一种海绵城市雨水处理系统

技术领域

本发明属于海绵城市技术领域，具体涉及一种海绵城市雨水处理系统。

背景技术

现海绵城市对雨水的收集再利用主要是将水泥路面的雨水引导至下水管路进行过滤收集于存储腔内，另一方面是通过绿化地带的土壤进行吸水维持绿化实现平衡，但是随着城市建筑的增多，城市与绿化面积占比在逐渐缩小，并且在大雨或急雨时，绿化地带的吸水速率难以与降雨速度相匹配，使得海绵城市对雨水的收集效果差，而在大雨或急雨的情况下，只能依赖于地下管道引流收集，但海绵城市每个区域地下管道的雨水容纳量是固定的，当城市某一区域降雨量大导致该区域地下管道容纳饱和时，雨水会在地面积存，不仅会影响道路的正常通行，而且当绿化区积存的雨水向外溢出时，还会造成绿化区地表径流，造成雨水资源浪费。

发明内容

针对现有海绵城市雨水收集存在的缺陷和问题，本发明提供一种海绵城市雨水处理系统，该雨水处理系统结构独特，设计巧妙，不仅能够有效解决现有海绵城市雨水收集效果差的问题，还能够有效提高海绵城市建设绿化平衡雨水利用效果。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种海绵城市雨水处理系统，包括以城市区域为基础规划设置的多个蓄水湿地地下渗流区，各所述地下渗流区之间通过引流管连接有公共的平衡补给单元，各所述地下渗流区内的地下排水通道通过管道连接多个发散式渗流单元，发散式渗流单元包括常压发散式渗流子单元，常压发散式渗流子单元包括与地下渗流区的地下排水通道连通的地下基坑，地下基坑顶部封装有封盖；所述地下基坑内沿不同方向向外钻设有深孔，深孔内匹配套装有渗流管道，渗流管道的侧壁设有渗流孔；平衡补给单元包括在城市区域低洼处地面向下挖设的暗道，暗道内匹配安装有顶端为敞口的暗箱，暗箱内部空间从上至下分隔为上腔室、中腔室和下腔室，上腔室内套装有折叠且封闭的土工膜层，且上腔室与中腔室连通；所述中腔室内并列安装有至少两组平衡阀组，各平衡阀组的下端向下延伸进下腔室内，并分别与对应渗流区的引流管末端连通，且各平衡阀组顶端的溢流口位置高度均高于与连接的发散式渗流单元。

进一步的，各所述地下渗流区内的地下排水通道侧向向外连接有主干管道，所述地下基坑侧向向外连接有支干管道，支干管道另一端与对应地下渗流区内的主干管道连通。

进一步的，主干管道、支干管道和引流管均埋设在地下。

进一步的，在地面向下开挖沟槽形成暗道，暗道内砌筑有支撑部分，所述暗箱匹配安装在支撑部分上。

进一步的，所述土工膜层包括水袋结构状土工膜本体，上腔室内设有环状水袋固定座，水袋固定座外侧壁与四周上腔室内侧壁密封连接，水袋固定座的顶部沿圆周设有安装槽，土工膜本体的敞口端匹配套装在安装槽内，与水袋固定座配合将上腔室密封分隔为上下两部分。

进一步的，暗箱左右两侧顶端铰接挡板，且两挡板铰接轴上均匹配设有复位扭簧，复位扭簧在自然状态下会驱使两挡板绕铰接端相向朝下翻转，将暗箱顶端敞口遮挡。

进一步的，所述平衡补给单元暗箱安装高度低于城市地平面高度。

进一步的，所述发散式渗流单元还包括与地下排水通道连通的增压发散式渗流子单元，增压发散式渗流子单元包括与地下渗流区1的地下排水通道连通的增压地下基坑，地下基坑顶部封装有封盖，且增压地下基坑也位于地下排水通道下方；所述增压地下基坑的封盖上匹配安装有活塞增压装置。

进一步的，所述活塞增压装置包括沿竖向安装在增压地下基坑封盖上的活塞筒，活塞筒内部活塞腔向下管过封盖与增压地下基坑连通，活塞筒一侧底端设有与活塞筒内部连通的安装孔，并匹配安装有单向抽气阀门，单向抽气阀的抽气端向外设置并连接有抽气管，抽气管另一端向上延伸出地面；安装孔上方的活塞筒内匹配安装有活塞，活塞上端面匹配连接有活塞杆，活塞杆另一端向上延伸出活塞筒，并传动连接有驱动机构，驱动机构能够通过活塞杆驱使活塞在安装孔上方的活塞桶内上下往复移动。

