一種適用於老舊小區的海綿組合系統及其雨水處理方法與流程

2023-06-07 00:24:26

本發明涉及海綿城市建設技術領域，尤其涉及一種適用於老舊小區的海綿組合系統及其雨水處理方法。

背景技術：

雨水是城市水循環和區域水循環系統中的重要環節，對調節、補充地區水資源、改善生態環境起著極為關鍵的作用。中國目前正處在城市化快速發展的階段，隨著城市化水平的提高和經濟的快速發展，城市雨水問題就愈發凸現出來。主要表現為：雨水徑流汙染嚴重；城市洪澇災害風險加大；雨水資源大量流失；城市生態環境破壞嚴重等。我國城市排水系統的規劃設計很多還只停留在如何儘快地將城市雨水直接排放和簡單地依賴「雨汙分流」等傳統觀念上，這將不能滿足現代城市發展和生態環境保護的要求。城市雨水問題不僅是制約國民經濟發展的重要因素，而且是威脅人民健康和生命財產安全的嚴重社會問題。

特別是目前一些老舊小區排水溝系統不完善，不透水面積比例高，容易出現路面積水，造成小區內澇和雨水徑流汙染等問題。因此，需對現有的老舊小區雨水調蓄系統進行升級改造，然而現有的改造方法大多需要對老舊小區進行大面積的開挖以建設雨水收集調蓄池，這樣會對原小區生態環境及小區格局產生了較大影響，而且整個升級改造過程施工量大、成本高，改造周期長。

由於老舊小區綠化面積有限，地下管網建設多採用雨汙合流制，導致老舊小區海綿化改造難度大、成本高，雨水作為一種寶貴的自然資源，應該得到合理的利用，對於老舊小區海綿化改造更多的應該以雨水的收集利用為主，一方面可以減輕地下管網排水壓力，另一方面也節約了自然資源。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對現有老舊小區海綿化改造進度慢、施工成本高的缺陷，提供一種適用於老舊小區的海綿組合系統及其雨水處理方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

依據本發明的一個方面，提供一種適用於老舊小區的海綿組合系統，包括雨水罐、石籠和雨水花園，所述雨水罐的進水口通過雨水管與小區屋面雨水連通，所述雨水罐的排水口通過排水管道與所述石籠連通，所述石籠與所述雨水花園連通；在所述雨水花園內設有溢流井，所述雨水花園通過所述溢流井與地下市政管網連通。

本發明的有益效果是：對初期雨水和後期雨水進行差異化處理，延緩洪峰徑流，節約雨水資源；將雨水罐、石籠和雨水花園等不同的降雨海綿處理措施組合為系統，可大大增強對雨水的過濾收集能力；另外對海綿組合系統模塊化，便於施工，改造周期短，節約成本，解決了老舊小區海綿化改造難度大、成本高、改造周期長的問題；將不同海綿措施作為整體考慮，佔地面積少，也可增強對雨水的過濾淨化效率，減少海綿化改造對老舊小區居民生活的影響，解決了現有改造方法因大多需要對老舊小區進行大面積的開挖以建設雨水收集調蓄池而對原小區生態環境及小區格局產生了較大影響的問題。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步：所述雨水罐包括分隔板和多級過濾裝置，所述的多級過濾裝置設置在所述雨水罐內，所述分隔板垂直設置在所述雨水罐內、並穿過所述的多級過濾裝置；在所述的多級過濾裝置的底端設有鋼絲網；在相鄰兩級所述過濾裝置之間均設有土工布。

上述進一步方案的有益效果是：對雨水進行多級過濾淨化處理，提高過濾效率，採用分隔板將雨水罐隔開，延長雨水停留時間以增強過濾效率。

進一步：在所述雨水罐的上端設有雨水過濾網，所述雨水過濾網設置在所述的多級過濾裝置的上方；所述雨水過濾網與所述雨水罐頂端的距離範圍為40cm至50cm。

上述進一步方案的有益效果是：對雨水中的樹葉、樹枝等大體積垃圾進行過濾收集。

進一步：在所述分隔板的底部設有排水孔，所述排水孔與所述雨水罐底端的距離範圍為5cm至10cm。

上述進一步方案的有益效果是：將在分隔板一側經過過濾的雨水引流到分隔板的另一側。

進一步：在所述雨水罐的外側設有上排水管和下排水管，所述上排水管設置在所述雨水過濾網與所述的多級過濾裝置之間，所述下排水管設置在所述排水孔與所述鋼絲網之間；在所述上排水管上設有止水閥；在所述下排水管上設有壓力閥。

