CN114232755A - 城市内涝渗排单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种城市内涝渗排单元，所述城市内涝渗排单元包括滤水床以及渗水单元，滤水床，设置在地表以下，用于过滤雨水；所述渗水单元，包括插管井以及分布于所述滤水床中的多个滤水管，所述滤水管用于吸取所述滤水床中的过滤雨水并将过滤雨水传输到所述插管井中，所述插管井沿竖直方向设置且下端延伸至含水层，以将所述插管井中的过滤雨水排放到含水层。本发明提供的城市内涝渗排单元有效解决了城市内涝的问题。
Description
技术领域
本发明属于海绵城市技术领域，具体涉及一种城市内涝渗排单元。
背景技术
我国大气降水呈季节性强且时间跨度大的特点，降水主要集中在夏季，发生暴雨次数多，城市现有的排水系统无法应对极端天气形成的暴雨，往往会出现城市内涝、马路及桥涵洞积水的现象，这种情况下，海绵城市便应运而生。
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雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性。目前兴建的海绵城市在一定程度上可减少雨水产生的径流，即利用地表层土壤、沟渠、池塘、湖泊、湿地、河道等来蓄存雨水，但因地表土层以及其他蓄水设施容纳的水量有限，河道不能及时把多余的雨水排走，现有的海绵城市在面对极端暴雨天气仍不能解决城市内涝的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种城市内涝渗排单元，旨在解决城市内涝的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：提供一种城市内涝渗排单元，包括：滤水床，设置在地表以下，用于过滤雨水；
渗水单元，包括插管井以及分布于所述滤水床中的至少一个滤水管，所述滤水管用于吸取所述滤水床中的过滤雨水并将过滤雨水传输到所述插管井中，所述插管井沿竖直方向设置且下端延伸至含水层，以将所述插管井中的过滤雨水排放到含水层。
在一种可能的实现方式中，所述渗水单元还包括横向设置的主干管，所述主干管分别与各所述滤水管和所述插管井相连通，以将所述滤水管中的过滤雨水传输到所述插管井中。
在一种可能的实现方式中，各所述滤水管沿横向且间隔设置。
在一种可能的实现方式中，所述城市内涝渗排单元还包括用于抽取含水层水分的抽水组件，所述抽水组件包括引水管、安装于所述引水管上的抽水泵以及安装于所述引水管上并控制所述引水管通断的引水管阀门，所述引水管与所述主干管连通。
在一种可能的实现方式中，所述主干管上设有控制所述主干管通断的主干管阀门。
在一种可能的实现方式中，所述引水管与地下排水管网可选择性的连通。
在一种可能的实现方式中，所述引水管与生活用水管网可选择性的连通。
在一种可能的实现方式中，所述滤水床具有位于上层的细砂以及位于下层的粗砂。
本发明提供的城市内涝渗排单元，与现有技术相比，渗水单元设置有插管井和分布在滤水床中的滤水管，滤水管用于吸取滤水床中的过滤雨水并将过滤雨水传输到插管井中，进而排放到含水层，含水层作为地下水库用来储存水量。既可以吸纳降水，减小城市排水系统的压力，避免城市内涝，又可以利用含水层的水，用作城市用水节约自来水资源。
附图说明
图1为本发明实施例提供的城市内涝渗排单元的示意图；
图2为图1中滤水床的示意图；
图3为本发明实施例提供的城市内涝渗排单元的应用示意图。
