渗水孔；所述多边体设有与所述渗水孔连通的集水孔；

2)雨水蓄水池内的雨水经处理后进入雨水清水池，再由用水管网通过滴灌系统向屋顶植被供水或者道路及车辆的冲洗；

或者，由中水系统向屋顶植被供水或者道路及车辆的冲洗；

当雨水蓄水池内水量不足时，水位下降低于水位计安装高度时，水位计反馈电信号给电控柜，由电控柜控制雨水供水泵停机、中水供水泵开启，向中水清水池内补充中水，利用中水作为水源进行绿化滴灌；

3)雨水调蓄池内的雨水通过雨洪控制井流向市政雨水管网。

5.如权利要求4所述的区域雨水处理方法，其特征在于，雨水调蓄池内的雨水向小区绿地灌溉，雨水蓄水池内溢流的雨水流向雨水调蓄池。