CN108166516B - 基于海绵城市的降水井综合利用系统及利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于海绵城市的降水井综合利用系统及利用方法，包括降水井和集水沟，所述降水井包括上部的渗入段和下部的渗出段，渗入段和渗出段之间设置有中间加固井圈，加固井圈标高低于集水沟的沟底标高，渗入段周向从内而外设置有降水井渗壁和卵石渗滤环绕带，所述降水井渗壁由多孔砖砌筑而成，集水沟通过卵石渗滤连接带与降水井的卵石渗滤环绕带连接；所述系统还包括环绕建筑底部的用于收集屋顶雨水和外墙雨水环沟，所述环沟设有与集水沟连通的环沟连接管。减少了市政管网的行洪压力，延缓洪峰值的出现；就近排放，减少洪涝灾害的发生；涵养了地下水源，减少水资源流失，同时还增加了雨水资源的回收利用率。

Description

基于海绵城市的降水井综合利用系统及利用方法

技术领域

本发明属于市政给排水技术领域，特别涉及一种基于海绵城市的降水井综合利用系统及利用方法。

背景技术

降水井是在工程建设中为降低地下水位而打的井，并通过水泵抽取地下水，以降低地下水的水位，是保证基坑顺利施工的措施之一。降水井起的是降水作用，有深有浅，深度按照降水要求，深的降水井，甚至可以达到五六十米。降水井是保证工程项目基坑施工安全必不可少的措施。在项目施工完成后，一般采用回灌砂石、微膨胀混凝土等进行封闭。

在海绵城市建设应用实例中，将“大海绵体”和“小海绵体”有机的结合起来，达到协调统一是海绵建设的总体思路。在城市与建筑小区海绵城市建设中，很少有类似深圳、广州这样发达的江河湖海水系的“大海绵体”。城市建筑小区海绵建设中，地下水体系就成为了最大的海绵体。而降水井就是地面径流连接地下海绵体通道的最佳通道，形成大的水循环，即大气降水和地表水渗入地下岩（土）体成为地下水，井在岩（土）体中流动，至排泄去或揭露点排出，构成一个补给——径流——排泄的地下水循环过程。

发明内容

针对以上存在的实际工程问题，本发明提供了一种基于海绵城市的降水井综合利用系统及利用方法，使得降水井在完成其降水作用之后，不用再立即回填，而是利用降水井将地面径流在经过相关设施的“渗、滞、净”后，进入地下水循环，达到了建设海绵城市目标，降低了降水形成内涝的可能，具有极大的推广应用价值。

本发明技术的技术方案是这样实现的：一种基于海绵城市的降水井综合利用系统，包括降水井和集水沟，所述降水井包括上部的渗入段和下部的渗出段，渗入段和渗出段之间设置有中间加固井圈，加固井圈标高低于集水沟的沟底标高，渗入段周向从内而外设置有降水井渗壁和卵石渗滤环绕带，所述降水井渗壁由多孔砖砌筑而成，集水沟通过卵石渗滤连接带与降水井的卵石渗滤环绕带连接；所述系统还包括环绕建筑底部的用于收集屋顶雨水和外墙雨水环沟，所述环沟设有与集水沟连通的环沟连接管。

本发明所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，所述集水沟接卵石渗滤连接带的沟壁为由多孔砖砌筑而成的集水沟渗壁。

本发明所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，所述系统还包括市政雨水口和雨水管，雨水管之间通过雨水口连接，所述集水沟设置有通往雨水口的集水沟溢流管，所述环沟设有通往市政雨水口的环沟溢流管，所述环沟连接管的管底标高低于环沟溢流管的管底标高。

本发明所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，所述集水沟溢流管的管底标高高于所述集水沟渗壁的最高点。

本发明所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，所述雨水口与卵石渗滤环绕带之间连接有市政雨水导流管，所述市政雨水导流管的管底标高低于所述雨水口所连接的雨水管。

本发明所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，在所述降水井的井口环绕卵石渗滤环绕带设置有检查井圈和与之配套的检查井盖；所述降水井的渗出段设置有卵石填充段。

本发明所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，所述系统还包括回用雨水罐或回用水池，所述回用雨水罐或回用水池直接与环沟连接，并设有初步净化设施和回用水泵，所述回用雨水罐或回用水池还设置有与集水沟连接的雨水罐连接管或水池连接管。

本发明所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，在所述雨水罐连接管或水池连接管上设置有阀门。

一种降水井综合利用方法，包括如下步骤：

S1：将降雨时集水沟附近的地面径流和/或屋面径流引入集水沟，集水沟中的水顺序的透过集水沟渗壁、卵石渗滤连接带和卵石渗滤环绕带，进而通过多孔砖砌筑的降水井渗壁进入降水井中；