本发明的有益效果：本发明提供的一种海绵城市雨水处理系统包括以城市区域为基础规划设置的多个蓄水湿地地下渗流区，各所述渗流区内的地下排水通道通过管道连接多个发散式渗流单元，用于在降雨期间对雨水进行收集存储，以供城市绿化土壤渗流吸收；各地下渗流区之间通过引流管连接有公共的平衡补给单元，实现对多个地下渗流区之间的雨水资源调配，当某地下渗流区雨水容纳饱和，无法对雨水进行收集存储时，通过平衡补给单元能够利用周边其他地下渗流区吸收多余的雨水，实现多个渗流区域的相互补偿形；平衡补给单元内设有土工膜层，土工膜层包括水袋结构状土工膜本体，土工膜层将平衡补给单元上腔室密封分隔为上下两部分，当同一平衡补给单元所连接的全部地下渗流区雨水容纳饱和后，经引流管排入平衡补给单元中腔室的雨水在将中腔室淹没后会直接涌入上腔室内，将折叠状态的土工膜层向上撑开，形成独立的雨水收集单元，从而利用城市区域低洼处存储雨水，且由于雨水是存积在展开的土工膜层内，没有与地表接触，从而给不会造成地表径流，使雨水资源能够进行有效的利用，从而不仅有效解决了现有海绵城市雨水收集效果差的问题，还有效提高海绵城市建设绿化平衡雨水利用效果。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明地下渗流区发散式渗流单元分布示意图。

图3是本发明常压发散式渗流子单元结构示意图。

图4是本发明平衡补给单元结构示意图。

图5是本发明土工膜层蓄水展开示意图。

图6是本发明增压发散式渗流子单元结构示意图。

图7是本发明驱动机构结构示意。

图8是本发明引流管沉降口设置位置示意图。

图9是本发明平衡阀组结构示意图。

图10是本发明阀套管展开示意图。

图中标号：1为地下渗流区，2为平衡补给单元，21为暗道，22为暗箱，221为上腔室，222为中腔室，223为下腔室，23为平衡阀组，231为中心阀管，2311为动力腔，2312为排水腔，232为排水孔，233为阀套管，234为阀孔，235为电机，236为驱动齿轮，3为发散式渗流单元，31为常压发散式渗流子单元，311为地下基坑，312为封盖，32为增压发散式渗流子单元，321为增压地下基坑，322为活塞筒，323为单向抽气阀门，324为抽气管，325为活塞，326为活塞杆，331为安装板，332为支腿，333为驱动盘，334为驱动电机，335为驱动杆， 41为支干管道，42为主干管道，43为引流管，5为渗流管道，51为渗流孔，6为土工膜层，61为土工膜本体，62为水袋固定座，63为安装槽。

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。

实施例1

针对上述背景技术中的问题，本实施提供一种海绵城市雨水处理系统，该系统结构独特，设计巧妙，如图1-7所示，包括以城市区域为基础规划设置的多个蓄水湿地地下渗流区1，各所述渗流区内的地下排水通道通过管道连接多个发散式渗流单元3，用于在降雨期间对雨水进行收集存储，以供城市绿化土壤渗流吸收；各地下渗流区1之间通过引流管43连接有公共的平衡补给单元2，实现对多个地下渗流区之间的雨水资源调配，当某地下渗流区雨水容纳饱和，无法对雨水进行收集存储时，通过平衡补给单元2能够利用周边其他地下渗流区吸收多余的雨水，实现多个渗流区域的相互补偿形。

发散式渗流单元3包括常压发散式渗流子单元31，常压发散式渗流子单元31包括与地下渗流区1的地下排水通道连通的地下基坑311，地下基坑顶部封装有封盖312，且地下基坑311位于地下排水通道下方，下雨落至地面的雨水会流入对应地下渗流区1内的地下排水通道内，并经地下排水通道流入地下基坑311内，具体地：

各所述地下渗流区内的地下排水通道侧向向外连接有主干管道4，地下基坑侧向向外连接有支干管道41，支干管道41另一端与对应地下渗流区内的主干管道42连通，从而当地面降雨时，流入地下排水通道的雨水会经主干管道与支干管道分流进地下渗流区1内多个地下基坑311内进行存储，防止雨水在地面积存，影响道路的正常通行。

