CN111255011A - 海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统及其工作方法，该系统包括排渗水结构和雨水收集结构。该系统通过各渗透率高的结构层，雨水容易渗透到天然级配碎石层中的导流管中，经过与之连接的雨水排水管，流入安全分流井，经过弃流控制器预处理进入玻璃钢蓄水池，经过地埋一体机净化，进入玻璃钢清水池，减少铺装面、道路、绿化区域等积水的情况，雨水经过沉淀、净化后可以用于消防、绿化及其他用水，提高了雨水的利用率，节约水资源。
Description
技术领域
本发明涉及海绵城市技术领域，具体是一种海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统及其工作方法。
背景技术
天然下垫面本身就是一个巨大的海绵体，对降雨具有吸纳、渗透和滞蓄的海绵效应，从而对雨水径流起到了一定的控制作用。当降雨通过下垫面的吸纳、渗透、滞蓄等作用达到饱和后，会通过地表径流自然排泄。城市开发建设后，由于屋面、道路、广场等设施建设导致的下垫面硬化，70%～80%的降雨形成了地表快速径流，仅有20%～30%的雨水能够入渗地下，呈现了与自然相反的水文现象，不仅破坏了自然生态本底，也使自然的“海绵体”像罩了一个罩子，而丧失“海绵效应”，导致“逢雨必涝、雨后即旱”；同时，也带来了水生态恶化、水资源紧缺、水环境污染、水涝灾害频发等一系列问题。海绵城市是指城市能够像海绵一样，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。雨水就是通过这些海绵体下渗、滞蓄、净化、回用，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排；是对传统排水系统的优化。
传统铺装、道路、绿化结构主要以排水为主，下雨时铺装面层及下部混凝土、3:7灰土基层不吸水和渗水，绿化带只有少部分雨水下渗；雨水只能依靠设计排水管道排入城市市政管网，大雨、暴雨情况下排水不畅导致面层积水，甚至出现内涝的现象；雨水未能收集利用，按照当前国家提倡绿色建筑、海绵城市建设的总体要求，通过室外景观设计，与建筑雨水系统综合考虑，形成一套完整的雨水下渗、滞留、储蓄、净化、回用、余排系统尤为重要，可从一定程度上缓解当前城市雨水排放面临的严峻问题，强化雨水径流水质、雨水外排控制及雨水资源合理利用的意识，遵循生态优先的原则，达到生态保护的效果。
发明内容
本发明的目的是为了减少场地积水，通过雨水下渗减排和直接集蓄利用，提高雨水的回收利用率，而提供一种海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统，包括排渗水结构和雨水收集结构；
排渗水结构包括道路层结构、人行道结构、绿化结构（植草沟）、下凹式绿地结构、花池及树池结构、铺装面结构和屋面；
道路层结构由上到下依次包括透水沥青混凝土层、防水封层、中粒式沥青混凝土层、水泥稳定碎石基层、天然级配碎石层、素土夯实层；天然级配碎石层内放置有导流管，导流管侧壁开有通孔，导流管的侧壁包有土工布，导流管与雨水排水管连通；
人行道结构由上到下依次包括透水路面砖层、干性水泥砂浆层、天然级配碎石层和素土夯实层；天然级配碎石层内放置有导流管，导流管侧壁开有通孔，导流管的侧壁包有土工布，导流管与雨水排水管连通；道路层结构与人行道结构之间设有路缘石，采用透水混凝土座立路缘石；道路两侧隔一定距离设置雨水收集井及开口路缘石，雨水收集井通过雨水收集管道与道路层结构、人行道结构的天然级配碎石层中的导流管相互连通；
绿化结构和下凹式绿地结构的构造相同，其由上到下依次包括植被层、种植土层、粗砂层、过滤土工布层、天然级配碎石层、防渗土工布层、素土夯实层；天然级配碎石层内放置有导流管，导流管侧壁开有通孔，导流管的侧壁包有土工布，导流管与雨水排水管连通；绿化结构和下凹式绿地结构均设置有环保溢流口，环保溢流口与导流管及雨水排水管相互连通；
花池及树池结构采用钢筋混凝土结构，在距底600mm的位置设置第一溢流管，第一溢流管外包过滤网，且在其周边铺设200mm的鹅卵石，第一溢流管与雨水排水管连通；
