一種雨水利用系統及其使用方法
2023-06-06 10:11:41
一種雨水利用系統及其使用方法
【專利摘要】本發明提供了一種雨水利用系統，包括雨水收集儲存系統、雨水處理系統和雨水回用系統，所述雨水收集儲存系統包括導流裝置、屋頂綠化滲透管、雨水收集管和雨水儲水箱，所述雨水處理系統包括屋頂綠化系統和屋頂景觀水池，所述屋頂綠化系統包括土壤和植物，所述植物種植在所述土壤中，所述屋頂景觀水池內種植有水生植物，所述雨水回用系統包括雨水灌溉管道和景觀水池補水管，所述雨水灌溉管道分別與雨水儲水箱和屋頂綠化系統連接，所述景觀水池補水管分別與雨水儲水箱和屋頂景觀水池連接。與現有技術相比，所述雨水利用系統解決了屋頂綠化的用水需求，具有節省土地資源、處理效果好、處理成本低、儲存方便、運行能耗低和水量平衡效果好的特點。
【專利說明】一種雨水利用系統及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水資源利用系統，尤其是一種雨水利用系統及其使用方法。
【背景技術】
[0002]近年我國水資源供需矛盾很嚴重，缺水城市達300多個，其中，北方城市主要是水源型缺水，而南方城市主要是水質型缺水。另一方面，隨著城市化進程加快，城市地表不透水面積增加，地表徑流量增加，洪峰流量增大且時間提前，城市的防災能力減弱，暴雨洪水災害發生的機率有較大的增加，暴露了原有城市排水系統的弊端，反映了原有雨水處置理念與快速城市化進程的不相適應，嚴重幹擾了城市原有水文生態系統，破壞了自然的水文循環過程。雨水綜合利用是根據具體條件，將雨水直接利用和間接利用結合，在技術經濟分析基礎上最大限度地利用雨水。
[0003]目前對雨水的處理主要有以下兩種:一種為通過機械設備處理雨水，通過設備的混凝、沉澱、過濾作用使雨水得到淨化；另外一種為利用人工溼地、景觀水池對雨水進行生態處理使雨水得到淨化。採用機械設備處理雨水的方式由於需要建造一定體量的雨水收集池，利用機械設備作用，會增加建設成本和運行能耗，系統經濟性較差；而採用人工溼地和景觀水池這種生態處理雨水的方法通常需要佔用較大的土地，因此在用地緊張的城市地區也很難實現。因此有必要開發一種佔地小、運行費用低的雨水利用方法。
[0004]在建築屋面上設置景觀是一種新型的建築景觀設計方式。其包括屋頂綠化、屋頂景觀水池等方式。這種設計是在各類建築物、構築物、橋梁(立交橋)等的屋頂、露臺、天台、陽臺等上進行造園，種植樹木花卉，設置水景。在城市建成區地面可綠化用地越來越少，拆遷騰地費用昂貴的背景下屋頂綠化和屋頂景觀水池是很好的改善城市居住環境方法。將這種設計方法與雨水利用系統相結合，是一種經濟可行的雨水利用方式。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種用於屋頂綠化景觀的雨水利用系統及其使用方法，以解決場地條件不足時雨水缺少儲存處理空間以及現有雨水利用系統費用較高的問題。
[0006]為了達到上述目的，本發明提供了一種雨水利用系統，設置於建築物的屋頂上，包括:
[0007]雨水收集儲存系統、雨水處理系統和雨水回用系統，所述雨水收集儲存系統包括導流裝置、屋頂綠化滲透管、雨水收集管和雨水儲水箱，雨水依次經所述導流裝置、屋頂綠化滲透管及雨水收集管匯集到雨水儲水箱中，所述雨水處理系統包括屋頂綠化系統和屋頂景觀水池，所述屋頂綠化系統包括土壤和植物，所述植物種植在所述土壤中，所述屋頂景觀水池內種植有水生植物，所述屋頂綠化滲透管位於所述土壤中，所述雨水收集管位於所述屋頂景觀水池中，所述雨水回用系統包括雨水灌溉管道和景觀水池補水管，所述雨水灌溉管道分別與雨水儲水箱和屋頂綠化系統連接，所述景觀水池補水管分別與雨水儲水箱和屋頂景觀水池連接。
