CN112814122A - 一种用于海绵城市的生态雨水调蓄系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的用于海绵城市的生态雨水调蓄系统，包括埋设在地面以下的收集系统和调蓄池；收集系统包括挂篮、设置在挂篮侧壁上的进水管组件；挂篮内下方设置有隔板，隔板将挂篮底部的空间分割成弃流区和保留区，弃流区底部设置有与市政污水管网连通的弃流口；第一进水管的出水口位于弃流区的上方，第二进水管的出水口位于保留区的上方；保留区通过一出流管与调蓄池连通；本发明的生态调蓄系统施工简单快捷，维护省时省力，调蓄暴雨峰值流量，有效净化雨水，且雨水回用变得十分简单便捷，可用于居民住宅区、公共建筑区、公园和园区。

Description

一种用于海绵城市的生态雨水调蓄系统

技术领域

本发明涉及海绵城市建设技术领域，具体涉及一种用于海绵城市的生态雨水调蓄系统。

背景技术

我国城市近年内涝频繁，主要由于城市对于雨季有着迅速排水的诉求，但遇到强降雨尤其是百年一遇的暴雨时，原有市政雨水管网不能满足迅速排水的诉求，导致管网承担的压力不断增加。随着海绵城市的发展，新建小区雨水花园、生物滞留池、植草沟和调蓄池普及程度大大提高。调蓄池作为海绵城市建设的重要构件，集蓄水、排水、生态等为一体，是海绵城市建设的重要一环。

雨水调蓄池一般设在城市雨水管网的中后端，起到缓解雨水管网排水压力和储存雨水以备利用的作用，当雨季来临时，雨水调蓄池既可以收容雨水，又可以分担雨水管网压力以减少城市内涝的风险；雨季过后，又可以释放水来缓解城市用水压力。雨水调蓄池的设置，对原有雨水管网体系影响较小，符合海绵城市建设的LID(低影响开发)理论。但常见的雨水调蓄池普遍存在对于面源污染所带来的雨水径流中的污染物长期存在于水体中造成池底污泥长期沉淀后发臭，清理难度大并且容易再次造成污染等问题，并且雨水取用也较为麻烦。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于海绵城市的生态雨水调蓄系统，施工简单快捷，维护省时省力，调蓄暴雨峰值流量，有效净化雨水，且雨水回用变得十分简单便捷，可用于居民住宅区、公共建筑区、公园和园区。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种用于海绵城市的生态雨水调蓄系统，其特征在于，包括埋设在地面以下的收集系统和存蓄系统；

收集系统包括挂篮、设置在挂篮侧壁上的进水管组件；

进水管组件包括进水主管、以及在进水主管上沿进水方向依次开设的第一进水管和第二进水管，进水主管的进水口位于挂篮外，进水主管内部远离进水口的一端还设有限位装置；

挂篮内下方设置有隔板，隔板将挂篮底部的空间分割成弃流区和保留区，弃流区底部设置有与市政污水管网连通的弃流口；第一进水管的出水口位于弃流区的上方，第二进水管的出水口位于保留区的上方；保留区通过一出流管与调蓄池连通；

存蓄系统包括井盖、设置井盖下方的取水井、由取水井分隔形成的稳流区和蓄水区的调蓄池；在调蓄池内部下方设置有连通稳流区和蓄水区的过流通道；取水井底部与蓄水区连通。

进一步，进水管组件还包括开设在进水主管上位于第二进水管后方的第三进水管，第三进水管通过过滤腔与调蓄池连接；进水主管的进水口处设置有过滤网。

进一步，第一进水管为一段转角呈90°的圆角弯管；第二进水管为一段转角呈110°-135°的圆角弯管；第三进水管为一段转角呈90°的圆角弯管，第三进水管的出水口高于第一进水管的出水口。

进一步，挂篮内下方位置还设置有挡板，挡板将保留区分隔成第一沉泥区和出流区，第二进水管的出水口位于第一沉泥区的上方。

进一步，挡板包括从上往下依次设置的第一挡板、第二挡板和第三挡板；第一挡板一端固定在挂篮内侧壁上，第一挡板的另一端与第二挡板的一端固定连接，第二挡板的另一端与第三挡板的一端固定连接，第三挡板的另一端垂直固定在挂篮的底部；第一挡板与水平线夹角为45-60°；第二挡板与第一挡板之间的夹角为110-130°。

进一步，第二挡板处设置有贯穿第二挡板的沉淀斜管，沉淀斜管与水平线的夹角为45°-60°。

进一步，限位装置包括止水球、弹簧、限位杆；弹簧套设在限位杆上，限位杆的一端与弹簧的一端共同固定在进水主管末端，限位杆的另一端贯穿止水球且止水球可沿限位杆水平移动；止水球与弹簧的另一端固定连接；在弹簧不压缩的状态下，止水球位于第一进水管的进水口和第二进水管的进水口之间的位置处。