铺装面结构由上到下依次包括透水铺装面层、干性水泥砂浆层、天然级配碎石层、雨水收集系统；雨水收集系统由高分子排水异型片、虹吸排水槽、观察井、集水井组成，高分子排水异型片上铺设过滤土工布层，并按一定间距布设虹吸排水槽，观察井、集水井及雨水排水管依次连通；
屋面上设置有屋面雨水管，屋面雨水管与雨水排水管连通；
雨水收集结构包括安全分流井、弃流控制器、玻璃钢蓄水池、地埋一体机、玻璃钢清水池；
雨水排水管的终端与安全分流井连接，安全分流井的侧壁上设置有第二溢流管，安全分流井通过进水管与玻璃钢蓄水池连通，弃流控制器设置在进水管上，弃流控制器由弃流控制柜控制；玻璃钢蓄水池内的入口处下端设有泵坑，泵坑内放置有排污泵，排污泵一端与市政排污管连通，玻璃钢蓄水池内的出口处下端设有泵坑，泵坑内放置有提升泵，提升泵一端连接有雨水提升进管，雨水提升进管的另一端与地埋一体机连通，地埋一体机的另一端连接有雨水提升出管，雨水提升出管的另一端与玻璃钢清水池连通；提升泵上还连接有自来水补水进管、自来水补水出管、泄压回水管和设备排污管，自来水补水出管的另一端与玻璃钢清水池连通，泄压回水管的另一端与玻璃钢蓄水池连接；玻璃钢清水池内设置有供水变频泵，供水变频泵一端连接雨水回用管。
本发明为一种海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统，该系统通过各渗透率高的结构层，雨水容易渗透到天然级配碎石层中的导流管中，经过与之连接的雨水排水管，流入安全分流井，经过弃流控制器预处理进入玻璃钢蓄水池，经过地埋一体机净化，进入玻璃钢清水池，减少铺装面、道路、绿化区域等积水的情况，雨水经过沉淀、净化后可以用于消防、绿化及其他用水，提高了雨水的利用率，节约水资源。
作为优选的技术方案，天然级配碎石层以级配碎石作为骨料，碎石的最大粒径不大于40mm。
作为优选的技术方案，导流管的管径不大于100mm。
作为优选的技术方案，自来水补水进管上设置有倒流防止器。
作为优选的技术方案，玻璃钢蓄水池和玻璃钢清水池均设置有上人孔。
进一步的，本发明还提供了上述海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统的工作方法，包括如下步骤：
1）部分雨水从道路层结构、人行道结构、绿化结构、下凹式绿地结构、花池及树池结构、铺装面结构渗透下来，通过导流管排入雨水排水管；
2）部分雨水通过雨水收集井、环保溢流口排入雨水排水管，经雨水排水管再排至安全分流井；
3）通过安全分流井对雨水进行分流，一部分雨水通过弃流控制器并经进水管进入玻璃钢蓄水池，一部分雨水通过第二溢流管进入到与市政排污管连接的管道内排走；弃流控制器检查井顶部设置检查口，采用弃流控制柜进行智能控制；
4）玻璃钢蓄水池入口端下方设置排污泵，排污泵与市政排污管连通，出口端下方设置提升泵，提升泵与雨水提升进管连接，雨水提升进管与地埋一体机连通，在地面设置雨水控制柜、变频控制柜对雨水进行监控供水、排水、补水等情况；地埋一体机通过雨水提升出管与玻璃钢清水池连通；雨水经地埋一体机过滤后，引入玻璃钢清水池储存备用，玻璃钢清水池中水通过雨水回用管用于绿化、消防、其他用水。
本发明系统整体渗排水结构设计合理，渗透率高，雨水容易渗透到导流管处，经导流管汇入雨水排水总管进入蓄水池，进而有效减少铺装面、道路等积水的情况。绿化带内的雨水，经过碎石层过滤渗入导流管，经过导流管汇入雨水排水总管进入蓄水池，减少绿化区域积水的情况。该系统兼顾雨水的预处理、储存、净化、回用、节能的各个方面。该系统采用独特的雨水控制系统对整个系统进行控制，可以做到对各水池液位进行监控，对水泵及净化设备的控制，同时监控供水、排水、补水等情况。
本发明系统采用了渗排水结构设计及雨水回用工艺，在保护生态环境的前提下，最大限度实现了雨水的回收再利用，为使用单位节省了用水成本。本发明系统工艺完整、合理、科学，系统具有节约水资源、雨水利用率高、处理工艺简单可靠、运行费用少等优点。
附图说明
此处的附图用来提供对本发明的进一步说明，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明系统的结构示意图。
图2为本发明系统中雨水收集结构的平面布置图。
图3为本发明系统中雨水收集结构的工艺流程图。
