拱形雨水收集腔室的制作方法

本实用新型涉及雨水收集技术领域，具体涉及一种拱形雨水收集腔室。

背景技术：

雨水内涝是中国城镇普遍存在的现象，严重影响居民交通、生活、财产与卫生安全。因此，有效地收集与储存雨水将大大地减少雨水对城镇市政排水系统的压力，从根本上减少与消除雨水过多造成的城镇内涝。

将所述雨水收集储存装置铺设在道路、停车场与绿化带地下，用于收集储存雨水是一个很实用的方法。所收集的雨水能够在暴雨过后可控地排入城市排水系统，有效地调节市政排水管网的压力；经土工布过滤后渗入底下，有效地净化与补充地下水；也可以储存再利用，用于浇灌植物、清洗车辆，或冲洗厕所以便提高水资源的利用率。

复合材料制成的方型储水模块多年前已经得到了广泛应用，例如，在北美被广泛地应用于收集与储存雨水，目前中国的工程实践中仍然采用这种复合材料方型储水模块进行雨水的收集与储存。所述方型储水模块存在以下不足：首先，材料利用率低；其次，空间储水率低；第三，承载力低；第四，后期清理维护困难。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提出了一种拱形雨水收集腔室，其对拱形腔室的结构进行了合理优化，对拱形腔室的腔壁进行了局部加强，增强了拱形腔室的承载力，拱形腔室做成顶部分离式且两个半腔室采用凹凸耦合进行连接，在结构上满足制造、储存和搬运的要求且实际操作中各个独立的拱形腔室之间能够相嵌连接从而能够实现快速拼接，通过合理的结构设计提供不同容量的腔室尺寸以便适应不同的工程储水容量的需求，既简单又方便。

本实用新型的技术方案如下：

一种拱形雨水收集腔室，其包括拱形腔室和底缘板，所述拱形腔室具有腔壁和敞开的底部，所述底缘板设置在腔壁的底端外侧，所述腔室的两端开口设有端盖且至少一端的端盖上带有管孔，所述腔室的底部跨度为W，所述腔室高度为H，所述拱形腔室具有圆弧与椭圆弧相结合的拱形截面，上部为圆弧，下部为椭圆弧，且所述拱形截面具有连续的拱轴线；所述拱形腔室的腔壁为由波峰与波谷交替组成的波纹状结构，所述波纹状结构从所述腔室顶部中心线处沿着所述拱轴线延伸至腔壁底端，所述波纹状结构沿着与所述拱轴线所在平面垂直的所述腔室的中心线方向均匀分布；所述腔壁的波谷从1/2腔室高度处逐渐沿着内侧向下加深形成加强柱。

优选地，所述拱形腔室的圆弧曲线和椭圆弧曲线在所述腔室高度H方向上的比例为0.5-1，且整个拱形腔室的截面均具有连续的拱轴线。

优选地，所述腔壁在处于腔室高度H的1/2处开始从圆弧过渡到椭圆弧。

优选地，所述腔壁在处于1/2腔室高度处，逐步加深各波谷处的波纹使其从所述腔壁处于1/2腔室高度处沿内侧延伸至所述腔壁的底端。

优选地，所述拱形腔室在保持圆弧与椭圆弧组合形成的拱轴线不变的基础上，所述腔壁的底端能够垂直向下延伸以便增加腔室深度与储水断面。

优选地，所述拱形腔室的数量至少为两个，所述各个拱形腔室的两端能够彼此相嵌连接。

优选地，所述拱形腔室的底部跨度W与腔室高度H的比例为1.5-1.7。

优选地，所述拱形腔室包括第一腔壁和第二腔壁，所述第一腔壁和第二腔壁相互分离且分别呈对称的半拱形腔壁，所述第一腔壁和第二腔壁在拱形腔室的拱顶最高点处连接成一个整体。

优选地，所述第一腔壁在腔室顶部沿纵向中心线处设置有与所述第一腔壁一体成型的第一连接结构，所述第二腔壁在腔室顶部沿纵向中心线处设置有所述第二腔壁一体成型的第二连接结构，所述第一腔壁和所述第二腔壁通过凹凸耦合连接。