[0008]進一步地，所述植物為草坪或灌木。
[0009]進一步地，所述土壤厚度為30_60cm。
[0010]進一步地，所述屋頂景觀水池的長寬比大於等於2。
[0011]進一步地，所述水生植物為美人蕉或金魚藻。
[0012]進一步地，所述雨水處理系統還包括消毒裝置，所述消毒裝置置於所述雨水儲水箱中。
[0013]進一步地，所述導流裝置為導流渠。
[0014]進一步地，所述雨水灌溉管道上設有灌溉噴頭。
[0015]進一步地，所述雨水利用系統還包括水泵，所述水泵的一端與所述雨水儲水箱連接，所述水泵的另一端分別與所述雨水灌溉管道和景觀水池補水管連接。
[0016]本發明還提供了一種上述雨水利用系統的使用方法，所述雨水利用系統的使用方法包括以下步驟:
[0017]第一步，採用所述導流裝置收集雨水；
[0018]第二步，將收集到的雨水經所述雨水處理系統處理後匯集至所述雨水儲水箱中；
[0019]第三步，採用所述雨水回用系統通過所述雨水儲水箱中收集到的雨水為所述屋頂綠化系統灌溉和屋頂景觀水池補水。
[0020]與現有技術相比，在本發明實施例提供的雨水利用系統中，屋頂綠化和屋頂景觀水池不僅是雨水回用的用水點，也是雨水淨化的處理設施。此外,所述雨水利用系統將雨水利用與屋頂綠化、屋頂景觀水池相結合，解決了屋頂綠化的用水需求，使綠化的用水量與需水量達到平衡，使雨水資源得到充分利用，具有節省土地資源、處理效果好、處理成本低、儲存方便、運行能耗低和水量平衡效果好的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例提供的雨水利用系統的結構示意圖；
[0022]圖2為本發明實施例提供的雨水利用系統的原理圖；
[0023]圖3為本發明實施例提供的雨水利用系統水量平衡圖。
[0024]其中，1:硬化屋面，2:屋頂綠化系統，3:屋頂景觀水池，4:雨水收集管，5:雨水儲水箱，6:雨水灌溉管道，7:灌溉噴頭。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合示意圖對本發明的【具體實施方式】進行更詳細的描述。根據下列描述和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0026]如圖1和圖2所示，本發明實施例提供了一種雨水利用系統，包括雨水收集儲存系統、雨水處理系統和雨水回用系統。
[0027]所述雨水收集儲存系統包括導流裝置、屋頂綠化滲透管、雨水收集管4和雨水儲水箱5，硬化屋面I上的雨水依次經所述導流裝置、屋頂綠化滲透管及雨水收集管4匯集到雨水儲水箱5中，導流裝置並未在圖1中畫出。
[0028]所述雨水處理系統包括屋頂綠化系統2和屋頂景觀水池3，所述屋頂綠化系統2包括土壤和植物，所述植物種植在所述土壤中，所述屋頂綠化滲透管埋在所述土壤中，用於將雨水匯集至屋頂景觀水池3中，並未在圖1中畫出。所述雨水收集管4分別與所述屋頂綠化滲透管和雨水儲水箱5連接，屋頂景觀水池3中多餘的雨水可通過雨水收集管4流至較低平臺上設置的雨水儲水箱5中進行儲存。所述屋頂景觀水池3內種植有水生植物，用於去除氮磷營養物質，對雨水進行二次淨化。屋頂綠化系統2在雨水利用系統中既可作為雨水利用的用水點，為收集的雨水提供了用處，又能夠起到過濾和吸附作用，將雨水中的懸浮固體和有機物去除。
