CN114592563A - 低洼地区屋面雨水无动力排放系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低洼地区屋面雨水无动力排放系统及方法，属于市政排水领域。本发明通过利用屋面雨水的势能优势，新建一套独立的压力流雨水管渠系统，将低洼或受限社区的屋面雨水利用高差排入低洼片区外的市政雨水干渠。本系统施工难度小，对周边建筑扰动低，无需新建泵站或更新原有管线，管道规模小、埋深浅、开挖难度低、对周边老旧建筑扰动极小。该系统将传统雨落管与雨水气水分离及压力调节器相结合，配合地面雨水压力排水系统，利用屋面雨水势能实现低洼地区屋面雨水收集排放的目的。可大幅提升片区内雨水排水重现期，实现将低洼老旧社区雨水系统排水重现期由1年提升至4‑5年的目的。

Description

低洼地区屋面雨水无动力排放系统及方法

技术领域

本发明涉及市政排水领域，特别是指一种低洼地区屋面雨水无动力排放系统及方法。

背景技术

随着我国城镇化率不断提高，城市硬化带来的地表径流水量不断上升，进而导致老旧城区的雨水管网难以满足雨水收集的需求。尤其是低洼地带的老旧小区或城中村内涝频发。此外老旧社区或城中村内的建筑密度高，且排水系统大多属于合流制系统，溢流污染严重。但由于老旧城区内的道路空间受限，地下管网建设情况较为复杂，使得老旧社区及城中村的管网系统，尤其是低洼地区的雨水收集排放或雨污分流改造一直成为城市发展过程中的难点。

目前，屋面雨水通常采取地面散排或接入雨水井泄压后排入市政排水管道的方式，屋顶的径流雨水与地面的径流雨水一同排入至市政排水系统。对于低洼城区及部分难以进行管网改造的空间受限城区，由于建设年代久远且受建设条件限制，排水管网重现期通常不超过一年一遇。降雨强度稍大即会导致地下管网雨水蓄积，如果老旧城区地形低洼，则极易引发路面积水或内涝的技术问题。

目前，针对低洼老旧城区的雨水控制与利用，已有的技术主要包括建设海绵设施消纳低洼社区的雨水；重新规划并升级地下雨水管渠系统；以及新建雨水泵站等提升设备。对于新建雨水管渠或雨水泵站的方式，一方面建设投资较大，另一方面老城区空间受限，开挖施工难度大，对日常生活影响大，可操作性较低。对于新建海绵设施来说，部分老旧社区缺乏改造空间，且防涝效果难以保障。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种低洼地区屋面雨水无动力排放系统及方法，利用屋面雨水的势能对低洼社区雨水进行收集并排放至低洼地以外，无需建设泵站，更为节能环保。

本发明提供技术方案如下：

一种低洼地区屋面雨水无动力排放系统，包括多个雨水气水分离及压力调节器，多个雨水气水分离及压力调节器的顶端与低洼地区建筑的相同数量的雨落管连接，多个雨水气水分离及压力调节器的底端通过同一地面集水管与低洼地区以外的市政雨水管网连接；

所述雨水气水分离及压力调节器的上部开设有与大气连通的溢流孔，通过各个溢流孔的高度设置控制各个雨水气水分离及压力调节器的资用水头，使得每个雨水气水分离及压力调节器内的压力水头能够超过所述地面集水管的最高点并克服全部水头损失将雨水排放至所述市政雨水管网内，并且使得各个雨水气水分离及压力调节器的不平衡压差小于规定值。

进一步的，距离所述市政雨水管网的距离越远、地势越低洼，所述雨水气水分离及压力调节器的资用水头越大。

进一步的，所述雨水气水分离及压力调节器的底部设置有弃流口，所述弃流口通过位于所述雨水气水分离及压力调节器内的浮球阀控制开闭，所述雨水气水分离及压力调节器内的雨水低于设定高度时，所述浮球阀打开，所述雨水气水分离及压力调节器内的雨水达到设定高度时，所述浮球阀关闭。

进一步的，所述雨水气水分离及压力调节器包括蓄水腔和虹吸腔，所述虹吸腔位于所述蓄水腔一侧，所述虹吸腔与所述蓄水腔通过连通孔连通，所述连通孔的高度高于所述设定高度，所述虹吸腔的底端通过虹吸雨水口与所述地面集水管连接。

