CN1730850A - 一种集贮及输送雨水的方法及采用该方法的管道系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集贮及输送雨水的方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)在硬化地面的低位横向敷设雨水收集输送管道单元，使雨水自然流入该单元管道中，并被收集起来；2)在所述的雨水收集输送管道单元的下方立向间隔埋设与其相连通的雨水贮存管道单元；3)初期雨水经所述的收集输送管道单元自然流入贮存管道单元内，并被贮存；4)初期雨水充满所述贮存管道单元后，再流入所述收集输送管道单元的后续雨水，沿该管道单元流动，并最后被该管道单元输送至与该管道单元相连通的蓄水单元中贮存；本发明还提供了一种采用前述的集贮及输送雨水方法的管道系统。本发明可配合城市建筑物、广场、硬化地面或硬化道路等场合或场所使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种雨水收集及利用技术，具体的涉及一种集贮及输送雨水的方法，及采用该方法的管道系统。
背景技术
随着现代科技和社会的发展，人口及工业日益向城市集中，各种道路、广场、楼房等硬化地面设施的建设越来越多，城市化规模也越来越快。随着这一情况的改变，以引起了很多环境方面的改变。其中，原本通过地面土壤渗透到地下的自然降水，主要是雨水，现在无法再直接渗透到地下，而是被转化为地面径流与污水一起通过市政管道系统排出，地下水无法再得到回补，造成一些城市出现地下水位剧烈下降，甚至造成地面塌陷。而随着人口及工业的集中，城市又面临着不同程度水资源紧缺的压力。硬化地面，特别是城市的雨水综合利用技术便应运而生。本文所称的雨水，是指包括雨水、雪融水等在内的各种自然降水。
1989年德国就出台了雨水利用设施标准(DIN1989)，对住宅、商业和工业领域雨水利用设施的设计、施工和运行管理；过滤；储存；控制与监测四个方面制定了标准。到92年已出现″第二代″雨水利用技术。又经过近十年的发展与完善，到今天的″第三代″雨水利用技术，新的标准也正在审批中。但是因为气候等因素，德国的技术及标准并不能直接适用与我国。尤其是德国的雨水利用技术与设备较为复杂，制造、安装、使用成本均较高，对大面积普及该项技术形成较大阻力。另外德国技术也未考虑到对道路等沿线硬化地面的雨水利用，而这一技术可以延伸到一些缺水的农村地区。
目前的雨水收集利用工程主要集中在城市，城市雨水的利用不是狭义的利用雨水资源和节约用水，它还包括减缓城区雨水洪涝和地下水的下降、控制雨水径流污染、改善城市生态环境等广泛的意义。目前应用的技术可分为以下几大类：分散住宅的雨水收集利用中水系统；建筑群或小区集中式雨水收集利用中水系统；分散式雨水渗透系统；集中式雨水渗透系统；屋顶花园雨水利用系统；生态小区雨水综合利用系统(屋顶花园、中水、渗透、水景)等，在德国都有较多的工程应用。但均未考虑应用到城区内外纵横交织的硬化道路交通网络系统；截止到2001年底，我国现已建成的路面铺有沥青、水泥的等级公路已经达到134万公里，2010年更将达到230万公里。如果将这些公路都附设雨水集蓄系统，则可集蓄利用的雨水总量可以等同于千余座水库。
现有技术中较为典型的雨水集蓄利用技术包括：屋面雨水集蓄利用系统：利用屋顶做集雨面的雨水集蓄利用系统主要用于家庭、公共和工业等方面的非饮用水，如浇灌、冲厕、洗衣、冷却循环等中水系统。可产生节约饮用水，减轻城市排水和处理系统的负荷，减少污染物排放量和改善生态环境等多种效益。该系统又可分为单体建筑物分散式系统和建筑群集中式系统。由雨水汇集区、输水管系、截污装置、储存、净化和配水等几部分组成。有时还设渗透设施与贮水池溢流管相连，使超过储存容量的部分溢流雨水渗透。
2、园区雨水集蓄利用系统：在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园区，可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，达到更显著削减城市暴雨径流量和非点源污染物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境等效果。因这种系统较大，涉及面更宽，需要处理好初期雨水截污、净化、绿地与道路高程、室内外雨水收集排放系统等环节和各种关系。
