CN113175050A - 一种海绵城市雨水收集利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海绵城市雨水收集利用系统，包括：弃流截污装置和雨水井连接，蓄水池与弃流截污装置连接，且弃流截污装置与排污管道连接。检修井、出水井均设置在蓄水池中，出水井、雨水净化装置、清水池、雨水回用装置依次连接。蓄水池包括雨水蓄水模块、反冲洗装置、排污装置、雨水提升泵，雨水蓄水模块设置在混凝土基坑中，雨水蓄水模块被防渗膜包裹，检修井、出水井设置在雨水蓄水模块中。反冲洗装置和排污装置均设置在雨水蓄水模块的底部。雨水提升泵设置在出水井中，且雨水提升泵与雨水净化装置连通。蓄水池的上方依次覆盖土工布、中砂层和原土层。本发明的这种系统能够有效收集和利用降雨，既缓解了城市的内涝问题，又促进了水资源的利用。

Description

一种海绵城市雨水收集利用系统

技术领域

本发明涉及海绵城市技术领域，尤其涉及海绵城市雨水收集利用系统。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

海绵城市是指充分利用自然生态下垫面对降雨渗透、滞留、积储、排放的作用，以及植被、土壤、湿地等对水质的自然净化作用，再通过自然和人工相结合小型的多种源头海绵化设计手段，其能够在美化城市的同时，又达到了对雨水所产生的径流和污染进行控制的目的，得以缓解城市内涝压力。雨水收集利用系统是海绵城市建设的重要一环，其指的是场地内雨水通过海绵设施净化（蓄水池为地下结构，上部恢复为绿地等自然景观形式），下渗雨水及溢流雨水进入雨水排水管道，并存储在蓄水收集回用系统中，收集雨水并用于公园内灌溉系统，满足雨水资源回用目标。在旱季从河道中抽取河水经净化处理后存储在蓄水池中作为灌溉系统补充水源。

发明内容

本发明提供了一种海绵城市雨水收集利用系统，这种系统能够有效收集和利用降雨，既缓解了城市的内涝问题，又促进了水资源的利用。为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种海绵城市雨水收集利用系统，包括：雨水井、分流井、弃流截污装置、蓄水池、检修井、出水井、雨水净化装置、清水池和雨水回用装置，其中：所述分流井和弃流截污装置均与雨水井连接，所述蓄水池与弃流截污装置连接，且弃流截污装置与排污管道连接。所述检修井、出水井均设置在蓄水池中，所述出水井、雨水净化装置、清水池、雨水回用装置依次连接。所述蓄水池包括雨水蓄水模块、反冲洗装置、排污装置、雨水提升泵，其中：所述雨水蓄水模块设置在混凝土基坑中，雨水蓄水模块被防渗膜包裹，所述检修井、出水井设置在雨水蓄水模块中。所述反冲洗装置和排污装置均设置在雨水蓄水模块的底部。所述雨水提升泵设置在出水井中，且雨水提升泵与所述雨水净化装置连通。所述蓄水池的上方从下到上依次覆盖防渗膜、土工布、中砂层和原土层。

进一步地，所述雨水蓄水模块包括蓄水模块、侧板和上盖，其中，所述侧板和上盖均为镂空状结构，所述蓄水模块安装在混凝土基坑中，所述侧板连接在蓄水模块的侧壁上，所述上盖盖合在蓄水模块的顶面开口中。这种雨水蓄水模块具有良好的蓄水能力和承压能力，能够将收集的雨水存储在其中。

进一步地，所述清水池和雨水回用装置之间通过水泵和管道连接，经过净化的水排入清水池中后，再由水泵送至雨水回用装置中进行雨水利用，如用于附近园林景观的灌溉，达到雨水收集利用的海绵建设要求。

进一步地，所述排污装置与就近的污水或雨水检查井连接，以便于排出雨水蓄水模块底部的污水。

进一步地，所述出水井和清水池中均设置有液位计，当蓄水池水位高于最低设定值，清水池水位低于最高设定值时，表明蓄水池中具有可用雨水，控制系统打开雨水提升泵从蓄水池中取水。