进一步的，所述蓄水腔内顶部设置有过滤栅格，所述蓄水腔内底部设置有缓冲层，所述溢流孔位于所述蓄水腔上部，所述弃流口位于所述缓冲层上方。

进一步的，所述溢流孔连接有溢流管。

进一步的，所述地面集水管位于地面以下的混凝土管沟内，所述地面集水管的埋深小于所述原合流制管道的埋深，所述混凝土管沟内设置有预制管道基础，所述地面集水管设置在所述预制管道基础上。

进一步的，所述地面集水管的最低点处设置有泄水阀，所述地面集水管的最高点处设置有自动排气阀。

进一步的，所述低洼地区建筑的屋面划分为若干汇水分区，每个汇水分区设置有不少于两个雨水斗，每个汇水分区的雨水斗与一个雨落管连接。

进一步的，各个雨水气水分离及压力调节器与地面集水管连接点的不平衡压差小于5kpa。

一种低洼地区屋面雨水无动力排放方法，包括前述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，所述方法包括：

S1：降雨初期，雨量较小，屋面雨水通过雨落管进入雨水气水分离及压力调节器，途中利用过滤格栅清除雨水中的大颗粒及悬浮物，经过缓冲层进行消能及消音；雨水气水分离及压力调节器中的液位较低，浮球阀开启，初期雨水通过弃流口弃流排放；

S2：降雨中期，降雨强度增加，雨水气水分离及压力调节器中的液位升高，浮球阀关闭，当压力水头上升超过地面集水管最高点并能克服全部水头损失时，系统形成压力流，雨水通过虹吸雨水口经由地面集水管逆坡排放至低洼片区以外的市政雨水管网内；

在排放过程中，各个雨水气水分离及压力调节器之间形成压力连通器，压力彼此平衡补偿，单个雨水气水分离及压力调节器排空后虹吸被破坏，雨水气水分离及压力调节器中的水位可再次上升，压力水头满足虹吸要求时，再次形成虹吸排放；

S3：当降雨强度超过设计重现期时，水位升高至溢流口，超过雨水气水分离及压力调节器压力水头控制范围的雨水通过溢流口溢流至地面散排，其余雨水在重力及虹吸抽吸交替作用下通过地面集水管逆坡排放至低洼片区外的市政雨水管网内；

S4：降雨结束后，打开设置于地面集水管最低处之排水阀，排出积存雨水，排水阀与既有雨水管道连接，并定期打开排气阀排除积气。

本发明具有以下有益效果：

1、利用屋面雨水的势能对低洼社区雨水进行收集并排放至低洼地以外，充分利用屋面雨水压力水头，无需建设泵站即可实现压力流排水，相比雨水泵站排水更为节能。

2、充分利用老旧社区建筑物密集的特点，经研究测算，单纯通过有效收集屋面雨水，即可消减约30％的降雨峰值流量。可将排水系统重现期由1年一遇提升至4-5年一遇。缓解老旧社区的内涝积水问题，同时对于合流制地区可以有效的对屋面雨水进行雨水分流，有效减少合流制系统的溢流污染。

3、本发明对屋面雨水的单独收集是后续雨水回收利用的基础。屋面雨水具有水量大水质优良的特点，应优先收集回用，但老旧城区受限空间内往往不具备建设调蓄池的条件；本发明可将5-10公顷低洼片区内屋面雨水压力提升输送至数百米外区域，为在受限空间外建设雨水调蓄池收集低洼片区雨水提供条件。

4、通过雨水气水分离及压力调节器进行气水分离和压力调节，使整个排放系统保持稳定工作，雨水向市政雨水管网排放时保持虹吸状态的压力稳定。使系统中每一节点压力水头保持在设计高度，各调节器由于压力连通器平衡的原理彼此调节水位，不同高度楼层屋面雨水均可以顺利排向低洼地区以外的市政雨水管网。

附图说明

图1为雨水气水分离及压力调节器的示意图；

图2为地面集水管的设置方式示意图；

图3为本发明的低洼地区屋面雨水无动力排放系统的示意图；

图4为本发明的低洼地区屋面雨水无动力排放系统的一个设计的平面图；

图5为图4的资用水头、接入流量、管道管径、长度及管道设计流量等参数示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例1：

