一种地面雨水综合利用系统及雨水净化方法

摘要

本发明公开了一种地面雨水综合利用系统及雨水净化方法，道路地面的下方设置有透水层，透水层下设置有结合层，结合层下设置有钢筋混凝土层，钢筋混凝土层中贯穿有多根渗水管道，渗水管道连接到渗水集流管道上，渗水集流管道与隐式地下水道相连通，隐式地下水道设置有隐式地下水道传输管口，隐式地下水道传输管口通过雨水传输管道与盘式管道相连，盘式管道的末端与生物滞留池口相连，入河网管道的一端与闸阀相连，另一端与河道相连通，生物滞留池口与生物滞留池相连通，生物滞留池下方设置有净水系统。此系统能够综合利用雨水，采用路边隐式地下水道，将一部分流入雨水通过盘旋式管道引入到景观绿地中，通过土壤地层的过滤收集在地下水库中。

说明书

技术领域

本发明属于雨水综合利用技术领域，具体涉及一种地面雨水综合利用系统及雨水净化方法。

背景技术

水资源短缺已成为当前许多城市发展中面临的突出问题。目前我国600多座城市中有400多座城市缺水,其中100多座城市严重缺水,并且城市对生产和生活污水的不合理排放导致供水水源被污染,使城市水资源更加短缺，严重影响经济社会的可持续发展。城市道路作为占城市建成区面积近1/3的硬质系统，与建筑屋顶一样是城市最主要的雨水接受面之一，是城市雨水径流与雨水污染物生成、汇集与最后排放的主要场地，是城市雨水问题生成的重要场所。一方面，由于通常道路面材料透水性较差，巨量不透水铺装路面成为雨水径流生成、雨水污染物生成的场地。另一方面，各种硬质路面是收纳与汇集路边建筑与道路各种绿地生成雨水径流的场地。尤其是道路各种绿地边缘通常由高于路面的路牙石（侧石）封闭，道路绿地标高高于路面标高，使道路绿地丧失对路面雨水径流汇集、收集与管理功能；而道路绿地生成的雨水径流也以自然排水的方式排到路面上（尤其是当道路绿地过饱和或降雨强度大的情况下），使道路绿地本身应当具有的主动管理雨水作用极大降低乃至丧失，并成为道路雨水径流的生成源头之一。这些雨水的大量涌现常常是城市出现水涝的原因，特别是特大型城市发生此类现象特别频繁，由此也引发很多的安全事故和经济损失，例如在道路水深的情况下，一些道路的窨井无盖使行人跌入，轻者受伤重者丧失生命；行驶在道路上的车辆车牌丢失的现象特别突出，给车主带来了经济上的损失；使交通状况变得更加复杂，因此对道路地面雨水的妥善处理势在必行。本发明系统是在现有雨水处理技术基础上，进行了改良，结合低影响生态和谐理念而设计的地面雨水综合利用系统。本系统采用路边隐式地下水道，将路面雨水迅速流入其中，使路面不产生积水，同时将一部分流入雨水通过盘旋式管道引入到景观绿地中，通过土壤地层的过滤收集在地下水库中，水库中的水也被综合利用掉，例如景观用水，补充地下水，深度处理作为生活用水等等；一部分流入雨水注入该区域的河网系统。从而实现道路地面无积水，减少交通安全事故，同时对于整个水流动体系起到雨水收集，传输、滞蓄、下渗、调控，利用等功能。

我国对雨水资源的利用大多用于农业方面，主要集中于干旱半干旱地区的人畜饮水和集雨水灌溉问题上，同时在城市雨水资源化及其应用方面的研究尚处于起步阶段,缺乏较为系统的综合利用理论与实例研究。尽管一些雨水利用技术逐渐趋于成熟，但目前尚未形成系统、完整和实用的城市雨水利用工程设计方法，特别是一些技术关键还把握不准，影响了城市雨水利用的推广应用。现在大多数雨水利用集中在生态小区建设，国家重要标志性场所，生态公园等一些小区域内，不能将整个地区的雨水很好地统筹在一起，尤其对路面雨水的利用与研究尚处于初级阶段，每年路面雨水引起的问题成现在中国城市发展不得不面对的问题。