上述進一步方案的有益效果是：通過設置上排水管和下排水管，可實現不同歷時降雨的處理，在降雨初期，雨量大，雨水從上排水管排出，可大大延長雨水在雨水罐中的通行時間，增強淨化效率，在降雨後期，雨量減少，在雨水罐中雨水達到一定量時，壓力閥自動開啟，雨水從下排水管排出，通過對雨水罐不同閥門的關閉和開啟，對初期雨水和後期雨水進行差異化處理，主要是要加強對初期雨水的處理。

進一步：所述上排水管與所述的多級過濾裝置頂端的垂直距離範圍為30cm至40cm。

上述進一步方案的有益效果是：當雨量大時，增加雨水在雨水罐中停留的時間，降低小區雨水處理壓力。

進一步：所述下排水管位於所述排水孔的上方，所述下排水管與所述排水孔的垂直高度範圍為3cm至5cm。

進一步：所述上排水管和所述下排水管位於所述分隔板的同一側。

進一步：所述雨水花園位於地平面以下、且所述雨水花園與地平面的垂直高度差範圍為10cm至20cm。

上述進一步方案的有益效果是：使石籠內堆積的雨水能夠順勢自動流入雨水花園，進一步增強對雨水的淨化過濾作用。

依據本發明的另一個方面，提供一種適用於老舊小區的海綿組合系統的雨水處理方法，包括以下步驟：

步驟一、在降雨初期，關閉壓力閥，開啟止水閥，小區屋面雨水經過雨水管後進入雨水罐，由上至下依次垂直通過多級過濾裝置，然後經過排水孔進入分隔板的另一側，再由下至上依次垂直通過多級過濾裝置後經過上排水管排出；

步驟二、通過上排水管排出的雨水進入石籠，石籠內的雨水達到一定量時，則會以溢流的方式進入雨水花園；

步驟三、雨水花園內的雨水達到一定量時，則會以溢流的方式進入市政管網；

步驟四、在降雨後期，降雨量減少，關閉止水閥，當雨水罐內的雨水達到一定量時，壓力閥上自動開啟，雨水直接通過下排水管排出；

步驟五、通過下排水管排出的雨水重複所述步驟二和所述步驟三。

本發明的有益效果是：通過控制止水閥和壓力閥的開啟或者關閉，對初期雨水和後期雨水進行差異化處理，主要是要加強對初期雨水的處理，可實現對不同降雨歷時的雨水進行過濾淨化處理，延緩洪峰徑流，節約雨水資源，然後雨水再進入石籠和雨水花園進一步加強淨化作用，這也是為了延長雨水穿行時間，增加雨水蓄存量，後期雨水很乾淨，故選擇存儲在雨水罐中便於後期生活使用。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明雨水罐的結構示意圖；

圖3為本發明雨水罐的剖視圖；

圖4為本發明石籠的結構示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件名稱如下：

1、小區屋面，2、雨水管，3、雨水罐，31、分隔板，311、排水孔，32、雨水過濾網，33、止水閥，34、上排水管，35、下排水管，36、壓力閥，37、過濾裝置，371、砂石過濾層，372、卵石過濾層，373、土工布，374、鋼絲網，4、石籠，41、石籠單元，411、鋼絲籠，412、過濾層，5、雨水花園，51、溢流井，52、溢流口。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。

如圖1和圖2所示，一種適用於老舊小區的海綿組合系統，其包括雨水罐3、石籠4和雨水花園5，所述雨水罐3的進水口通過雨水管2與小區屋面1雨水連通，所述雨水罐3的排水口通過排水管道與所述石籠4連通，所述石籠4與所述雨水花園5連通。

所述雨水花園5位於地平面以下、且所述雨水花園5與地平面的垂直高度差範圍為10cm至20cm。

在所述雨水花園5內設有溢流井51，所述溢流井51的頂端高出所述雨水花園5十釐米至十五釐米；所述雨水花園5通過所述溢流井51與地下市政管網連通。所述雨水花園5在靠近所述石籠4的一側設有溢流口52，所述石籠4通過所述溢流口52與所述雨水花園5連通。

在所述雨水花園5內種植有耐旱、耐淹、觀賞性高的植物，如美人蕉、萱草、蒲葦、斑葉芒、金邊麥冬和吉祥草等植物，可以根據小區景觀需要種植其中的一種或者多種。

如圖2和圖3所示，所述雨水罐3包括分隔板31和多級過濾裝置37，所述的多級過濾裝置37設置在所述雨水罐3內，所述分隔板31垂直設置在所述雨水罐3內、並穿過所述的多級過濾裝置37；在所述的多級過濾裝置37的底端設有鋼絲網374；在相鄰兩級所述過濾裝置37之間均設有土工布373。

