CN114319537A - 一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，地基表面向下依次设置下沉的种植土层、透水土工布层和碎石层，最底层为原土层，设置有进水管，进水管的冒出种植土层上表面，进水管的出水端连通水力旋流器，水力旋流器连接于排泥管，排泥管的出水端连接过滤井，过滤井的侧壁连接回水渗透管的进水端。通过沉淀的清水从回水渗透管管壁上的渗透孔流到碎石层的水均是经过了过滤后的水和直接通过透水土工布层渗透的水，均杂质和泥沙较少，不容易堵塞，并且维护时可以直接将过滤井的底部的沉淀进行铲除即可，维护比较简单，泄流口和回水渗透管的设置可随时排除无法及时通过种植土渗透的多余雨水，并通过碎石层继续渗透和滞蓄。

Description

一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统

技术领域

本发明涉及雨水净化排水领域，具体涉及一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统。

背景技术

近年来，城市雨水的排放问题得到了从国家到地方的高度重视，排水安全和水污染问题涉及城市发展和人民的人身财产安全。目前海绵城市建设作为一种新型的城市雨水排放理念，以渗、滞、蓄、净、用、排作为雨水排放的设计要求和目标，得到了相关部门和行业的认可，其主要的海绵措施如雨水花园、下沉绿地等设施也广泛用于实际项目的建设，但现有的传统海绵设施系统容易堵塞、部分积水无法随时排出并且存在维护比较困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，解决了海绵设施系统容易堵塞并且存在维护比较困难的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，地表面向下依次设置下沉的种植土层、透水土工布层和碎石层，最底层为原土层，还设置有进水管，进水管的进水端冒出种植土层上表面，进水管的出水端连通设置在碎石层下端的水力旋流器进水端，水力旋流器出水端端口连接于排泥管的进水端，排泥管的出水端连接过滤井，排泥管的进水端相对于水平面高于出水端，过滤井侧部设置有置于碎石层内部的回水渗透管且侧壁连接回水渗透管的进水端；回水渗透管侧壁上设置有多个渗透孔。

本系统是这样实现的：种植土层的上层表面低于地表面层，积水会在重力作用下自动往低处流，流到种植土层一部分往种植土层的内部渗透，直接渗透的水会通过透水土工布层。还有一部分通过进水管流到水力旋流器内部，流进进水管和水力旋流器的水随着泥土和杂质通过排泥管排到过滤井的底部进行沉淀，随着水流增多，沉淀过后的上部分的清水水位增高，达到回水渗透管的进水端，则通过沉淀的清水从回水渗透管管壁上的渗透孔流到碎石层。上述的系统中，无论是通过沉淀的清水从回水渗透管管壁上的渗透孔流到碎石层的水均是经过了过滤后的水，还是直接通过透水土工布层渗透的水，相对来说杂质和泥沙较少，不容易堵塞，并且维护时可以直接将过滤井的底部的沉淀进行铲除即可，维护比较简单，解决了海绵设施系统容易堵塞并且存在维护比较困难的问题。

进一步地，进水管冒出地面的进水端设置有溢流口，溢流口的顶端低于地表面上表层且高于种植土层上表层。溢流口设置用于溢流种植土层上表层的积水达到溢流口的高度即可从溢流口流出。

进一步地，进水管上的溢流口与种植土层上表层之间设置有泄流口，泄流口包括开启装置和内层钢丝滤网，泄流口的下端与种植土层上表面齐平。泄流口的作用是在积水过多时，防止积水过度累计，将积水直接从泄流口排出，泄流口内部设置的内层钢丝滤网作用是防止较大杂质进入进水管，泄流口打开后增大了进水管的进水的位置，可以将大量的及时水排入进水管。