发明内容

本发明针对现有管道补漏技术不足的问题，提供一种地面雨水综合利用系统及雨水净化方法，此系统能够综合利用雨水，采用路边隐式地下水道，将路面雨水迅速流入其中，使路面不产生积水，同时将一部分流入雨水通过盘旋式管道引入到景观绿地中，通过土壤地层的过滤收集在地下水库中，水库中的水也被综合利用掉。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种地面雨水综合利用系统，道路地面的下方设置有透水层，透水层下设置有结合层，结合层下设置有钢筋混凝土层，钢筋混凝土层中贯穿有多根渗水管道，渗水管道连接到渗水集流管道上，渗水集流管道与隐式地下水道相连通，隐式地下水道设置有隐式地下水道传输管口，隐式地下水道传输管口通过雨水传输管道与盘式管道相连，盘式管道上设置有闸阀，盘式管道的末端与生物滞留池口相连，入河网管道的一端与闸阀相连，另一端与河道相连通，生物滞留池口与生物滞留池相连通，生物滞留池下方设置有净水系统。

所述净水系统包括过滤层，所述过滤层包括覆盖物层、土壤层、粗砂层、砾石层和网格沸石层，网格沸石层下方为地下水库。

所述地下水库的侧壁安装有水位感应器，在地下水库的底部左、右两侧分别安装有一号水泵和二号水泵，一号水泵上连接有补充地下水管道，二号水泵上连接有地上用水管道，所述水位感应器与防水电缆相连。

所述补充地下水管道连接雨水补充地下水结构，所述雨水补充地下水结构包括地下水层管口和地下水层，地下水层管口设置在地下水层内部。

所述地上用水管道连接雨水深度净化系统，所述雨水深度净化系统包括沉淀池，沉淀池与曝气池相连，曝气池与凝絮池相连，凝絮池与消毒杀菌池相连，消毒杀菌池与清水池相连。

所述河道的两侧设置有河道边坡缓冲带，河道边坡缓冲带上设置有汇入河道管口，汇入河道管口与入河网管道相连。

所述隐式地下水道与道路地面相接触的面安装有隐式地下水道外部过滤网，隐式地下水道的顶部安装有隐式地下水道盖板，隐式地下水道的右侧安装有隐式地下水道内部过滤网。

所述渗水管道、渗水集流管道、雨水传输管道和盘式管道的管口处都安装有过滤网；

所述隐式地下水道内部安装有多层地下水道内部过滤结构。

所述过滤层中覆盖物层厚度为0.2m、土壤层厚度为0.5-1.0m、粗砂层厚度为0.2m、砾石层厚度为0.4m和网格沸石层厚度为0.3-0.5m。

采用权利要求地面雨水综合利用系统进行雨水净化的方法，它包括以下步骤：

1）当城市发生大降雨时，雨水汇集在道路地面，一部分雨水通过透水层，经过结合层进入贯穿在钢筋混凝土层中渗水管道在渗水集流管道的作用下将雨水汇入隐式地下水道，降雨过于强烈时无法及时下渗的雨水通过隐式地下水道外边过滤网进入隐式地下水道，雨水透过隐式地下水道传输管口，经过雨水传输管道进入盘式管道，盘式管道中的雨水最终流向生物滞留池，经过覆盖物层、土壤层、粗砂层、砾石层和网格沸石层多层过滤体系下渗进入地下水库，当地下水库的水量达到一定程度时，由水位感应器感知将信息通过防水电缆传递给闸阀，将地下水库不能接纳的雨水通过入河网管道排进河道，实现闸阀自启功能；

2）当闸阀开启之后雨水通过汇入河道管口进入河道，通过设置在河道两侧的河道边坡缓冲带起到缓冲作用，河道边坡缓冲带可以是防冲刷的高强钢筋混凝土层，也可以是植物护坡带，对河道边坡起到防冲刷，滑坡的作用，河道起到了接纳雨水的第二蓄水池的作用；

