CN106284495B - 集雨型屋顶雨水花园 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集雨型屋顶雨水花园包括露天绿化系统和雨水循环系统，所述露天绿化系统自上而下包括屋顶植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层、二次过滤层和素土夯实层，所述雨水循环系统包括蓄水箱、净水器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、土壤湿度传感器、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道和PLC控制器，不仅解决了雨水排放和过滤的问题，同时还创造了优美的景观环境空间，完美的将雨水进行收集、净化和循环利用。

Description

集雨型屋顶雨水花园

技术领域

本发明涉及雨水花园，具体涉及一种集雨型屋顶雨水花园。

背景技术

现代城市开发规模日益加大，对生态的影响也日益凸显，大量硬化土地的出现，不仅占用了原有的涵养水源地，也改变了原有自然生态本底和水文特征，破坏了自然“海绵体”，带来了城市水生态恶化，水资源紧缺，水环境污染，水安全缺乏保障等一系列问题。雨水花园，一个由时代应运而生的全新生态环境模式。它的出现，保护了开发区域的水文状态，同时也迎合了现代人们的景观需求。同时雨水花园也能吸收和汇聚雨水，涵养地下水，补给城市景观等多种用水，是一种生态可持续的雨洪控制和雨水利用的措施，可谓一举多得。

目前传统的雨水花园存在着以下不足：对雨水中含有的重金属、有机污染物的去除能力有限；雨水花园中的植物能有效吸收污染物质；还有，农药、化肥的施入又会带来新的污染源；再有，雨水花园在晴天时，由于土壤的保水能力较差，因而需要不定时的进行浇注，造成水资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集雨型屋顶雨水花园，不仅解决了雨水排放和过滤的问题，同时还创造了优美的景观环境空间，完美的将雨水进行收集、净化和循环利用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

集雨型屋顶雨水花园，包括露天绿化系统和雨水循环系统，所述露天绿化系统自上而下包括屋顶植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层、二次过滤层和素土夯实层，屋顶植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层均为倾斜设置，露天植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层的上表面或下表面与竖直方向的夹角a为84—88°，所述隔挡层的倾斜底端处设有若干过液孔，所述二次过滤层的截面形状为等腰梯形结构，二次过滤层中被三个过滤网分隔成第一过滤腔室、第二过滤腔室、第三过滤腔室和第四过滤腔室，第一过滤腔室位于过液孔的下方，且第一过滤腔室的长度为L1、第二过滤腔室的长度为L2、第三过滤腔室长度为L3、第四过滤腔室长度为L4，L4＝1.2*L3，L3＝1.2*L2，L2＝1.2*L1，所述第一过滤腔室、第二过滤腔室、第三过滤腔室和第四过滤腔室内分别填充有若干第一卵石、第二卵石、第三卵石和第四卵石，第一卵石的直径＜第二卵石的直径＜第三卵石的直径＜第四卵石的直径，所述素土夯实层贴合固定在二次过滤层下方，素土夯实层的截面形状为直角梯形；

所述雨水循环系统包括蓄水箱、净水器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、土壤湿度传感器、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道和PLC控制器，所述第一管道一端设置在二次过滤层上，另一端与蓄水箱相连接，蓄水箱通过第二管道与屋顶植被层相连通，第二管道上设有第一电磁阀和水泵，蓄水箱与净水器之间通过第三管道相连接，第三管道上设有第二电磁阀，净水器上设有第四管道，第四管道上设有第三电磁阀，土壤湿度传感器设置在屋顶植被层中，所述净水器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、土壤湿度传感器均与PLC控制器相连接；

所述第一管道上设有进水机构，所述进水机构为中空的球体结构，进水机构上分散的设有若干进水通道，进水机构埋设于第四过滤腔室内，所述第二管道上设有出水机构，出水机构为圆锥体结构，出水机构埋设于屋顶植被层中。