优选地，所述波纹状结构中波峰的高度等于波谷的高度，所述波谷结构的中心线e-e与斜边f-f的夹角α为25度。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型中的拱形雨水收集腔室，其中拱形腔室埋入地表以下，其配置用于接收、储存与消散雨水。拱形腔室腔壁为波纹状结构，各个独立腔室能够彼此相互嵌入连接，腔室两端开口端盖进行封闭且至少一个端盖上带有管孔，腔室可以跟据需要设置侧壁连接孔和顶部观测孔。另外，拱形腔室能够由两个分开浇注的对称的半腔室在顶部连接而成，进一步拱形腔室在保持圆弧与椭圆弧组合形成的拱轴线不变的基础上，腔壁底端能够垂直向下延伸以便增加腔室深度与储水断面。本实用新型的拱形雨水收集腔室具有蓄水空间大，空间利用率高，承载力高，制造成本低，施工方便以及后期清理维护方便等优点。

附图说明

以下结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细描述。

图1是根据本实用新型的拱形雨水收集腔室的结构示意图。

图2是根据本实用新型的拱形雨水收集腔室的拱形腔室横截面积示意图。

图3是根据本实用新型的拱形雨水收集腔室的拱形腔室的腔壁结构示意图。

图4a是根据本实用新型的拱形雨水收集腔室在腔室高度H的1/2高度以上3a-3a处腔壁截面示意图。

图4b是根据本实用新型的拱形雨水收集腔室的在腔室高度的1/4高度3b-3b处腔壁截面示意图。

图4c是根据本实用新型的拱形雨水收集腔室的接近腔壁底端的3c-3c处腔壁截面示意图。

图5是根据本实用新型的拱形雨水收集腔室的所述第一腔壁和第二腔壁在顶部凹凸耦合连接的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型的实施例，如图1所示的拱形雨水收集腔室的拱形腔室为顶部分离式结构，顶部分离式拱形雨水收集腔室10包括拱形腔室30和底缘板5，拱形腔室30具有腔壁20和敞开的底部，底缘板5设置在腔壁底端外侧，腔室20两端具有开口，开口采用端盖进行封闭且至少一端的端盖上设置有管孔，其中拱形腔室的底部跨度为W，腔室高度为H，顶部分离式拱形雨水收集腔室10埋设在地表以下用于接收、储存与消散雨水。

拱形腔室30具有圆弧1与椭圆弧2相结合的拱形截面且拱形截面具有连续的拱轴线。

优选地，拱形腔室30的圆弧曲线和椭圆弧曲线在所述腔室高度H方向上的比例为0.5-1且整个拱形腔室截面具有连续的拱轴线。

优选地，在腔壁20上处于腔室高度H的1/2处，从圆弧1过渡到椭圆弧2。

拱形腔室30的腔壁20为由波峰3与波谷4交替组成的波纹状结构，波纹状结构从腔室30顶部中心线处沿着拱轴线延伸至腔壁20底端，且波纹状结构沿着与拱轴线垂直的腔室的中心线d-d方向均匀分布。

优选地，波纹状结构中波峰的高度等于波谷的高度且波峰和波谷的结构为梯形。

优选地，波谷结构的中心线e-e与斜边f-f的夹角α为25度。

拱形腔室30包括第一腔壁301和第二腔壁302，第一腔壁301和第二腔壁302相互连接，即顶部分离式拱形雨水收集腔室10由两个相互分离且完全对称的半拱形腔壁在拱形腔室30沿着CC线的拱顶最高点处连接成一个整体。

优选地，在腔壁30处于1/2腔室高度处，即从圆弧1过渡到椭圆弧2处，开始逐步加深各波谷4处的波纹使其从腔壁处于1/2腔室高度处向内侧延伸至腔壁20底端，例如，腔室内壁上的波谷4从1/2高度处逐渐沿着内侧向下加深形成加强柱6。

替代地，腔壁20内侧波谷处从高度为1/2处至腔壁底端具有第一加强结构，例如加强柱。优选地，第一加强结构由上至下尺寸逐渐增大。优选地，第一加强结构朝向拱形腔室截面椭圆主轴方向的一侧为直边。进一步，腔壁外侧所述波谷处从高度为拱形腔室高度的1/2处至腔壁底端具有逐渐向外侧变深的所形成的第二加强结构，例如加强板。优选地，第二加强结构由上至下尺寸逐渐增大，第二加强结构朝向拱形腔室外部的一侧为弧形结构，第二加强结构的外部边界与相邻波峰的外侧一致。