进一步，第一沉泥区与第一排泥管连通，调蓄池内位于过流通道下方设置有第二沉泥区，第二沉泥区与第二排泥管连通，第一排泥管与第二排泥管交汇，在其交汇处设置有污泥泵；挂篮上设置溢流口，溢流口位于第一沉泥区，且溢流口的顶部与隔板顶部齐平，溢流口与市政雨水管网连接。

进一步，取水井底部从下往上依次铺设砂层、透水土工布、砾石层；取水井底部与蓄水区连通处设置透水土工布；砾石层内设置有吸水泵。

进一步，稳流区两侧侧壁设置有多个等距离的踏板；蓄水区中装填蓄水模块。

本发明的技术方案提供的生态调蓄系统，获得了如下有益效果：

(1)在调蓄池前设置收集系统，初步净化上游海绵设施或者周边汇集的雨水，调蓄池中沉泥区、砂层和砾石层的设置，进一步净化雨水；

(2)通过在进水管组件内设置限位装置，调蓄暴雨峰值流量，可应对不同级别的雨量，初期雨水排入市政污水管网，较为干净的雨水进入调蓄池，且部分超标雨水经过初步过滤后进入调蓄池；

(3)通过取水井的设置使得雨水回用变得十分简单便捷，整体生态调蓄系统施工简单快捷，维护省时省力，可用于居民住宅区、公共建筑区、公园和园区。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本发明一种用于海绵城市生态雨水调蓄系统剖面图。

图中，各标记的具体意义为：

1-收集系统，11-挂篮，12-进水主管，121-第一进水管，122-限位装置，123-第二进水管，124-第三进水管，125-过滤腔，13-隔板，14-弃流区，141-弃流口，15-挡板，151-第一挡板，152-第二挡板，153-第三挡板，154-斜管，16-第一沉泥区，161-第一排泥管，17-出流区，171-出流管，18-溢流口，2-存蓄系统，21-井盖，22-取水井，221-砾石层，222-砂层，23-稳流区，231-踏板，24-蓄水区，25-第二沉泥区，251-第二排泥管，26-过流通道，27-调蓄池，3-污泥泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。

基于现有技术中的生物滞留池一方面蓄水层在蓄水达到一定程度之后便无法蓄存，也不能实现控制排放，蓄水效果较差；另一方面生物滞留池中种植土层中间区域的空间利用率很低，且种植土层无筛选阶段，对雨水的净化效果差；本发明旨在提出一种渗井式生物滞留池及其施工方法，提出一种新式结构的生物滞留池，解决种植土层中间区域的空间利用率低、雨水净化效果差，以及蓄水层无法调蓄和排放的技术问题。

下面结合附图所示的实施例，对本发明的渗井式生物滞留池的结构、施工方法和工作原理做进一步的具体介绍。

实施例1

结合图1所示的生态雨水调蓄池的剖面图，一种用于海绵城市的生态雨水调蓄系统包括埋设在地面以下的收集系统1和存蓄系统2；收集系统1包括挂篮11、设置在挂篮11侧壁上的进水管组件；进水管组件包括进水主管12、以及在进水主管12上沿进水方向依次开设的第一进水管121和第二进水管123，进水主管12的进水口位于挂篮11外，进水主管12内部远离进水口的一端还设有限位装置122；挂篮11为上方开口处设置过滤结构内部中空的结构，挂篮11可以由混凝土浇筑而成，也可以是由不透水材料制成，形状优选为长方体或圆柱体。

挂篮11内下方设置有隔板13，隔板13将挂篮底部的空间分割成弃流区14和保留区，弃流区14底部设置有与市政污水管网连通的弃流口141；弃流口141用来排出降雨初期的雨水，此时的雨水含有大量杂质，若进入调蓄池27会导致严重污染，后期清理十分困难。

第一进水管121的出水口位于弃流区14的上方，第二进水管123的出水口位于保留区的上方。

存蓄系统2包括井盖21、设置井盖21下方的取水井22、由取水井22分隔形成的稳流区23和蓄水区24的调蓄池27；在调蓄池27内部下方设置有连通稳流区23和蓄水区24的过流通道26；取水井22底部与蓄水区24连通；保留区通过一出流管171与稳流区23连通。井盖21可以由铸铁材质制作，取水井22可以采用不锈钢材质制作，调蓄池27的外壁通过钢筋混凝土浇筑而成。

进水主管12承接上游海绵设施或者排水沟排放的雨水，挂篮11承接周边绿地和道路流入的雨水；挂篮11可以初步过滤雨水中较大的杂质；雨水通过收集系统1后进入调蓄池27内，通过取水井22进行雨水的取用，使用方便。

