CN106245734A - 改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其包括控制系统，依次导通的排水沟、粗过滤池、精过滤池和调蓄池及反冲洗装置；排水沟的壁体顶端挂设有对雨水篦子汇集的雨水进行过滤的框形过滤格栅，排水沟与粗过滤池连接处设有过滤筛网；渗水井通过排水管与调蓄池导通，渗水井顶端设置有对雨水进行过滤的过滤结构，其底部安装于一海绵储水层内；调蓄池包括侧壁和底壁及若干浇灌水管，反冲洗装置包括进水管、水泵和反冲洗管及排污管，粗过滤池和精过滤池底端通过排泥管导通；控制系统包括控制单元、电磁阀和若干湿度传感器；溢流管位于调蓄池内所在段的上表面安装有一液位传感器；水泵、湿度传感器和液位传感器均与控制单元连接。

Description

改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统

技术领域

本发明涉及雨水调蓄技术领域，具体涉及一种改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统。

背景技术

随着我国城市化进程的显著加快，城市规模的不断扩张，城市地面硬化加剧，导致雨水径流系数增大，汇流加速，如遇暴雨天气，路面易积水，严重时，易造成城市道路交通瘫痪和人员伤亡。雨水冲刷产生的面源污染，加大了城市污水治理的难度，同时也给城市管网行洪排泄带来一定的压力。 而暴雨过后却又陷入干燥缺水的窘境，热岛效应显著。目前，城市传统的市政排水系统主要存在以下缺点：

1、遇到暴雨时，会造成城市地表径流量大幅提高，市政管网泄洪能力远远不足，引发道路洪涝积水；2、雨水浸泡携带地面上的大量生活垃圾与污染物，会堵塞市政管路，水体排放到自然环境中，会加剧自然水体的污染程度；3、大量雨水通过市政管网排放到自然水体中，会加重河流水系负荷，甚至引发生态环境破坏；4、造成雨水资源大量流失，不能充分循环利用。

因此，结合 “海绵城市”自然积存、自然渗透、自然净化的理念，设计开发一种低影响雨水调蓄系统， 让城市“弹性适应”自然环境变化，对雨水净化积存调蓄、 涵养水生态环境具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统能够将雨水进行储存，当绿地出现缺水时，自动将储存的雨水释放至土壤中。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其包括控制系统，依次导通的排水沟、粗过滤池、精过滤池和调蓄池及对粗过滤池和精过滤池进行冲洗的反冲洗装置；排水沟设置在公路两侧，其包括采用树脂混泥土制成的壁体和顶部等间距安装的多个将公路上的雨水汇集至排水沟内的雨水篦子，壁体顶端挂设有对雨水篦子汇集的雨水进行过滤的框形过滤格栅，排水沟与粗过滤池连接处设有过滤筛网；

多个设置在绿化带所在区域的渗水井通过排水管与调蓄池导通，渗水井顶端设置有对雨水进行过滤的过滤结构，其底部安装于一海绵储水层内；调蓄池包括采用树脂混泥土制成的侧壁和底壁及若干设置在侧壁上且倾斜向下、用于将调蓄池内的雨水排入绿化带所在区域土壤内的浇灌水管，调蓄池的上端设置有与市政雨水管网连接的溢流管；

反冲洗装置包括延伸至调蓄池底部的进水管，安装在调蓄池顶部与进水管连接的水泵，分别与粗过滤池、精过滤池和水泵连接的反冲洗管及粗过滤池底端安装的将清洗粗过滤池和精过滤池的污水排入土壤中的排污管，粗过滤池和精过滤池底端通过排泥管导通；

控制系统包括控制单元，分别设置在排污管、排泥管、导流管、排水管、进水管、溢流管和浇灌水管上的电磁阀及绿化带所在区域的土壤内设置的若干湿度传感器；溢流管位于调蓄池内所在段的上表面安装有一液位传感器；水泵、电磁阀、湿度传感器和液位传感器均与控制单元连接。

与现有技术中的调蓄系统相比，本发明的有益效果为：

（1）由于设置的粗过滤池、精过滤池、调蓄池和多个渗水井都具有较大容水量，当遇到强降雨时，这些部件能够容纳大量的雨水，可以配合市政管网提高雨水泄洪能力， 减小城市路面的地表径流量， 起到削峰调蓄的作用。

（2）排水沟顶部设置的过滤格栅能够对公路上的树叶、城市垃圾进行拦截，起到对雨水的初过滤作用，之后排水沟与粗过滤池连接处的过滤筛网能够对穿过过滤格栅的大颗粒悬浮物进行拦截，通过过滤格栅和过滤筛网就能够达到雨水的过滤作用，减少了雨水夹杂物对自然环境的污染；

