一种平屋顶雨水调蓄装置及调蓄方法
【专利摘要】本发明公开了一种平屋顶雨水调蓄装置及调蓄方法，该平屋顶雨水调蓄装置包括调蓄管段、连接管段，所述调蓄管段由上至下设置多个调蓄出口，所述连接管段用于将所述调蓄管段与建筑物屋面雨落管相连，所述调蓄管的管径大于建筑物屋面雨落管的管径，在所述调蓄管段的外围设置有围合过滤框。本发明的装置及方法能有效地削减峰值流量，缓解城市内涝，控制初期径流污染，降低合流制溢流污染，提高城市的海绵功能，增加城市发展的可持续性。
【专利说明】一种平屋顶雨水调蓄装置及调蓄方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及室外排水、雨水处理【技术领域】，尤其涉及一种平屋顶雨水调蓄装置及
调蓄方法。
【背景技术】
[0002]随着城市化的快速发展，不透水区域面积迅速增加，阻断了雨水的下渗通道，破坏了雨水的自然循环过程。传统雨水排水系统设计以“快排”为指导思想，结果导致下游排水管道压力增大、合流制溢流(CSO)及内涝频发。特别是在我国，近年来暴雨导致排水管网溢流事件不断发生，合流制溢流污染给水体带来了严重的污染，严重影响了居民生活并带来了巨大的经济损失。因此，传统雨水排水系统已难以适应城市化快速发展的需求。通常引起城市内涝及合流制溢流发生的主要因素并不是水量，而是峰值流量的大小及峰值出现的时间。发达国家针对城市化过程中面临的上述雨水问题，提出了一系列新的雨水管理理念，如低影响开发(LID)、可持续雨水排水系统(SUDS)、水敏感性城市设计(WSUD)、绿色基础设施(GIS)等，这些理念均强调在场地源头通过分散式的设施控制雨水径流，但由于我国城市土地开发强度普遍较高，在一定程度上限制了这些措施的推广应用。为应对这些错综复杂的城市雨水问题，结合我国目前一些城市所面临的开发强度大、场地受限、内涝频发、合流制溢流污染严重等现状问题，调蓄设施越来越多的被用于城市雨水的管理中，调蓄设施作为应对城市内涝和合流制溢流污染的一种有效的方法，在城市雨洪控制利用系统构建和排水内涝防治规划 中占据重要的地位。
[0003]调蓄设施可分为天然调蓄设施和人工调蓄设施，天然调蓄设施往往是自然形成本来就存在的，像坑塘、湿地、河道、湖泊等。人工调蓄设施是经人工设计、建设的各种调蓄设施，如调蓄池、调蓄隧道、下沉式广场、停车场、景观水体、管网调蓄等。由于国内大多数城市建设过程中未采取有效保护措施，结果导致天然调蓄设施被填埋或占用，城市“海绵效应”衰弱或丧失，当自然调蓄由于快速的城市化带来不可避免的破坏时，工程性调蓄将成为城市雨水管理的有效措施之一。工程型的调蓄设施可缓解由于场地开发增加的内涝压力，而工程性调蓄设施往往因占地规模大、投资成本高、用地限制等问题在实际应用中受到限制。我国大中城市屋面面积一般占城市用地的30-60%,城市屋面不仅是一块未被利用的巨大空间资源，同时也是场地开发过程中加剧城市雨水问题的主要贡献者之一。屋顶调蓄处于源头，发挥调蓄的作用更有效，建设成本低，便于维护管理，且可有效利用城市屋顶空间资源。因此，在城市建筑密度较高的老城区或其它高密度开发区域，屋顶调蓄可作为控制城市内?劳及合流制溢流的方法之一。
【发明内容】