进一步的，主干管道、支干管道和引流管均埋设在地下。

地下基坑内沿不同方向向外钻设有深孔，深孔内匹配套装有渗流管道5，渗流管道5的侧壁设有渗流孔51，流入地下基坑存积的雨水会经过渗流管道渗入地下基坑周围的土壤中，维持绿化实现平衡，渗流管道上的渗流孔能够在雨水渗流时增加与土壤层之间的毛细渗透性，提高渗流效果。

平衡补给单元2包括在城市区域低洼处地面向下挖设的暗道21，暗道21内匹配安装有顶端为敞口的暗箱22，暗箱22高度低于城市地平面高度；暗道的设置方式有多种，例如：在地面向下开挖沟槽形成暗道，暗道内砌筑有支撑部分，暗箱匹配安装在支撑部分上。

暗箱22内部空间从上至下分隔为上腔室221、中腔室222和下腔室223，上腔室221内套装有折叠且封闭的土工膜层6，且上腔室221与中腔室222连通，当向上腔室内注入雨水时，雨水会灌入折叠状态的土工膜层内，将折叠状态的土工膜层向上撑开，具体地：

土工膜层6包括水袋结构状土工膜本体61，上腔室内设有环状水袋固定座62，水袋固定座外侧壁与四周上腔室内侧壁密封连接，水袋固定座的顶部沿圆周设有安装槽63，土工膜本体的敞口端匹配套装在安装槽内，与水袋固定座配合将上腔室密封分隔为上下两部分，当向上腔室内注入雨水时，雨水会灌入折叠状态的土工膜层内，将折叠状态的土工膜层向上撑开，从而利用城市区域低洼处存储雨水，且由于雨水是存积在展开的土工膜层内，没有与地表接触，从而给不会造成地表径流，使雨水资源能够进行有效的利用。

中腔室222内并列安装有至少两组平衡阀组23，各平衡阀组23的下端向下延伸进下腔室223内，并分别与对应渗流区的引流管43末端连通，且各平衡阀组顶端的溢流口位置高度均高于与连接的发散式渗流单元，在使用时，当城市某一区域降雨过大，该区域地下渗流区各发散式渗流单元的地下基坑雨水容纳饱和后，由于平衡补给单元是设置在城市区域低洼处，各平衡阀组顶端的溢流口位置高度均高于与连接的发散式渗流单元，从而在地下基坑雨水容纳饱和后，雨水会经地下排水通道与引流管通过平衡阀组排入与之连接的平衡补给单元的中腔室内，当中腔室内雨水液面淹没其他平衡阀组时，雨水会通过所淹没的平衡阀组，排入与所淹没平衡阀组相连接的地下渗流区1内存储，实现雨水资源的合理调配和利用，并且由于各平衡阀组顶端的溢流口位置高度均高于与连接的发散式渗流单元，从而只有当某区域雨量大且主渗流区域无法吸纳时，才会通过平衡补给单元向其他渗流区域渗流；并且当同一平衡补给单元所连接的全部地下渗流区1雨水容纳饱和后，由于暗箱高度低于城市地平面高度，从而经引流管排入平衡补给单元中腔室的雨水在中腔室淹没后会直接涌入上腔室内，将折叠状态的土工膜层向上撑开，形成独立的雨水收集单元，从而利用城市区域低洼处存储雨水，且由于雨水是存积在展开的土工膜层内，没有与地表接触，从而给不会造成地表径流，使雨水资源能够进行有效的利用，从而不仅有效解决了现有海绵城市雨水收集效果差的问题，还有效提高海绵城市建设绿化平衡雨水利用效果。

进一步的，发散式渗流单元31还包括与地下排水通道连通的增压发散式渗流子单元32，增压发散式渗流子单元包括与地下渗流区1的地下排水通道连通的增压地下基坑321，地下基坑顶部封装有封盖，且增压地下基坑位于地下排水通道下方，降雨落至地面的雨水会在经地下排水通道流入地下基坑311内时，也会同步流入增压地下基坑内，具体地：增压地下基坑侧向向外也连接有支干管道41，支干管道另一端与对应地下渗流区内的主干管道连通，从而当地面降雨时，流入地下排水通道的雨水会经主干管道与支干管道分流进地下渗流区1内多个地下基坑311内进行存储，防止雨水在地面积存，影响道路的正常通行。