（3）本方案相当于过滤装置的排水沟是直接对公路两侧现有的排水沟的改进得到的，不需要额外花费大量成本挖设地下过滤装置，节约了大量调蓄系统构建成本，减少了由于开挖路旁土地，临时占用土地而造成的水土流失；再者，由于过滤格栅呈框形，其是直接挂设在排水沟上的，取出雨水篦子，就能够非常方便地对其内拦截的树叶和城市垃圾及过滤筛网拦截的大颗粒悬浮物进行快速清理。

（4）由于城市建设的相应设备较少，暴雨时雨水会携带大量的泥沙，粗过滤池和精过滤池能够对雨水中携带的泥沙和泥浆进行沉淀，从而达到对雨水净化的目的，避免了雨水在后续管道流淌过程中出现泥沙及泥浆沉淀堵塞管道的问题，同时还提高了进入调蓄池内雨水的洁净度，便于雨水的二次利用。

（5）由于绿化带能够对泥沙等起到一定的固化作用，通过渗水井进入的雨水通过过滤结构过滤之后，直接送入调蓄池内进行存储，不在送入粗过滤池和精过滤池净化，以提到暴雨时雨水的转移；

渗水井下端的海绵储水层能够对部分雨水进行储存，该部分雨水能够在土壤湿度小于其内部含水量时，将其储存的雨水缓慢渗透至土壤中，实现对绿化带的浇灌，节约了城市绿地管理人员对绿化带浇灌时间，降低了城市绿地的管理成本。

（6）本发明设置的调蓄系统突破了传统的“以排为主”的城市雨水管理理念，在雨水多发期时，通过调蓄池和渗水井底部的海绵储水层能够对雨水进行储存，雨水期之后，海绵储水层能够将其储存的雨水缓慢地渗透至土壤中，实现对绿地的浇灌；

当湿度传感器采集的土壤含水量低于设定值时，控制模块开启浇灌水管的电磁阀，将调蓄池内的雨水浇灌至绿化带所在区域的土壤内，而达到绿化带的自动浇灌，达到了涵养地层，“弹性适应”自然环境的目标，对“海绵城市”建设具有重要参考意义。

（7）在枯水季节时，本方案可以通过设置的反冲洗装置调用调蓄池内的雨水对粗过滤池和精过滤池中的泥沙及泥浆进行清洗，精过滤池清洗后的污水进入粗过滤池中，并与清洗粗过滤池的污水一起通过排污管排入土壤中，排入污水能够使泥沙及泥浆回归到土壤中，另外排出的水还能对土壤起到一定的涵养作用，避免了雨水的浪费。

（8） 本发明通过控制单元调节各电磁阀的开合，实现了调蓄系统的自动化操作，当调蓄池中水位达到液位传感器所在高度时，控制单元打开溢流管上的电磁阀通过市政雨水管网排出，以避免暴雨时，雨水淹没公路。

( 9) 本方案的各部分设施均处于地下，对周围环境影响小，其基本不占用地面空间，能够提高土地资源利用率；其适用于各类城市主干道、小区道路，大型广场等，可根据不同的使用场所设置相应的调蓄池尺寸，适应性强。

（10）排水沟和调蓄池的所有侧壁均采用树脂混泥土制成，由于树脂混泥土强度远高于普通混凝土，且其制造的构件重量较轻，方便排水沟和调蓄池的组成部件的运输，另外采用树脂混泥土制备的构件表面较光滑，具有较强的抗腐蚀性能，且不渗水，提高了调蓄池内雨水的储存时间。

附图说明

图1为改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统的结构简图。

图2为排水沟、粗过滤池、精过滤池和部分反冲洗装置组装在一起后的放大图。

图3为渗水井和海绵蓄水层安装在一起后的放大图。

图4为控制系统的原理框图。

其中，1、混泥土基底；2、排水沟；21、壁体；22、过滤格栅；23、雨水篦子；24、过滤筛网；3、海绵蓄水层；31、海绵体；32、透水型土工布；4、粗过滤池；41、泥沙汇集凸台；42、过滤网；43、排污管；5、精过滤池；51、泥浆汇集凸台；52、排泥管；53、导流管；

6、渗水井；61、过滤结构；611、井盖；612、滤网层；613、粗砂砾过滤层；614、细砂砾过滤层；615、截污挂篮；62、排水管；7、反冲洗装置；71、电机；72、进水管；73、反冲洗管；8、调蓄池；81、溢流管；82、浇灌水管。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