本发明实施例提供一种低洼地区屋面雨水无动力排放系统，如图1-3所示，包括低洼地区建筑的雨落管100、雨水气水分离及压力调节器200、地面集水管400和位于低洼地区以外的市政雨水管网500。

雨水气水分离及压力调节器200的顶端与低洼地区建筑的雨落管100连接，雨水气水分离及压力调节器200的底端与地面集水管400连接，地面集水管400与市政雨水管网500连接。

同一地面集水管400可与多套包含雨落管100、雨水气水分离及压力调节器200相连接，以满足成组建筑的雨水排放需求，从而构成整个社区的屋面雨水收集和无动力排放的系统。如图3所示，建筑A、B、C的多个雨落管100与多个雨水气水分离及压力调节器200连接，并与同一个地面集水管400连接。

雨水气水分离及压力调节器200的上部开设有与大气连通的溢流孔220，通过各个溢流孔220的高度设置控制各个雨水气水分离及压力调节器200的资用水头，使得每个雨水气水分离及压力调节器200内的压力水头能够超过地面集水管400的最高点并克服全部水头损失将雨水排放至市政雨水管网500内，并且使得各个雨水气水分离及压力调节器200的不平衡压差小于规定值。

本发明的使用过程如下：

1、降雨时，建筑屋面上的雨水通过雨落管100向下下落进入雨水气水分离及压力调节器200。

2、雨水进入雨水气水分离及压力调节器200后，通过雨水气水分离及压力调节器200进行气水分离和压力调节，其原理为：

气水分离：雨落管100内的雨水一般为气水混合流态，在未形成压力流前，往往保持水膜流或水塞流等状态。雨水气水分离及压力调节器200为一定高度的柱体，雨水从雨落管100内进入雨水气水分离及压力调节器200内，消除水流动能，稳定水流。雨水消能稳定后逐渐积蓄，水位逐渐抬升，在此过程中自然就进行了气水分离。

雨水气水分离及压力调节器200使下落的雨水消能稳定，使整个排放系统保持稳定工作，气水分离能够使得雨水向市政雨水管网排放时保持虹吸状态的压力稳定。

压力调节：不同高差建筑雨落管压力不均，若不设计调节器，则高楼层屋面雨水压力过大，造成低楼层屋面雨水无法进入压力雨水排水系统。甚至高度较高的屋面雨水会从高度较低的屋面涌出，不能达到各个建筑屋面向低洼地区以外的市政雨水管网500排水的目的。

因此本发明设置雨水气水分离及压力调节器200，并在上部开设有与大气连通的溢流孔220，通过溢流口的安装高度来控制调节器200中资用水头的范围，不同位置建筑，水头控制范围不同。雨水气水分离及压力调节器200可以协调系统压力，使系统中每一节点压力水头保持在设计高度，即使由于屋面面积不同，流量差异造成调节器内水位下降快慢不均，各调节器也会由于压力连通器平衡的原理彼此调节水位。同时，雨水气水分离及压力调节器本身具有一定调蓄能力，可以适应短时液位波动影响。

各个雨水气水分离及压力调节器200的资用水头的设置原则是：

(1)使得每个雨水气水分离及压力调节器200内的雨水能够超过地面集水管400的最高点并克服全部水头损失排放至市政雨水管网500内，确保雨水能够排放到市政雨水管网500内。

(2)使得各个雨水气水分离及压力调节器200的不平衡压差小于设定的值，例如各个雨水气水分离及压力调节器的不平衡压差小于5kpa。保证地面集水管中的水流与各个雨水气水分离及压力调节器接入点水流之间流通顺畅，避免压差过大影响低矮建筑排水。

3、考虑到对建筑外立面的影响，雨水气水分离及压力调节器200装置高度控制在地面以上3-4m为宜，雨水气水分离及压力调节器200中的雨水水头上升超过地面集水管400中最高点并能克服全部水头损失时，系统形成虹吸压力流，雨水通过地面集水管400逆坡排放至低洼片区以外的市政雨水管网中。