进一步地，所述弃流截污装置包括筒体、漏斗形罩和弃流截污机构，其中：所述筒体的顶壁、底面、侧壁上分别设置有进水口、排污口、排水口。所述漏斗形罩固定在筒体中，且漏斗形罩与筒体的内壁密封连接。所述弃流截污机构包括：外壳、弹性膜、连接杆、密封球、支架、竖杆和挡板，所述外壳竖向固定在漏斗形罩的内壁上，通过所述连接杆将弹性膜悬浮在外壳中，且弹性膜的边缘与外壳内壁之间具有间隙。所述弹性膜的中心开设有通孔，所述密封球位于该通孔中且两者之间密封连接，从而使密封球悬浮在外壳中心。所述支架固定在筒体中，所述竖杆竖向设置，其下端活动穿过支架中心的孔后固定在密封球的顶面中心，所述挡板水平连接在竖杆上，且所述进水口、密封球、竖杆、挡板同心设置，密封球的直径不小于漏斗形罩的底部出口直径。

进一步地，所述连接杆的上端固定在外壳上，下端与所述弹性膜连接，从而将弹性膜悬浮在外壳中，进而对密封球进行托举。

进一步地，所述支架的一端固定在外壳内壁上或者漏斗形罩内壁上，另一端连接一约束块，约束块中心开设有圆孔，所述竖杆位于圆孔中，且所述支架为两根，其对称分布在约束块的两侧。

进一步地，所述筒体、漏斗形罩、外壳、连接杆、密封球、支架、竖杆和挡板均为塑料材质，且密封球为空心球。

进一步地，所述弹性膜的材质包括乳胶、橡胶等中的任意一种。弹性膜既可以对密封球弹性托举，使密封球能够在不同水压的作用下上下运动，而且在密封球向下运动后起到密封膜的作用，对漏斗形罩底部出口进行更好的密封。

进一步地，所述排水口中设置有过滤网，以过滤雨水中的杂物。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的这种雨水收集利用能够使绿化场地内雨水通过雨水管道进入雨水收集利用系统，在系统中沉淀、过滤、净化，通过供水泵用于路面冲洗、绿地灌溉等设施，实现雨水收集利用，既缓解了城市的内涝问题，又促进了水资源的利用。

（2）现有的弃流截污装置中采用金属弹簧与金属球实现排污口的封闭和开启，其存在不足是这些金属部件长期处于潮湿的环境中容易生锈，进而损坏失去弃流截污的作用，如果无法及时发现和更换，就容易给蓄水池中带来大量的泥沙，导致蓄水池的蓄水能力降低，而且这些泥沙容易发臭。而本发明提供的弃流截污装置通过利用弹性模的特点不仅实现弃流截污的作用，而且整个装置避免了现有的弃流截污装置中采用金属弹簧与金属球控制排污口带来的弊端。而且密封球在封堵的过程中弹性模恰好起到密封圈的作用，可以避免密封球或漏斗形罩的外形不是很匹配而导致两者接触时局部存在缝隙而导致的对底部出口无法很好地密封的问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中海绵城市雨水收集利用系统的剖视图。

图2为本发明实施例中蓄水模块的结构示意图。

图3为本发明实施例中侧板的结构示意图。

图4为本发明实施例中上盖的结构示意图。

图5为本发明实施例中弃流截污装置的结构示意图。

图6为本发明实施例中弃流截污装置的俯视图。

图7为本发明实施例中弃流截污装置的剖视图。

图8为本发明实施例中支架的结构示意图。

上述图中标记分别代表：

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。现结合说明书附图和具体实施例进一步说明。

参考图1至图4，其示例了一种海绵城市雨水收集利用系统，该结构主要包括：雨水井1、分流井2、弃流截污装置3、蓄水池4、检修井5、出水井6、雨水净化装置7、清水池8和雨水回用装置9，该雨水收集利用系统建设在绿地下面。其中：

所述分流井2和弃流截污装置3均与雨水井1连接，分流井2的主要作用是溢流分流作用，避免雨水井1中的雨水过大时无法正常排水。弃流截污装置指的是雨水进入装置的初期，将含有较多泥沙等杂物的雨水排放。当达到设定的弃流量时，排污口自动关闭，停止弃流，进行雨水收集，内置的过滤网可以对收集的雨水进行过滤，过滤产生的污染物会留在排污口内，降雨结束或减小后，排污口自动打开，过滤的污染物将随剩余水流排出，装置恢复原状，等待下次降雨。

在绿地下设置蓄水池4，所述蓄水池4与弃流截污装置3连接，且弃流截污装置3与排污管道连接。蓄水池4是由聚丙烯塑料模块每层砌墙式错缝搭接而成一个地下水池，无需连接件。蓄水模块组合的水池施工安装方便，承载力大，比混凝土内壁光滑，内部结构不易附着杂质，更有利与保证水质稳定。