3）地下水库中的一号水泵将地下水库中雨水通过补充地下水管道泵送到地下水层中，来补充地下水源，缓解地面沉降；

4）地下水库中一号水泵将地下水库中雨水通过地上用水管道一部分泵送到雨水深度净化系统内，雨水经过沉淀池将大颗粒物质沉淀入底，进入曝气池雨水的化学成分在生物的氧化还原反应的作用下充分反应，再进入凝絮池使雨水杂质凝聚下沉去除，无杂质雨水经消毒杀菌池将雨水中的微生物充分杀灭，得到的纯净雨水输进清水池中以供城市生活用水，工业冷却水；另一部分雨水可用于城市景观，洗车，冲刷道路等方面。

本发明有如下有益效果：

1、本雨水系统中隐式地下水道可以迅速将道路地面雨水收集起来，将雨水迅速排走，不使地面产生大量积水，有效的避免了造成交通事故。

2、盘式管道可以减轻城市发生洪水的概率，延长雨水流动时间，起到滞留作用，降低洪峰值，进一步加强了城市防洪能力。

3、生物滞留池通过填料的过滤与吸附作用，以及植物根系的吸收作用来净化雨水，其能将雨水暂时储存而后慢慢渗入周围土壤，因此可以削减地表雨水的洪峰流量。

4、地下水库将经过生物滞留池处理的雨水集中在一起，一部分用于景观，洗车，补充地下水等用水，另一部分用于生活用水。

5、雨水量过大时，可以通过管道将无法及时集中的雨水排放到河道中去，让城市河网系统作为雨水的第二滞留地。

6、雨水深度处理池将地下水库中雨水进一步深度处理，可以直接用于城市生活用水，工业冷却水等方面，在很大程度上缓解了城市用水问题；同时解决了暴雨季节城市发生内涝的问题。本系统具有统筹规划，长期解决雨水合理利用的意义。

7、网格沸石层对雨水含有的重金属有去除作用。

8、河道边坡缓冲带，河道边坡缓冲带可以是防冲刷的高强钢筋混凝土层，也可以是植物护坡带，对河道边坡起到防冲刷，滑坡的作用，河道起到了接纳雨水的第二蓄水池的作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1：地面雨水综合处理示意图；

图2：雨水补充地下水结构示意图；

图3：雨水深度净化系统示意图；

图4：隐式地下水道滤网示意图；

图5：隐式地下水道外部过滤网示意图；

图6：地下水道内部过滤结构示意图。

图中：道路地面1、透水层2、结合层3、钢筋混凝土层4、隐式地下水道盖板5、隐式地下水道内部过滤网6、隐式地下水道传输管口7、渗水管道8、渗水集流管道9、雨水传输管道10、盘式管道11、闸阀12、生物滞留池口13、入河网管道14、汇入河道管口15、河道边坡缓冲带16、河道17、生物滞留池18、覆盖物层19、土壤层20、粗砂层21、砾石层22、网格沸石层23、水位感应器24、地下水库25、一号水泵26、二号水泵27、补充地下水管道28、地上用水管道29、防水电缆30、地下水层管口31、地下水层32、沉淀池33、曝气池34、凝絮池35、消毒杀菌池36、清水池37、过滤网38、隐式地下水道外部过滤网39、地下水道内部过滤结构40。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

如图1-6所示，一种地面雨水综合利用系统，道路地面1的下方设置有透水层2，透水层2下设置有结合层3，结合层3下设置有钢筋混凝土层4，钢筋混凝土层4中贯穿有多根渗水管道8，渗水管道8连接到渗水集流管道9上，渗水集流管道9与隐式地下水道相连通，隐式地下水道设置有隐式地下水道传输管口7，隐式地下水道传输管口7通过雨水传输管道10与盘式管道11相连，盘式管道11上设置有闸阀12，盘式管道11的末端与生物滞留池口13相连，入河网管道14的一端与闸阀12相连，另一端与河道17相连通，生物滞留池口13与生物滞留池18相连通，生物滞留池18下方设置有净水系统。