进一步地，过滤井内部由地表面向下设置有靠近地表面用于排出超标水量的排水区、用于进行二次过滤雨水的二级过滤区和用于一次沉淀过滤的储泥区；储泥区的上端与排泥管的出水端齐平；二级过滤区下端高于排泥管的出水端，且二级过滤区上端低于回水渗透管的进水端；排水区侧部设置有连接外部的超标雨水排放管，超标雨水排放管高于回水渗透管。储泥区用于第一次过滤从排泥管排出来的泥沙，二级过滤区用于二次过滤雨水，即过滤经过储泥区沉淀的水；排水区用于排出超标的水量，也就是水位到达超标雨水排放管时候会直接将超标的水从超标雨水排放管排出。

进一步地，二级过滤区设置有过滤器，过滤器包括一个圆筒结构，上述圆筒结构的内部还充满轻质石料。轻质石料设置在过滤器内部充当过滤层，用于雨水的过滤。

进一步地，圆筒结构的上下部分别设置有开孔板，圆筒结构上安装有反冲洗主管，反冲洗主管的中心轴与圆筒结构的中心轴重合，且反冲洗主管的一端穿过圆筒结构的上部的开孔板，另一端固定连接于圆筒结构的下部的开孔板，反冲洗主管置于圆筒结构内部的位置设置有垂直于反冲洗主管中轴线的反冲洗支管。二级过滤区内部的过滤器其重要的过滤功能，其中反冲洗主管的一端穿过圆筒结构的上部的开孔板，方便操作人员将整个过滤器提起进行清洗维护，以及方便安装放置时的拿取。

进一步地，二级过滤区侧壁上设置有用于安装过滤器的支撑脚。支撑脚用于放置上述的过滤器，方便过滤器拿出清洗。

进一步地，水力旋流器的上端连接于溢流超标雨水排放管的进水端，溢流超标雨水排放管的出水端连接于二级过滤区。溢流超标雨水排放管的作用是当水量过大时，排泥管无法满足排放量，水力旋流器内部的水位达到水力旋流器的顶端，为了防止过多的积水无法排出。

进一步地，溢流超标雨水排放管的最高处高于回水渗透管的出水端。保证水流能优先从排泥管进入储泥区沉淀后再经过滤器的底部流入，保障净化效果。

进一步地，过滤井在地表面上设置有种草井盖。方便打开过滤井，从而方便后续的维护工作。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，无论是通过沉淀的清水从回水渗透管管壁上的渗透孔流到碎石层的水均是经过了过滤后的水，还是直接通过透水土工布层渗透的水，杂质和泥沙均较少，不容易堵塞碎石层，并且维护时可以直接将过滤井的底部的沉淀进行铲除即可，维护比较简单，解决了海绵设施系统容易堵塞并且存在维护比较困难的问题。

2.一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，泄流口和回水渗透管的设置可随时排除无法及时通过种植土渗透的多余雨水，并通过碎石层继续渗透和滞蓄，解决了传统雨水花园、下沉绿地积水无法及时下渗的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的整个系统图层内的示意图；

图2为本发明实施例提供的过滤器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的泄流口的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-溢流口、2-泄流口、21-开启装置、22-内层钢丝滤网、3-进水管、4-水力旋流器、5-溢流超标雨水排放管、6-排泥管、7-过滤井、71-储泥区、72-二级过滤区、73-排水区、74-种草井盖、723-过滤器、722-轻质石料、721-支撑脚、7231-反冲洗主管、7232-反冲洗支管、7233-开孔板、8-回水渗透管、9-超标雨水排放管、10-种植土层、11-透水土工布层、12-碎石层、13-原土层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，地表面向下依次设置下沉的种植土层10、透水土工布层11和碎石层12，最底层为原土层13，还设置有进水管3，进水管3的进水端冒出种植土层10上表面，进水管3的出水端连通设置在碎石层12下端的水力旋流器4进水端，水力旋流器4出水端端口连接于排泥管6的进水端，排泥管6的出水端连接过滤井7，排泥管6的进水端相对于水平面高于出水端，过滤井7侧部设置有置于碎石层12内部的回水渗透管8且侧壁连接回水渗透管8的进水端；回水渗透管8的侧壁上均设置有多个渗透孔。