图中：100、地表；200、滤水床；210、细砂；220、粗砂；300、渗水单元；310、滤水管；320、插管井；330、主干管；331、主干管阀门；340、抽水组件；341、引水管；342、抽水泵；343、引水管阀门；400、隔水层；500、含水层；600、地下排水管网。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置或元件必须具有特定的方位、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。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参见图1至图3，现对本发明提供的城市内涝渗排单元的实施例进行说明。所述的城市内涝渗排单元应用在海绵城市中以防止城市内涝。本发明实施例提供的城市内涝渗排单元包括滤水床200及渗水单元300。
我国大多数城市分布在平原地区，而平原地区的地质结构一般为砂粘间层，也就是砂层和粘土层间隔分布，砂层属于含水层500，粘土层属于隔水层400，砂层中能储存一定的水量，因此，每个城市地下都有一个天然的地下水库。
浅层地下水的主要来源有两个，一是大气降水，二是城市自来水。其中，大气降水通过大地土层渗入到地下含水层500，城市自来水被利用后成为废水，废水经处理后的中水(即非直接饮用水)返回城区二次利用后渗透补给含水层500。发明人发现我国大部分城市自来水是外引水源，地下含水层也就是一个天然的地下水库，应对浅层地下水的开采利用，这样既节约自来水资源，又能腾出库容容纳暴雨带来的雨水。
滤水床200设置在地表100以下，用于过滤雨水。地表100可以是马路、地面或者是种植有植被的土壤层，在地表100可以设有滤水砖或者土壤层进行初次过滤。
渗水单元300包括插管井320以及分布于滤水床200中的至少一个滤水管310，滤水管310用于吸取滤水床200中的过滤雨水并将过滤雨水传输到插管井320中，插管井320沿竖直方向设置且下端延伸至含水层500，以将插管井320中的过滤雨水排放到含水层500。
在一些海绵城市中采用渗水井(渗水井为现有技术)使雨水渗入到地表100以下，但不能调整浅层地下水的余缺，在含水层800饱和的情况下，渗水井就渗不下水，而且渗水井造价较高，少量的渗水井并不能防止城市内涝。
本发明实施例提供的城市内涝渗排单元应用在海绵城市中，类似于海绵一样可以吸取城市积水也可以释放水分，将插管井320竖直向下延伸至含水层500，插管井320可以设置一个，也可以并联设置多个。当插管井320为一个时，本发明实施例提供的城市内涝渗排单元为单一型渗排单元；当插管井320为多个并联时，本发明实施例提供的城市内涝渗排单元为组合型渗排单元。插管井320可采用PVC管材、PPR管材或金属管材等，直接插入到地下含水层500，结构简单，造价成本低，打造一口插管井320的费用大约在100-200之间，打井施工占地面积小且成井时间短。
本发明提供的城市内涝渗排单元，与现有技术相比，渗水单元设置有插管井和分布在滤水床中的滤水管，滤水管用于吸取滤水床中的过滤雨水并将过滤雨水传输到插管井中，进而排放到含水层，含水层作为地下水库用来储存水量。插管井结构简单，造价成本低，可大量使用。既可以吸纳降水，减小城市排水系统的压力，避免城市内涝，又可以利用含水层的水，用作城市用水节约自来水资源。
在一些实施例中，请参见图2，滤水床200由上至下设有细砂210及粗砂220，对进入到滤水管310的水分进行过滤。
在一些实施例中，请参见图1，渗水单元300还包括横向设置的主干管330，主干管330分别与各滤水管310和插管井320相连通，以将滤水管310中的过滤雨水传输到插管井320中。
主干管330的一端连接滤水管310，另一端连接插管井320，当有多个插管井320时，主干管330在长度方向上延伸。
在一些实施例中，请参见图1及图2，滤水管310沿横向且间隔设置。滤水管310设置在滤水床200中，滤水管310至少具有一个，沿横向且间隔设置。在滤水管310外围设有滤水网，滤水网再次将进入到滤水管310内的雨水进行过滤。滤水管310为现有技术，可以直接购买加以应用。