进一步的，所述净水系统包括过滤层，所述过滤层包括覆盖物层19、土壤层20、粗砂层21、砾石层22和网格沸石层23，网格沸石层23下方为地下水库25。通过过滤层能够对雨水进行过滤，通过网格沸石层23对雨水含有的重金属有去除作用，减少雨水重金属的含量。

进一步的，所述地下水库25的侧壁安装有水位感应器24，在地下水库25的底部左、右两侧分别安装有一号水泵26和二号水泵27，一号水泵26上连接有补充地下水管道28，二号水泵27上连接有地上用水管道29，所述水位感应器24与防水电缆30相连，通过水位感应器24能够感应地下水库25的水位，当地下水库25的水位超过一定深度时，就会通过防水电缆30将信号传输到闸阀12，通过闸阀12的开启将多余的雨水通过入河网管道14输送到河道17中。

进一步的，所述补充地下水管道28连接雨水补充地下水结构，所述雨水补充地下水结构包括地下水层管口31和地下水层32，地下水层管口31设置在地下水层32内部。通过补充地下水结构能够补充地下水。

进一步的，所述地上用水管道29连接雨水深度净化系统，所述雨水深度净化系统包括沉淀池33，沉淀池33与曝气池34相连，曝气池34与凝絮池35相连，凝絮池35与消毒杀菌池36相连，消毒杀菌池36与清水池37相连。雨水经过沉淀池33将大颗粒物质沉淀入底，进入曝气池34雨水的化学成分在生物的氧化还原反应的作用下充分反应，再进入凝絮池35使雨水杂质凝聚下沉去除，无杂质雨水经消毒杀菌池36将雨水中的微生物充分杀灭，得到的纯净雨水输进清水池37中以供城市生活用水，工业冷却水；另一部分雨水可用于城市景观，洗车，冲刷道路等方面。

进一步的，所述河道17的两侧设置有河道边坡缓冲带16，河道边坡缓冲带16上设置有汇入河道管口15，汇入河道管口15与入河网管道14相连。河道边坡缓冲带16可以是防冲刷的高强钢筋混凝土层，也可以是植物护坡带，对河道边坡起到防冲刷，滑坡的作用，河道起到了接纳雨水的第二蓄水池的作用。

进一步的，所述隐式地下水道与道路地面1相接触的面安装有隐式地下水道外部过滤网39，隐式地下水道的顶部安装有隐式地下水道盖板5，隐式地下水道的右侧安装有隐式地下水道内部过滤网6。通过隐式地下水道外部过滤网39能够对道路地面1的雨水进行过滤，防止雨水中的杂质堵塞管道。

进一步的，所述渗水管道8、渗水集流管道9、雨水传输管道10和盘式管道11的管口处都安装有过滤网38；通过过滤网38能够对管道中的杂质进行过滤，有效的防止堵塞。

进一步的，所述隐式地下水道内部安装有多层地下水道内部过滤结构40。

进一步的，所述过滤层中覆盖物层19厚度为0.2m、土壤层20厚度为0.5-1.0m、粗砂层21厚度为0.2m、砾石层22厚度为0.4m和网格沸石层23厚度为0.3-0.5m。前四者对雨水起到过滤的作用，网格沸石层对雨水含有的重金属有去除作用，减少雨水重金属的含量。

采用权利要求地面雨水综合利用系统进行雨水净化的方法，它包括以下步骤：

1、当城市发生大降雨时，雨水汇集在道路地面1，一部分雨水通过透水层2，经过结合层3进入贯穿在钢筋混凝土层4中渗水管道8在渗水集流管道9的作用下将雨水汇入隐式地下水道，降雨过于强烈时无法及时下渗的雨水通过隐式地下水道外边过滤网39进入隐式地下水道，雨水透过隐式地下水道传输管口7，经过雨水传输管道10进入盘式管道11，盘式管道11中的雨水最终流向生物滞留池18，经过覆盖物层19、土壤层20、粗砂层21、砾石层22和网格沸石层23多层过滤体系下渗进入地下水库25，当地下水库25的水量达到一定程度时，由水位感应器24感知将信息通过防水电缆30传递给闸阀12，将地下水库25不能接纳的雨水通过入河网管道14排进河道，实现闸阀自启功能；