采用各种雨水渗透设施，让雨水回灌地下，补充涵养地下水资源，是一种间接的雨水利用技术。还有缓解地面沉降、减少水涝和海水的倒灌等多种效益。现有技术的雨水渗透技术可分为分散渗透技术和集中回灌技术两大类：集中式渗透和分散式渗透。集中渗透设施一般包括渗透井、渗透管、渗透沟及渗透池(坑)等。分散式渗透包括透水地面渗透和绿地渗透等。
分散式渗透可应用于城区、生活小区、公园、道路和厂区等各种情况下，规模大小因地制宜，设施简单，可减轻对雨水收集、输送系统的压力，补充地下水，还可以充分利用表层植被和土壤的净化功能减少径流带入水体的污染物。但一般渗透速率较慢，而且在地下水位高、土壤渗透能力差或雨水水质污染严重等条件下应用受到限制。集中式深井回灌容量大，可直接向地下深层回灌雨水，但对地下水位、雨水水质有更高的要求，尤其对用地下水做饮用水源的城市应慎重。
现有技术的渗透管或渗透沟，是使雨水通过埋设于地下的多孔管材向四周土壤层渗透，其主要优点是占地面积少，管材四周填充粒径20～30mm的碎石或其他多孔材料，有较好的调储能力。缺点是一旦发生堵塞或渗透能力下降，很难清洗恢复。而且由于不能利用表层土壤的净化功能，对雨水水质有要求，应采取适当预处理，不含悬浮固体。在用地紧张的城区，表层土渗透性很差而下层有透水性良好的土层、旧排水管系的改造利用、雨水水质较好、狭窄地带等条件下较适用。一般要求土壤的渗透系数明显大于10-6m/s，距地下水位要有一定厚度的保护土层。
现有的地面敞开式渗透沟或带盖板的渗透暗渠，可弥补地下渗透管不便管理的缺点，也减少挖深和土方量。渗沟可采用多孔材料制作或做成自然的带植物浅沟，底部铺设透水性较好的碎石层。特别适于沿道路、广场或建筑物四周设置，但是占地面积较大。
现有技术的渗透井包括深井和浅井两类，前者适用水量大而集中，水质好的情况，如城市水库的泄洪利用。城区一般宜采用后者。其形式类似于普通的检查井，但井壁做成透水的，在井底和四周铺设Φ10～30mm的碎石，雨水通过井壁、井底向四周渗透。渗透井的主要优点是占地面积和所需地下空间小；便于集中控制管理。缺点是净化能力低，水质要求高，不能含过多的悬浮固体，需要预处理。适用于拥挤的城区或地面和地下可利用空间小、表层土壤渗透性差而下层土壤渗透性好等场合。
由上述情况可知，现有技术对雨水的收集、净化、贮存、渗透方法及其采用的设施或设备，均存在诸多不合理之处，而且其制造、建设、安装、使用、维护成本均较高，不利于雨水收集及综合利用技术的普及。
发明内容
本发明的目的之一在于，针对现有雨水收集及利用技术的不足，提供一种对硬化地面上的雨水通过相互连通的各管道单元，简便易行的集贮及输送雨水的方法；本发明的目的还在于，提供一种采用上述方法的管道系统。
本发明所提供的技术方案是：一种集贮及输送雨水的方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)、在硬化地面的低位横向敷设雨水收集输送管道单元，使雨水自然流入该单元管道中，并被收集起来；2)、在所述的雨水收集输送管道单元的下方立向间隔埋设与其相连通的雨水贮存管道单元；3)、初期雨水经所述的收集输送管道单元自然流入贮存管道单元内，并被贮存；4)、初期雨水充满所述贮存管道单元后，再流入所述收集输送管道单元的后续雨水，沿该管道单元流动，并最后被该管道单元输送至与该管道单元相连通的蓄水单元中贮存。在输送过程中，雨水中所挟带的沉积物可以不断沉积到贮存管道单元中，使流入蓄水单元的水质得到改善。
上述的集贮及输送雨水的方法，所述流入并充满贮存管道单元的雨水，通过该管道单元，直接渗透至地下；所述的蓄水单元，是用来蓄水的独立或彼此连通的若干设备或设施，例如蓄水池、蓄水井或蓄水罐等。
一种采用前述的集贮及输送雨水方法的管道系统，它包括雨水收集输送管道单元和雨水贮存管道单元；所述的雨水收集输送管道单元横向敷设在硬化地面的低位，使雨水可以自然流入该单元管道中，将雨水收集起来；所述的雨水贮存管道单元立向间隔埋设在所述的雨水收集输送管道单元的下方，并与所述的雨水收集输送管道单元相互连通，使雨水可以从所述的雨水收集输送管道单元，自然流入雨水贮存管道单元中。