优选地，拱形腔室30为由塑料制成，例如，聚丙烯。

优选地，拱形腔室30为注塑成型。

优选地，拱形腔室30为金属或者混凝土材料。

优选地，拱形腔室30通过浇注成型。

优选地，顶部分离式拱形雨水收集腔室10包括多个单独拱形腔室30，各个单独腔室的两端能够相嵌连接。

优选地，拱形腔室30底部跨度与腔室高度的比例为1.5-1.7。

优选地，第一腔壁301和第二腔壁302通过耦合连接，例如，凹凸耦合连接。

进一步，第一腔壁301在腔室顶部沿纵向中心线处设置有第一连接结构303，第二腔壁在腔室顶部沿纵向中心线处设置有第二连接结构304，如图5所示。

第一连接结构303和第二连接结构304为板状结构，第一连接结构303和第二连接结构304分别与第一腔壁301和第二腔壁302一体成型，板状结构的尺寸等于第一腔壁301或第二腔壁302沿腔室顶部纵向中心线处剖面的尺寸。

优选地，第一连接结构303上设置有均匀布置的凸栓7与凹孔8，第二连接结构304上设置有均匀布置的凸栓7与凹孔8，且第一连接结构的凸栓7与第二连接结构上的凹孔8相对应，凸栓7和凹孔8进行耦合连接，从而将两个分离的半腔室在腔室顶部沿纵向中心线处连接拼装成一个整体腔室。

优选地，拱形雨水收集腔室10的腔壁20能够在保持圆弧1与椭圆弧2组合曲线不变的基础上垂直向下延伸，以便增加腔室深度与储水断面。

进一步，顶部分离式拱形雨水收集腔室10的腔壁20能够在保持圆弧1与椭圆弧2组合曲线不变时，沿着腔壁20的底端垂直向下延伸，以便改变W/H的比例从而实现不同高度、不同承载强度和不同储水容积的拱形腔室。

优选地，腔室可以跟据需要设置侧壁连接孔和顶部观测孔。

如图1至5所示，本实用新型中采用了圆弧1与椭圆2相结合的拱形腔室结构，当拱形腔室的结构外型与合理的拱轴线重合时，各拱截面上仅受轴向力不会产生弯矩和剪力。优选地，本实用新型中的拱形腔室结构的横截面采用小于半椭圆形的截面。优选地，腔室的宽W与腔室的高度H的合理比例在1-2之间，且腔室高度H与椭圆的主轴全长L的比例在44％-48％之间。所述拱形腔室的腔壁从腔室顶部至1/2腔室高度为圆弧曲面，如图2所示，腔室的竖轴与椭圆的主轴重合，此时W/H＝1.6，H/W＝0.45。本实用新型对拱形腔室的结构进行了合理地优化，能够广泛应用在工程实际中，其具有用料省、自重轻、跨度大等优点。

拱形腔室30上部主要承受来自上方的竖向压力，而圆弧状的腔壁20配置用于将所承受的力转化为水平力，通过腔室壁以外回填材料，例如，土或碎石，来承担。另一部分竖向压力沿腔壁向下传递，因此腔室的两侧腔壁除了承受腔室外回填材料所施加的水平方向的侧压力以外，还承受从上方传下来的的轴向压力，因此腔室两侧的腔壁的结构强度就很重要。本实用新型中的圆弧1与椭圆弧2组合成的具有连续光滑腔壁拱轴线的腔壁20是合理的受力载体。本实用新型中采用波纹状腔壁的同时，将加强波纹向腔室内侧延伸，优选地，在腔壁处于1/2腔室高度处，即从圆弧过渡到椭圆弧处，逐步向内侧加深各波谷使其从腔壁处于1/2腔室高度处延伸至腔壁底端6，如图1所示。横截面积逐步增大的波谷使得局部腔壁加强从而形成了有效地竖向与侧向支撑，有效地加强了腔壁抵抗沿着深度方向逐步增大的侧向土压力与上部传下来的的轴向压力，大大增加了腔室的强度从而增加承载力。同时设置底缘板5以便增强腔室底部的摩擦力与腔室整体的稳定性。

为了充分利用空间，最大化地提高储水率，需要在满足承载要求下制造单位长度具有更大体积容量的储水腔室，大的腔室需要大型的注塑成型机械从而大大增加了制造成本，另外大的腔室增加了腔室内部的空余空间，在储存与运输方面都不经济。大的腔室意味着重量大这样给人工搬运与现场安装都增加难度与成本。综上，本实用新型把整体的腔室分成了两个完全对等的相同半腔室，两个半腔室在顶部对接，如图5所示，连接方式采用凸栓7与凹孔8的耦合。由于腔室顶部所受的法向压力被拱形腔壁转化为水平推力与竖直压力，且顶部的圆弧形状使得腔壁的顶端处接近于不承受弯矩与剪力。因此凹凸耦合在结构上满足要求，实际操作中能够实现快速拼接，既简单又方便。