S2：随着降水井中渗入水量的增加，渗入水又不断的从渗出段向附近非饱和的地下含水层中渗出；

S3：随着降雨历时的增加以及收集雨水面积的扩大，集水沟汇集的雨水量不断增加，并大于从多孔砖集水沟壁渗出的水量，造成集水沟中的水位不断上升，当水位达到或超过集水沟溢流管的管底标高时，多余的水量从集水沟溢流管泄流入所连接的雨水口，然后通过雨水管排入水体。

本发明所述的降水井综合利用方法，在步骤S1中，集水沟所连接的雨水口同时也收集附近流入的雨水以及从上游雨水管流入的雨水，所述雨水口中积水不断的从导流管进入卵石渗滤环绕带，进而通过降水井渗壁进入降水井中；直到从导流管流出的水量小于所述雨水口流入的水量，雨水口中的水位不断升高，当水位等于或高于下游雨水管管底标高时，多余的水量从下游雨水管排出。

采用本发明所述的基于海绵城市的基于海绵城市的降水井综合利用系统及利用方法所带来的有益效果为：减少了市政管网的行洪压力，延缓洪峰值的出现；就近排放，减少洪涝灾害的发生；涵养了地下水源，减少水资源流失，同时还增加了雨水资源的回收利用率。

附图说明

图1为本发明基于海绵城市的降水井综合利用系统示意图之一；

图2为本发明基于海绵城市的降水井综合利用系统示意图之二；

图3为本发明包含有屋面雨水回用系统的降水井综合利用系统连接关系图；

图4为本发明中回用雨水罐示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示：基于海绵城市的降水井综合利用系统及利用方法，包括降水井1和集水沟2，所述降水井1包括上部的渗入段11和下部的渗出段12，渗入段11和渗出段12之间设置有中间加固井圈13，加固井圈13的标高低于集水沟的沟底标高，渗入段11周向从内而外设置有降水井渗壁14和卵石渗滤环绕带15，所述降水井渗壁14由多孔砖砌筑而成，集水沟2通过卵石渗滤连接带6与降水井1的卵石渗滤环绕带15连接。

所述集水沟2接卵石渗滤连接带6的沟壁为由多孔砖砌筑而成的集水沟渗壁21。在优选的方式中，可以将集水沟2的沟底采用多孔砖进行砌筑，使得集水沟2具有更为良好的透水性。而且在实际的应用中，可以一条集水沟2对应多个降水井1；多条集水沟2对应一个降水井1；或者多条集水沟2对应多个降水井1，使之成为一个有机的较大的系统，相互之间形成有力的动态平衡，在运行中可以形成很好的支持和互动效应，并且在个别构筑物出现如堵塞的情况时都不会对系统造成太大的影响，也即整个系统的稳定性和可靠性都大幅度的增强。

所述系统还包括有市政雨水口3和雨水管31，雨水管31之间通过雨水口3连接，所述集水沟2设置有通往附近雨水口31的集水沟溢流管4。使得超过降水井1向地下含水层渗出量的水能得到及时的排出，地面不会出现较深积水的情况。

所述集水沟溢流管4的管底标高高于所述集水沟渗壁21的最高点。这样集水沟2会保持一个较为合适的水深，使得集水沟渗壁21的渗透效果更好。

所述雨水口3与卵石渗滤环绕带15之间连接有市政雨水导流管5。

所述市政雨水导流管5的雨水入口端设置有截污滤网，可用于阻隔雨水口中较大的颗粒状污染物，避免进入市政雨水导流管5造成管道堵塞或者卵石渗滤环绕带15的较快堵塞。

所述市政雨水导流管5的管底标高低于所述雨水口3所连接的雨水管31。

市政雨水导流管5的设置目的在于：可以将雨水口3收集的初期雨水通过市政雨水导流管5流入卵石渗滤环绕带15，并通过卵石渗滤环绕带15的过滤后进入降水井1中。总体而言，使得降水井1、集水沟2和雨水口3之间通过卵石渗滤环绕带15形成动态的水平衡，具备相互的调节、补充和支持的作用。

在所述降水井1的井口环绕卵石渗滤环绕带15设置有检查井圈16和与之配套的检查井盖17。这样可以定期的对降水井1的井中情况进行查验或者对卵石渗滤环绕带15中的鹅卵石的含污量进行取样调查，以便进行定期的清理或者冲洗。

为了使降水井1的结构更加稳固，还可以在检查井圈16和加固井圈13之间，环绕卵石渗滤环绕带15修建加固井壁18，加固井壁18可以采用不透水建材或者采用如多孔砖等透水材料建成。