如图1所示，该改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统包括控制系统，依次导通的排水沟2、粗过滤池4、精过滤池5和调蓄池8及对粗过滤池4和精过滤池5进行冲洗的反冲洗装置7；排水沟2设置在公路两侧，其可以对目前公路两侧的排水沟2进行简单的改进就可以实现对过滤作用。

排水沟2要实现过滤作用，可以采用以下方式对其结构进行改进，具体地为排水沟2包括采用树脂混泥土制成的壁体21和顶部等间距安装的多个将公路上的雨水汇集至排水沟2内的雨水篦子23，壁体21顶端挂设有对雨水篦子23汇集的雨水进行过滤的框形过滤格栅22，排水沟2与粗过滤池4连接处设有过滤筛网24。

本方案的调蓄系统还包括多个设置在绿化带所在区域的渗水井6，多个渗水井6通过排水管62与调蓄池8导通，这样渗水井6排出的雨水同样也可以实现回收利用，提高了自然资源的利用率。

如图3所示，渗水井6顶端设置有对雨水进行过滤的过滤结构61，其底部安装于一海绵储水层内；海绵储水层能够对部分雨水进行储存，该部分雨水能够在土壤湿度小于其内部含水量时，将其储存的雨水缓慢渗透至土壤中，实现对绿化带的浇灌。

如图1所示，调蓄池8包括采用树脂混泥土制成的侧壁和底壁及若干设置在侧壁上且倾斜向下、用于将调蓄池8内的雨水排入绿化带所在区域土壤内的浇灌水管82，调蓄池8的上端设置有与市政雨水管网连接的溢流管81。

反冲洗装置7包括延伸至调蓄池8底部的进水管72，安装在调蓄池8顶部与进水管72连接的水泵71，分别与粗过滤池4、精过滤池5和水泵71连接的反冲洗管73及粗过滤池4底端安装的将清洗粗过滤池4和精过滤池5的污水排入土壤中的排污管43，粗过滤池4和精过滤池5底端通过排泥管52导通。

进水管72采用延伸至调蓄池8底部的方式进行设置，可以确保反冲洗时能够准确地吸出调蓄池8内部的雨水对粗过滤池4和精过滤池5进行清洗。

排水沟2和调蓄池8的所有侧壁均采用树脂混泥土制成，使排水沟2和调蓄池8具有较强的抗腐蚀性能，且不渗水，可以避免雨水对排水沟2及公路下面设置的混泥土基底1的冲蚀，提高了调蓄系统所在所的公路及排水沟2的稳定性，另外还提高了调蓄池8内雨水的储存时间。

控制系统包括控制单元，分别设置在排污管43、排泥管52、导流管53、排水管62、进水管72、溢流管81和浇灌水管82上的电磁阀及绿化带所在区域的土壤内设置的若干湿度传感器；溢流管81位于调蓄池8内所在段的上表面安装有一液位传感器。

如图4所示，水泵71、电磁阀、湿度传感器和液位传感器均与控制单元连接。在实施例时，为了便于管理人员直观的了解控制系统内各个部件的工作状态，本方案优选将控制单元设置在地面上。

在实现水泵71、湿度传感器和液位传感器的控制时，若是在土壤的化学性能适合导线的布设，水泵71、湿度传感器和液位传感器可以采用有线的方式与控制单元连接；若是土壤呈酸性或碱性，容易腐蚀导线，水泵71、湿度传感器和液位传感器也可以采用无线的方式与控制单元进行通信；另外，水泵71、湿度传感器和液位传感器也可以采用有线和无线相结合的方式与控制单元进行通信。

控制单元、多个电磁阀、液位传感器和液位传感器的设置，能够确保该调蓄系统在雨水收集和涵养绿地时的全自动化调整。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上对粗过滤池4和精过滤池5做出的进一步改进，具体参考图2，本实施例在粗过滤池4的底部设置有泥沙汇集凸台41和泥沙汇集槽，精过滤池5的底部设置有泥浆汇集凸台51和泥浆汇集槽；排污管43安装于泥沙汇集槽所在处，排泥管52将泥浆汇集槽与泥沙汇集槽导通。

泥沙汇集凸台41和泥浆汇集凸台51的顶面为一倾斜的斜面，且二者的倾斜方向均朝向各自的泥沙汇集槽和泥浆汇集槽，这样设置后，可以实现对泥沙和泥浆起到一定的导流作用，使泥沙汇集在泥沙汇集槽内，泥浆汇集在泥浆汇集槽内，方便后续泥浆和泥沙的清理。