排放过程中，各个雨水气水分离及压力调节器200之间形成压力连通器，压力彼此平衡补偿，单个雨水气水分离及压力调节器200排空后该点虹吸被破坏，该雨水气水分离及压力调节器200中的水位可再次上升，水头满足虹吸要求时，再次形成虹吸排放。

4、若降雨强度超过设计降雨强度时，雨水气水分离及压力调节器200中水位上涨超过溢流孔220，雨水将通过溢流口220溢流至地面进行散排。

本发明具有如下优点：

1、利用屋面雨水的势能对低洼社区雨水进行收集并排放至低洼地以外，充分利用屋面雨水压力水头，无需建设泵站即可实现压力流排水，相比雨水泵站排水更为节能。

2、充分利用老旧社区建筑物密集的特点，经研究测算，单纯通过有效收集屋面雨水，即可消减约30％的降雨峰值流量。可将排水系统重现期由1年一遇提升至4-5年一遇。缓解老旧社区的内涝积水问题，同时对于合流制地区可以有效的对屋面雨水进行雨水分流，有效减少合流制系统的溢流污染。

3、本发明对屋面雨水的单独收集是后续雨水回收利用的基础。屋面雨水具有水量大水质优良的特点，应优先收集回用，但老旧城区受限空间内往往不具备建设调蓄池的条件；本发明可将5-10公顷低洼片区内屋面雨水压力提升输送至数百米外区域，为在受限空间外建设雨水调蓄池收集低洼片区雨水提供条件。

4、通过雨水气水分离及压力调节器进行气水分离和压力调节，使整个排放系统保持稳定工作，雨水向市政雨水管网排放时保持虹吸状态的压力稳定。使系统中每一节点压力水头保持在设计高度，各调节器由于压力连通器平衡的原理彼此调节水位，不同高度楼层屋面雨水均可以顺利排向低洼地区以外的市政雨水管网。

雨水气水分离及压力调节器200中水头高度用以将地面雨水排放系统中雨水由低洼处压送至高点并克服沿程阻力和局部阻力，因此距离市政雨水管网的距离越远、地势越低洼，雨水气水分离及压力调节器的资用水头的取值越大。即靠近系统末端的建筑控制水头较小，靠近系统始端的建筑控制水头较大。

本发明中，雨水气水分离及压力调节器200的一个具体结构示例为：

底部设置有弃流口260，弃流口260通过位于雨水气水分离及压力调节器200内的浮球阀250控制开闭，雨水气水分离及压力调节器200内的雨水低于设定高度时，浮球阀250打开，雨水气水分离及压力调节器内200的雨水达到设定高度时，浮球阀250关闭。

雨水气水分离及压力调节器200包括蓄水腔270和虹吸腔280，虹吸腔280位于蓄水腔270一侧，虹吸腔280与蓄水腔270通过连通孔290连通，连通孔290的高度高于设定高度(即浮球阀250恰好关闭的高度)，虹吸腔280的底端通过虹吸雨水口210与地面集水管连接。

蓄水腔270内顶部设置有过滤栅格240，蓄水腔270内底部设置有缓冲层230，溢流孔220位于蓄水腔270上部，弃流口260位于缓冲层230上方。溢流孔220连接有溢流管300。

降雨时，屋面雨水通过雨落管100进入雨水气水分离及压力调节器200的蓄水腔270，途中利用过滤格栅240清除雨水中大颗粒及悬浮物，经过缓冲层230进行消能及消音。

在降雨初期，雨量较小，调节器200中的液位较低，浮球阀250开启，初期雨水通过弃流口260弃流至周边绿化及树池中，通过土壤和植物根系净化处理。并且除了具有初期弃流和补充周边绿化用水的作用外，还可以使系统在降雨强度较小的降雨早期不工作，在降雨强度较大，甚至超过既有排水系统设计重现期后才开始工作，充分有效的发挥削减降雨峰值的作用。

随着降雨强度增加，蓄水腔270中的液位升高，浮球阀250关闭，雨水气水分离及压力调节器200中水位迅速抬升，当雨水水头上升超过地面集水管400最高点并能克服全部水头损失时，系统形成压力流，雨水通过虹吸雨水口210将雨水经由地面集水管400逆坡排放至低洼片区以外的市政雨水管网中。排放过程中，各个调节器之间形成压力连通器，压力彼此平衡补偿，单个调节器排空后虹吸被破坏，调节器中的水位可再次上升，水头满足虹吸要求时，再次形成虹吸排放。

