CN108867239A - 城市道路雨水收集利用自调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市道路雨水收集利用自调节系统，透水人行道和绿篱，透水人行道上设置有与绿篱相通的漏水口，透水人行道下面设置结构凹槽；绿篱的土壤层中安装有湿度传感器，绿篱上部安装有调控器和水泵，绿篱的植被层下部设置有集水井，集水井和储水模块单元之间通过管道连通，储水模块单元侧壁上设有水位探头，集水井底部安装有可活动式盖板和弹簧，集水井可通过可活动式盖板以及弹簧间的相互调控与雨水市政管网连通。本发明能够自动收集、净化和调节雨水，合理利用雨水资源，既缓解暴雨时对市政管道的压力，增强了道路的抵抗内涝的能力，又减少人工工作量且节省了操作时间，大大提高了城市雨水资源的利用效率。

Description

城市道路雨水收集利用自调节系统

技术领域

本发明涉及一种海绵城市建设技术，尤其是一种城市道路雨水收集利用自调节系统。

背景技术

海绵城市可以理解为城市能够像海绵一样富有“弹性”，海绵只是一种形象地说法，重点不是其形状而是像海绵那样利用对水资源的合理运用来适应新形势下天气的变化，甚至利用城市本身来应对大自然的灾害的来临，具备吸收水、储蓄水、渗透水、净化水、排放水的作用，雨水可以通过吸收、调蓄、下渗等方式积累起来，等待需要时再将存蓄的水“释放”出来。当我们遇到强降雨时我们可以做到从容应对可以让城市充分的利用好雨水；反过来说当我们城市的降雨不足，居民生活用水不足等情况下能启用奔涌水源，来造福城市居民，以便使水在城市中的活动显得流畅。而传统的城市对于雨水重点强调了“排”的概念，利用雨水口、雨水管道和管渠、雨水泵站等设施对雨水进行收集并快速排出。

随着城市化进程的不断发展，道路不透水面积持续增多，一方面造成了城区地下水因不能及时有效补充而水位偏低，另一方面却面临城市径流大、内涝频繁等窘境。传统城市建设模式，处处是硬化路面。每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水，以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念，往往造成逢雨必涝，旱涝急转。

随着社会的发展，水资源不断的减少，节约用水已是目前全球的共同呼吁，雨水作为一种巨大的淡水资源越来越受到重视，城市雨水资源化对涵养地下水源，节约水资源，改善水资源环境，降低排水管网负荷，降低雨水管道投资，缓解城市用水压力，降低绿地养护成本等都具有重要意义。然而，目前并没有合理的城市道路规划对雨水进行合理收集与循环利用的完整系统。

因此，迫切需要一种城市道路雨水高效收集利用自调节系统将当前城市道路中的水体充分利用起来，在对雨水进行净化的同时进行收集调蓄利用，既减轻下雨时市政雨水管网的负荷，也降低城市道路中的景观绿化的补水需求。

如专利申请201610610561.2公开了一种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、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；溢流管未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。

又如专利申请201611272466.2公开了一种用于海绵城市生态园艺的雨水蓄供装置，它包括导水井和与导水井连同的蓄水井，导水井的上端处设置有截污格栅，所述截污格栅设置为悬挂式结构，导水井的上部设置有井盖，井盖上均匀设置有导水口，导水井的底部设有渗水装置，渗水装置的上部设置有渗水导管，渗水导管的下端连接有渗水盘，渗水盘的圆周设有渗水孔，导水井与蓄水井之间设有连通管，蓄水井内设有液位传感器，蓄水井的底部设有排水泵，排水泵连接有排水管，排水管连接有出水管A和出水管B，出水管A和出水管B分别设有电磁阀A和电磁阀B。

上述专利申请虽然都涉及到雨水的净化和调蓄利用，但其对雨水进行调蓄、利用等实现自调节功能有限，还是需要改进。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种城市道路雨水收集利用自调节系统，该系统能够使得雨水得以循环利用。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种城市道路雨水收集利用自调节系统，包括相邻的透水人行道和绿篱，透水人行道上设置有与绿篱相通的漏水口，透水人行道下面设置具有坡度的结构凹槽，且所述结构凹槽的坡度向绿篱逐渐倾斜降低，结构凹槽的最低点与绿篱相通；所述绿篱的土壤层中安装有湿度传感器，绿篱上部安装有调控器和水泵，绿篱的植被层下部设置有集水井，集水井底部一侧通过水平管道与土壤中的储水模块单元侧面上部联通；所述集水井底部设置有与市政雨水收集管网联通的L型管，所述L型管的竖直部分顶部设置有能沿L型管竖直部分内壁上下自由移动的盖板，盖板下部固定在弹簧上，弹簧固定于L型管竖直部分底部，当集水井集满水时，水的压力下压盖板及弹簧，最终使L型管与集水井联通；

