CN209194668U - 一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统，高速公路路面铺装采用非透水材料，在高速公路边坡内设置多根雨水收集管，在高速公路边坡内还设置有雨水导流管，雨水导流管还与蓄水池相连通，蓄水池内设置有水泵，水泵通过喷淋管道与设置在地表的喷淋头相连接，所述喷淋管道上设置有电磁阀。本实用新型具有能够避免雨水渗入高速公路路基，并且能够快速排放，从而保证公路路基安全的优点。

Description

一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种高速公路雨水资源化利用系统，具体是一种适用于冬季寒冷的北方地区的高速公路雨水资源化利用系统。

背景技术

目前，对绿色高速公路的建设研究，通常从设计、施工、管理等方面对如何降低能源消耗、减小碳排放以及改善环境效益等方面着手，而雨水处理问题一直作为建设绿色高速公路重点，具体的，在对高速公路雨水的处理方面，“海绵型城市”是一个当前比较流行的模式和发展方向。

海绵型城市具有改善城市生态系统功能和抵御城市洪涝灾害的特性，以“慢排缓释”和“源头分散”规划设计理念，将城市变为一块具有应对自然环境变化的良好“弹性”的“海绵”，对雨水实现自然积存、自然渗透、自然净化，需要时将存储的水释放并加以利用。

海绵城市理念具体应用到高速公路上，基本可以分为人渗、调蓄排放、收集回用3大环节。在入渗环节常见的措施有：(1)路面处理：铺装透水材料形成透水路面，以利入渗，例如常见的透水路面为多孔沥青层，由于透水性沥青路面可减少地面70％～80％的径流量，加之设置简单的路侧排水沟即可满足排水要求；(2)渗透边沟处理：排水边沟内种植植物，通过植物和基层的吸附作用吸收雨水，缓解下游压力。

但是，在北方地区由于冬季严寒，存在冻胀问题，采用透水路面，虽然符合海绵城市“慢排缓释”的理念，但是也势必造成冬季雨水渗入地基，并且渗入雨水也无法实现快速排放，久而久之会对路面甚至边坡基础产生影响，无法保证高速公路的安全。

此外，我们注意到我国北方还存在大量的干旱少雨区域，比如黄土高原属干旱和半干旱气候，年雨量在200—700毫米，并由东向西、由南向北雨量递减。黄土高原地区雨量虽少但多以暴雨形式降落，并且呈现暴雨多、强度大的特点，加之土壤疏松、植被稀少，水土流失严重，暴雨及其径流与所形成的洪水,往往毁坏农田及其它工程设施，造成严重的水土流失。

因此，黄土高原地区的道路雨水资源化利用设施对水利、铁路、公路及城建等方面的工程设计有重要的实用价值。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是：提供一种能够避免雨水渗入高速公路路基，能够快速排放，从而保证公路路基安全，并有效收集雨水防止造成严重的水土流失，适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案。

一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统，其特征在于：高速公路路面铺装采用非透水材料，在高速公路边坡内设置多根雨水收集管，所述雨水收集管的设置方向与高速公路路面方向相垂直；在高速公路边坡内还设置有雨水导流管，所述雨水导流管的设置方向与高速公路路面方向相平行；每根雨水收集管的上端口不高于边坡表面，每根雨水收集管的下端口与雨水导流管相连通；所述雨水导流管还与蓄水池相连通，蓄水池内设置有水泵，水泵通过喷淋管道与设置在地表的喷淋头相连接，所述喷淋管道上设置有电磁阀。

进一步的，所述蓄水池还通过输水管向高速公路服务区供水，所述输水管上设置有电磁阀。

更进一步的，所述高速公路路面下铺设有土工织物层，所述边坡的表面下铺设有土工织物层。

相比现有技术，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型中，高速公路路面采用非透水材料铺装并且在高速公路边坡内设置多根雨水收集管，雨水收集管的设置方向与高速公路路面方向相垂直，因此当雨水水流流经边坡时便能被密集设置的雨水收集管所收集，并通过雨水导流管进入蓄水池，蓄水池内收集的雨水可以用于旱季绿地的喷淋灌溉，也可以用于高速公路服务区的各类清洗用途。综上本实用新型避免了雨水渗入高速公路路基，防止北方寒冷天气下，过度渗入导致的路基冻胀问题导致的路基损坏，在保证公路安全的前提下有效进行雨水收集和资源化再利用，进而能够避免黄土高原地区暴雨造成的严重水土流失，并对公路附近的农田以及其他公共工程实施起到一定的保护作用。

(2)本实用新型中，高速公路边坡的坡体表面铺装采用非透水材料，并且边坡的坡体表面呈梯坎状，减缓了雨水径流的水流速度，使得坡面雨水收集管的雨水收集功能得到提高，大量的雨水能够被最终收集至蓄水池。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

图中：1-坡面雨水收集管；2-雨水导流管；3-蓄水池；4-水泵；5-喷淋管道；6-喷淋头；7-输水管；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统，

一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统，其特征在于高速公路路面铺装采用非透水材料，在高速公路边坡内设置多根雨水收集管1，雨水收集管1的设置方向与高速公路路面方向相垂直；在高速公路边坡内还设置有雨水导流管2，所述雨水导流管2的设置方向与高速公路路面方向相平行；每根雨水收集管1的上端口不高于边坡表面，每根雨水收集管1的下端口与雨水导流管2相连通；雨水导流管2还与蓄水池3相连通，蓄水池3内设置有水泵4，水泵4通过喷淋管道5与设置在地表的喷淋头6相连接，喷淋管道5上设置有电磁阀。