所述的雨水收集输送管道单元，由若干段首尾依次相接的管道组成，且该管道部分地暴露在地面上。
所述组成雨水收集输送管道单元的各段管道，分别包括管道壁及前后端部开口，在所述的管道壁上，还开有若干用来使雨水流入或流出管道的开孔。
所述组成雨水收集输送管道单元的各段管道，是下列管道中的一种：所述的管道上开有若干向上的开孔；所述的管道上开有若干向下的开孔；所述的管道上开有若干向上和向下的开孔。此三种管道根据具体工程需要选择使用，还可以选择使用部分不设有开孔的管道。
所述的雨水贮存管道单元，由若干段间隔立向设置且分别与所述雨水收集输送管道相接的管道组成，各段管道包括管道壁及上下端部开口；其上端部开口与所述雨水收集输送管道单元管道向下的开口相连通。各段管道的管道壁上，还可以开有若干用来使雨水渗入或渗出管道的开孔；其下端部的开口内，还设有利于雨水渗透的碎石层或砂层。一般采用直径较大而高度较小的管道，并可留有排污开口。
所述组成雨水收集输送管道单元的各段管道，以及组成雨水贮存管道单元的各段管道，均是水泥预制构件；在其管道壁所设的各开口上，还分别设有滤网，以过滤和隔离杂物；为了制造的方便，滤网可以先行固定在与水泥管道钢筋骨架上，然后浇灌成型。
本发明的优点在于：本发明所提供的集贮及输送雨水的方法，可配合城市建筑物、广场、硬化地面或硬化道路等场合或场所使用，并可随同硬化地面及其它工程一起施工；由于设置了埋设深度较浅的贮存管道单元，来贮存并渗透初期雨水，并采用在输送途中使雨水不断沉淀的方式，较好解决了初期雨水污染大及雨水挟带物沉淀的问题，使流入蓄水单元的水质得到提高；本发明提供的采用上述方法的管道系统，由于采用了若干在管壁上直接设有开孔的水泥预制构件管道，且该开孔无需加端盖，节约材料并避免了加盖的管路系统所存在的端盖容易被盗或被损毁，使管道系统易于制造、安装、使用及维护，且成本低廉，寿命长。
附图说明
图1是本发明实施例中雨水集贮及输送方法流程示意图；图2是采用本发明方法的单节管道立体结构示意图。
图3是采用本发明方法的管道系统结构剖视示意图。
图4是图3中A-A向剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步说明。
参见图1，一种集贮及输送雨水的方法，它包括以下步骤：1)、在硬化地面的低位横向敷设雨水收集输送管道单元，使雨水自然流入该单元管道中，并被收集起来；2)、在所述的雨水收集输送管道单元的下方立向间隔埋设与其相连通的雨水贮存管道单元；3)、初期雨水经所述的收集输送管道单元自然流入贮存管道单元内，并被贮存；4)、初期雨水充满所述贮存管道单元后，再流入所述收集输送管道单元的后续雨水，沿该管道单元流动，并最后被该管道单元输送至与该管道单元相连通的蓄水单元中贮存。在输送过程中，雨水中所挟带的沉积物可以不断沉积到贮存管道单元中，使流入蓄水单元的水质得到改善。
前述的集贮及输送雨水的方法，所述流入并充满贮存管道单元的雨水，通过该管道单元，直接渗透至地下；所述的蓄水单元，是用来蓄水的独立或彼此连通的若干设备或设施，本实施例中采用的是蓄水井；也可以采用蓄水池、蓄水罐等其它蓄水设备或设施。
参见图2、图3及图4，一种采用前述的集贮及输送雨水方法的管道系统，它包括雨水收集输送管道单元和雨水贮存管道单元；所述的雨水收集输送管道单元横向敷设在硬化地面2的低位，使雨水可以自然流入该单元管道3中，将雨水收集起来；所述的雨水贮存管道单元立向间隔埋设在所述的雨水收集输送管道单元的下方，并与所述的雨水收集输送管道单元相互连通，使雨水可以从所述的雨水收集输送管道单元，自然流入雨水贮存管道单元中。
所述的雨水收集输送管道单元，由若干段首尾依次相接的单节管道3a、3b及3c组成，且该管道部分地暴露在地面上，大部分埋设并被固定在土壤1中。
所述组成雨水收集输送管道单元的各段单节管道3a、3b及3c，分别包括管道壁5及前后端开口，在所述的管道壁5上，还开有若干用来使雨水流入的开孔6a或流出管道的开孔6b。