本系统是这样实现的：种植土层10的上层表面低于地基表面层，积水会在重力作用下自动往低处流，流到种植土层10一部分往种植土层10的内部渗透，直接渗透的水会通过透水土工布层11，随着水量累积还有一部分雨水通过进水管3流到水力旋流器4内部，并经过水力旋流器4旋转使分泥沙和雨水分离，并使含有泥沙的雨水加速通过排泥管6进入过滤井7。流进进水管3和水力旋流器4的水随着泥土和杂质通过排泥管6排到过滤井7的底部进行沉淀，随着水流增多，沉淀过后的上部分的清水水位增高，达到回水渗透管8的进水端，则通过沉淀的清水从回水渗透管8管壁上的渗透孔流到碎石层12。上述的系统中，无论通过沉淀的清水从回水渗透管8管壁上的渗透孔流到碎石层12的水还是均是经过了过滤后的水，还是直接通过透水土工布层11渗透的水，相对来说杂质和泥沙较少，不容易堵塞碎石层，并且维护时可以直接将过滤井7的底部的沉淀进行铲除即可，维护比较简单，解决了海绵设施系统容易堵塞并且存在维护比较困难的问题。

在本实施例中，进水管3冒出地面的进水端设置有溢流口1，溢流口1的顶端低于地表面上表层且高于种植土层10上表层。溢流口1设置用于溢流种植土层10上表层的积水达到溢流口1的高度即可从溢流口1流出。溢流口1设置为多个格栅拦接的进水位置，设置格栅拦接的目的是防止进水口处流入过大的杂质例如枯树枝、大石块等，防止破坏进水管3以及下面链接的水力旋流器4，同时保证整个系统的通畅，不会由于大量杂质堵在进水管3的出口或者进口导致水流不通。

在本实施例中，进水管3上的溢流口1与种植土层10上表层之间设置有泄流口2，泄流口2包括开启装置21和内层钢丝滤网22，泄流口2的下端与种植土层10上表面齐平。泄流口2的作用是在积水过多时，防止积水长时间累积，将积水直接从泄流口2排出，积水过多的原因为种植土层10由于长时间使用,一些路面杂质进入下沉绿地内堵塞种植土层10导致雨水长时间积存在溢流口1与种植土10表层之间，使雨水既无法通过溢流口1溢流进入后续系统也无法渗透进入碎石层12等后续部位，泄流口2内部设置的内层钢丝滤网22作用是防止较大杂质进入进水管3，泄流口2打开后增大了进水管3的进水的位置，可以将大量的水排入进水管3。泄流口2上的开启装置21可以使用左右滑动的装置，如图3所述，开启装置21包括挡片，挡片是挡在进水管3上端的开口位置的，开口位置还设置了内层钢丝滤网22，挡块可以打开和关闭，通过转动可以达到，不要求挡块与整个进水管3之间密封连接，只要能挡住大部分的水即可，若有缝隙寻在，从缝隙渗透的水也可以进入进水管3。

在本实施例中，过滤井7内部由地表面向下设置有靠近地表面用于排出超标水量的排水区73、用于进行二次过滤雨水的二级过滤区72和用于一次沉淀过滤的储泥区71；储泥区71的上端与排泥管6的出水端齐平；二级过滤区72下端高于排泥管6的出水端，且二级过滤区72上端低于回水渗透管8的进水端；排水区73侧部设置有连接外部的超标雨水排放管9，超标雨水排放管9高于回水渗透管8。储泥区71用于第一次过滤从排泥管6排出来的泥沙，二级过滤区72用于二次过滤雨水，即过滤经过储泥区71沉淀的水；排水区73用于排出超标的水量，也就是水位到达超标雨水排放管9时候会直接将超标的水从超标雨水排放管9排出。储泥区71的上端与排泥管6的出水端齐平，保证排泥管6出水端流出的泥水均流入储泥区71；二级过滤区72下端高于排泥管6的出水端，确定排泥管6出水端流出的泥水不会直接进入二级过滤区72造成二级过滤区72的堵塞，减少二级过滤区72的维护；排水区73设置的超标雨水排放管9保证雨水到达一定位置即可统一排出。值得注意的是，超标雨水排放管9的水平高度低于种植土层10的表面高度，保证水大量的水可以及时排出。且超标雨水排放管9的进水端略高于出水端排水效果较好。

