一种具有初期屋面雨水径流收集和缓释功能的高位花坛

1.本发明属于雨水处理技术领域，具体涉及一种具有初期屋面雨水径流收集和缓释功能的高位花坛。


背景技术：

2.城市化进程的不断推进使地表不透水面积不断增加，洪涝灾害频发。降雨过程中雨水对大气中悬浮物质的淋洗和对下垫面上积累的可溶解物、部分固体等地表污染物的冲洗，使得初期雨水径流中含有大量的污染物，无法作为生活用水和工农业用水水源，而直接排放又会对受纳水体造成污染。高位花坛技术作为海绵设施的一种，对初期雨水径流有一定的滞蓄和净化效果。
3.由于屋面环境较地面或路面有所不同，且受人类活动影响相对较小，因此屋面雨水径流各污染物的次降雨平均径流浓度emc值一般较路面雨水径流低，屋面雨水径流的污染物主要集中在降雨初期。
4.目前常规高位花坛虽然能够对屋面雨水径流有一定的滞蓄和净化效果，但处理效果受降雨量影响较大，且净化后的雨水未得到充分利用。如公开号为cn214628349u的专利公开了一种生态高位花坛，通过高位花坛配水池对屋面雨水径流进行消能处理和实现均匀布水，从而提升高位花坛对屋面雨水径流的净化效果，减少雨水径流量。但处理后的雨水径流直接排入雨水口，未能对净化后的雨水进行充分利用，雨水径流滞留量有限。且在雨量较大时，部分未经高位花坛处理的初期雨水径流会经过溢流管直接排放进雨水井，对受纳水体造成污染。另外，公开号为cn211509949u的专利公开了一种用于收集雨水的高位花坛。雨水喷管能够减小水流冲击和保护植物，储水槽能够实现雨水径流的充分回收，有效削减径流量。但当雨量较大时，雨水喷管可能来不及将雨水排走，造成雨水淤积。受限于高位花坛土壤层的渗透性，雨量较大时雨水喷管排出的雨水可能会从高位花坛顶部溢出，降低净化效果。
5.综上，现有高位花坛存在以下技术问题：
6.1、处理后的雨水径流直接排放，未能对净化后的雨水进行充分利用，雨水径流滞留量有限；
7.2、雨量较大时，存在部分未经高位花坛处理的初期雨水径流会经过溢流管等直接排放，对受纳水体造成污染，降低净化效果；
8.3、雨量较大时，雨水管内雨水来不及排走，造成雨水淤积。