所述蓄水池4包括雨水蓄水模块4.1、反冲洗装置4.2、排污装置4.3、雨水提升泵4.4，其中：安装雨水蓄水模块4.1前需先用混凝土浇筑基坑4.5，所述雨水蓄水模块4.1设置在基坑4.5中，雨水蓄水模块4.1被防渗膜包裹，所述检修井5、出水井6设置在雨水蓄水模块4.1中。所述反冲洗装置4.2和排污装置4.3均设置在雨水蓄水模块4.1的底部，且排污装置4.3与就近的污水或雨水检查井连接，以便于排出雨水蓄水模块4.1底部的污水。所述雨水提升泵4.4设置在出水井6中，且雨水提升泵4.4与所述雨水净化装置7连通。所述蓄水池4的上方从下到上依次覆盖防渗膜、土工布、中砂层和原土层。

参考图2至图4，所述雨水蓄水模块4.1包括蓄水模块4.1.1、侧板4.1.2和上盖4.1.3，其中，所述侧板4.1.2和上盖4.1.3均为镂空状结构，所述蓄水模块4.1.1安装在混凝土基坑4.5中，所述侧板4.1.2连接在蓄水模块4.1.1的侧壁上，所述上盖4.1.3盖合在蓄水模块4.1.1的顶面开口中。该雨水蓄水模块4.1的单体模块尺寸为1200mm×600mm×457mm，体积为0.3m³。这种雨水蓄水模块4.1具有良好的蓄水能力（蓄水率97%）和承压能力，能够将收集的雨水存储在其中。

雨水蓄水模块4.1底部需铺设一定数量的反冲洗管道作为所述反冲洗装置4.2，这些反冲洗管路上每隔0.5m进行开孔，孔径大小为10mm，交叉45°，反冲洗系统通过反冲洗水泵进行供水。反冲洗的作用是通过反冲洗泵对池底进行冲洗，使沉淀在蓄水模块水池底部的泥沙形成搅动，防止长期静置形成死泥区，污染水质。

雨水蓄水模块4.1拼装完成后，在顶部铺设防渗膜，与雨水蓄水模块4.1侧面防渗膜采用焊接的方式进行连接，防渗膜铺设完成后，进行土工布的铺设。在水池周围包裹防渗土工布及防渗膜（0.8mm厚），以贮水之用。防渗膜通过热熔焊接机焊接而成，焊接缝宽约100mm，幅宽6m，防渗膜外侧通过外包土工布防止填埋土或砂中的大粒径砂石划破防渗土工布。蓄水池四周填埋200mm宽中砂，水池顶部填埋100mm厚中砂，水池上方作为绿地，种植花草和树木等，起到美化环境的作用。土工布用人工滚铺，布面要平整，并适当留有变形余量，土工布采用搭接方式进行连接，搭接时要注意土工布完全覆盖在防渗膜上没有空隙，防渗膜铺设需尽量平整无褶皱，包裹的雨水蓄存模块紧密严实。

雨水蓄水模块4.1的四周，即防渗膜和基坑4.5的侧壁之间填埋200mm宽中砂，水池顶部先填埋100mm厚中砂，中砂回填完成后，再进行原土回填。中砂回填至模块顶部100mm高。首先将中砂均匀摊铺在模板顶部，再回填基坑的四个角，人工从顶部分层填入四周空隙，模块侧面需进行夯实，夯实操作中防止机械误操作损坏防渗膜及蓄水模块，回填时模块上方禁止过大型机械。顶部覆盖回填中土方厚度≥0.1m前，不得直接上人操作，若操作需要铺设木板保护。

所述检修井5、出水井6均设置在蓄水池4中，且检修井5和出水井6安装采用不锈钢支架，在雨水蓄水模块4.1拼装过程中进行检修井5和出水井6的安装，井筒长度应为井座连接井筒的承口底部至设计地面的高度再减去井筒项至地面的净距。

所述出水井6、雨水净化装置7、清水池8、雨水回用装置9依次连接，其中：所述清水池8和雨水回用装置9之间通过水泵和管道连接，经过净化的水排入清水池8中后，再由水泵送至雨水回用装置9中进行雨水利用，如用于附近园林景观的灌溉，达到雨水收集利用的海绵建设要求。所述出水井6和清水池8中均设置有液位计，当蓄水池4水位高于最低设定值，清水池水位低于最高设定值时，表明蓄水池4中具有可用雨水，控制系统打开雨水提升泵从蓄水池4中取水。雨季时，雨水汇集至雨水井1，并通过弃流截污装置3和雨水管道传输至蓄水池4，当蓄水池4水位高于最低设定值，清水池8水位低于最高设定值时，表明蓄水池4中具有可用雨水，控制系统打开雨水提升泵从蓄水池4中取水。

