一种耦合城市雨洪水资源回灌地下水的系统及方法与流程

本发明涉及地下水回灌，尤其涉及一种耦合城市雨洪水资源回灌地下水的系统及方法。

背景技术：

1、城市区域地面硬化改变了自然水循环的方式，导致区域土壤的含水量发生永久性的变化，使自然循环形成的地下水量大大减少，雨水资源由于没有好的利用措施而浪费。雨水的入渗与回灌技术使地面雨水通过渗透面进入土壤或直接进入地下含水层，达到补充土壤水分和补给地下水的作用。利用雨水补充地下水资源（地下水回灌）是最经济的方法，其包括有两部分，其一是屋面雨水的收集利用，其二是地面雨水的收集利用。

2、屋顶雨水相对干净，杂质、泥沙及其他污染物少，可通过弃流和简单过滤后，直接排入蓄水系统，进行处理后使用。

3、小区和公园中收集的雨水水质较好、径流量大、便于收集利用，是雨水收集利用的重要途径。以小区或公园的道路作为集雨面，这样的道路没有机动车通行，雨水受污染程度小，雨水相对其他地面雨水较为干净，将此部分雨水收集起来并经过预处理进行地下水回灌，是一种可行的实施方式。

4、但是，目前的海绵城市雨水利用工程措施多注重雨水的收集及二次回用，对雨水收集入渗仅停留在土壤表层入渗，而甚少关注雨水收集对地下水的回灌补给利用，无法真正意义上的实现雨水海绵化利用。此外，现有雨水利用工程措施中，收集系统组合效果有限，无法做到雨水收集的全面化以及收集雨水更科学地利用。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种耦合城市雨洪水资源回灌地下水的系统及方法。

2、本发明解决技术问题的技术方案为：

3、其一，本技术方案提出了一种耦合城市雨洪水资源回灌地下水的系统，包括屋面雨水回收机构、路面雨水回收机构、调节池、雨水净化机构和雨水回灌机构，所述屋面雨水回收机构用于实现对屋面雨水的收集；所述路面雨水回收机构用于实现对路面雨水的收集；所述雨水净化机构用于对收集的雨水进行净化处理，所述雨水回灌机构用于将净化处理后的雨水输入地下含水层；所述屋面雨水回收机构和路面雨水回收机构分别与调节池相连，调节池用于储存收集的雨洪水；所述调节池、雨水净化机构、雨水回灌机构依次连接；其特征在于：

4、所述路面雨水回收机构包括道路集雨面，所述道路集雨面一侧设置有汇流沟，用于收集从道路集雨面流淌的雨水；所述汇流沟连接有至少一组弃流箱，弃流箱与汇流沟之间设有过滤网；弃流箱用于实现对路面雨水的初期弃流；所述弃流箱两侧分别设置弃流口和净水口，所述弃流口与污水管网连接，所述净水口处连接有净水管，所述净水管与调节池相连；所述弃流箱中设置有弃流组件，该弃流组件包括闸板，闸板与所述弃流箱滑动连接，实现弃流口的打开和关闭；所述弃流箱内壁连接有基板，所述基板上铰接有杠杆，所述杠杆的一端连接有浮球；所述闸板的顶部连接有吊杆，所述吊杆的顶端铰接有套管，所述杠杆的另一端自由贯穿套管，所述杠杆与所述套管滑动连接；当浮球上下移动时，能够带动闸板上下移动。

5、优选的，屋面雨水回收机构包括设置于建筑物的平屋顶上的至少一组斜坡面，所述斜坡面的下方设置有收集斗，所述收集斗通过下水管与设置在地面的雨水净化机构相连通；所述收集斗为顶部具有开口的箱体结构，所述收集斗的右侧面为可翻转的翻转板，所述翻转板上具有滤孔；翻转板与收集斗活动连接，形成能够由竖向到横向进行状态切换的可变形结构；翻转板连接有驱动组件，用于实现翻转板的翻转；当翻转板为扣合在收集斗顶部的横向状态时，收集斗右侧形成排放口，用于实现对初期雨水的弃流以及垃圾的拦截和清理；当翻转板为挡在排放口的竖向状态时，收集斗形成收集斗结构，用于汇集从斜坡面流下的雨水。

6、优选的，所述雨水净化机构采用雨水花园，该雨水花园自上而下依次包括植被层、覆盖层、填料层、土工布层、承托层和排水层，位于最底部的排水层与储存池相连；所述雨水回灌机构包括回灌井，所述储存池与回灌井的顶部相连。

7、优选的，所述翻转板通过翻转导向件与所述收集斗活动连接，所述翻转导向件包括翻转承托架，所述收集斗的顶部设有支撑梁，所述翻转承托架的一端与所述支撑梁转动连接；所述翻转板的底面设有滑轨，所述翻转承托架的另一端与所述滑轨滑动连接。

8、优选的，所述驱动组件包括与收集斗可旋转连接的轴杆，所述轴杆的一端贯穿收集斗并连接有从动齿轮，所述从动齿轮啮合有动力齿条，所述动力齿条与所述收集斗的外壁滑动连接，所述动力齿条的一端连接有电动推杆；所述轴杆的另一端固定连接有摆动支杆，所述摆动支杆的另一端与耳座转动连接，所述耳座固定连接在所述翻转板的底部。