其中的排污管43可以由一根与泥沙汇集槽连通的主管和多根与主管连接的支管构成，多根支管呈星射形安装在土壤内，这样设置后，能够将清洗泥沙汇集槽和泥浆汇集槽的的污水均匀地分散至土壤中，实现土壤的均匀浇灌。

实施例3

本实施例是在实施例2的基础上对泥沙汇集凸台41和泥浆汇集凸台51的布置做的进一步改进，具体改进方式为泥沙汇集凸台41的倾斜面（即泥沙汇集凸台41的顶面）朝向精过滤池5，泥浆汇集凸台51的倾斜面（即泥浆汇集凸台51的顶面）朝向粗过滤池4。

泥浆汇集凸台51和泥沙汇集凸台41的顶面朝向的独特设置，其主要目的是使泥浆汇集槽与泥沙汇集槽彼此靠近，便于将清洗粗过滤池4和精过滤池5汇聚在一起，统一排入土壤中。从图2可以看出，本实施例采用这种方式设置后，泥浆汇集槽与泥沙汇集槽仅一墙之隔，方便了排泥管52的安装。

实施例4

本实施例是在实施例1至实施例3中的任一基础上对渗水井6的过滤结构61做出的进一步改进，如图3所示，该过滤结构61可以包括挂设在渗水井6顶部的截污挂篮615，截污挂篮615内由下至上分别铺设有细砂砾过滤层614、粗砂砾过滤层613和滤网层612；在截污挂篮615顶部安装有具有多个水流过孔的井盖611。

过滤结构61的设置能够对从井盖611的多个水流过孔中进入的雨水中携带的树叶等大颗粒杂质进行拦截，确保了进入渗水井6内雨水的洁净度。截污挂篮615采用挂设的方式安装在渗水井6顶部，方便过滤结构61的取出，以及对截污挂篮615内的细砂砾过滤层614、粗砂砾过滤层613和滤网层612的清洗和更换。

实施例5

本实施例是在实施例4的基础上对渗水井6下端设置的海绵蓄水层3的结构做出的进一步改进，如图3所示，该海绵蓄水层3包括具有一内部空腔的混泥土基座和设置在空腔内具有吸水能力的海绵体31；混泥土基座的所有侧壁上开设有若干与其内部的空腔连通的渗水孔，混泥土基座的所有侧壁上包裹有用使海绵体31内的雨水缓慢渗透至土壤中的透水型土工布32；渗水井6底端与混泥土基座内部的空腔连通。

海绵蓄水层3中混泥土基座的设置保证了渗水井6安装在土壤中的稳定性，另外还可以确保海绵体31被较重的土壤和渗水井6的挤压达不到储水的目的。海绵体31能够在雨水期时将大量的雨水储存起来，在雨水期之后，当土壤中的含水量低于海绵体31内的含水量时，海绵体31内的雨水能够通过渗透作用通过渗水孔和透水型土工布32缓慢的渗透至绿化带所在区域内的土壤中，以达到涵养绿地的目的。

实施例6

本实施例是在实施例1、实施例2、实施例3和实施例5任一基础上对调蓄池8上的浇灌水管82做出的改进，浇灌水管82的下半圆管体上均匀地开设有若干出水孔。浇灌水管82埋设在土壤内后需要承受土壤重力的上半部分圆管叫上半圆管体，与土壤接触、对上半圆管体起支撑作用的部分叫下半圆管体。

出水孔的设置可以使雨水均匀地喷洒至土壤中，保证了土壤中湿度的均匀性；另外出水孔位置的独特设置，可以避免覆盖在浇灌水管82上的土壤在重力作用下进入出水孔，造成浇灌水管82堵塞影响绿地浇灌。

实施例7

本实施例是在实施例6的基础上对粗过滤池4、精过滤池5和调蓄池8的连接方式做出的改进，如图1所述，粗过滤池4和精过滤池5的上端相互连通；精过滤池5的上端通过导流管53与调蓄池8的上端连通。

采用上述方式设置后，可以避免粗过滤池4和精过滤池5中的泥沙和泥浆堵塞后续管道以及泥沙和泥浆随雨水流入调蓄系统的下一个部件中，从而进一步提高了进入调蓄池8内雨水的洁净度。

实施例8

本实施例是在实施例7的基础上对过滤格栅22、过滤筛网24和过滤网42的网孔尺寸作出的改进，具体地为粗过滤池4和精过滤池5导通处安装有过滤网42；过滤格栅22、过滤筛网24和过滤网42的网孔尺寸逐渐减小。