当降雨强度超过设计重现期时，随着水位升高至溢流口，超过调节器200水头控制范围的雨水将通过溢流管300溢流至地面散排，其余雨水在重力及虹吸抽吸交替作用下通过地面压力地面集水管400逆坡排放至低洼片区外的雨水干渠中。

前述的地面集水管400可以位于地面以下的混凝土管沟410内，地面集水管400的埋深小于原合流制管道600的埋深，混凝土管沟410内设置有预制管道基础420，地面集水管400设置在预制管道基础420上，地面集水管400上还可以设置铸铁井圈及铸铁篦子700等。

本发明的地面集水管400对受限空间地下管位占用极小，受限空间道路宽度一般在4-8米，传统重力流排水管道末端埋深大，施工开挖量大，对周边建筑形成扰动。同时，若想提升雨水重现期，势必需要开挖替换原有管线，老旧城区地下管线复杂，牵一发而动全身，对改造造成极大难度。地面集水管400的建设不影响既有管线，仅需在路边建设400mm×400mm沟槽即可下管，施工难度较小、一次性投资较小。

地面集水管400的最低点处设置有泄水阀410，排水阀与既有雨水管道连接，地面集水管400的最高点处设置有自动排气阀420。降雨结束后，打开地面集水管400中系统最低处泄水井中的泄水阀410，将系统中的积存雨水排入既有管渠中，实现错峰排放。并定期打开排气阀排除积气。

为实现屋面雨水的收集，低洼地区建筑的屋面划分为若干汇水分区，每个汇水分区设置有不少于两个雨水斗，每个汇水分区的雨水斗与一个雨落管连接。

综上所述，针对低洼社区积水内涝、雨水系统不满足设计重现期要求、地下雨水系统改造难度大等问题，本发明提出了对于空间受限的低洼社区进行雨水收集和无动力排放的系统，为实现低洼及受限社区的雨水系统改造提供了一种新思路。通过利用屋面雨水的势能优势，新建一套独立的压力流雨水管渠系统，将低洼或受限社区的屋面雨水利用高差排入低洼片区外的市政雨水干渠。本系统施工难度小，对周边建筑扰动低，无需新建泵站或更新原有管线，管道规模小、埋深浅、开挖难度低、对周边老旧建筑扰动极小。该系统将传统雨落管与雨水气水分离及压力调节器相结合，配合地面雨水压力排水系统，利用屋面雨水势能实现低洼地区屋面雨水收集排放的目的。可大幅提升片区内雨水排水重现期，将低洼老旧社区雨水系统排水重现期由1年提升至4-5年的目的。

为使得本发明更加清楚，下面通过一个具体的应用示例对本发明进行详细阐述：

以某低洼片区为例，如图4所示，面积约10.8公顷(边长为320米×340米)，建筑密度大，屋面面积占用地总面积的比例大于30％。片区地势低洼，区内最低点与周边市政道路高差最大为1米。现状排水体制为合流制，设计重现期为1年一遇。选取片区内雨水管网最不利路径，为一条长约300米，平均宽度6米的道路。道路起点标高+2.00米，最高点标高为+3.00米，末端出口处地面标高为2.80米。该路径单侧沿途汇流面积为9栋面积不等的建筑，屋面面积总和约为3200平米。

该系统设计平面图如图4所示，自最远点1点的雨水自调节器至市政管网接入点15’点，管线长度300米，沿途接入点14个。沿途建筑九栋，每栋建筑屋面总面积(A)及屋面雨水流量(Q0)如图4所示。14个接入点的资用水头(H1)及接入流量(Q)如图5所示，管道管径、长度及管道设计流量如图5所示。