在本实施例中，二级过滤区72设置有过滤器723，过滤器723包括一个圆筒结构，在本实施例中，上述圆筒结构的内部还充满轻质石料722。轻质石料722设置在过滤器723内部充当过滤层。圆筒结构的上下部分别设置有开孔板7233，圆筒结构上安装有反冲洗主管7231，反冲洗主管7231的中心轴与圆筒结构的中心轴重合，且反冲洗主管7231的一端穿过圆筒结构的上部的开孔板7233，另一端固定连接于圆筒结构的下部的开孔板7233，反冲洗主管7231置于圆筒结构内部的位置设置有垂直于反冲洗主管7231中轴线的反冲洗支管7232。二级过滤区72内部的过滤器723其重要的过滤功能，其中反冲洗主管7231的一端穿过圆筒结构的上部的开孔板7233，方便操作人员将整个过滤器723提起进行清洗维护，以及方便安装放置时的拿取。且需要清洗圆筒内部的轻质石层时，直接通过高压注水，经反冲洗主管7231和反冲洗支管7232转动进行清洁。

在本实施例中，二级过滤区72侧壁上设置有用于安装过滤器723的支撑脚721。支撑脚721用于放置上述的过滤器723，方便过滤器723拿出清洗。

在本实施例中，水力旋流器4的上端连接于溢流超标雨水排放管5的进水端，溢流超标雨水排放管5的出水端连接于二级过滤区72。溢流超标雨水排放管5的作用是当水量过大时，排泥管6无法满足排放量，水力旋流器4内部的水位达到水力旋流器4的顶端，为了防止过多的积水无法排出。增加了溢流超标雨水排放管5，可直接从溢流超标雨水排放管5流到二级过滤区72，过滤后往上增加水位线排到碎石层12或排出，由于从溢流超标雨水排放管5流经的雨水一般为后期雨水，相较于初期雨水其虽未经过沉淀直接进入二级过滤区72会减短二级过滤区72的维护周期，但影响较小同时可以保证大量进水管3水的排出。