2、当闸阀12开启之后雨水通过汇入河道管口15进入河道17，通过设置在河道17两侧的河道边坡缓冲带16起到缓冲作用，河道边坡缓冲带可以是防冲刷的高强钢筋混凝土层，也可以是植物护坡带，对河道边坡起到防冲刷，滑坡的作用，河道起到了接纳雨水的第二蓄水池的作用；

3、地下水库25中的一号水泵26将地下水库中雨水通过补充地下水管道28泵送到地下水层32中，来补充地下水源，缓解地面沉降；

4、地下水库25中一号水泵27将地下水库中雨水通过地上用水管道29一部分泵送到雨水深度净化系统内，雨水经过沉淀池33将大颗粒物质沉淀入底，进入曝气池34雨水的化学成分在生物的氧化还原反应的作用下充分反应，再进入凝絮池35使雨水杂质凝聚下沉去除，无杂质雨水经消毒杀菌池36将雨水中的微生物充分杀灭，得到的纯净雨水输进清水池37中以供城市生活用水，工业冷却水；另一部分雨水可用于城市景观，洗车，冲刷道路等方面。

本发明的具体工作过程和工作原理为：

当城市发生大降雨时，雨水汇集在道路地面1，一部分雨水通过透水层2，经过结合层3进入贯穿在钢筋混凝土层4中渗水管道8在渗水集流管道9的作用下将雨水汇入隐式地下水道，降雨过于强烈时无法及时下渗的雨水通过隐式地下水道外边过滤网39进入隐式地下水道，雨水透过隐式地下水道传输管口7，经过雨水传输管道10进入盘式管道11，盘式管道11中的雨水最终流向生物滞留池18，经过覆盖物层19、土壤层20、粗砂层21、砾石层22和网格沸石层23多层过滤体系下渗进入地下水库25，当地下水库25的水量达到一定程度时，由水位感应器24感知将信息通过防水电缆30传递给闸阀12，将地下水库25不能接纳的雨水通过入河网管道14排进河道，实现闸阀自启功能；当闸阀12开启之后雨水通过汇入河道管口15进入河道17，通过设置在河道17两侧的河道边坡缓冲带16起到缓冲作用，河道边坡缓冲带可以是防冲刷的高强钢筋混凝土层，也可以是植物护坡带，对河道边坡起到防冲刷，滑坡的作用，河道起到了接纳雨水的第二蓄水池的作用；地下水库25中的一号水泵26将地下水库中雨水通过补充地下水管道28泵送到地下水层32中，来补充地下水源，缓解地面沉降；地下水库25中一号水泵27将地下水库中雨水通过地上用水管道29一部分泵送到雨水深度净化系统内，雨水经过沉淀池33将大颗粒物质沉淀入底，进入曝气池34雨水的化学成分在生物的氧化还原反应的作用下充分反应，再进入凝絮池35使雨水杂质凝聚下沉去除，无杂质雨水经消毒杀菌池36将雨水中的微生物充分杀灭，得到的纯净雨水输进清水池37中以供城市生活用水，工业冷却水；另一部分雨水可用于城市景观，洗车，冲刷道路等方面。

本雨水综合处理系统既包括生态环境意义，又包括社会经济意义。从生态环境意义来看，城市雨水资源化利用，能够补给城市地下水、缓解地面沉降、防治雨洪灾害，还能减轻城市排水和处理系统的负荷、减轻防汛压力、减少雨水径流污染，利用城市河湖和各种人工与自然水体、沼泽、湿地，调节气候、遏制城市热岛效应，改善城市生态环境，从经济社会意义来看,可以有效增加城市水资源供给，缓解城市水资源紧缺的局面，促进经济社会发展。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。