(1)屋面雨水收集

屋面雨水按屋面面积划分为若干汇水分区，汇水分区大小尽可能接近。每个汇水分区最少设置两个雨水斗，每个汇水分区雨水流量计算如公式2-1所示

Ψ:径流系数

F：汇水分区面积，平米

q:降雨强度L/s·100㎡

暴雨强度设计主要参数如下表1所示：

表1：暴雨强度设计主要参数

(2)雨水接入点流量

以图5中B点为例，雨水自调节器流出的排出流量计算方法如公式2-2所示

μ＝收缩系数

H₁＝资用水头

P＝排出点所受负压

d＝排出口直径

设排出口直径为DN100，资用水头H1为3.5米，忽略负压抽吸作用，收缩系数μ取0.95，计算得，排出流量Qb约为68L/s，远大于屋面排水流量。

(3)水头损失

系统中总水头损失应满足公式2-3

∑h＜H₀×g 公式2-3

∑h＝系统内水头损失之和

H₀＝系统至最不利点的最大高差

在本设计中，最不利点为C点，H_A-Z_C＝H₀；Z_C为C点地面标高。C点地面标高较B点高1米，也即H₀＝2.5米，∑h＜24.5kpa

沿程水头损失计算如公式2-4所示

h_f＝i×L 公式2-4

i＝水力坡降；

局部水头损失计算如公式2-5所示

(4)节点压力平衡计算

为保障管道中的水流与接入点水流之间流通顺畅，要求每个接入点不平衡压差＜5kpa，即可认为该点水利流态可以满足要求。

节点静压的计算方法如公式2-6所示

H₁＝资用水头

∑h＝水头损失之和。

计算成果如下表2和表3所示。

如表2节点静压计算结果所示，从最不利管路始端至末端，管线总长度298米，最大汇流流量为162.5L/s。为安全起见，本计算假定系统运行均在正压下，也即未叠加管网形成虹吸抽吸时对管线流量的增大作用。经计算可知，系统可以安全稳定运行。

如表3压力平衡计算结果所示，从最不利管路始端至末端，共有14处接入点，若要满足每个接入点处支路与干管水力平衡及水流流通顺畅，要求每个接入点不平衡压差＜5kpa，通过调整局部若干调节器的溢流水位，保证整体运行平稳，经计算可知，系统可以安全稳定运行。

结果显示，在5年一遇暴雨强度下，利用该系统可以将屋面雨水全部收集，并利用屋面势能压力排水将低洼地区雨水排至市政道路。老旧城区建筑密度较大，以建筑物屋面占总用地面积30％计算，遭遇5年一遇降雨情景下，使用了屋面雨水压力收集系统后，峰值雨强可由5.06L/s·100㎡降低至3.54L/s·100㎡。片区排水系统的雨水重现期可由1年一遇提高至4-5年一遇。

实施例2：

本发明实施例提供一种低洼地区屋面雨水无动力排放方法，包括前述实施例1所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，所述方法包括：

S1：降雨初期，雨量较小，屋面雨水通过雨落管进入雨水气水分离及压力调节器，途中利用过滤格栅清除雨水中的大颗粒及悬浮物，经过缓冲层进行消能及消音；雨水气水分离及压力调节器中的液位较低，浮球阀开启，初期雨水通过弃流口弃流排放。

S2：降雨中期，降雨强度增加，雨水气水分离及压力调节器中的液位升高，浮球阀关闭，当压力水头上升超过地面集水管最高点并能克服全部水头损失时，系统形成压力流，雨水通过虹吸雨水口经由地面集水管逆坡排放至低洼片区以外的市政雨水管网内。

在排放过程中，各个雨水气水分离及压力调节器之间形成压力连通器，压力彼此平衡补偿，单个雨水气水分离及压力调节器排空后虹吸被破坏，雨水气水分离及压力调节器中的水位可再次上升，压力水头满足虹吸要求时，再次形成虹吸排放。

S3：当降雨强度超过设计重现期时，水位升高至溢流口，超过雨水气水分离及压力调节器压力水头控制范围的雨水通过溢流口溢流至地面散排，其余雨水在重力及虹吸抽吸交替作用下通过地面集水管逆坡排放至低洼片区外的市政雨水管网内。

S4：降雨结束后，打开设置于地面集水管最低处之排水阀，排出积存雨水，排水阀与既有雨水管道连接，并定期打开排气阀排除积气。

本发明实施例的方法包括实施例1的全部技术方案，其即具备实施例1所述的有益效果，在此不再赘述。本实施例其他未提及之处，可参考前述实施例1中的相应内容。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，包括多个雨水气水分离及压力调节器，多个雨水气水分离及压力调节器的顶端与低洼地区建筑的相同数量的雨落管连接，多个雨水气水分离及压力调节器的底端通过同一地面集水管与低洼地区以外的市政雨水管网连接；