所述降水井1下部的渗出段12设置有卵石填充段18。在降水井1综合利用前，应对渗出段12进行回填，即采用大粒径的卵石进行填充，可避免因水流的冲刷导致井底淤积，或者降水井1的工作效能大幅度降低的情况出现。

一种海绵城市的降水井综合利用方法，包括如下步骤：

S1：将降雨时集水沟2附近的地面径流引入集水沟2，集水沟2中的水顺序的透过集水沟渗壁21、卵石渗滤连接带6和卵石渗滤环绕带15，进而通过多孔砖砌筑的降水井渗壁14进入降水井1中；

S2：随着降水井1中渗入水量的增加，渗入水不断的从渗出段12向附近地层中渗出；

S3：随着降雨历时的增加以及收集雨水面积的扩大，集水沟2汇集的雨水量不断增加，并大于从集水沟渗壁21渗出的水量，造成集水沟中的水位不断上升，当水位达到或超过集水沟溢流管4管底高度时，多余的水量从集水沟溢流管4泄流入所连接的雨水口3，然后通过下游雨水管31排入水体。

所述降水井综合利用方法，在步骤S1中，集水沟2所连接的雨水口3同时也收集附近流入的雨水以及从上游雨水管31流入的雨水，所述雨水口3中积水不断的从市政雨水导流管5进入卵石渗滤环绕带15，进而通过降水井渗壁14进入降水井1中；直到从市政雨水导流管5流出的水量小于所述雨水口流入的水量，雨水口中的水位不断升高，当水位高于下游雨水管管底标高时，多余的水量从下游雨水管排出。

通过以上措施将地面径流经过下渗和净化，并导入降水井内，实现从地表径流转化为地下径流的综合管控，达到了建设海绵城市的目标。还具有如下一些特点：

（1）将烧结制成的多孔砖用于集水沟渗壁21和降水井渗壁14的砌筑，提高了渗水性能，提高了相关构筑物的使用寿命：

多孔砖一般以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰、淤泥（江河湖淤泥）及其它固体废弃物等为主要原料，经焙烧而成，目前广泛的应用于工程建设中。烧结多孔砖孔型一般为矩形孔或圆形条孔。多孔砖的孔洞率一般均大于或等于25%，具有良好的过水性能；因其制作工艺的特性，孔道笔直，孔壁较为光滑，不宜积淤发生堵塞；多孔砖作为渗透介质，具有良好的耐久、耐候性、耐酸碱性，可应用在各种环境下渗透要求。

多孔砖的布置方向为：孔道平行于地面且垂直于降水井井壁或垂直于集水沟的沟壁铺设，这样会具有更好的水通过性，渗透性能更好。

相对于穿孔管在机械施工的过程中，可能导致损坏，而致使局部系统失效，多孔砖有一定的强度，具有不易损坏且经济高等特点。

（2）降水井1在其综合利用前，应对降水对周边建筑的安全性进行评估，是否存在膨胀土、弹簧土等情况，避免雨水进入后，出现类似地下水无法进行循环流动情况。

（3）采用大粒径的卵石填充卵石渗滤环绕带15和卵石渗滤连接带6，具有更大的相互连接的孔洞，使得对通过的雨水具有良好过滤性能的同时，对固体颗粒等具有更强的容纳性，不易堵塞；而且还可以定期对卵石体进行冲洗或翻新，使得构筑物的使用寿命更长，更容易维护。

以下为包含屋面雨水回用系统的更优化设置：

优选的，在实际应用中，还可对进入集水沟2中的雨水按水质进行选择，如可以在集水沟2设置闸阀（图中未示出），以控制地面雨水的进入量，或者避开污染较为严重的初期雨水，待水质较为清澈的时候，再开启闸阀，将水引入集水沟2。此时，集水沟渗壁21和集水沟溢流管4分别处在集水沟2不同的纵向位置，所述闸阀设置在集水沟渗壁21和集水沟溢流管4之间，并且集水沟2的雨水进入口设置在集水沟溢流管4的一侧。

更加优选的，考虑到屋面雨水（包括屋顶雨水和建筑墙体的外立面接收的外墙雨水）相对于地面雨水具有更好的水质，可将屋面雨水和外墙雨水率先引入到集水沟2中。

更加优选的，可以环绕建筑设置一定长度的环沟，环沟用于接纳从排水立管流下的屋顶雨水，同时也接纳从外墙面流下的外墙雨水。环沟设置有通往市政雨水口的环沟溢流管，还设置有通往集水沟2的环沟连接管，所述连接管的管底标高低于连接管管底标高。