上述集雨型屋顶雨水花园，其中，所述进水机构的组成成分按重量份数计如下：

聚氯乙烯树脂30-60份、

环氧树脂10-20份、

聚氨酯15-30份、

粒径50-60纳米的滑石粉5-10份、

甲基丙烯酸甲酯20-25份、

石蜡8-14份、

环己酮10-15份、

过氧化氢0-8份、

季戊四醇5-8份、

氧化铝10-16份、

异辛酸钙2.5-4份

去离子水7.5-12份；

所述聚氯乙烯树脂、环氧树脂和聚氨酯的重量份数比为3:1:2；

所述季戊四醇、氧化铝、异辛酸钙和去离子水的重量份数比为2:4:1:3。

上述集雨型屋顶雨水花园，其中，所述进水机构的制备方法为：

(1)将聚氯乙烯树脂、环氧树脂和聚氨酯在50-60℃的温度下边加热边搅拌均匀得混合物A；

(2)将季戊四醇、氧化铝、异辛酸钙、去离子水在常温下搅拌均匀后得混合物B；

(3)将混合物A、混合物B、粒径50-60纳米的滑石粉、甲基丙烯酸甲酯、石蜡、环己酮、过氧化氢混合后进行加热，以5℃/4min的速度进行升温，直至温度升高至120-130℃后，继续保持这一温度加热30-40min即可的混合料；

(4)将混合料加入注塑机中注塑成型即可。

上述集雨型屋顶雨水花园，其中，所述隔挡层为泡沫混凝土。

上述集雨型屋顶雨水花园，其中，所述第一管道、第二管道、第四管道的数量至少为1个。

本发明的有益效果为：

1.本发明构造简单明了，上部的一次过滤层为屋顶植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层，下部的二次过滤层分割为四个腔室，并通过泡沫混凝土作为隔挡层分隔开来，能够有效的对雨水中的杂质进行过滤，提高了过滤效率，减轻了净水器的工作压力，保证了雨水循环使用的安全性能；

2.本发明通过述雨水循环系统收集雨水，与一般的公园地面结构相比，多了土工布、粗砂等渗水防水材料，成本可以说是较为低廉的，然而正是这几层的材料，相比于其他绿化地，它更能汇聚并吸收来自屋顶雨水，通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化，并使之逐渐渗入土壤，涵养地下水，进行有效的雨水渗透；

3.本发明将雨水导入蓄水箱，蓄水箱再将雨水导出作为景观用水，或通过净水器净化后做其他利用，以此将雨水循环再利用，保证一定的水力停留时间，减少城市排水压力，是一个“缓释剂”，另外从广义上回灌地下水是有长远效益的，干旱地区可以凭此解决景观用水的困境；

4.本发明通过PLC控制器与各相应部件相连接，通过土壤湿度传感器实施感知土壤环境并将数据反馈，如果土壤处于干旱状态，则可通过PLC控制器启动水泵和第一电磁阀，向屋顶植被层进行浇灌；

5.本发明露天绿化系统各层的特殊分布以及倾斜设置，提高雨水收集的效率，节约了能效；

6.通过本发明的方法和配方制作得到的进水机构，延展性、抗开裂性好，承压能力和耐腐蚀性能均有大幅度提高，即提高了雨水收集效率，又提高了使用寿命，其使用寿命达到30年以上。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明露天绿化系统剖视图。

图3为本发明雨水循环系统结构图。

图4为本发明进水机构剖视图。

图5为本发明电气控制图。

具体实施方式

附图标记

屋顶植被层1、砂性土层2、粗砂层3、土工布层4、碎石垫层5、砾石层6、隔挡层7、二次过滤层8、素土夯实层9、过液孔10、过滤网11、第一过滤腔室12、第二过滤腔室13、第三过滤腔室14、第四过滤腔室15、第一卵石16、第二卵石17、第三卵石18、第四卵石19、蓄水箱20、净水器21、水泵22、第一电磁阀23、第二电磁阀24、第三电磁阀25、土壤湿度传感器26、第一管道27、第二管道28、第三管道29、第四管道30、PLC控制器31、进水机构32、进水通道33、出水机构34。