在一些实施例中，请参见图1，本发明实施例提供的城市内涝渗排单元还包括用于抽取含水层500水分的抽水组件340，抽水组件340包括引水管341、安装于引水管341上的抽水泵342以及安装于引水管341上并控制引水管341通断的引水管阀门343，引水管341与主干管330连通。
引水管341可以与主干管330为同一根管路，只是定义与插管井320连接的部分为主干管330，用来抽取水分的部分为引水管341，引水管341与主干管330是从功能上进行定义划分。引水管341也可以与主干管330为两根管，用作抽取水分的引水管341与主干管330相连接。
抽水组件340中的引水管341与主干管330连通，主干管330与插入至含水层500的插管井320连通，安装在引水管341上的抽水泵342可以将含水层500的水分泵出加以利用，在引水管341上的引水管阀门343控制水路的通断。
在城区可以直接利用插管井320来开采浅层地下水，插管井320的井深一般在几米到十几米，插管井320的出水量一般在几方到几十方，在冲击平原的上游地区插管井320的出水量大一些，下游的插管井320的出水量小一些，这是由当地的地质条件决定的，上游的砂层颗粒较粗，容易析出水分，下游的砂层颗粒较细，不容易析出水分。
一些城市中自来水取自外调水源，城市地下浅层的含水层500大都不缺水处于饱和状态或接近饱和状态。这是因为当地的大气降水一部分渗入到地下含水层500，加上外调自来水使用后一部分渗入到含水层500。城市自来水的人均用量每天一般在100至150升，夏季用水量多一些，冬季用水量少一些，而这些用水量相当于所在城市中每天大约有1毫米的大气降水渗入到含水层500，城市中浅层地下水的开采量往往小于补给量，因此浅层地下水并不短缺。
人们常说的城市缺水是指缺少中、深层地下水，特别是华北地区近些年来大量超采地下水，使中、深层地下水位大幅度下降，中、深层地下水是历史上地质变迁形成的，一旦短缺很难补充，而浅层地下水受大气降水影响较大容易补充。
在雨季到来之前，含水层500的就像海绵一样，水分充足，可根据观测井来观察静水位，根据静水位来决定抽取含水层500水分的时机及多少，以腾出地下水库的容量，雨季来临后，含水层500用来储存大气降水带来的雨量，吸纳城市积水及地表渗水。
如果地下静水位较浅(静水位较浅是指人从地表观察静水位距离地表较近)也就是说地下水库(含水层500)没有足够的库容，其中，静水位的检测为现有技术，我们可以根据静水位来判断含水层500的库容，根据库容量选择性地开启抽水泵342，抽水泵342将含水层500的抽取上来，用于城市应用，此时，含水层500的含水量减少，库容增加，腾出来的库容用于接纳暴雨天气带来的雨水。即便不是雨季，也可以随时开启抽水泵342来利用地下水。
本发明实施例提供的城市内涝渗排单元，不仅有效解决了城市内涝的问题，还可以调控浅层地下水的余缺，把含水层500作为一个地下水库来使用，雨季能蓄存，其他季节可提取含水层500的水分加以利用节约自来水资源。
在一些实施例中，请参见图1，主干管330上设有控制主干管330通断的主干管阀门331。在抽取含水层的水分时，可以关闭主干管阀门331，打开引水管阀门343，使地表100的水分不再经过滤水床200渗入到含水层500中。当需要回灌时，关闭抽水泵342的同时关闭引水管阀门343，打开主干管阀门331进行回灌。
在一些实施例中，请参见图1，引水管341与地下排水管网600可选择性的连通。也就是在引水管341与地下排水管网600之间设置阀门，在抽水的时候开启，不需要的时候关闭阀门。经由引水管341的水可以用作洒水车用水、消防用水、城市浇花及城市公厕。
在一些实施例中，请参见图1，引水管341与生活用水管网可选择性的连通。同样地，在引水管341与生活用水管网之间设置阀门，选择性的开启和关闭阀门，抽取的水可用作学校、医院、商厦及旅馆等冲厕、擦地，由于未经过净化处理，不能用于直接饮用，节约大量的自来水资源。