[0004]为了解决现有的室外排水系统功能设计单一、忽略综合雨水管理、城市调蓄能力低、逢雨易涝、合流制溢流污染等对人们人身、财产带来的危害及所造成水体的严重污染及对生态环境的破坏，有效地实现对雨水的可控排放、对流量峰值进行削减、减轻城市现状管网的压力，有效的降低城市内涝风险及合流制溢流污染、增加城市的海绵功能、同时对屋面雨水过滤并可与雨水回收利用设施相结合，在一定程度上节约水资源，缓解城市用水紧张。本发明的目的之一是提供一种平屋顶雨水调蓄装置；本发明的目的之二是提供一种平屋顶雨水调蓄方法。
[0005]为达到上述目的一，本发明采用了以下技术方案:
一种平屋顶雨水调蓄装置，包括调蓄管段、连接管段，所述调蓄管段由上至下设置多个调蓄出口，所述连接管段用于将所述调蓄管段与建筑物屋面雨落管相连，所述调蓄管段的管径大于建筑物屋面雨落管的管径；所述调蓄出口为长条状的线型孔或分散的圆形或椭圆形孔。
[0006]在所述调蓄管段的外围设置有围合过滤框，过滤框内装有过滤里赳，过滤填料可以采用砾石、卵石或其它具有过滤效果的物质；所述围合过滤框整体可以为圆形、矩形或甚它形状。
[0007]在所述围合过滤框上设置有配套的框盖，所述框盖通过固定磁锁与围合过滤框衔接，所述固定磁锁设置于所述围合过滤框顶部四周。
[0008]在所述调蓄管段四周设置有固定支架，通过固定支架将调蓄管段与过滤框固定。
[0009]在所述调蓄管段顶部设置有溢流口 ；在所述调蓄管段之上设置有防落叶挡板。
[0010]为达到上述目的二，本发明采用了以下技术方案:
一种平屋顶雨水调蓄方法，其特征在于包括如下步骤:
(I)在建筑物的传统屋面排水管起始端增设一定高度的调蓄管段，所述调蓄管段通过连接管段与建筑物屋面雨落管相连，所述调蓄管段由上至下设置有多个调蓄出口，调蓄管段的管径大于建筑物屋面雨落管的管径，调蓄管段上端为溢流口且配有防落叶挡板。
[0011](2)在调蓄管段外围设置一圈围合过滤框，过滤框中填有过滤填料,过滤框设置有配套的框盖，框盖通过固定磁锁与过滤框衔接。
[0012](3)通过支架将调蓄管段固定在过滤框上。
[0013](4)雨天，围合过滤框对屋顶雨水径流进行初步过滤净化，调蓄管段对屋面雨水的流排放速率进行控制，溢流口将超过屋面调蓄能力的雨水迅速排放。
[0014]本发明平屋顶雨水调蓄装置及调蓄方法的控制过程如下:
屋顶雨水径流首先经过内部填充过滤填料的围合过滤框过滤，然后通过带有调蓄出口的调蓄管段进入雨落管排放。具体流程为:
(I)当降雨初期流量较小时，屋顶径流量小于调蓄管段的过流能力，雨水径流通过外围围合过滤笼过滤后经调蓄管段上调蓄出口正常排放，屋顶不蓄水。
[0015](2)随着降雨强度逐渐增加，屋顶雨水径流流量逐渐增大，当流量大于调蓄管段过流能力时，屋顶开始蓄水，随着屋顶蓄水高度增加，调蓄管段过流断面增加，排水流量也在增加。
[0016](3)当屋顶调蓄水位达到调蓄管段最大调蓄水位时，屋顶雨水径流通过调蓄管段上端溢流口排放。
[0017](4)降雨后期随着雨强减少，屋顶径流流量逐渐减少，当屋顶径流流量小于调蓄管段排放流量时，调蓄水位开始下降，而随着调蓄水位的下降，调蓄管段的有效过水断面减少，排水能力开始减小，直至屋顶雨水径流排空。[0018]通过在以上4个流程的相互转化中，对雨水形成一定的滞、蓄作用，对屋顶雨水径流进行临时滞留，有时也可以对少量的径流进行暂时储存，延迟雨水径流进入相邻下游排水管道的时间，从而延迟峰值出现的时间、降低峰值流量。对于超常规降雨，雨水径流通过屋顶设置的紧急排放口排放，确保屋顶调蓄的安全。