技术实现要素：

9.为解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种用于初期屋面雨水径流收集、净化、储蓄的高位花坛，能够保证在不同降雨强度下初期屋面雨水径流的净化效果和回收利用效率。
10.本发明采用的技术方案如下：
11.一种具有初期屋面雨水径流收集和缓释功能的高位花坛，其特征在于，包括：
12.花坛箱体，花坛箱体内部自下向上依次铺设有砾石排水层、第一透水土工布、中细砂过滤层、第二透水土工布、种植土层以及砾石保护层；
13.储水箱，与花坛箱体通过第一隔板分隔，第一隔板下方开设有多个透水孔，透水孔的设置高度低于砾石排水层的高度；储水箱远离花坛箱体的侧壁的上设有两个排水阀门，位于下方的排水阀门的高度略高于储水箱底部，位于上方的排水阀门的高度低于储水箱顶板设置高度；
14.支撑箱体，位于储水箱上方，通过顶板与储水箱隔开，顶板的设置高度与中细砂过滤层的高度一致；
15.前置储水箱，位于支撑箱体上方，前置储水箱上端设置有盖板，盖板上开设有进水孔，进水孔通过挡板实现关闭；
16.布水装置，位于花坛箱体上方；前置储水箱靠近花坛箱体一侧设置有出水阀门，出水阀门的设置高度高于砾石保护层的高度；若干布水管铺设于砾石保护层上方且与出水阀门连接，布水管用于将收集的初期屋面雨水均匀分布至花坛箱体；
17.缓冲池，位于前置储水箱的左侧，缓冲池左侧壁高度不低于前置储水箱右侧壁高度；缓冲池与前置储水箱通过第二隔板分隔，第二隔板上方设置溢流板，溢流板高度高于前置储水箱盖板的高度，低于前置储水箱右侧壁高度；
18.雨落管，一端伸入缓冲池内部，初期屋面雨水径流通过雨落管进入缓冲池。
19.进一步的，所述挡板一端通过合页与所述盖板连接，另一端设有浮球，在浮力作用下，所述浮球带动所述挡板控制进水孔的关闭。
20.进一步的，所述前置储水箱的底部设有排污口，所述排污口位于支撑箱体内。
21.进一步的，所述缓冲池的底部铺设有缓冲海绵。
22.进一步的，所述前置储水箱的右侧设有集水槽，所述集水槽底部的设置高度低于所述前置储水箱盖板高度；所述集水槽底部设有出流管，所述出流管外连雨水管或自然水体；所述前置储水箱箱体的侧壁上方开设有溢流孔，所述溢流孔高度略高于盖板高度。
23.进一步的，所述支撑箱体远离花坛箱体的一侧设有便于取放物品的活动挡板。
24.进一步的，所述出水阀门上设有电动启闭装置，所述出水阀门可人工调节启闭程度或通过电动启闭装置控制出水阀门的开关。
25.进一步的，所述前置储水箱靠近花坛箱体的侧壁上设有太阳能发电板，所述支撑箱体内设置有蓄电装置和控制器，所述太阳能发电板分别与所述蓄电装置和控制器连接；所述花坛箱体上方设有液位传感器，所述液位传感器分别与所述蓄电装置和控制器连接，所述电动启闭装置分别与所述蓄电装置和控制器连接。
26.进一步的，所述雨落管下方设有水力发电装置，所述水力发电装置分别与所述蓄电装置和控制器连接。
27.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
28.1、所述前置储水箱能够将污染物浓度高的初期屋面雨水径流收集，雨水径流通过由可调节流量大小的出水阀门连接的布水管进入高位花坛箱体，从而实现对初期屋面雨水径流的收集、缓释、净化和储存作用。
29.2、所述出水阀门能够通过控制阀门启闭程度来控制雨水径流出流量大小，从而保
证高位花坛箱体上方不会出现溢流，保证初期屋面雨水径流的净化效率。
30.3、储水箱与砾石排水层通过开设的透水孔相互联通，对净化后的雨水进行储存；超出储存体积的雨水可从储水箱上方的排水阀门排出到雨水管或自然水体。
31.4、出水阀门的流量大小可根据种植土层渗透系数及高位花坛箱体表面积确定，以保证高位花坛箱体上方不会出现大量积水。
32.5、太阳能发电板在晴天时发电，电能储存在蓄电装置中，能够保证电路控制系统在雨天时的正常运行。
33.6、本发明能够在不同降雨强度下有效收集初期屋面雨水径流，并保证污染物浓度较高的初期屋面雨水径流的净化和收集效率，对削减洪峰、净化水质和雨水回用起到一定作用。
附图说明
34.图1为本发明一种具有初期屋面雨水径流收集和缓释功能的高位花坛结构图。
35.图2为本发明一种具有初期屋面雨水径流收集和缓释功能的高位花坛剖面图。
36.图3为本发明一种具有初期屋面雨水径流收集和缓释功能的高位花坛俯视图。
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。
40.实施例1
41.参照图1、图2、图3，本发明的一种具有初期屋面雨水径流收集和缓释功能的高位花坛，包括：
42.花坛箱体1，花坛箱体1内部自下向上依次铺设有砾石排水层17、第一透水土工布16、中细砂过滤层15、第二透水土工布14、种植土层13以及砾石保护层12；所述砾石排水层17厚度为300mm，能够实现对净化后雨水的收集；中细砂过滤层15厚度为100-150mm，能够对雨水径流进行过滤净化；种植土层14厚度为400-600mm，能够实现对雨水径流的净化和滞蓄作用，第一透水土工布16和第二透水土工布14能够防止不同填料层填料进入下一层；砾石保护层12能够保护种植土壤不被冲刷，同时对植物11起到保护作用。
43.储水箱4，与花坛箱体1通过第一隔板44分隔，第一隔板44下方开设有多个透水孔41，透水孔41的设置高度低于砾石排水层17的高度；储水箱4远离花坛箱体1的侧壁的上设有两个排水阀门43，位于下方的排水阀门43的高度略高于储水箱4底部，位于上方的排水阀门43的高度低于储水箱顶板42设置高度；所述排水阀门43能够保证净化后的雨水不会出现淤积和方便回收利用。