[0029]具體地說，通過屋頂綠化系統2的土壤截流作用和植物根系的吸收作用進行雨水淨化。屋頂景觀水池3既能夠作為雨水利用用水點，又能夠起到沉澱屋面徑流雨水和緩衝雨水徑流的作用。具體地，屋頂景觀水池能夠起到沉澱作用，將雨水中殘餘固體沉澱去除，屋頂景觀水池3中的水生植物可以對雨水中的氮、磷進行處理，使其達標。並且在暴雨時屋頂景觀水池3能夠起到雨水調蓄作用，緩衝屋面雨水徑流，並且屋頂景觀水池3的補水需求也為收集的雨水提供了用途。
[0030]所述雨水回用系統包括雨水灌溉管道6和景觀水池補水管，所述雨水灌溉管道分6別與雨水儲水箱5和屋頂綠化系統2連接，所述景觀水池補水管分別與雨水儲水箱5和屋頂景觀水池2連接，景觀水池補水管並未在圖1中畫出。
[0031]所述植物為草坪或灌木，所述土壤厚度為30-60cm，利用土壤截流作用以及植物的吸收作用可以對雨水進行初步淨化，降低濁度和有機物含量。所述屋頂景觀水池3的長寬比大於等於2，可以對雨水起到沉澱作用，所述水生植物為美人蕉或金魚藻。所述雨水處理系統還包括消毒裝置，所述消毒裝置置於所述雨水儲水箱5中，在本實施例中，消毒裝置為加氯消毒裝置，用於定期對雨水儲水箱5中的水消毒。所述導流裝置為導流渠。所述雨水灌溉管道6上設有灌溉噴頭7，灌溉噴頭7可以噴出雨水以灌溉屋頂綠化系統2中的植物。所述雨水利用系統還包括水泵，所述水泵的一端與所述雨水儲水箱5連接，所述水泵的另一端分別與所述雨水灌溉管道6和景觀水池補水管連接，水泵將雨水儲水箱5中處理後的雨水輸送至屋頂綠化系統2進行澆灌或屋頂景觀水池3進行補水。
[0032]本發明實施例還提供了一種雨水利用系統的使用方法，應用在上述雨水利用系統上，所述雨水利用系統的使用方法包括以下步驟:
[0033]第一步，採用所述導流裝置收集雨水；
[0034]第二步，將收集到的雨水經所述雨水處理系統處理後匯集至所述雨水儲水箱5中；
[0035]第三步，採用所述雨水回用系統通過所述雨水儲水箱中收集到的雨水為所述屋頂綠化系統2灌溉和屋頂景觀水池3補水。
[0036]在本實施例中，降雨在硬化屋面I上得到匯集，並通過坡度進入到面積為200m2的屋頂綠化系統2中。屋頂綠化系統2作為雨水的第一道處理工序，可以利用土壤作用將硬化屋面上匯集雨水中的塵土和雜質進行攔截，經屋頂綠化系統2處理後，雨水濁度可由
10.0lNTU(濁度測定單位)以上降低到5.7NTU，BOD5(五日生化需氧量)可由12.lmg/L降低到3.6mg/L。經過屋頂綠化系統2的雨水進入到長12m寬6m的屋頂景觀水池3中，屋頂景觀水池3中種植有美人蕉、金魚藻，通過水生植物的淨化作用可以有效的去除雨水中的氮和磷，雨水中的總氮和總磷分別降低至3.64mg/L與0.51mg/L,並且屋頂景觀水池3還兼有沉澱處理的作用，雨水濁度可以進一步降低至1.6NTU以下，BOD5可以進一步降低到1.Smg/L以下。屋頂景觀水池3中溢流的雨水進入較低平臺上設置的Im3雨水儲水箱5中，雨水儲水箱5中設置有定期加氯消毒的設置，以防止雨水停留時間過長，微生物進行繁殖。經過屋頂綠化系統2與屋頂景觀水池3處理後的雨水，水質可以達到《城市汙水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920-2002)對城市綠化的要求，此時，利用雨水回用系統即可對屋頂綠化系統2灌溉或對屋頂景觀水池3補水。
[0037]如圖3所示，屋頂水池補水為屋頂景觀水池3的補水需求量，屋頂綠化澆灌為屋頂綠化系統2的澆灌需求量，本發明實施例提供的雨水利用系統收集雨水量大於屋頂景觀水池3的補水需求量和屋頂綠化系統2的澆灌需求量之和，該雨水利用系統在雨水收集量全年各月均可滿足屋頂景觀水池3補水和屋頂綠化系統2灌溉用水的全部水量，並具有良好的水量平衡關係。