本实用新型能够在保持已有腔室的基础上保持固定底面宽W和可变的腔室高度H，腔室高度H的增加通过垂直向下延伸腔室壁实现腔室高度的增加，即变化的腔室底部深度用于增加两侧腔壁的高度从而提供不同容量的腔室尺寸以便适应不同的工程储水容量的需求。根据本实用新型中选择1.7和1.5两种宽高比来设计不同腔室的尺寸与体积，从而适应不同场地条件与承受不同的上部压力。根据本实用新型的实施例，W/H为1.7时，腔室相对浅一些，能够承受较大的压力，其配置用于埋设在道路与停车场的底下，腔室能够承受上部土压力与机动车辆的载荷。根据本实用新型的另一实施例，W/H为1.5时，腔室相对深一些，与具有相同底部宽度W的腔室相比较而言，其具有较大的储水截面，通常埋设在绿化带下，配置用于承受上部土压力与较小的上部植物的压力。

根据本实用新型的另一实施例，根据本实用新型实施例的拱形雨水收集腔室，其包括拱形腔室和底缘板，拱形腔室具有腔壁和敞开的底部，底缘板设置在腔壁底端外侧，腔室两端具有开口，两端开口采端盖进行封闭且至少一个端盖上设置有管孔，其中拱形腔室的底部跨度为W，腔室高度为H，拱形雨水收集腔室埋设在地表以下用于接收、储存与消散雨水。

拱形腔室具有圆弧与椭圆弧相结合的拱形截面，拱形腔室的上部为圆弧，下部为椭圆弧且拱形截面具有连续的拱轴线。

优选地，拱形腔室的圆弧曲线和椭圆弧曲线在所述腔室高度H方向上的比例为0.5-1且整个拱形腔室截面具有连续的拱轴线。

优选地，在腔壁上处于腔室高度H的1/2处，从圆弧过渡到椭圆弧。

拱形腔室的腔壁为由波峰与波谷交替组成的波纹状结构，波纹状结构从腔室顶部中心线处沿着拱轴线延伸至腔壁底端，且波纹状结构沿着与拱轴线所在平面垂直的所述腔室的中心线d-d方向均匀分布。

优选地，波纹状结构中波峰的高度等于波谷的高度，波谷结构的中心线e-e与斜边f-f的夹角α为25度。而且如图4a所示，波纹状结构包括波峰部分31和波谷部分40，它们分别围成大体梯形的截面结构。如图4b所示波谷部分40的谷底部形成具有三角形截面的腔壁底端6。如图4c所示出，波峰部分31围成大体梯形的截面结构，波谷部分40围成三角形截面形状。

优选地，在腔壁处于1/2腔室高度处，即从圆弧过渡到椭圆弧处，开始逐步加深各波谷处的波纹使其从腔壁处于1/2腔室高度处向内侧延伸至腔壁底端，例如，腔室内壁上的波谷从1/2高度处逐渐沿着内侧向下加深形成加强柱。

替代地，腔壁内侧波谷处从高度为1/2处至腔壁底端具有第一加强结构，例如加强柱。优选地，第一加强结构由上至下尺寸逐渐增大，第一加强结构朝向拱形腔室截面椭圆主轴方向的一侧为直边。进一步，腔壁外侧波谷处从高度为拱形腔室高度的1/2处至腔壁底端具有逐渐向外侧变深的所形成的第二加强结构，例如加强板。优选地，第二加强结构由上至下尺寸逐渐增大，第二加强结构朝向所述拱形腔室外部的一侧为弧形结构，第二加强结构的外部边界与相邻波峰的外侧一致。

优选地，拱形雨水收集腔室的腔壁能够在保持圆弧与椭圆弧组合曲线不变的基础上垂直向下延伸，以便增加腔室深度与储水断面。

进一步，拱形雨水收集腔室的腔壁能够在保持圆弧与椭圆弧组合曲线不变时，沿着腔壁的底端垂直向下延伸，以便改变W/H的比例从而实现不同高度、不同承载强度和不同储水容积的拱形腔室。

优选地，腔室为由塑料制成，例如，聚丙烯。

优选地，腔室为注塑成型。

优选地，腔室为金属或者混凝土材料。

优选地，拱形腔室通过浇注成型。

优选地，顶部分离式拱形塑料雨水收集腔室包括多个拱形腔室，各个腔室的两端能够相嵌连接。

优选地，拱形腔室的截面从拱形腔室的顶点至1/2腔室高度为完整圆弧曲线，以下为椭圆曲线，且整个拱形腔室截面具有连续的拱轴线。

优选地，拱形腔室底部跨度W与腔室高度H的比例为1.5-1.7。

优选地，腔室可以跟据需要设置侧壁连接孔和顶部观测孔。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。