实施例2

为增强生态雨水调蓄系统的过滤效果，并进一步提高其应对暴雨的能力，在实施例1的基础上，进水管组件还包括开设在进水主管12上位于第二进水管123后方的第三进水管124，第三进水管124通过过滤腔125与调蓄池27连接；进水主管12的进水口处设置有过滤网。较为优选的，在过滤腔内部装填粒径为10-30mm的碎石，以便净化雨水；可以分层次填装不同粒径的碎石或其他过滤介质，以符合雨水净化的需求。

第一进水管121为一段转角呈90°的圆角弯管，出水方向为平抛物线；第二进水管123为一段转角呈110°-135°的圆角弯管；第三进水管124亦为一段转角呈90°的圆角弯管，第三进水管124的出水口高于第一进水管121的出水口。

挂篮11内下方位置还设置有挡板15，挡板15将保留区分隔成第一沉泥区16和出流区17，第二进水管123的出水口位于第一沉泥区16上方。

为使雨水净化的更加干净，较为优选的，挡板15包括从上往下依次设置的第一挡板151、第二挡板152和第三挡板153；第一挡板151一端固定在挂篮11内侧壁上，第一挡板151的另一端与第二挡板152的一端固定连接，第二挡板152的另一端与第三挡板153的一端固定连接，第三挡板153的另一端垂直固定在挂篮11的底部；第一挡板151与水平线夹角为45-60°；第二挡板152与第一挡板151之间的夹角为110-130°。第二挡板处152设置有贯穿第二挡板152的沉淀斜管154，沉淀斜管154与水平线的夹角为45°-60°。

雨水从第一进水管121或第二进水管123流出时，首先落在第一挡板151上，动能和势能大幅减小，再流入第一沉泥区16和斜管154，通过斜管154的沉淀作用，水流中携带的颗粒杂质或悬浮物通过重力作用落入第一沉泥区16底部，而雨水通过斜管154进入出流区17，出流区17中的雨水通过出流管171流入调蓄池27；通过挡板15将保留区进行区分，雨水在挡板15和污泥重力的作用下，使污泥留在第一污泥区，沉淀斜管154也进一步帮助污泥的沉淀，提高了调蓄系统的雨水净化能力。

较为优选的，在取水井22底部从下往上依次铺设砂层222、透水土工布、砾石层221；取水井22底部与蓄水区24连通处设置透水土工布；砾石层221内设置有吸水泵。通过在取水井22底部铺设砂层222和砾石层221，当取水时再一次进行净化雨水，提高雨水的净化程度；吸水泵的设置使取水更加方便，需要取水时，打开吸水泵即可。

实施例3

为更加方便、便捷、适时的开启第二进水管123和第三进水管124，限位装置122包括止水球、弹簧和限位杆，限位杆的一端与弹簧的一端共同固定在进水主管12末端，限位杆的另一端贯穿止水球且止水球可沿限位杆水平移动；止水球与弹簧的另一端固定连接；在弹簧不压缩的状态下，止水球位于第一进水管121的进水口和第二进水管123的进水口之间的位置处。

降雨初期，雨量较小，雨水从第一进水管121流出时落入弃流区14，从弃流口141排出；随着雨量增大，水流速度随之增大，雨水越过隔板13，落入第一沉泥区16；随着雨量的进一步增大，第一进水管121已经无法满足雨水全部流出，进水主管12内部压力逐渐增大，对止水球和弹簧的压力也随之增大，推动止水球沿着限位杆向进水主管12末端移动，直至露出第二进水管123，部分雨水通过第二进水口123流入第一沉泥区16；当遭遇暴雨时，进水主管12内部压力极大，止水球和弹簧被压迫至接近进水主管12末端，露出第三进水管124，此时一部分雨水通过第一沉泥区16流入出流区17，一部分经过过滤腔125简单过滤后直接流入调蓄池27。

实施例4

为使污泥尽快排出，在上述任一实施例的基础上，第一沉泥区16与第一排泥管161连通，调蓄池27内位于过流通道26下方设置有第二沉泥区25，第二沉泥区25与第二排泥管251连通，第一排泥管161与第二排泥管251交汇，在其交汇处设置有污泥泵3；挂篮11上设置溢流口18，溢流口18位于第一沉泥区，且溢流口18的顶部与隔板13顶部齐平，溢流口18与市政雨水管网连接；溢流口18用于排出超标雨水。稳流区23两侧侧壁设置有多个等距离的踏板231；蓄水区24中装填蓄水模块；该蓄水模块可以用来储存水，但不占空间，具有超强的承压能力，95％的镂空空间可以实现更有效率的蓄水。