所述储水模块单元上与水平管道相对一侧面上设置有与市政雨水收集管网联通的管道，与水泵联通的输水管向下延伸至储水模块单元内底部，储水模块单元内闭上设置有水位探头，储水单元的侧壁具有渗透性，侧壁外部设置有中砂保护层。

通过透水人行道路面渗透、绿篱植被层中的集水井对城市道路雨水进行收集，随后汇入储水模块单元，雨水在汇流收集过程中经过多级过滤净化处理后流入储水模块单元，储水模块单元根据自身的水量和绿篱土壤层用水的需要将储水模块单元的雨水排出或输送至相应的用水单元。

所述的透水人行道道路具有一定的坡度和渗透性，其坡度为2%，可以将降落到路面的雨水，既可以通过透水人行道路的渗透性渗透到下部，也可以顺着道路的坡度方向流向道路边侧的漏水口，然后流向绿篱，在绿篱当中经过多次过滤沉淀，随后流入集水井、储水模块单元。同时透水人行道道路的结构层对雨水具有不同的渗透性，利用该特性设计出具有一定坡度的结构凹槽，通过该结构凹槽可以将渗透到结构层当中的多余雨水顺着其坡度方向流向绿篱。

所述的绿篱属于下沉式绿地，含有植被层和不同的土壤结构层，在其绿篱上部安装有调控器和水泵，土壤结构层中具有湿度传感器，低于绿篱植被层下部设有集水井。

所述的绿篱上部安装有调控器和水泵，该调控器和水泵通过连接线进行电性连接。调控器根据来自绿篱土壤结构层中的湿度传感器、储水模块单元中的水位探头以及水平管道中设置的液位探头设备检测的液位、湿度信息，判断其是否达到预设的开启水位，从而控制水泵的开启和关闭。

所述的集水井上部的敞开处设有拦污栅，可以将雨水中的沙石和残枝败叶等大块状的渣子进行过滤，阻止垃圾及杂质进入集水井内。

所述的集水井的敞开处的下方设有多级防漏网架，该网架装置采用4道孔径依次缩小的筛网，并且沿高度方向间隔设置，经过不同孔径筛网的过滤，进而达到对雨水的逐级过滤，同时该网架可根据使用情况能够顺利提起或安放，必要时可随时更换。

所述集水井底部安装有可活动式盖板和弹簧，所述集水井通过可活动式盖板以及弹簧间的相互调控与市政雨水管网连通。所述弹簧安装于与所述市政雨水管网连通的固定盖板上，所述弹簧可根据其上部集水井内部水量的大小调整变形量进而控制可活动式盖板的上下运动，实现雨水的泄洪效果；所述的集水井底部，靠近可活动式盖板的上部位置安装有过滤网片。

所述的集水井连通的储水模块单元的尺寸为：mm；所述储水模块单元的侧壁具有可渗透性，四周布设有100mm的中砂保护层，并且其储水模块单元内部设有高、低水位线。

所述的集水井连通的储水模块单元的一侧容器壁上安装有水位探头，该水位探头与绿篱上部安装的调控器通过连接线进行电性连接。所述的集水井连通的储水模块单元的另一侧容器壁的上端设有与雨水市政管网连通的开口。

所述的集水井连通的储水模块单元内部设有PVC管道，该PVC管道内径为80mm，该PVC管道的下端并且与绿篱上部安装的水泵进行连接。

所述的集水井和储水模块单元之间通过管道连通，该管道为透水混凝土圆柱形管道，该管道内径为300mm，管道壁厚为55mm；所述的管道四周外壁上布设有透水土工布，可以接收上部土壤渗入的多余水分，同时防止土壤小颗粒堵塞管道的孔隙。

所述的管道靠近集水井的一端安装有液位探头和过滤网片，该液位探头与绿篱上部安装的调控器通过连接线进行电性连接。

所述的管道在储水模块单元中的一侧末端设有小滤网，为了防止水泵在工作时吸入雨水中的细菌和部分悬浮有机物，进而影响水泵的正常工作。

与现有技术中的调蓄系统相比，本发明的有益效果为：（1）绿篱中的雨水首先经过集水井内设有的拦污栅、防漏网架进行初次过滤，然后利用过滤网片进行进一步过滤净化，再通过管道将汇集的雨水流向储水模块单元中，有效的防止了因较高强度的雨水冲刷导致雨水初级净化不到位等现象；（2）集水井底部设置有与市政雨水收集管网联通的L型管，所述L型管的竖直部分顶部设置有能沿L型管竖直部分内壁上下自由移动的盖板，盖板下部固定在弹簧上，弹簧固定于L型管竖直部分底部，当集水井集满水时，水的压力下压盖板及弹簧，最终使L型管与集水井联通，有效的解决了遭遇较高强度的雨水时与集水井连通的储水模块单元泄洪能力不足的问题；（3）在降雨期或降雨间隔期，调控器会通过液位探头、水位探头、湿度传感器共同监测、采集和反馈的信息进行综合分析，有效识别其反馈的信息的准备性，切实精准控制水泵的开合，避免了由于单一监测设备采集到的信息不准确导致不必要的控制问题。