进一步地，现有的弃流截污装置3中采用金属弹簧与金属球实现排污口的封闭和开启，其存在不足是这些金属部件长期处于潮湿的环境中容易生锈，进而损坏失去弃流截污的作用，如果无法及时发现和更换，就容易给蓄水池4中带来大量的泥沙，导致蓄水池的蓄水能力降低，而且这些泥沙容易发臭。为此，本实施例提出了一种新型的弃流截污装置3，这种弃流截污装置不需要借助金属部件即可实现弃流截污的功能，而且相对于现有的一些弃流截污装置具有更好的密封排污口的作用。

具体地，如图5至图8所示，所述弃流截污装置3包括筒体3.1、漏斗形罩3.2和弃流截污机构，其中：

所述筒体3.1为聚丙烯塑料材质的圆柱体，其顶壁、底面、侧壁上分别设置有进水口3.3、排污口3.4、排水口3.5。其中，所述进水口3.3与雨水井通过聚丙烯塑料材质的管道密封连接，所述排污口3.4与就近的污水管道连接，所排水口3.5通过聚丙烯塑料材质的管道与所述雨水蓄水模块4.1连接，且排水口3.5中设置有过滤网，以过滤雨水中的杂物。

所述漏斗形罩3.2为聚丙烯塑料材质，其固定在筒体3.1中，且漏斗形罩3.2与筒体3.1的内壁密封连接。

所述弃流截污机构包括：外壳3.6、弹性膜3.7、连接杆3.8、密封球3.9、支架3.10、竖杆3.11和挡板3.12，其中：所述外壳3.6、连接杆3.8、密封球3.9、支架3.10、竖杆3.11和挡板3.12均为塑料材质，且密封球3.9为空心球，所述弹性膜3.7的材质为乳胶，也可以采用橡胶，从而使弃流截污装置3保持轻质的同时，还具有良好的耐蚀性。

所述外壳3.6为上下两端均开口的锥形筒形结构，其侧壁与漏斗形罩3.2的内壁密封固定在一起，且外壳3.6与漏斗形罩3.2的底部出口3.16同心设置。

所述连接杆3.8的上端固定在外壳3.6上，下端与所述弹性膜3.7连接，且弹性膜3.7的边缘与外壳3.6内壁之间具有间隙3.13，从而将弹性膜3.7悬浮在外壳3.6中。在本实施例中，所述连接杆3.8为四根，其均匀分布在圆形的所述弹性膜3.7的周围。

所述弹性膜3.7的中心开设有通孔，所述密封球3.9位于该通孔中且两者之间密封连接，从而使密封球3.9悬浮在外壳3.6中心。弹性膜3.7既可以实现对密封球3.9的弹性托举，使密封球3.9能够在不同水压的作用下上下运动，而且在密封球3.9向下运动后起到密封膜的作用，对漏斗形罩3.2底部出口3.16进行更好的密封。

所述支架3.10的一端固定在外壳3.6内壁上或者漏斗形罩3.2内壁上，另一端连接一约束块3.14，约束块3.14中心开设有圆孔3.15。所述竖杆3.11竖向设置，其下端活动穿过圆孔3.15后固定在密封球3.9的顶面中心，且所述支架3.10为两根，其对称分布在约束块3.14的两侧。通过支架3.10可以防止竖杆3.11倾倒，使竖杆3.11之中保持竖直装置，同时又不影响竖杆3.11沿着圆孔3.15上下运动。

所述挡板3.12水平连接在竖杆3.11上，且所述进水口3.3、密封球3.9、竖杆3.11、挡板3.12同心设置，密封球3.9的直径不小于漏斗形罩3.2的底部出口3.16的直径，如两者的直径相等，或者密封球3.9的直径大于底部出口3.16的直径。