9、优选的，当所述翻转板为竖向状态时，所述翻转板的顶部高于所述收集斗的顶面，形成延伸部。

10、优选的，所述翻转板整体分为三部分，分别为引导部、过滤拦截部和封堵部；所述引导部用于实现将斜坡面流下的雨水导流引入至过滤拦截部；所述过滤拦截部具有若干滤孔，用于实现对雨水的过滤；所述封堵部用于实现对排放口的封闭。

11、优选的，所述翻转导向件包括套筒和滑套，所述套筒和滑套之间通过连杆相连为一体；所述滑套具有与所述滑轨适配的滑槽；所述连杆倾斜设置，当所述翻转板为横向状态时，所述滑套的位置高于所述套筒的位置；当所述翻转板为竖向状态时，所述滑套的位置低于所述套筒的位置。

12、优选的，所述弃流箱内设置有导向座，所述闸板与所述导向座滑动连接，所述闸板的一侧设置有密封垫。

13、其二，本技术方案还提出了一种耦合城市雨洪水资源回灌地下水的方法，采用所述的一种耦合城市雨洪水资源回灌地下水的系统，包括如下步骤：

14、s1：安装及构建：

15、在既有或者新建的平屋顶上安装屋面雨水回收机构；在地面构建调节池、雨水净化机构、路面雨水回收机构；通过钻孔构建回灌井形成雨水回灌机构，回灌井的底端伸入地下含水层；将屋面雨水回收机构和路面雨水单元与调节池相连，调节池、雨水净化机构以及雨水回灌机构通过管路依次连接；

16、s2：雨水收集：

17、s21：屋面雨水收集：

18、在不下雨时，所述翻转板为扣合在收集斗顶部的横向状态，此时排放口为打开状态；

19、当开始下雨时，初期雨水落在斜坡面上，经斜坡面的收集，初期雨水夹带着垃圾杂质汇流至翻转板，并经滤孔的过滤后流入收集斗内部；初期雨水中夹带的垃圾杂质被拦截在滤孔上方；经过滤后的初期雨水冲刷收集斗内底，附着在收集斗内的垃圾杂质被初期雨水冲刷后经排放口排出，实现初期雨水的弃流，同时利用弃流的初期雨水将收集斗内部冲刷干净；

20、当初期雨水弃流完成后，控制翻转板翻转，使翻转板由横向状态翻转至竖向状态，翻转板将排放口封闭；中后期干净的雨水经斜坡面的汇集流入收集斗中，后经下水管从屋顶上导入至地面的调节池，完成屋面雨水的收集；

21、s22：路面雨水收集：

22、在未下雨时，在浮球的重力作用下，闸板位于弃流口的上方，弃流口呈打开状态；

23、下雨时，道路集雨面的初期雨水汇集至汇流沟，汇流沟中的雨水经过滤网的过滤流入弃流箱中；初期雨水雨量小，初期雨水经弃流口排向污水管网，实现路面初期雨水的弃流；随着雨量的增大，中后期的雨水经道路集雨面-汇流沟进入到弃流箱中，弃流箱的进水量大于出水量，弃流箱中的水位上升，进而带动浮球上移，浮球上移后，杠杆摆动，带动吊杆下移，进而带动闸板下移，经弃流口封堵，此时，弃流箱中的雨水从净水口流出，排至调节池中储存，完成路面雨水的收集；

24、s3：雨水净化及回灌：

25、经屋面雨水回收机构收集的雨水以及路面雨水回收机构收集的雨水共同进入到调节池，调节池中的雨水后续进入雨水净化机构，完成雨水的进一步净化处理；将净化后的雨水导入雨水回灌机构，输入地下含水层。

26、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

27、1.本发明通过设计屋面雨水回收机构、路面雨水回收机构、雨水净化机构以及雨水回灌机构等，实现了路面雨水和屋面雨水的耦合收集，而且屋面雨水回收机构和路面雨水回收机构均具有弃流功能，从而使得收集到的雨水相对干净，通过雨水净化机构的进一步处理，可提高回灌雨水的水质，有效保证地下水补给质量，本系统各单元组合效果好，可实现雨水收集的全面化以及收集雨水更科学地利用，为雨洪水资源再利用地提供了新思路。

28、2.本发明中屋面雨水回收机构，采用收集斗与翻转板的结构形式，利用翻转板的翻转，可形成横向或竖向两种状态的切换，当翻转板为横向状态，用于实现对初期雨水的导流、弃流，以及对从斜坡面上滑落的垃圾的拦截，起到过滤和阻挡作用，减少收集斗内部藏污纳垢；当翻转板为竖向状态时，将排放口封闭，使得收集斗构成收集斗结构，用于承接雨水。另外，翻转板由横向向竖向进行翻转时，翻转板表面拦截的垃圾杂质可倾倒下来，实现了翻转板的自清理。

29、3.本发明中的雨水净化机构采用雨水花园结构，净化过程生态、环保、效果好，可有效控制回灌水源水质，从而有效预防堵塞问题。

30、4.本发明中路面雨水回收机构，以小区或公园的道路作为集雨面，形成道路集雨面，这样的集雨面雨水受污染程度小，相对较为干净；而且还配置了弃流箱，弃流箱内设置有弃流组件，可实现初期雨水的弃流，为后续减轻净化压力奠定了基础。另外，本弃流装置与传统容积式弃流装置相比，具有占地面积小等优点；与半容积式弃流装置相比，控制分流部件较为简单灵活；与旋流式、翻板式、切换式跳跃井式弃流装置相比，弃流控制精度较高，且能最大程度利用后期干净雨水资源；与电控型弃流装置相比，能节约成本、减少运行维护频率。