本雨水高效收集利用自调节系统，通过透水人行道路面渗透、绿篱植被层中的集水井对城市道路雨水进行收集，随后汇入储水模块单元，雨水在汇流收集过程中经过多级过滤净化处理后流入储水模块单元，储水模块单元根据自身的水量和绿篱土壤层用水的需要将储水模块单元的雨水排出或输送至相应的用水单元。

本发明能够自动收集、净化和调节雨水，合理利用雨水资源，既能在水资源短缺的大环境下实现对雨水的资源化利用，又能缓解暴雨时对市政雨水管网的压力，增强了道路的抵抗内涝的能力，又减少人工工作量且节省了操作时间，大大提高了城市雨水资源的利用效率；本发明净化流程简易，成本较低而净化效果显著，在水资源节约与高效利用方面起到行之有效的示范作用。

附图说明

图1是本发明整体结构图；

图2是本发明的原理流程图；

其中，1.透水人行道，2.漏水口，3.结构凹槽，4.拦污栅，5.防漏网架，6.集水井，7.过滤网片，8.液位探头，9.管道，10.透水土工布，11.湿度传感器，12.连接线，13.PVC管道，14.水位探头，15-1.高水位，15-2.低水位，16.小滤网，17.中砂保护层，18.储水模块单元，19.调控器，20.水泵，21.可活动盖板，22.弹簧，23.固定盖板，24.绿篱，25.筛网。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参见图1和图2，分别所示为本发明实施例提供的一种城市道路雨水高效收集利用自调节系统的整体结构图和原理流程图。

由图1可知，一种城市道路雨水收集利用自调节系统，包括：透水人行道1、绿篱24、安装于所述绿篱24土壤层中的湿度传感器11以及绿篱24上部的调控器19和水泵20、低于绿篱24植被层的集水井6、与所述集水井6连通的储水模块单元18、安装于所述储水模块单元18侧壁上的水位探头14，所述集水井6和储水模块单元18之间通过管道9连通，所述集水井6底部安装有可活动式盖板21和弹簧22，所述集水井6通过可活动式盖板21以及弹簧22间的相互调控与雨水市政管网连通。通过透水人行道1路面渗透、绿篱24植被层中的集水井6对城市道路雨水进行收集，随后汇入储水模块单元18，雨水在汇流收集过程中经过多级过滤净化处理后流入储水模块单元18，储水模块单元18根据自身的水量和绿篱24土壤层用水的需要将储水模块单元18的雨水排出或输送至相应的用水单元。

由图1和图2可知，本实施例中，所述的透水人行道1道路具有一定的坡度和渗透性，其坡度为2%。在降雨期，降落到路面的雨水，既可以通过透水人行道1路的渗透性渗透到下部，也可以顺着道路的坡度方向径流向道路边侧的漏水口2，然后流向绿篱24，在绿篱24当中经过多次过滤沉淀，随后流入集水井6、储水模块单元18。同时透水人行道6道路的结构层对雨水具有不同的渗透性，利用该特性设计出具有一定坡度的结构凹槽3，结构凹槽3内部设置透水性强的新型材料，通过该结构凹槽3可以将渗透到结构层当中的多余雨水顺着其坡度方向流向绿篱24。绿篱24中的雨水达到一定蓄水高度后，将流入集水井6，通过集水井6内设有的拦污栅4、防漏网架5和过滤网片7进行多级过滤净化，再通过管道9将汇集的雨水流向储水模块单元18中。

本发明实施例在降雨期，雨水通过透水人行道1和绿篱24植被层下渗进入土壤层，来不及下渗的雨水通过地表径流流向地势相对较低的集水井6，汇集过来的雨水通过连通的管道9流入到储水模块单元18，此时管道9靠近集水井6的一端安装的液位探头8将会检测到雨水，该液位探头8将检测信息反馈到绿篱24上部的调控器19，调控器19将得知该反馈信息为蓄水阶段，控制水泵20处于关闭状态；此时储水模块单元18的水位将逐步上涨，当储水模块单元18的水位超过高水位15-1时，汇入到储水模块单元18内的多余雨水将会被排出至雨水市政管网。当遇到较大暴雨时，汇入到集水井6内的雨水来不及流入到储水模块单元18致使集水井6内的雨水深度逐渐上涨，同时对集水井6底部的可活动式盖板21产生一定的水压力，当水压力达到一定压强时会压迫弹簧22向下压缩，同时可活动式盖板21也随即向下移动，集水井6内堆积的雨水将与市政雨水管网连通，该市政雨水管网与储水模块单元18达到共同泄洪，快速排出多余雨水。