图中：1-道路层结构、2-人行道结构、3-绿化结构、4-下凹式绿地结构、5-花池及树池结构、6-铺装面结构、7-屋面、8-透水沥青混凝土层、9-防水封层、10-中粒式沥青混凝土层、11-水泥稳定碎石基层、12-天然级配碎石层、13-素土夯实层、14-导流管、15-雨水排水管、16-透水路面砖层、17-干性水泥砂浆层、18-路缘石、19-雨水收集井、20-植被层、21-种植土层、22-粗砂层、23-过滤土工布层、24-防渗土工布层、25-环保溢流口、26-第一溢流管、27-鹅卵石、28-透水铺装面层、29- 雨水收集系统、30-高分子排水异型片、31-虹吸排水槽、32-观察井、33-集水井、34-屋面雨水管、35-安全分流井、36-弃流控制器、37-玻璃钢蓄水池、38-地埋一体机、39-玻璃钢清水池、40-第二溢流管、41-弃流控制柜、42-进水管、43-市政排污管、44-提升泵、45-雨水提升进管、46-排污泵、47-雨水提升出管、48-自来水补水进管、49-自来水补水出管、50-泄压回水管、51-设备排污管、52-雨水控制柜、53-供水变频泵、54-雨水回用管、55-上人孔、56-弃流控制器检查井、57-花池树池土、58-过滤网、59-变频控制柜。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合参考附图并结合实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1至图3所示，一种海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统，包括排渗水结构和雨水收集结构。
排渗水结构包括道路层结构1、人行道结构2、绿化结构3、下凹式绿地结构4、花池及树池结构5、铺装面结构6和屋面7。
道路层结构1由上到下依次包括透水沥青混凝土层8、防水封层9、中粒式沥青混凝土层10、水泥稳定碎石基层11、天然级配碎石层12、素土夯实层13；天然级配碎石层12以级配碎石作为骨料，碎石的最大粒径不大于40mm，天然级配碎石层12内放置有导流管14，导流管14的管径不大于100mm，导流管14侧壁开有通孔，导流管14的侧壁包有土工布，导流管14与雨水排水管15连通，导流管14周围的碎石块无法通过土工布进入管内，这样能避免碎石块堵塞通孔，影响雨水收集；透水沥青混凝土层8的渗透率高，雨水容易渗透到天然级配碎石层12中，再进过导流管14流入雨水排水管15。
人行道结构2由上到下依次包括透水路面砖层16、干性水泥砂浆层17、天然级配碎石层12和素土夯实层13；天然级配碎石层12以级配碎石作为骨料，碎石的最大粒径不大于40mm，天然级配碎石层12内放置有导流管14，导流管14的管径不大于100mm，导流管14侧壁开有通孔，导流管14的侧壁包有土工布，导流管14与雨水排水管15连通；道路层结构1与人行道结构2之间设有路缘石18，采用透水混凝土座立路缘石18；道路两侧隔一定距离设置雨水收集井19及开口路缘石18，雨水收集井19通过雨水收集管道与道路层结构1、人行道结构2的天然级配碎石层12中的导流管14相互连通。
绿化结构3和下凹式绿地结构4的构造相同，其由上到下依次包括植被层20、种植土层21、粗砂层22、过滤土工布层23、天然级配碎石层12、防渗土工布层24、素土夯实层13；天然级配碎石层12以级配碎石作为骨料，碎石的最大粒径不大于40mm，天然级配碎石层12内放置有导流管14，导流管14的管径不大于100mm，导流管14侧壁开有通孔，导流管14的侧壁包有土工布，导流管14与雨水排水管15连通；绿化结构3和下凹式绿地结构4均设置有环保溢流口25，环保溢流口25与导流管14及雨水排水管15相互连通；当绿化结构3和下凹式绿地结构4内的积水过多时，雨水从环保溢流口25进入导流管14排走，减少因积水过多使细菌大量繁殖令植物根部受到细菌的感染而导致腐根的情况。
花池及树池结构5采用钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构内填设有花池树池土57，在距底600mm的位置设置第一溢流管26，第一溢流管26外包过滤网58，且在其周边铺设200mm的鹅卵石27，第一溢流管26与雨水排水管15连通。