如图所示集雨型屋顶雨水花园，包括露天绿化系统和雨水循环系统，所述露天绿化系统自上而下包括屋顶植被层1、砂性土层2、粗砂层3、土工布层4、碎石垫层5、砾石层6、隔挡层7、二次过滤层8和素土夯实层9，屋顶植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层均为倾斜设置，露天植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层的上表面或下表面与竖直方向的夹角a为86°，所述隔挡层的倾斜底端处设有若干过液孔10，所述二次过滤层的截面形状为等腰梯形结构，二次过滤层中被三个过滤网11分隔成第一过滤腔室12、第二过滤腔室13、第三过滤腔室14和第四过滤腔室15，第一过滤腔室位于过液孔的下方，且第一过滤腔室的长度为L1、第二过滤腔室的长度为L2、第三过滤腔室长度为L3、第四过滤腔室长度为L4，L4＝1.2*L3，L3＝1.2*L2，L2＝1.2*L1，所述第一过滤腔室、第二过滤腔室、第三过滤腔室和第四过滤腔室内分别填充有若干第一卵石16、第二卵石17、第三卵石18和第四卵石19，第一卵石的直径＜第二卵石的直径＜第三卵石的直径＜第四卵石的直径，所述素土夯实层贴合固定在二次过滤层下方，素土夯实层的截面形状为直角梯形；

所述雨水循环系统包括蓄水箱20、净水器21、水泵22、第一电磁阀23、第二电磁阀24、第三电磁阀25、土壤湿度传感器26、第一管道27、第二管道28、第三管道29、第四管道30和PLC控制器31，所述第一管道一端设置在二次过滤层上，另一端与蓄水箱相连接，蓄水箱通过第二管道与屋顶植被层相连通，第二管道上设有第一电磁阀和水泵，蓄水箱与净水器之间通过第三管道相连接，第三管道上设有第二电磁阀，净水器上设有第四管道，第四管道上设有第三电磁阀，土壤湿度传感器设置在屋顶植被层中，所述净水器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、土壤湿度传感器均与PLC控制器相连接，所述PLC控制器为三菱PLC FX2N-80MT-D；将过滤过的雨水通过第一管道导入蓄水箱，土壤湿度传感器实施感知土壤环境并将数据反馈，如果土壤处于干旱状态，则可通过PLC控制器启动水泵和第一电磁阀，向屋顶植被层进行浇灌，作为景观用水，或PLC控制器控制第二电磁阀、第三电磁阀启动，通过净水器净化后做其他利用；

所述第一管道上设有进水机构32，所述进水机构为中空的球体结构，进水机构上分散的设有若干进水通道33，进水机构埋设于第四过滤腔室内，所述第二管道上设有出水机构34，出水机构为圆锥体结构，出水机构上设有若干出水通道，出水通道与第二管道相连通，出水机构埋设于屋顶植被层中；

所述隔挡层为泡沫混凝土，所述第一管道的数量为10个、第二管道的数量为5个、第四管道的数量为2个。

实施例一

上述的进水机构的制备方法为：

(1)按重量份数计将聚氯乙烯树脂45份、环氧树脂15份和聚氨酯30份在50-60℃的温度下边加热边搅拌均匀得混合物A；

(2)按重量份数计将季戊四醇7份、氧化铝14份、异辛酸钙3.5份、去离子水10.5份在常温下搅拌均匀后得混合物B；

(3)按重量份数计将混合物A、混合物B、粒径55纳米的滑石粉8份、甲基丙烯酸甲酯22.5份、石蜡11份、环己酮12份、过氧化氢4份混合后进行加热，以5℃/4min的速度进行升温，直至温度升高至125℃后，继续保持这一温度加热40min即可的混合料；

(4)将混合料加入注塑机中注塑成型即可。

实施例二

上述的进水机构的制备方法为：

(1)按重量份数计将聚氯乙烯树脂30份、环氧树脂10份和聚氨酯15份在50℃的温度下边加热边搅拌均匀得混合物A；

(2)按重量份数计将季戊四醇5份、氧化铝10份、异辛酸钙2.5份、去离子水7.5份在常温下搅拌均匀后得混合物B；

(3)按重量份数计将混合物A、混合物B、粒径55纳米的滑石粉5份、甲基丙烯酸甲酯20份、石蜡8份、环己酮10份混合后进行加热，以5℃/4min的速度进行升温，直至温度升高至120℃后，继续保持这一温度加热30min即可的混合料；

(4)将混合料加入注塑机中注塑成型即可。

实施例三

上述的进水机构的制备方法为：

(1)按重量份数计将聚氯乙烯树脂60份、环氧树脂20份和聚氨酯30份在60℃的温度下边加热边搅拌均匀得混合物A；

(2)按重量份数计将季戊四醇8份、氧化铝16份、异辛酸钙4份、去离子水12份在常温下搅拌均匀后得混合物B；

(3)按重量份数计将混合物A、混合物B、粒径60纳米的滑石粉10份、甲基丙烯酸甲酯25份、石蜡14份、环己酮15份、过氧化氢8份混合后进行加热，以5℃/4min的速度进行升温，直至温度升高至130℃后，继续保持这一温度加热40min即可的混合料；