在本实施例中，溢流超标雨水排放管5的最高处高于回水渗透管8的出水端。保证水流能优先从排泥管6进入储泥区71沉淀后再经过滤器723的底部流入，保障净化效果。

在本实施例中，过滤井7在地表面上设置有种草井盖74。方便打开过滤井7，从而方便后续的维护工作。

上述整个系统是工作过程是：场地的雨水汇流后进入该系统后，雨水首先通过种植土层10往地下进行渗透，通过透水土工布渗透进入到碎石层12进行滞蓄并继续渗透雨水至原土层13，当种植土层10渗透速度小于雨水汇入下沉空间的速度时，雨水水位慢慢抬升，当达到溢流口1水位高度时，雨水通过溢流口1，经过进水管3往下流入水力旋流器4侧壁，并经过水力旋流器4旋转使分泥沙和雨水分离，并使含有泥沙的雨水加速通过排泥管6进入过滤井7，含有泥沙的雨水在过滤井7内慢慢抬升，并在二级过滤区72内进行水、泥分离，雨水依靠放置在过滤器723内的轻质石料722进行杂质过滤，过滤器723为圆筒状，其直径小于过滤井7直径约1cm左右，其上、下底面均为开孔板7233，开孔直径小于轻质石料722的平均直径，整个过滤器723放置在支撑脚721上，过滤后的雨水通过过滤器723后再通过回水渗透管8进入碎石层12，并通过回水渗管管壁所开的渗透孔进行二次渗透，当雨水量较大时，多余雨水可直接通过溢流超标雨水排放管5进入过滤器723。当种植土层10经过长年累月使用，渗透性衰减至无法满足最低积水下渗时间(以降雨结束后12小时为参考)时，为保证雨水不长时间积累在表面，可开启泄流口2，泄流口2由开启装置21、内层钢丝滤网22组成，泄水口最底部几乎与下沉空间地面平齐，当开启装置21旋转开启后，积存在溢流口1与种植土最之间的雨水可通过泄流口2，经内层钢丝滤网22截留石子、树叶等后通过进水管3进入水力旋流器4进行雨水的贮存、下渗。当储泥区71的泥沙厚度达到排泥管6高度时，可打开种草井盖74，进行人工清淤即可恢复本系统的雨水净化和下渗功能，当遇到暴雨或雨水量超出本系统的贮存能力时，雨水可通过超标雨水排放管9汇入下游管网系统中。当过滤器723内轻质石料722空隙堵塞时，可将过滤器723取出，通过高压注水，经反冲洗主管7231和反冲洗支管7232进行过滤器723清洁后使用，无需将过滤器723拆开将填料取出。冲洗主管7231上端设置一段手拿部，方便拿取。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，地表面向下依次设置下沉的种植土层(10)、透水土工布层(11)和碎石层(12)，最底层为原土层(13)，还设置有进水管(3)，进水管(3)的进水端冒出种植土层(10)上表面，进水管(3)的出水端连通设置在碎石层(12)下端的水力旋流器(4)进水端，水力旋流器(4)出水端端口连接于排泥管(6)的进水端，排泥管(6)的出水端连接过滤井(7)，排泥管(6)的进水端相对于水平面高于出水端，过滤井(7)侧部设置有置于碎石层(12)内部的回水渗透管(8)且侧壁连接回水渗透管(8)的进水端；

所述回水渗透管(8)的侧壁上设置有多个渗透孔。

2.根据权利要求1所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，所述进水管(3)冒出地面的进水端设置有溢流口(1)，所述溢流口(1)的顶端低于地表面上表层且高于种植土层(10)上表层。

3.根据权利要求2所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，所述进水管(3)上的溢流口(1)与种植土层(10)上表层之间设置有泄流口(2)，所述泄流口(2)包括开启装置(21)和内层钢丝滤网(22)，所述泄流口(2)的下端与所述种植土层(10)上表面齐平。

4.根据权利要求1所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，所述过滤井(7)内部由地表面向下设置有靠近地表面用于排出超标水量的排水区(73)、用于进行二次过滤雨水的二级过滤区(72)和用于一次沉淀过滤的储泥区(71)；

所述储泥区(71)的上端与排泥管(6)的出水端齐平；所述二级过滤区(72)下端高于排泥管(6)的出水端，且二级过滤区(72)上端低于回水渗透管(8)的进水端；排水区(73)侧部设置有连接外部的超标雨水排放管(9)，所述超标雨水排放管(9)高于回水渗透管(8)。

5.根据权利要求4所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，所述二级过滤区(72)设置有过滤器(723)，过滤器(723)包括一个圆筒结构，上述圆筒结构的内部充满轻质石料(722)。

6.根据权利要求5所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，圆筒结构的上下部分别设置有开孔板(7233)，圆筒结构上安装有反冲洗主管(7231)，反冲洗主管(7231)的中心轴与圆筒结构的中心轴重合，且反冲洗主管(7231)的一端穿过圆筒结构的上部的开孔板(7233)，另一端固定连接于圆筒结构的下部的开孔板(7233)，反冲洗主管(7231)置于圆筒结构内部的位置设置有垂直于反冲洗主管(7231)中轴线的反冲洗支管(7232)。

7.根据权利要求5所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，所述二级过滤区(72)侧壁上设置有用于安装过滤器(723)的支撑脚。

8.根据权利要求4所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，所述水力旋流器(4)的上端连接于溢流超标雨水排放管(5)的进水端，溢流超标雨水排放管(5)的出水端连接于二级过滤区(72)。

9.根据权利要求8所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，溢流超标雨水排放管(5)的最高处高于回水渗透管(8)的出水端。

10.根据权利要求4所述的一种可增强雨水净化下渗功能的海绵系统，其特征在于，所述过滤井(7)在地表面上设置有种草井盖(74)。

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