[0038]綜上，本發明實施例提供的雨水利用系統通過屋頂綠化系統2和屋頂景觀水池3進行收集與處理。雨水中的雜質可以通過屋頂綠化系統2中土壤截流作用以及屋頂景觀水池3中水生植物的吸收及屋頂景觀水池3的沉澱作用進行去除，去除後的雨水一部分儲存於屋頂景觀水池3當中，另一部分進入雨水儲水箱5，為屋頂綠化系統2提供灌溉用水及屋頂景觀水池3補水，尤其是在晴天時。
[0039]與現有技術相比，在本發明實施例提供的雨水利用系統中，屋頂綠化和屋頂景觀水池不僅是雨水回用的用水點，也是雨水淨化的處理設施。此外,所述雨水利用系統將雨水利用與屋頂綠化、屋頂景觀水池相結合，解決了屋頂綠化的用水需求，使綠化的用水量與需水量達到平衡，使雨水資源得到充分利用，具有節省土地資源、處理效果好、處理成本低、儲存方便、運行能耗低和水量平衡效果好的特點。
[0040]上述僅為本發明的優選實施例而已，並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬【技術領域】的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的範圍內，對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種雨水利用系統，其特徵在於，設置於建築物的屋頂上，包括雨水收集儲存系統、雨水處理系統和雨水回用系統，所述雨水收集儲存系統包括導流裝置、屋頂綠化滲透管、雨水收集管和雨水儲水箱，雨水依次經所述導流裝置、屋頂綠化滲透管及雨水收集管匯集到雨水儲水箱中，所述雨水處理系統包括屋頂綠化系統和屋頂景觀水池，所述屋頂綠化系統包括土壤和植物，所述植物種植在所述土壤中，所述屋頂景觀水池內種植有水生植物，所述屋頂綠化滲透管位於所述土壤中，所述雨水收集管位於所述屋頂景觀水池中，所述雨水回用系統包括雨水灌溉管道和景觀水池補水管，所述雨水灌溉管道分別與雨水儲水箱和屋頂綠化系統連接，所述景觀水池補水管分別與雨水儲水箱和屋頂景觀水池連接。
2.如權利要求1所述的雨水利用系統，其特徵在於，所述植物為草坪或灌木。
3.如權利要求1所述的雨水利用系統，其特徵在於，所述土壤厚度為30-60cm。
4.如權利要求1所述的雨水利用系統，其特徵在於，所述屋頂景觀水池的長寬比大於等於2。
5.如權利要求1所述的雨水利用系統，其特徵在於，所述水生植物為美人蕉或金魚藻。
6.如權利要求1所述的雨水利用系統，其特徵在於，所述雨水處理系統還包括消毒裝置，所述消毒裝置置於所述雨水儲水箱中。
7.如權利要求1所述的雨水利用系統，其特徵在於，所述導流裝置為導流渠。
8.如權利要求1所述的雨水利用系統，其特徵在於，所述雨水灌溉管道上設有灌溉噴頭。
9.如權利要求1所述的雨水利用系統，其特徵在於，所述雨水利用系統還包括水泵，所述水泵的一端與所述雨水儲水箱連接，所述水泵的另一端分別與所述雨水灌溉管道和景觀水池補水管連接。
10.一種雨水利用系統的使用方法，應用在如權利要求1至9任一項所述的雨水利用系統上，其特徵在於，所述雨水利用系統的使用方法包括以下步驟: 第一步，採用所述導流裝置收集雨水； 第二步，將收集到的雨水經所述雨水處理系統處理後匯集至所述雨水儲水箱中； 第三步，採用所述雨水回用系統通過所述雨水儲水箱中收集到的雨水為所述屋頂綠化系統灌溉和屋頂景觀水池補水。
【文檔編號】A01G1/00GK104196179SQ201410422453
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】田煒, 葉少帆, 瞿燕, 夏麟, 李海峰 申請人:上海現代建築設計(集團)有限公司