44.支撑箱体3，位于储水箱4上方，通过顶板42与储水箱4隔开，顶板42的设置高度与中细砂过滤层15的高度一致；
45.前置储水箱2，位于支撑箱体3上方，前置储水箱2上端设置有盖板29，盖板29上开
设有进水孔，进水孔通过挡板27实现关闭；
46.布水装置，位于花坛箱体1上方；前置储水箱2靠近花坛箱体1一侧设置有出水阀门22，出水阀门22的设置高度高于砾石保护层12的高度；若干布水管23铺设于砾石保护层12上方且与出水阀门22连接，布水管23用于将收集的初期屋面雨水均匀分布至花坛箱体1；所述出水阀门22能够通过控制阀门启闭程度来控制雨水径流出流量大小，从而保证高位花坛箱体1上方不会出现溢流，保证初期屋面雨水径流的净化效率。
47.缓冲池24，位于前置储水箱2的左侧，缓冲池24左侧壁高度不低于前置储水箱2右侧壁高度；缓冲池24与前置储水箱2通过第二隔板214分隔，第二隔板214上方设置溢流板25，溢流板25高度高于前置储水箱2盖板的高度，低于前置储水箱2右侧壁高度；
48.雨落管5，一端伸入缓冲池24内部，初期屋面雨水径流通过雨落管5进入缓冲池24。
49.在一种实施例中，所述挡板27一端通过合页26与所述盖板29连接，另一端设有浮球28，在浮力作用下，所述浮球28带动所述挡板27控制进水孔的关闭，以阻止后续雨水径流进入前置储水箱2内，保证污染物浓度较高的初期屋面雨水径流不会与后续雨水径流混合。
50.在一种实施例中，所述前置储水箱2的底部设有排污口21，所述排污口21位于支撑箱体3内。
51.在一种实施例中，所述缓冲池24的底部铺设有缓冲海绵213，能够对屋面雨水径流进行消能和降噪处理。
52.在一种实施例中，所述前置储水箱2的右侧设有集水槽211，所述集水槽211底部的设置高度低于所述前置储水箱盖板29高度；所述集水槽底部设有出流管212，所述出水管212外连雨水管或自然水体；所述前置储水箱2箱体的侧壁上方开设有溢流孔210，所述溢流孔高度略高于盖板高度，以保证雨水径流汇流进集水槽211。
53.在一种实施例中，所述支撑箱体3远离花坛箱体的一侧设有便于取放物品的活动挡板，以方便在支撑箱体3内存储物品和打开前置储水箱2排污口21。
54.当降雨时，初期屋面雨水径流通过雨落管5进入缓冲池24，经缓冲池24消能降噪后通过越过溢流板25通过盖板29上开设的进水孔进入前置储水箱2，随着降雨的进行，前置储水箱2内液位不断上升，浮球28随液位上升带动挡板27，直至将进水孔关闭，保证后续雨水径流不会进入前置储水箱2，随后，多余的雨水径流通过出水孔210流入集水槽211，经过出水管212排入雨水管道或自然水体。前置储水箱2内收集的初期屋面雨水径流经可人工调节流量大小的出水阀门22流入布水管23；出水阀门23的流量大小可根据种植土层13渗透系数及高位花坛箱体1表面积确定，以保证高位花坛箱体上方不会出现大量积水。收集的初期屋面雨水通过布水管23实现均匀布水后依次通过砾石保护层12、种植土层13、中细砂过滤层15、砾石排水层17，从而实现初期屋面雨水径流的净化效果；储水箱4与砾石排水层17通过透水孔41相互联通，对净化后的雨水进行储存。超出储存体积的雨水可从储水箱4上方的排水阀门43排出到雨水管或自然水体。当晴天时，可通过储水箱4下方的排水阀门43将净化后的雨水取出利用。
55.实施例2
56.所述前置储水箱2靠近高位花坛箱体1的侧壁上悬挂有太阳能发电板，太阳能发电板与放置在支撑箱体3内的蓄电装置和控制器相连接，所述出水阀门22上设有电动启闭装置，出水阀门22未通电时处于常开状态，电动启闭装置与支撑箱体3内的蓄电装置和控制器
相连接；所述高位花坛箱体1上方淹没区侧壁上设有液位传感器，液位传感器与支撑箱体3内的蓄电装置和控制器相连接。降雨后，汇集在前置储水池2内的初期屋面雨水通过出水阀门22进入布水管23，均匀分布在高位花坛箱体1上方，当种植土层13渗透水量小于出水阀22出流量时，高位花坛箱体1内液位逐渐上升，当液位上升到一定高度时，触发液位传感器产生电信号，传递给控制器，控制器控制电动启闭装置使出水阀门22关闭，雨水不断下渗后液位下降，当液位下降到一定高度时液位传感器失去作用，出水阀门22开启，前置储水箱内的雨水流入高位花坛箱体1，如此反复。太阳能发电板在晴天时发电，电能储存在蓄电装置中，能够保证电路控制系统在雨天时的正常运行。
57.实施例3
58.所述雨落管5下方设置有水力发电装置，通过将进入到雨落管中的屋面雨水的动能转化为电能。水力发电装置与放置在支撑箱体3内的蓄电装置和控制器相连接，降雨时，水力发电装置将电能储存蓄电装置中。所述出水阀门22上设有电动启闭装置，出水阀门22未通电时处于常开状态，电动启闭装置与支撑箱体3内的蓄电装置和控制器相连接；所述高位花坛箱体1上方淹没区侧壁上设有液位传感器，液位传感器与支撑箱体3内的蓄电装置和控制器相连接。降雨后，汇集在雨落管中的雨水带动水力发电装置，使电路控制系统通电。汇集在前置储水箱2内的初期屋面雨水通过出水阀门22进入布水管23，均匀分布在高位花坛箱体1上方，当种植土层13渗透水量小于出水阀22出流量时，高位花坛箱体1内液位逐渐上升，当液位上升到一定高度时，触发液位传感器产生电信号，传递给控制器，控制器控制电动启闭装置使出水阀门22关闭。雨水不断下渗后液位逐渐下降，当液位下降到一定高度时液位传感器失去作用，出水阀门22开启，前置储水箱内的雨水流入高位花坛箱体1，如此反复。
59.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。