更加优选的，在所述环沟连接管上设置有阀门。以便根据屋面雨水的水量和水质调节从环沟直接进入集水沟2的水量。

更加优选的，所述环沟连接有回用雨水罐7或者回用水池（回用水池不接纳地面雨水），回用雨水罐7或者回用水池设置有回用水泵，可以将回用雨水罐7或者回用水池里经过净化的水用于绿化等相关用途。回用雨水罐7或者回用水池的设置可以进一步的延缓雨水径流形成洪峰，有利于雨水资源回收利用的同时，还可以在降雨停止后，再通过雨后连续的循环转化成地下径流。

更加优选的，当采用回用雨水罐7时，回用雨水罐7可以采用埋地方式设置，回用雨水罐7上部设置有与环沟相同标高的槽口71，槽口71上设置有方形栅栏72，方形栅栏上设置有可透水的土工布，土工布上再铺设卵石渗滤层。这样可以对进入回用雨水罐前的雨水进行初步的水质净化，可以相应的扩大水质回用的范围。

更加优选的，当采用回用水池时，可在绕回用水池一周设置有卵石过滤带，环沟的来水先进入卵石过滤带，通过初步的净化后再进入回用水池。

更加优选的，回用雨水罐7设置有通往所述集水沟2的雨水罐连接管73；或者回用水池设置有通往所述集水沟2的水池连接管。

更加优选的，所述雨水罐连接管或者水池连接管上设置有阀门，用于控制从雨水罐或水池流往集水沟2的水量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于海绵城市的降水井综合利用系统，其特征在于：包括降水井和集水沟，所述降水井包括上部的渗入段和下部的渗出段，渗入段和渗出段之间设置有中间加固井圈，加固井圈标高低于集水沟的沟底标高，渗入段周向从内而外设置有降水井渗壁和卵石渗滤环绕带，所述降水井渗壁由多孔砖砌筑而成，集水沟通过卵石渗滤连接带与降水井的卵石渗滤环绕带连接；所述系统还包括环绕建筑底部的用于收集屋顶雨水和外墙雨水环沟，所述环沟设有与集水沟连通的环沟连接管；所述系统还包括市政雨水口和雨水管，雨水管之间通过雨水口连接，所述集水沟设置有通往雨水口的集水沟溢流管；所述雨水口与卵石渗滤环绕带之间连接有市政雨水导流管，所述市政雨水导流管的管底标高低于所述雨水口所连接的雨水管。

2.根据权利要求1所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，其特征在于：所述集水沟接卵石渗滤连接带的沟壁为由多孔砖砌筑而成的集水沟渗壁。

3.根据权利要求1所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，其特征在于：所述环沟设有通往雨水口的环沟溢流管，所述环沟连接管的管底标高低于环沟溢流管的管底标高。

4.根据权利要求1所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，其特征在于：所述集水沟溢流管的管底标高高于所述集水沟渗壁的最高点。

5.根据权利要求1所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，其特征在于：在所述降水井的井口环绕卵石渗滤环绕带设置有检查井圈和与之配套的检查井盖；所述降水井的渗出段设置有卵石填充段。

6.根据权利要求1所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，其特征在于：所述系统还包括回用雨水罐或回用水池，所述回用雨水罐或回用水池直接与环沟连接，并设有初步净化设施和回用水泵，所述回用雨水罐或回用水池还设置有与集水沟连接的雨水罐连接管或水池连接管。

7.根据权利要求6所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，其特征在于：在所述雨水罐连接管或水池连接管上设置有阀门。

8.一种基于海绵城市的降水井综合利用方法，其基于权利要求2所述的基于海绵城市的降水井综合利用系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：将降雨时集水沟附近的地面径流和/或屋面径流引入集水沟，集水沟中的水顺序的透过集水沟渗壁、卵石渗滤连接带和卵石渗滤环绕带，进而通过多孔砖砌筑的降水井渗壁进入降水井中；

S2：随着降水井中渗入水量的增加，渗入水又不断的从渗出段向附近非饱和的地下含水层中渗出；

S3：随着降雨历时的增加以及收集雨水面积的扩大，集水沟汇集的雨水量不断增加，并大于从多孔砖集水沟壁渗出的水量，造成集水沟中的水位不断上升，当水位达到或超过集水沟溢流管的管底标高时，多余的水量从集水沟溢流管泄流入所连接的雨水口，然后通过雨水管排入水体。

9.根据权利要求8所述基于海绵城市的降水井综合利用方法，其特征在于：在步骤S1中，集水沟所连接的雨水口同时也收集附近流入的雨水以及从上游雨水管流入的雨水，所述雨水口中积水不断的从导流管进入卵石渗滤环绕带，进而通过降水井渗壁进入降水井中；直到从导流管流出的水量小于所述雨水口流入的水量，雨水口中的水位不断升高，当水位等于或高于下游雨水管管底标高时，多余的水量从下游雨水管排出。

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