所述雨水气水分离及压力调节器的上部开设有与大气连通的溢流孔，通过各个溢流孔的高度设置控制各个雨水气水分离及压力调节器的资用水头，使得每个雨水气水分离及压力调节器内的压力水头能够超过所述地面集水管的最高点并克服全部水头损失将雨水排放至所述市政雨水管网内，并且使得各个雨水气水分离及压力调节器的不平衡压差小于规定值。

2.根据权利要求1所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，距离所述市政雨水管网的距离越远、地势越低洼，所述雨水气水分离及压力调节器的资用水头越大。

3.根据权利要求1所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，所述雨水气水分离及压力调节器的底部设置有弃流口，所述弃流口通过位于所述雨水气水分离及压力调节器内的浮球阀控制开闭，所述雨水气水分离及压力调节器内的雨水低于设定高度时，所述浮球阀打开，所述雨水气水分离及压力调节器内的雨水达到设定高度时，所述浮球阀关闭。

4.根据权利要求3所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，所述雨水气水分离及压力调节器包括蓄水腔和虹吸腔，所述虹吸腔位于所述蓄水腔一侧，所述虹吸腔与所述蓄水腔通过连通孔连通，所述连通孔的高度高于所述设定高度，所述虹吸腔的底端通过虹吸雨水口与所述地面集水管连接。

5.根据权利要求4所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，所述蓄水腔内顶部设置有过滤栅格，所述蓄水腔内底部设置有缓冲层，所述溢流孔位于所述蓄水腔上部，所述弃流口位于所述缓冲层上方。

6.根据权利要求5所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，所述溢流孔连接有溢流管。

7.根据权利要求5所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，所述地面集水管位于地面以下的混凝土管沟内，所述地面集水管的埋深小于所述原合流制管道的埋深，所述混凝土管沟内设置有预制管道基础，所述地面集水管设置在所述预制管道基础上。

8.根据权利要求5所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，所述地面集水管的最低点处设置有泄水阀，所述地面集水管的最高点处设置有自动排气阀。

9.根据权利要求1所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，所述低洼地区建筑的屋面划分为若干汇水分区，每个汇水分区设置有不少于两个雨水斗，每个汇水分区的雨水斗与一个雨落管连接。

10.根据权利要求1所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，各个雨水气水分离及压力调节器与地面集水管连接点的不平衡压差小于5kpa。

11.一种低洼地区屋面雨水无动力排放方法，包括权利要求1-10任一所述的低洼地区屋面雨水无动力排放系统，其特征在于，所述方法包括：

S1：降雨初期，雨量较小，屋面雨水通过雨落管进入雨水气水分离及压力调节器，途中利用过滤格栅清除雨水中的大颗粒及悬浮物，经过缓冲层进行消能及消音；雨水气水分离及压力调节器中的液位较低，浮球阀开启，初期雨水通过弃流口弃流排放；

S2：降雨中期，降雨强度增加，雨水气水分离及压力调节器中的液位升高，浮球阀关闭，当压力水头上升超过地面集水管最高点并能克服全部水头损失时，系统形成压力流，雨水通过虹吸雨水口经由地面集水管逆坡排放至低洼片区以外的市政雨水管网内；

在排放过程中，各个雨水气水分离及压力调节器之间形成压力连通器，压力彼此平衡补偿，单个雨水气水分离及压力调节器排空后虹吸被破坏，雨水气水分离及压力调节器中的水位可再次上升，压力水头满足虹吸要求时，再次形成虹吸排放；

S3：当降雨强度超过设计重现期时，水位升高至溢流口，超过雨水气水分离及压力调节器压力水头控制范围的雨水通过溢流口溢流至地面散排，其余雨水在重力及虹吸抽吸交替作用下通过地面集水管逆坡排放至低洼片区外的市政雨水管网内；

S4：降雨结束后，打开设置于地面集水管最低处之排水阀，排出积存雨水，排水阀与既有雨水管道连接，并定期打开排气阀排除积气。

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