铺装面结构6由上到下依次包括透水铺装面层28、干性水泥砂浆层17、天然级配碎石层12、雨水收集系统29；雨水收集系统29优选PDS雨水收集系统，其由高分子排水异型片30、虹吸排水槽31、观察井32、集水井33组成，高分子排水异型片30上铺设过滤土工布层23，并按一定间距布设虹吸排水槽31，观察井32、集水井33及雨水排水管15依次连通。
屋面7上设置有屋面雨水管34，屋面雨水管34与雨水排水管15连通。
雨水收集结构包括安全分流井35、弃流控制器36、玻璃钢蓄水池37、地埋一体机38、玻璃钢清水池39。
雨水排水管15的终端与安全分流井35连接，安全分流井35的侧壁上设置有第二溢流管40，当降雨量大时，雨水可从第二溢流管40排入与市政污水管连通的管道；安全分流井35通过进水管42与玻璃钢蓄水池37连通，弃流控制器36设置在进水管42上，弃流控制器36由弃流控制柜41控制；进入玻璃钢蓄水池37的雨水须经过弃流控制器36进行截污、弃流、过滤，通过采集的降雨量多模参数，精确控制雨水弃流量和雨水收集量，有效减少雨水杂质流入，降低后续处理装置负荷；玻璃钢蓄水池37的顶部设置有两个上人孔55，便于对玻璃钢蓄水池37内进行清理作业；弃流雨水流入下游雨水管道，弃流后洁净雨水流入玻璃钢蓄水池37，余量雨水溢流至下游管段；玻璃钢蓄水池37内的入口处下端设有泵坑，泵坑内放置有排污泵46，排污泵46一端与市政排污管43连通，玻璃钢蓄水池37内的出口处下端设有泵坑，泵坑内放置有提升泵44，提升泵44一端连接有雨水提升进管45，雨水提升进管45的另一端与地埋一体机38连通，地埋一体机38的另一端连接有雨水提升出管47，雨水提升出管47的另一端与玻璃钢清水池39连通；地埋一体机38上还连接有自来水补水进管48、自来水补水出管49、泄压回水管50和设备排污管51，自来水补水出管49的另一端与玻璃钢清水池39连通，泄压回水管50的另一端与玻璃钢蓄水池37连接，自来水补水进管48上设置有倒流防止器，以防污染自来水；雨水经地埋一体机38处理后直接提升至玻璃钢清水池39，不足时采用自来水补给；玻璃钢清水池39的顶部设置有一个上人孔55，便于对玻璃钢清水池39内进行清理作业；玻璃钢清水池39内设置有供水变频泵53，供水变频泵53一端连接雨水回用管54，采用供水变频泵53通过雨水回用管54输出至各用水点；玻璃钢清水池39内还设置有排污泵46，排污泵46一端与市政排污管43连通。
上述海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统的工作方法如下：
步骤一：部分雨水从道路层结构1、人行道结构2、绿化结构3、下凹式绿地结构4、花池及树池结构5、铺装面结构6渗透下来，通过导流管14排入雨水排水管15；
步骤二：部分雨水通过雨水收集井19、环保溢流口25排入雨水排水管15，经雨水排水管15再排至安全分流井35；
步骤三：通过安全分流井35对雨水进行分流，一部分雨水通过弃流控制器36并经进水管42进入玻璃钢蓄水池37，一部分雨水通过第二溢流管40进入到与市政排污管43连接的管道内排走；弃流控制器检查井56顶部设置检查口，采用弃流控制柜41进行智能控制；
步骤四：玻璃钢蓄水池37入口端下方设置排污泵46，排污泵46与市政排污管43连通，出口端下方设置提升泵44，提升泵44与雨水提升进管45连接，雨水提升进管45与地埋一体机38连通，在地面设置雨水控制柜52、变频控制柜59对雨水进行监控供水、排水、补水等情况；地埋一体机38通过雨水提升出管47与玻璃钢清水池39连通；雨水经地埋一体机38过滤后，引入玻璃钢清水池39储存备用，玻璃钢清水池39中水通过雨水回用管54用于绿化、消防、其他用水。
实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统，其特征在于：包括排渗水结构和雨水收集结构；
排渗水结构包括道路层结构、人行道结构、绿化结构、下凹式绿地结构、花池及树池结构、铺装面结构和屋面；
道路层结构由上到下依次包括透水沥青混凝土层、防水封层、中粒式沥青混凝土层、水泥稳定碎石基层、天然级配碎石层、素土夯实层；天然级配碎石层内放置有导流管，导流管侧壁开有通孔，导流管的侧壁包有土工布，导流管与雨水排水管连通；