(4)将混合料加入注塑机中注塑成型即可。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。

Claims (4)

1.集雨型屋顶雨水花园，其特征为，包括露天绿化系统和雨水循环系统，所述露天绿化系统自上而下包括屋顶植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层、二次过滤层和素土夯实层，屋顶植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层均为倾斜设置，露天植被层、砂性土层、粗砂层、土工布层、碎石垫层、砾石层、隔挡层的上表面或下表面与竖直方向的夹角a为84—88°，所述隔挡层的倾斜底端处设有若干过液孔，所述二次过滤层的截面形状为等腰梯形结构，二次过滤层中被三个过滤网分隔成第一过滤腔室、第二过滤腔室、第三过滤腔室和第四过滤腔室，第一过滤腔室位于过液孔的下方，且第一过滤腔室的长度为L1、第二过滤腔室的长度为L2、第三过滤腔室长度为L3、第四过滤腔室长度为L4，L4＝1.2*L3，L3＝1.2*L2，L2＝1.2*L1，所述第一过滤腔室、第二过滤腔室、第三过滤腔室和第四过滤腔室内分别填充有若干第一卵石、第二卵石、第三卵石和第四卵石，第一卵石的直径＜第二卵石的直径＜第三卵石的直径＜第四卵石的直径，所述素土夯实层贴合固定在二次过滤层下方，素土夯实层的截面形状为直角梯形；

所述雨水循环系统包括蓄水箱、净水器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、土壤湿度传感器、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道和PLC控制器，所述第一管道一端设置在二次过滤层上，另一端与蓄水箱相连接，蓄水箱通过第二管道与屋顶植被层相连通，第二管道上设有第一电磁阀和水泵，蓄水箱与净水器之间通过第三管道相连接，第三管道上设有第二电磁阀，净水器上设有第四管道，第四管道上设有第三电磁阀，土壤湿度传感器设置在屋顶植被层中，所述净水器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、土壤湿度传感器均与PLC控制器相连接；

所述第一管道上设有进水机构，所述进水机构为中空的球体结构，进水机构上分散的设有若干进水通道，进水机构埋设于第四过滤腔室内，所述第二管道上设有出水机构，出水机构为圆锥体结构，出水机构埋设于屋顶植被层中；

所述进水机构的组成成分按重量份数计如下：

聚氯乙烯树脂30-60份、

环氧树脂10-20份、

聚氨酯15-30份、

粒径50-60纳米的滑石粉5-10份、

甲基丙烯酸甲酯20-25份、

石蜡8-14份、

环己酮10-15份、

过氧化氢0-8份、

季戊四醇5-8份、

氧化铝10-16份、

异辛酸钙2.5-4份

去离子水7.5-12份；

所述聚氯乙烯树脂、环氧树脂和聚氨酯的重量份数比为3:1:2；

所述季戊四醇、氧化铝、异辛酸钙和去离子水的重量份数比为2:4:1:3。

2.如权利要求1所述的集雨型屋顶雨水花园，其特征为，所述进水机构的制备方法为：

(1)将聚氯乙烯树脂、环氧树脂和聚氨酯在50-60℃的温度下边加热边搅拌均匀得混合物A；

(2)将季戊四醇、氧化铝、异辛酸钙、去离子水在常温下搅拌均匀后得混合物B；

(3)将混合物A、混合物B、粒径50-60纳米的滑石粉、甲基丙烯酸甲酯、石蜡、环己酮、过氧化氢混合后进行加热，以5℃/4min的速度进行升温，直至温度升高至120-130℃后，继续保持这一温度加热30-40min即可得混合料；

(4)将混合料加入注塑机中注塑成型即可。

3.如权利要求1所述的集雨型屋顶雨水花园，其特征为，所述隔挡层为泡沫混凝土。

4.如权利要求1所述的集雨型屋顶雨水花园，其特征为，所述第一管道、第二管道、第四管道的数量至少为1个。