增压地下基坑321的封盖上匹配安装有活塞增压装置，活塞增压装置包括沿竖向安装在增压地下基坑封盖上的活塞筒322，活塞筒322内部活塞腔向下穿过封盖与增压地下基坑321连通，活塞筒322一侧底端设有与活塞筒内部连通的安装孔，并匹配安装有单向抽气阀323，单向抽气阀323的抽气端向外设置并连接有抽气管324，抽气管另一端向上延伸出地面；安装孔上方的活塞筒内匹配安装有活塞325，活塞上端面匹配连接有活塞杆326，活塞杆326另一端向上延伸出活塞筒322，并传动连接有驱动机构，驱动机构能够通过活塞杆驱使活塞在安装孔上方的活塞桶内上下往复移动。

驱动机构包括设置在活塞筒一侧上方的安装板331，安装板331两侧设有支腿332，并与顶盖固定连接，安装板上转动安装有驱动盘333，驱动盘333传动连接有驱动电机334，驱动盘334朝向活塞筒的一侧转动安装有驱动杆335，驱动杆的底端与活塞杆顶端铰接，当驱动电机驱使驱动盘转动时，驱动盘会通过驱动杆推拉活塞杆带动活塞往复移动，当活塞上移动时，活塞下方的活塞筒空间会产生负压驱使活塞筒上的单向抽气阀开启抽取外界空气，当活塞下移时会将活塞下方活塞筒内空气压入增压地下基坑内，向增压地下基坑内的雨水增压，将雨水被动压入增压地下基坑的渗流管内，从而增加雨水与地层渗流的效率和效果。

进一步的，每根连接增压地下基坑的支干管道上均设有一个单向排液阀，支干管道内的雨水能够通过单向排液阀进入增压地下基坑内，当通过活塞增压装置向增压地下基坑内增压时，气压会直接压迫雨水进入渗流管内，能够有效避免雨水沿支干管道反流的问题发生。

更进一步的，如图8所示，主干管道42与暗箱22之间的引流管43管底设有沉降口431，沉降口外侧的引流管上密封对接安装有存泥盒5，存泥盒通过沉降口与引流管内部连通，当雨水经引流管流入暗箱22或主干管道42内时，雨水中的固体颗粒物会因重力沉降在引流管道的底部，并在雨水的冲击下跟随雨水沿引流管道移动，当固体颗粒物经过沉降口时，会自动穿过沉降口落至存泥盒中，从而能够有效避免引流管道、平衡阀组发生堵塞。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于平衡阀组结构不同，如图9和图10所示，平衡阀组包括沿竖向安装在中腔室222内的中心阀管231，中心阀管的顶端封堵，底端相向延伸进下腔室223内，并与对应渗流区的引流管43末端连通，且中腔室222内的中心阀管上设有排水孔组，排水孔组上方的中心阀管内匹配安装有封堵板232，封堵板将中心阀管内部从上至下密封分割为上动力腔2311和下排水腔2312，上动力腔内匹配安装有动力组件，排水孔组包括沿竖向间隔设置的多个与下排水腔连通的排水孔232，用于充当溢流口，且位于最下侧排水孔的高度均高于与连接的发散式渗流单元，中腔室222内的中心阀管上匹配转动套装有阀套管233，阀套管的内环壁将中心阀管的排水孔组封堵，且阀套管的顶端内环壁嵌装有齿圈，齿圈与动力组件啮合传动连接，通过动力组件能够驱使阀套管定角度转动，具体地：

动力组件包括沿竖向安装在动力腔内的电机，电机的电机转轴上匹配安装有驱动齿轮，驱动齿轮一侧向管过中心阀管与阀套管顶端齿圈啮合，电机为无线控制电机或有线控制电机，有线控制电机的控制线延密封延伸出底面，并连接控制器，无线控制电机直接无线连接控制器，通过控制器能够控制电机的启闭及转动角度，当电机驱使驱动齿轮转动时会带动阀套管同步转动。

阀套管233的外环壁上沿竖向间隔设有多个阀孔234，阀孔数量及高度位置与排水孔的数量及高度位置相对应，且阀孔沿单圈螺旋方向间隔分布，从而阀套管转动时每次仅有一个阀孔能够与对应排水孔重叠。

在使用时通过控制器控制阀套管转动能够根据需求调节平衡阀组排水口的位置高度，从而控制连接同一暗箱的各地下渗流区1的补偿优先等级，当雨水经渗流管排入暗箱的中腔室内后，雨水会按所设的优先等级，首先流入优先等级高的地下渗流区1内存储，即排入暗箱的中腔室内的雨水会首先通过排水孔最低的平衡阀组流入与之连通的地下渗流区1内存储，从而能够根据城市不同区域实际需求实现对雨水资源的合理调配和利用。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。