本发明实施例在降雨间隔期，绿篱24中的植被根系通过毛细管虹吸作用土壤结构层中的水分，满足生长需要，同时储水模块单元18内的雨水也通过四周侧壁的渗透性向周围土层补给地下水，致使储水模块单元18内的雨水逐渐降低以及绿篱24土壤层中的湿度相对减小。当储水模块单元18内设有水位探头14监测到储水模块单元18内的水位高度降低到预设的高水位15-1以下处于高水位15-1和低水位15-2之间时，该水位探头14将会将监测信号发送给调控器19，同时绿篱24土壤结构层中的湿度传感器11将会采集土壤层中的湿度信息，并送至调控器19，如果湿度值低于预设值，则调控器19将会控制开启水泵20，将储水模块单元18中的水抽到相应的用水单元；当湿度值高于预设值或者储水模块单元18的水位高度低于低水位15-2时，则调控器19将会及时关闭水泵20，从而形成一个自调节雨水收集利用系统，减少自来水的使用量。

通过上述方式，本发明的目的是提供一种雨水高效收集利用自调节系统，能够对雨水进行收集净化回用。通过设置多级雨水净化层，能够对雨水进行收集净化，并利用储水模块单元能够将收集净化的雨水通过自动化控制实现对雨水的自调节回用，既能在水资源短缺的大环境下实现对雨水的资源化利用，又能缓解暴雨时对市政雨水管网的压力。

本发明的控制方式是通过调控器来自动控制，调控器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护一种自调节雨水收集利用系统，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，包括相邻的透水人行道和绿篱，透水人行道上设置有与绿篱相通的漏水口，透水人行道下面设置具有坡度的结构凹槽，且所述结构凹槽的坡度向绿篱逐渐倾斜降低，结构凹槽的最低点与绿篱相通；所述绿篱的土壤层中安装有湿度传感器，绿篱上部安装有调控器和水泵，绿篱的植被层下部设置有集水井，集水井底部一侧通过水平管道与土壤中的储水模块单元侧面上部联通；所述集水井底部设置有与市政雨水收集管网联通的L型管，所述L型管的竖直部分顶部设置有能沿L型管竖直部分内壁上下自由移动的盖板，盖板下部固定在弹簧上，弹簧固定于L型管竖直部分底部，当集水井集满水时，水的压力下压盖板及弹簧，最终使L型管与集水井联通；

所述储水模块单元上与水平管道相对一侧面上设置有与市政雨水收集管网联通的管道，与水泵联通的输水管向下延伸至储水模块单元内底部，储水模块单元内闭上设置有水位探头，储水单元的侧壁具有渗透性，侧壁外部设置有中砂保护层。

2.如权利要求1所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述的透水人行道的坡度为2%。

3.如权利要求1所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述水平管道中设置的液位探头，液位探头、水泵和湿度传感器均通过导线与调控器电连接。

4.如权利要求1所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述的集水井上部的敞开处设有拦污栅，敞开处的下方设有多级防漏网架，该网架装置采用4道孔径依次缩小的筛网，并且沿高度方向间隔设置，经过不同孔径筛网的过滤，进而达到对雨水的逐级过滤。

5.如权利要求1所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述的集水井底部，靠近盖板的上部位置安装有集水井过滤网片。

6.如权利要求1所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述的集水井连通的储水模块单元的尺寸为：mm；储水模块单元内部设有高、低水位线，高水位线位于与市政雨水管网联通处的下部，低水位线靠近中储水模块单元内部底部；砂保护层厚度为100mm。

7.如权利要求1所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述输水管道为PVC管道，该PVC管道内径为80mm，PVC管道的末端靠近且位于储水模块单元的低水位线上部。

8.如权利要求1所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述水平管道为透水混凝土圆柱形管道，该管道内径为300mm，管道壁厚为55mm；水平管道四周外壁上布设有透水土工布。

9.如权利要求8所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述水平管道靠近集水井的一端上安装有液位探头和水平管道过滤网片。

10.如权利要求8所述的城市道路雨水收集利用自调节系统，其特征是，所述水平管道在储水模块单元中的一侧末端设有小滤网。