人行道结构由上到下依次包括透水路面砖层、干性水泥砂浆层、天然级配碎石层和素土夯实层；天然级配碎石层内放置有导流管，导流管侧壁开有通孔，导流管的侧壁包有土工布，导流管与雨水排水管连通；道路层结构与人行道结构之间设有路缘石，采用透水混凝土座立路缘石；道路两侧隔一定距离设置雨水收集井及开口路缘石，雨水收集井通过雨水收集管道与道路层结构、人行道结构的天然级配碎石层中的导流管相互连通；
绿化结构和下凹式绿地结构的构造相同，其由上到下依次包括植被层、种植土层、粗砂层、过滤土工布层、天然级配碎石层、防渗土工布层、素土夯实层；天然级配碎石层内放置有导流管，导流管侧壁开有通孔，导流管的侧壁包有土工布，导流管与雨水排水管连通；绿化结构和下凹式绿地结构均设置有环保溢流口，环保溢流口与导流管及雨水排水管相互连通；
花池及树池结构采用钢筋混凝土结构，在距底600mm的位置设置第一溢流管，第一溢流管外包过滤网，且在其周边铺设200mm的鹅卵石，第一溢流管与雨水排水管连通；
铺装面结构由上到下依次包括透水铺装面层、干性水泥砂浆层、天然级配碎石层、雨水收集系统；雨水收集系统由高分子排水异型片、虹吸排水槽、观察井、集水井组成，高分子排水异型片上铺设过滤土工布层，并按一定间距布设虹吸排水槽，观察井、集水井及雨水排水管依次连通；
屋面上设置有屋面雨水管，屋面雨水管与雨水排水管连通；
雨水收集结构包括安全分流井、弃流控制器、玻璃钢蓄水池、地埋一体机、玻璃钢清水池；
雨水排水管的终端与安全分流井连接，安全分流井的侧壁上设置有第二溢流管，安全分流井通过进水管与玻璃钢蓄水池连通，弃流控制器设置在进水管上，弃流控制器由弃流控制柜控制；玻璃钢蓄水池内的入口处下端设有泵坑，泵坑内放置有排污泵，排污泵一端与市政排污管连通，玻璃钢蓄水池内的出口处下端设有泵坑，泵坑内放置有提升泵，提升泵一端连接有雨水提升进管，雨水提升进管的另一端与地埋一体机连通，地埋一体机的另一端连接有雨水提升出管，雨水提升出管的另一端与玻璃钢清水池连通；提升泵上还连接有自来水补水进管、自来水补水出管、泄压回水管和设备排污管，自来水补水出管的另一端与玻璃钢清水池连通，泄压回水管的另一端与玻璃钢蓄水池连接；玻璃钢清水池内设置有供水变频泵，供水变频泵一端连接雨水回用管。
2.根据权利要求1所述的海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统，其特征在于：天然级配碎石层以级配碎石作为骨料，碎石的最大粒径不大于40mm。
3.根据权利要求1或2所述的海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统，其特征在于：导流管的管径不大于100mm。
4.根据权利要求1或2所述的海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统，其特征在于：自来水补水进管上设置有倒流防止器。
5.根据权利要求1或2所述的海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统，其特征在于：玻璃钢蓄水池和玻璃钢清水池均设置有上人孔。
6.如权利要求1所述的海绵城市排渗水结构及雨水收集利用系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）部分雨水从道路层结构、人行道结构、绿化结构、下凹式绿地结构、花池及树池结构、铺装面结构渗透下来，通过导流管排入雨水排水管；
2）部分雨水通过雨水收集井、环保溢流口排入雨水排水管，经雨水排水管再排至安全分流井；
3）通过安全分流井对雨水进行分流，一部分雨水通过弃流控制器并经进水管进入玻璃钢蓄水池，一部分雨水通过第二溢流管进入到与市政排污管连接的管道内排走；弃流控制器检查井顶部设置检查口，采用弃流控制柜进行智能控制；
4）玻璃钢蓄水池入口端下方设置排污泵，排污泵与市政排污管连通，出口端下方设置提升泵，提升泵与雨水提升进管连接，雨水提升进管与地埋一体机连通，在地面设置雨水控制柜、变频控制柜对雨水进行监控供水、排水、补水等情况；地埋一体机通过雨水提升出管与玻璃钢清水池连通；雨水经地埋一体机过滤后，引入玻璃钢清水池储存备用，玻璃钢清水池中水通过雨水回用管用于绿化、消防、其他用水。
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