过滤格栅22、过滤筛网24和过滤网42的网孔的独特设置，能够对雨水中携带的漂浮物、大颗粒杂质、小颗粒杂质、泥沙和泥浆进行逐级拦截，以达到对进入调蓄池8内的雨水的逐级净化。

综上所述，本发明提供的调蓄系统能够有效地调节城市道路雨水径流与滞洪，消减径流污染，实现雨水收集、净化、存储、分流和利用功能，同时，该系统与城市的雨污水管管网紧密相连，解决由于暴雨而导致的城市内涝，雨水冲刷而产生的径流污染以及雨水资源化利用、涵养绿地与水生态修复等问题，减轻城市排水管62网排水能力调蓄的压力，对“海绵城市”建设提供有效的手段，具有突出的社会、环境和经济效益。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如搅动体的形状、搅动体阵列的连接方式、连接是否为刚性材料还是柔性材料等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其特征在于，包括控制系统，依次导通的排水沟、粗过滤池、精过滤池和调蓄池及对粗过滤池和精过滤池进行冲洗的反冲洗装置；所述排水沟设置在公路两侧，其包括采用树脂混泥土制成的壁体和顶部等间距安装的多个将公路上的雨水汇集至排水沟内的雨水篦子，所述壁体顶端挂设有对雨水篦子汇集的雨水进行过滤的框形过滤格栅，排水沟与粗过滤池连接处设有过滤筛网；

多个设置在绿化带所在区域的渗水井通过排水管与调蓄池导通，所述渗水井顶端设置有对雨水进行过滤的过滤结构，其底部安装于一海绵储水层内；所述调蓄池包括采用树脂混泥土制成的侧壁和底壁及若干设置在侧壁上且倾斜向下、用于将调蓄池内的雨水排入绿化带所在区域土壤内的浇灌水管，所述调蓄池的上端设置有与市政雨水管网连接的溢流管；

所述反冲洗装置包括延伸至调蓄池底部的进水管，安装在调蓄池顶部与进水管连接的水泵，分别与粗过滤池、精过滤池和水泵连接的反冲洗管及粗过滤池底端安装的将清洗粗过滤池和精过滤池的污水排入土壤中的排污管，所述粗过滤池和精过滤池底端通过排泥管导通；

所述控制系统包括控制单元，分别设置在排污管、排泥管、导流管、排水管、进水管、溢流管和浇灌水管上的电磁阀及所述绿化带所在区域的土壤内设置的若干湿度传感器；所述溢流管位于调蓄池内所在段的上表面安装有一液位传感器；所述水泵、电磁阀、湿度传感器和液位传感器均与控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其特征在于，所述粗过滤池的底部设置有泥沙汇集凸台和泥沙汇集槽，所述精过滤池的底部设置有泥浆汇集凸台和泥浆汇集槽；所述排污管安装于泥沙汇集槽所在处，所述排泥管将所述泥浆汇集槽与泥沙汇集槽导通。

3.根据权利要求2所述的改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其特征在于，所述泥沙汇集凸台的倾斜面朝向精过滤池， 泥浆汇集凸台的倾斜面朝向粗过滤池。

4.根据权利要求1-3任一所述的改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其特征在于，所述过滤结构包括挂设在渗水井顶部的截污挂篮，所述截污挂篮内由下至上分别铺设有由细砂砾过滤层、粗砂砾过滤层和滤网层构成的三层过滤装置；在所述截污挂篮顶部安装有具有多个水流过孔的井盖。

5.根据权利要求4所述的改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其特征在于，所述海绵蓄水层包括具有一内部空腔的混泥土基座和设置在所述空腔内具有吸水能力的海绵体；所述混泥土基座的所有侧壁上开设有若干与其内部的空腔连通的渗水孔，所述混泥土基座的所有侧壁上包裹有用使海绵体内的雨水缓慢渗透至土壤中的透水型土工布；所述渗水井底端与混泥土基座内部的空腔连通。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其特征在于，所述浇灌水管的下半圆管体上均匀地开设有若干出水孔。

7.根据权利要求6所述的改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其特征在于，所述粗过滤池和精过滤池的上端相互连通；所述精过滤池的上端通过导流管与调蓄池的上端连通。

8.根据权利要求7所述的改进的城市道路雨水收集、涵养绿地的调蓄系统，其特征在于，所述粗过滤池和精过滤池导通处安装有过滤网；所述过滤格栅、过滤筛网和过滤网的网孔尺寸逐渐减小。