对于这种弃流截污装置，当雨水从进水口3.3进入筒体3.1中时，落在挡板3.12上，刚开始时雨水较小，挡板3.12受到的雨水的冲击力较小，无法使密封球3.9下压造成对底部出口3.16的封闭。而此时的雨水中灰尘、泥土等较多，其可以雨水通过外壳3.6与弹性模3.7之间的缝隙3.13、底部出口3.16后排入筒体3.1底部，最后从排污口3.4排走，发挥弃流截污的作用。随着进入筒体3.1中的雨水增大，挡板3.12受到的雨水的冲击力较增大，挡板3.12在雨水的大力冲击下下压密封球3.9，密封球3.9下压弹性膜3.7，弹性模3.7随着密封球3.9下井并封堵在底部出口3.16处，从而将底部出口3.16密封，同时，由于弹性模3.7此时包裹在密封球3.9的外表面上，在密封球3.9与底部出口3.16接触后，所述弹性模3.7处于密封球3.9与漏斗形罩3.2内壁之间，此时的弹性模3.7恰好起到密封圈的作用，可以避免密封球3.9或漏斗形罩3.2的外形不是很匹配而导致两者接触时局部存在缝隙而导致的对底部出口3.16无法很好地密封的问题。当随着降雨结束，进入筒体3.1中的雨水减小，被弹性模3.7恢复，密封球3.9上浮，底部出口3.16重新打开，被过滤下来的杂物随雨水通过缝隙3.13、底部出口3.16进入筒体3.1底部，最后从排污口3.4排走。可以看出，这种弃流截污装置通过利用弹性模3.7的特点不仅实现弃流截污的作用，而且整个装置避免了现有的弃流截污装置3中采用金属弹簧与金属球控制排污口带来的弊端。

最后，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。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)

1.一种海绵城市雨水收集利用系统，包括：雨水井、分流井、弃流截污装置、蓄水池、检修井、出水井、雨水净化装置、清水池和雨水回用装置，其中：

所述分流井和弃流截污装置均与雨水井连接，所述蓄水池与弃流截污装置连接，且弃流截污装置与排污管道连接；

所述检修井、出水井均设置在蓄水池中，所述出水井、雨水净化装置、清水池、雨水回用装置依次连接；

该蓄水池包括雨水蓄水模块、反冲洗装置、排污装置和雨水提升泵，其中：

所述雨水蓄水模块设置在混凝土基坑中，雨水蓄水模块被防渗膜包裹，所述检修井、出水井设置在雨水蓄水模块中；

所述反冲洗装置和排污装置均设置在雨水蓄水模块的底部；所述雨水提升泵设置在出水井中，且雨水提升泵与所述雨水净化装置连通；

所述蓄水池的上方从下到上依次覆盖防渗膜、土工布、中砂层、原土层。

2.根据权利要求1所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述雨水蓄水模块包括蓄水模块、侧板和上盖，其中，所述侧板和上盖均为镂空状结构，所述蓄水模块安装在混凝土基坑中，所述侧板连接在蓄水模块的侧壁上，所述上盖盖合在蓄水模块的顶面开口中。

3.根据权利要求1所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述清水池和雨水回用装置之间通过水泵和管道连接。

4.根据权利要求1所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述排污装置与就近的污水或雨水检查井连接。

5.根据权利要求1所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述出水井和清水池中均设置有液位计。

6.根据权利要求1-5任一项所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述弃流截污装置包括：筒体、漏斗形罩和弃流截污机构，其中：

所述筒体的顶壁、底面、侧壁上分别设置有进水口、排污口、排水口；所述漏斗形罩固定在筒体中，且漏斗形罩与筒体的内壁密封连接；

所述弃流截污机构包括：外壳、弹性膜、连接杆、密封球、支架、竖杆和挡板，所述外壳竖向固定在漏斗形罩的内壁上，通过所述连接杆将弹性膜悬浮在外壳中，且弹性膜的边缘与外壳内壁之间具有间隙；

所述弹性膜的中心开设有通孔，所述密封球位于该通孔中且两者之间密封连接，使密封球悬浮在外壳中心；

所述支架固定在筒体中，所述竖杆竖向设置，其下端活动穿过支架中心的孔后固定在密封球的顶面中心，所述挡板水平连接在竖杆上，且所述进水口、密封球、竖杆、挡板同心设置，密封球的直径不小于漏斗形罩的底部出口直径。

7.根据权利要求6所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述连接杆的上端固定在外壳上，下端与所述弹性膜连接，使弹性膜悬浮在外壳中。

8.根据权利要求6所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述支架的一端固定在外壳内壁上或者漏斗形罩内壁上，另一端连接一约束块，约束块中心开设有圆孔，所述竖杆位于圆孔中，且所述支架为两根，其对称分布在约束块的两侧。

9.根据权利要求6所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述筒体、漏斗形罩、外壳、连接杆、密封球、支架、竖杆和挡板均为塑料材质，且密封球为空心球；优选地，所述弹性膜的材质包括乳胶、橡胶中的任意一种。

10.根据权利要求6所述的海绵城市雨水收集利用系统，其特征在于，所述排水口中设置有过滤网。

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