在一些实施例中，请参见图3，本发明实施例提供的城市内涝渗排单元设置在城市中易积水的马路、桥洞等地，以及具有打井条件的空地上。设置多个本发明实施例提供的城市内涝渗排单元，来容纳暴雨时带来的雨水。优先选择的是价格低廉的插管井320，如果地质条件不适合打造插管井320时，可以打锅锥井，锅锥井也可以作为观测井，来观测锅锥井的静水位判断含水层500的容量。锅锥井造价较高，占地面积较大打井施工时还要设置泥浆沉淀坑，但锅锥井的出水量较大。打井的数量可根据该地区下暴雨时产生的水量和本发明实施例提供的城市内涝渗排单元的渗水量来确定，确保渗水能力大于暴雨时形成洪涝的水量。
在某一城市，当有暴雨就会积水的路段，相关部门几经改造下水道未能有效的解决城市内涝问题，其路段长约6600米，宽30米，马路两侧各约500米为雨水汇聚区，面积大约6.6平方千米，历年来发生强降雨后，马路积水深度大约在100至200毫米，甚至在积水较深的路段可达到500至600毫米。该路段的一侧是京杭大运河，另一侧是铁路，在马路积水较浅的位置设有一个排水站，排水站中具有两台水泵，排水能力在每小时400至500立方。
在该路段两侧的路牙附近(有条件时可把滤水床200设在绿化带内)间隔约10至30米不等的间距设置本发明实施例提供的城市内涝渗排单元，具体数量根据积水路段的积水量来确定。在此路段路边共计设有1800个单一型渗排单元，10个组合型渗排单元。在其路段流域的学校院内设置40个单一型渗排单元，一个锅锥井，锅锥井平时取水用来冲厕，下雨时起到截流雨水并渗入地下补充含水层500。此路段中的医院、商场、旅馆、小区、火车站广场、桥洞附近以及易积水的区域处共设有1000个单一型渗排单元，20个组合型渗排单元。事实证明，在一次大暴雨的降水量达156毫米时，暴雨过后马路很快便没有积水。串接在井管中的水表测得每个插管井320的渗水量约在3.2立方米/时，每个锅锥井的渗水量约25.6立方米/时。在这次降水过程中检测单个插管井320的回灌量42立方米，单个锅锥井的回灌水量为305立方米，本次降雨所有井口的渗水量大约有十万立方米。
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 (8)
1.城市内涝渗排单元，其特征在于，包括：
滤水床，设置在地表以下，用于过滤雨水；
渗水单元，包括插管井以及分布于所述滤水床中的至少一个滤水管，所述滤水管用于吸取所述滤水床中的过滤雨水并将过滤雨水传输到所述插管井中，所述插管井沿竖直方向设置且下端延伸至含水层，以将所述插管井中的过滤雨水排放到含水层。
2.如权利要求1所述的城市内涝渗排单元，其特征在于，所述渗水单元还包括横向设置的主干管，所述主干管分别与各所述滤水管和所述插管井相连通，以将所述滤水管中的过滤雨水传输到所述插管井中。
3.如权利要求2所述的城市内涝渗排单元，其特征在于，各所述滤水管沿横向且间隔设置。
4.如权利要求2所述的城市内涝渗排单元，其特征在于，所述城市内涝渗排单元还包括用于抽取含水层水分的抽水组件，所述抽水组件包括引水管、安装于所述引水管上的抽水泵以及安装于所述引水管上并控制所述引水管通断的引水管阀门，所述引水管与所述主干管连通。
5.如权利要求2所述的城市内涝渗排单元，其特征在于，所述主干管上设有控制所述主干管通断的主干管阀门。
6.如权利要求4所述的城市内涝渗排单元，其特征在于，所述引水管与地下排水管网可选择性的连通。
7.如权利要求4所述的城市内涝渗排单元，其特征在于，所述引水管与生活用水管网可选择性的连通。
8.如权利要求1-7任一项所述的城市内涝渗排单元，其特征在于，所述滤水床具有位于上层的细砂以及位于下层的粗砂。
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