[0019]本发明的有益效果:(I)有效降低城市内涝风险，控制合流制溢流污染，优化管网的排水能力，减轻污水处理厂的负荷，运行管理简单；(2)充分利用潜在的滞蓄空间，增加雨水的收集利用，扩展调蓄的应用范围，推进城市可持续发展；(3)经济高效，调蓄灵活，简单易行；(4)控制初期径流污染及面源污染；(5)稳定管压，降低管道水流带来的噪声，减小潜在冲蚀；(6)提高城市海绵功能，改善了城市水体环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明平屋顶雨水调蓄装置立体效果图。
[0021]图2是本发明平屋顶雨水调蓄装置俯视图。
[0022]图3是图2的A-A剖面图。
[0023]图4是本发明平屋顶雨水调蓄装置应用于屋顶外排水时的俯视图。
[0024]图5是图4的B-B剖面图。
[0025]图6是本发明平屋顶雨水调蓄装置应用于屋顶内排水时的俯视图。
[0026]图7是图6的C-C剖面图。
[0027]图中，1、调蓄管段；2、连接管段；3、溢流口 ；4、防落叶挡板；5、过滤框；6、框盖；7、过滤填料；8、固定支架；9、调蓄出口 ； 10、固定磁锁；11、雨落管；12、屋面；13山墙。
【具体实施方式】
[0028]下面对本实施例结合附图加以详细描述，但本发明的保护范围不受实施例所限。
[0029]如图1-图3所示，一种平屋顶雨水调蓄装置，包括调蓄管段1、连接管段2，所述调蓄管段I由上至下设置有多个调蓄出口 9，所述多个调蓄出口 9是指多级连续的调蓄出口，其开孔率受汇水范围、调蓄高度、管径、排空时间、控制目标等多种因素的影响，所述连接管段2用于将所述调蓄管段I与建筑物屋面雨落管相连，所述调蓄管段I的管径大于建筑物屋面雨落管的管径；连接管段的外径小于雨落管内径。
[0030]在所述调蓄管段I的外围设置有围合过滤框5，过滤框5内装有过滤填料7，所述过滤填料7为具有级配粒径的卵石。
[0031]在所述围合过滤框5上设置有配套的框盖6，所述框盖6通过固定磁锁10与围合过滤框5衔接，所述固定磁锁10设置于所述围合过滤框5顶部四周。
[0032]在所述调蓄管段I四周设置有固定支架8，通过固定支架8将调蓄管段I与过滤框5固定。
[0033]在所述调蓄管段I顶部设置有溢流口 3 ;在所述调蓄管段I之上设置有防落叶挡板4 ；
如图4-图7所示，所述屋顶雨水调蓄装置既可以用于屋顶内排水的情形，也可以用于屋顶外排水的情形。
[0034]一种平屋顶雨水调蓄方法，其特征在于包括如下步骤: (1)在建筑物的传统屋面排水管起始端增设一定高度的调蓄管段1，所述调蓄管段I通过连接管段2与建筑物屋面雨落管相连，所述调蓄管段I由上至下设置有多个调蓄出口 9，调蓄管段I的管径大于建筑物屋面雨落管的管径，调蓄管段I上端为溢流口 3且配有防落叶挡板4 ；
(2)在调蓄管段I外围设置一圈围合过滤框5，过滤框5中填有过滤填料7，所述过滤填料7为具有级配粒径的卵石，过滤框5设置有配套的框盖6，框盖6通过固定磁锁10与过滤框5衔接；
(3)通过支架8将调蓄管段I固定在过滤框5上；
(4)雨天，围合过滤框5对屋顶雨水径流进行初步过滤净化，调蓄管段I对屋面雨水的流排放速率进行控制，溢流口 3将超过屋面调蓄能力的雨水迅速排放。
[0035]本发明平屋顶雨水调蓄装置及调蓄方法的控制过程如下:
屋顶雨水径流首先经过内部填充过滤填料7的围合过滤框5过滤，然后通过带有调蓄出口 9的调蓄管段I进入雨落管排放。具体流程为:
(O当降雨初期流量较小时，屋顶径流量小于调蓄管段I的过流能力，雨水径流通过外围围合过滤笼5过滤后经调蓄管段I上调蓄出口 9正常排放，屋顶不蓄水。
[0036](2)随着降雨强度逐渐增加，屋顶雨水径流流量逐渐增大，当流量大于调蓄管段I过流能力时，屋顶开始蓄水，随着屋顶蓄水高度增加，调蓄管段I过流断面增加，排水流量也在增加。
[0037](3)当屋顶调蓄水位达到调蓄管段最大调蓄水位时，屋顶雨水径流通过调蓄管段I上端溢流口 3排放。
[0038](4)降雨后期随着雨强减少，屋顶径流流量逐渐减少，当屋顶径流流量小于调蓄管段I排放流量时，调蓄水位开始下降，而随着调蓄水位的下降，调蓄管段I的有效过水断面减少，排水能力开始减小，直至屋顶雨水径流排空。
[0039]通过在以上4个流程的相互转化中，对雨水形成一定的滞、蓄作用，对屋顶雨水径流进行临时滞留，有时也可以对少量的径流进行暂时储存，延迟雨水径流进入相邻下游排水管道的时间，从而降低峰值流量。对于超常规降雨，雨水径流通过屋顶设置的紧急排放口排放，确保屋顶调蓄的安全。
【权利要求】
1.一种平屋顶雨水调蓄装置，其特征在于包括调蓄管段(I)、连接管段(2)，所述调蓄管段(I)由上至下设置多个调蓄出口(9)，所述连接管段(2)用于将所述调蓄管段(I)与建筑物屋面雨落管相连，所述调蓄管段(I)的管径大于建筑物屋面雨落管的管径。
2.根据权利要求1所述的平屋顶雨水调蓄装置，其特征在于:在所述调蓄管段(I)的外围设置有围合过滤框(5),过滤框(5)内装有过滤填料(7)。
3.根据权利要求2所述的屋顶雨水调蓄装置，其特征在于:在所述围合过滤框(5)上设置有配套的框盖(6)，所述框盖(6)通过固定磁锁(10)与围合过滤框(5)衔接，所述固定磁锁(10)设置于所述围合过滤框(5)顶部四周。
4.根据权利要求3所述的屋顶雨水调蓄装置，其特征在于:在所述调蓄管段(I)四周设置有固定支架(8),通过固定支架(8)将调蓄管段(I)与过滤框(5)固定。
5.根据权利要求1所述的屋顶雨水调蓄装置，其特征在于:在所述调蓄管段(I)顶部设置有溢流口(3)。
6.根据权利要求5所述的屋顶雨水调蓄装置，其特征在于:在所述调蓄管段(I)之上设置有防落叶挡板(4)。
7.一种屋顶雨水调蓄方法，其特征在于包括如下步骤: (1)在建筑物的传统屋面排水管起始端增设一定高度的调蓄管段(1)，所述调蓄管段(I)通过连接管段(2)与建筑物屋面雨落管相连，所述调蓄管段(I)由上至下设置多个调蓄出口(9)，调蓄管段(I)的管径大于建筑物屋面雨落管的管径，调蓄管段(I)上端为溢流口(3)且配有防落叶挡板(4); (2)在调蓄管段(I)外围设置一圈围合过滤框(5)，过滤框(5)中填有过滤填料(7)，过滤框(5)设置有配套的框盖(6)，框盖(6)通过固定磁锁(10)与过滤框(5)衔接； (3 )通过支架(8 )将调蓄管段(I)固定在过滤框(5 )上； (4)雨天，围合过滤框(5)对屋顶雨水径流进行初步过滤净化，调蓄管段(I)对屋面雨水的流排放速率进行控制，溢流口(3)将超过屋面调蓄能力的雨水迅速排放。
【文档编号】E03B3/02GK104005523SQ201410262803
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王建龙, 黄涛, 车伍, 李俊奇 申请人:北京建筑大学