在所述分隔板31的底部設有排水孔311，所述排水孔311與所述雨水罐3底端的距離範圍為5cm至10cm；所述排水孔311的孔徑範圍為8cm至10cm。

在所述雨水罐3的上端設有雨水過濾網32，所述雨水過濾網32設置在所述的多級過濾裝置37的上方；所述雨水過濾網32與所述雨水罐3頂端的距離範圍為40cm至50cm。

在所述雨水罐3的外側設有上排水管34和下排水管35，所述上排水管34設置在所述雨水過濾網32與所述的多級過濾裝置37之間，所述下排水管35設置在所述排水孔311與所述鋼絲網374之間；在所述上排水管34上設有止水閥33；在所述下排水管35上設有壓力閥36。

所述上排水管34和所述下排水管35位於所述分隔板31的同一側；所述上排水管34和所述下排水管35的管徑大小範圍均為10cm至15cm；所述上排水管34與所述的多級過濾裝置37頂端的垂直距離範圍為30cm至40cm；所述下排水管35位於所述排水孔311的上方，所述下排水管35與所述排水孔311的垂直高度範圍為3cm至5cm。

多級所述過濾裝置37包括砂石過濾層371、卵石過濾層372，所述砂石過濾層371設置在所述卵石過濾層372的上方，在所述砂石過濾層371與所述卵石過濾層372之間設有土工布373；所述鋼絲網374設置在所述卵石過濾層372的底端。

所述砂石過濾層371的厚度範圍為20cm至25cm，所述砂石過濾層371內砂石的粒徑範圍為0.5mm至3mm；所述卵石過濾層372的厚度範圍為20cm至30cm，所述卵石過濾層372內卵石的粒徑範圍為5mm至10mm。

如圖4所示，所述石籠4包括多個石籠單元41，每個所述石籠單元41均包括鋼絲籠411和過濾層412，所述過濾層412設置在所述鋼絲籠411的底層。在所述過濾層412內設有卵石過濾顆粒，所述卵石過濾顆粒的粒徑範圍為15mm至20mm。

一種適用於老舊小區的海綿組合系統的雨水處理方法，包括以下步驟：

步驟一、在降雨初期，關閉壓力閥36，開啟止水閥33，小區屋面1雨水經過雨水管2後進入雨水罐3，由上至下依次垂直通過多級過濾裝置37，然後經過排水孔311進入分隔板31的另一側，再由下至上依次垂直通過多級過濾裝置37後經過上排水管34排出；

步驟二、通過上排水管34排出的雨水進入石籠4，石籠4內的雨水達到一定量時，則會以溢流的方式進入雨水花園5；

步驟三、雨水花園5內的雨水達到一定量時，則會以溢流的方式進入市政管網；

步驟四、在降雨後期，降雨量減少，關閉止水閥33，當雨水罐3內的雨水達到一定量時，壓力閥36上自動開啟，雨水直接通過下排水管35排出；

步驟五、通過下排水管35排出的雨水重複所述步驟二和所述步驟三。

具體實施方式：在降雨初期，選擇關閉雨水罐3底部的壓力閥36，開啟雨水罐3上部的止水閥33，小區屋面1雨水經過雨水管2後進入雨水罐3，由上至下依次垂直通過砂石過濾層371、土工布373、卵石過濾層372和鋼絲網374，然後經過分隔板31底部的排水孔311，進入分隔板31的另一側，再由下至上依次垂直通過鋼絲網374、卵石過濾層372、土工布373和砂石過濾層371後經過上排水管34排出；在降雨後期，選擇關閉止水閥33，當雨水罐3中堆積的雨水達到一定量時，壓力閥36會自動開啟，雨水直接通過下排水管35排出。

通過上排水管34或者下排水管35排出的雨水進入石籠4，當石籠4內的雨水堆積到一定量時，雨水自動從溢流口52進入雨水花園5，為雨水花園5內的植物提供灌溉水分，當雨水花園5內的水量過多時，經過過濾淨化的雨水通過溢流井51流入市政管網。

通過對雨水罐3的止水閥33和壓力閥36的關閉和開啟，對初期雨水(很髒)和後期雨水(很乾淨)進行差異化處理，主要是要加強對初期雨水的處理，採用分隔板31將雨水罐3隔開，目的是延長雨水穿行時間以增強過濾效率，然後再進入石籠4和雨水花園5進一步加強淨化作用(這也是為了延長雨水穿行時間，增加雨水蓄存量)，後期雨水很乾淨，故選擇存儲在雨水罐3中便於後期生活使用。

上述實施例僅是對本發明的進一步說明，不構成對本發明的限制。雨水罐3的容積、上排水管34和下排水管35管徑的大小、壓力閥36的閾值可根據小區屋頂面積、降雨量及徑流峰值控制效率等進行設計和計算確定，石籠單元41大小可根據排水溝大小進行調整。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。