所述组成雨水收集输送管道单元的各段管道，可以分别是下列管道中的一种：所述的管道3上开有两个向上的开孔6a；所述的管道3c上开有1个向下的开孔6b；所述的管道3b上开有1个向上的开孔6a和1个向下的开孔6b。此三种管道根据具体工程需要选择使用。还可以选择使用部分不设有开口的管道。
所述的雨水贮存管道单元，由若干段间隔立向设置且分别与所述雨水收集输送管道3相接的管道4组成，本实施例中包括4a及4b；各段管道的结构与雨水输送管道3相同，也包括管道壁5及其上下端部开口；其上端开口与所述雨水收集输送管道单元管道3上所设的向下的开口6b相连通。其下端开口内，还设有利于雨水渗透的碎石层或砂层8。实践中一般采用直径较大而高度较小的管道，并可留有排污开口。
所述组成雨水收集输送管道单元的各段管道4a及4b，以及组成雨水贮存管道单元的各段管道3a、3b及3c，均是水泥预制构件；在其管道壁5所设的各开口6a或6b上，还分别设有滤网7，以过滤和隔离杂物；为了制造的方便，滤网7可以先行固定在与水泥管道钢筋骨架上，然后浇灌成型。
如上述实施例所述的方法，还可以制造出采用雨水贮存管道4的管道壁5上，开有若干用来使雨水渗入或渗出管道开孔的管道系统。
如本发明上述实施例所述的相同或近似的方法，以及与本发明上述实施例相同或近似结构得到的用于雨水集贮及输送的管道系统，均在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集贮及输送雨水的方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)在硬化地面的低位横向敷设雨水收集输送管道单元，使雨水自然流入该单元管道中，并被收集起来；2)在所述的雨水收集输送管道单元的下方立向间隔埋设与其相连通的雨水贮存管道单元；3)初期雨水经所述的收集输送管道单元自然流入贮存管道单元内，并被贮存；4)初期雨水充满所述贮存管道单元后，再流入所述收集输送管道单元的后续雨水，沿该管道单元流动，并最后被该管道单元输送至与该管道单元相连通的蓄水单元中贮存。
2.如权利要求1所述的集贮及输送雨水的方法，其特征在于，所述流入并充满贮存管道单元的雨水，通过该管道单元，直接渗透至地下。
3.如权利要求1所述的集贮及输送雨水的方法，其特征在于，所述的蓄水单元，是用来蓄水的独立或彼此连通的若干设备或设施。
4.一种采用权利要求1所述的集贮及输送雨水方法的管道系统，其特征在于，它包括雨水收集输送管道单元和雨水贮存管道单元；所述的雨水收集输送管道单元横向敷设在硬化地面的低位，使雨水可以自然流入该单元管道中，将雨水收集起来；所述的雨水贮存管道单元立向间隔埋设在所述的雨水收集输送管道单元的下方，并与所述的雨水收集输送管道单元相互连通，使雨水可以从所述的雨水收集输送管道单元，自然流入雨水贮存管道单元中。
5.如权利要求4所述的管道系统，其特征在于，所述的雨水收集输送管道单元，由若干段首尾依次相接的管道组成，且该管道部分地暴露在地面上。
6.如权利要求5所述的管道系统，其特征在于，所述组成雨水收集输送管道单元的各段管道，分别包括管道壁及前后端部开口，在所述的管道壁上，还开有若干用来使雨水流入或流出管道的开孔。
7.如权利要求6所述的管道系统，其特征在于，所述组成雨水收集输送管道单元的各段管道，是下列管道中的一种：所述的管道上开有若干向上的开孔；所述的管道上开有若干向下的开孔；所述的管道上开有若干向上和向下的开孔。
8.如权利要求4所述的管道系统，其特征在于，所述的雨水贮存管道单元，由若干段间隔立向设置且分别与所述雨水收集输送管道相接的管道组成，各段管道包括管道壁及上下端部开口；其上端部开口与所述雨水收集输送管道单元管道向下的开口相连通。
9.如权利要求8所述的管道系统，其特征在于，所述组成雨水贮存管道单元，各段管道的管道壁上，还可以开有若干用来使雨水渗入或渗出管道的开孔；其下端部的开口内，还设有利于雨水渗透的碎石层或砂层。
10.如权利要求6～9之一所述的管道系统，其特征在于，所述组成雨水收集输送管道单元的各段管道，以及组成雨水贮存管道单元的各段管道，均是水泥预制构件；在其管道壁所设的各开口上，还分别设有滤网。
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