踏板231等距离安装在稳流区23两侧侧壁上，将稳流区23分隔成多个相互连通的空间，起到延长水流路径，稳定水流流动频率的作用，使雨水中的细小杂质更好地沉淀在第二沉泥区25。

稳流区23承接来自出流区17和第三进水管124的雨水。雨水从稳流区23顶部进入，经过稳流区23，细小杂质由于重力作用逐渐沉降至第二沉泥区25，而雨水通过过流通道26进入蓄水区24，逐渐在蓄水模块中蓄积，很好地保存了大量雨水；随着蓄水区24水位的上升，取水井中的水也随着上升，且砾石层221和砂层222的存在，水质较好，且取用方便，打开井盖21，开启吸水泵即可。

通过对附图所示的生物滞留池进行应用测试，以悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH₃-N)为评价指标，经测试，结果表明本发明公开的生态调蓄池对径流雨水中悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH₃-N)的平均去除率分别为92.42％、68.67％、88.23％和86.51％，净化效果显著。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种用于海绵城市的生态雨水调蓄系统，其特征在于，包括埋设在地面以下的收集系统和存蓄系统；

所述收集系统包括挂篮、设置在所述挂篮侧壁上的进水管组件；

所述进水管组件包括进水主管、以及在所述进水主管上沿进水方向依次开设的第一进水管和第二进水管，所述进水主管的进水口位于挂篮外，所述进水主管内部远离所述进水口的一端还设有限位装置；

所述挂篮内下方设置有隔板，所述隔板将所述挂篮底部的空间分割成弃流区和保留区，所述弃流区底部设置有与市政污水管网连通的弃流口；所述第一进水管的出水口位于所述弃流区的上方，所述第二进水管的出水口位于保留区的上方；所述保留区通过一出流管与所述调蓄池连通；

所述存蓄系统包括井盖、设置井盖下方的取水井、由所述取水井分隔形成的稳流区和蓄水区的调蓄池；在所述调蓄池内部下方设置有连通所述稳流区和所述蓄水区的过流通道；所述取水井底部与所述蓄水区连通。

2.根据权利要求1所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述进水管组件还包括开设在所述进水主管上位于第二进水管后方的第三进水管，所述第三进水管通过过滤腔与所述调蓄池连接；所述进水主管的进水口处设置有过滤网。

3.根据权利要求2所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述第一进水管为一段转角呈90°的圆角弯管；所述第二进水管为一段转角呈110°-135°的圆角弯管；所述第三进水管为一段转角呈90°的圆角弯管，所述第三进水管的出水口高于所述第一进水管的出水口。

4.根据权利要求1所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述挂篮内下方位置还设置有挡板，所述挡板将所述保留区分隔成第一沉泥区和出流区，所述第二进水管的出水口位于所述第一沉泥区的上方。

5.根据权利要求4所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述挡板包括从上往下依次设置的第一挡板、第二挡板和第三挡板；所述第一挡板一端固定在所述挂篮内侧壁上，所述第一挡板的另一端与所述第二挡板的一端固定连接，所述第二挡板的另一端与所述第三挡板的一端固定连接，所述第三挡板的另一端垂直固定在所述挂篮的底部；所述第一挡板与水平线夹角为45-60°；所述第二挡板与所述第一挡板之间的夹角为110-130°。

6.根据权利要求5所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述第二挡板处设置有贯穿所述第二挡板的沉淀斜管，所述沉淀斜管与水平线的夹角为45°-60°。

7.根据权利要求1所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述限位装置包括止水球、弹簧、限位杆；所述弹簧套设在所述限位杆上，所述限位杆的一端与所述弹簧的一端共同固定在所述进水主管末端，所述限位杆的另一端贯穿所述止水球且所述止水球可沿所述限位杆水平移动；所述止水球与所述弹簧的另一端固定连接；在所述弹簧不压缩的状态下，所述止水球位于所述第一进水管的进水口和所述第二进水管的进水口之间的位置处。

8.根据权利要求1所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述第一沉泥区与第一排泥管连通，所述调蓄池内位于过流通道下方设置有第二沉泥区，第二沉泥区与第二排泥管连通，所述第一排泥管与所述第二排泥管交汇，在其交汇处设置有污泥泵；所述挂篮上设置溢流口，所述溢流口位于所述第一沉泥区，且所述溢流口的顶部与隔板顶部齐平，所述溢流口与市政雨水管网连接。

9.根据权利要求8所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述取水井底部从下往上依次铺设砂层、透水土工布、砾石层；所述取水井底部与蓄水区连通处设置透水土工布；砾石层内设置有吸水泵。

10.根据权利要求8或9所述的生态雨水调蓄系统，其特征在于，所述稳流区两侧侧壁设置有多个等距离的踏板；所述蓄水区中装填蓄水模块。

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