蓄水池3还通过输水管7向高速公路服务区供水，输水管7上设置有电磁阀。当然上述电磁阀均需在一个中央控制器的控制下进行工作，具体电子系统设计细节不属于本实用新型改进之处，这里不再赘述。

此外，作为辅助设施，本实用新型在高速公路路面下铺设有土工织物，在边坡的表面下铺设有土工织物(防止微量渗漏)。在坡面雨水收集管1的上端口均设置有过滤网(防止渣土堵塞管道)。

雨水收集子系统实现雨水快速排放与收集的主要工作原理阐述如下：

由于高速公路路面铺装和坡的坡体表面铺装均采用非透水材料，因此雨水不会渗漏进入路基，这一是便于雨水的收集，二是为了防止雨水渗入路基后对路基产生损坏(例如背景技术部分提到的北方寒冷天气下，过度渗入导致的路基冻胀问题导致的路基损坏)。边坡的坡体表面呈梯坎状则减缓了雨水在边坡上的流动速度(相比平面的边坡，雨水在梯坎状的边坡表面停留时间延长)便于雨水被坡面雨水收集管所收集，雨水被坡面雨水收集管收集后流入雨水导流管，随后进入蓄水池。从上述过程可以看出雨水将难以进入公路路基，从而避免了损坏路基的情况发生，并且部分雨水也得到了收集。

雨水流经高速公路边坡后，在雨量比较大的情况下尚有部分雨水难以被设置在边坡内部的坡面雨水收集管所收集从而流入边坡以外的区域，为了进一步收集利用雨水，可以在边坡旁设置储水绿地，储水绿地下仍然设置雨水收集管和雨水导流管，进一步收集雨水。也可以修建排水沟进行排放，防止蓄积的蓄水反流损坏路基。

储水绿地也具有污染物预处理功能，具体的，可以在高速公路边坡的坡体下设置污染物预处理器区，污染物预处理器区自上而下依次设置有：种植用土壤层、细沙层、砾石层和防渗漏层；种植土壤层上栽种有用于吸收污染物的植物；污染物预处理器区内还可以设置有若干根积水收集管，积水收集管的设置方向与地面方向相垂直；每根积水收集管的上端口不低于种植用土壤层的上表面；每根积水收集管的下端口与雨水导流管相连通；在砾石层和防渗漏层之间还设置有渗流收集管，渗流收集管设置方向与地面方向平行，在渗流收集管的管体上侧面设置有若干个用于收集渗流雨水的渗流孔；所述渗流收集管与蓄水池相连通。

上述增设结构其工作原理可以描述如下：雨水流经高速公路边坡后，在雨量比较大的情况下尚有部分雨水难以被设置在边坡内部的坡面雨水收集管所收集，这部分雨水将流入设置在边坡坡体下方的污染物预处理器区，雨水依次通过污染物预处理区的种植用土壤层、细沙层和砾石层后污染物和杂质均可以得到一定程度的吸附和过滤，到达砾石层的雨水则将被渗流收集管所收集(渗流收集管的管体上侧面设置有若干个用于收集渗流雨水的渗流孔)，从而进入蓄水池。当然为了提高水处理效率，这部分经由污染物预处理器区处理过后的雨水污染程度必然降低，因此可以引流入一个单独的蓄水池，便于分类利用。当雨量较大时，雨水必然会在污染物预处理区内蓄积难以实现有效及时排放造成污染物预处理区内涝，为解决这一问题，本实用新型在污染物预处理器区内还设置有若干根积水收集管，积水收集管的设置方向与地面方向相垂直；每根积水收集管的上端口不低于种植用土壤层的上表面，因此在出现积水时则可实现有效排放收集。

暴雨是黄土高原最严重的自然灾害之一，是造成黄土高原严重水土流失和黄河泥沙的最主要因素，一次暴雨或大暴雨引起的侵蚀量占年总量的60％甚至90％以上，暴雨往往引发山体滑坡、坍塌等地质灾害，暴雨洪水造成巨大损失。据统计，1960-2000年间黄土高原地区平均每年出现约26站次暴雨。

因此，本实用新型的推广应用能够在一定程度上缓解暴雨对农田、公路以及其他公共工程设施的损毁，并有效收集暴雨雨水。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术案，而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统，其特征在于：高速公路路面铺装采用非透水材料，高速公路边坡的坡体表面铺装采用非透水材料；所述高速公路边坡的坡体表面呈梯坎状，在高速公路边坡内设置多根雨水收集管(1)，所述雨水收集管(1)的设置方向与高速公路路面方向相垂直；在高速公路边坡内还设置有雨水导流管(2)，所述雨水导流管(2)的设置方向与高速公路路面方向相平行；每根雨水收集管(1)的上端口不高于边坡表面，每根雨水收集管(1)的下端口与雨水导流管(2)相连通；所述雨水导流管(2)还与蓄水池(3)相连通，蓄水池(3)内设置有水泵(4)，水泵(4)通过喷淋管道(5)与设置在地表的喷淋头(6)相连接，所述喷淋管道(5)上设置有电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统，其特征在于：所述蓄水池(3)还通过输水管(7)向高速公路服务区供水，所述输水管(7)上设置有电磁阀。

3.根据权利要求1或者2所述的一种适用于黄土高原地区的高速公路雨水资源化利用系统，其特征在于：所述高速公路路面下铺设有土工织物层，所述边坡的表面下铺设有土工织物层。