一种能预处理雨水的车阻装置和由该车阻装置组合的系统的制作方法

本发明属于一种雨水处理收集装置，具体涉及一种能预处理雨水的车阻装置和由该车阻装置组合的系统。

背景技术：

车阻石安装在道路和广场入口处，阻挡车辆驶入禁行区，由于地面上无车辆碾压，荷载较小，对禁行区的地下空间的改造利用具有潜力。

随着中国城市化进程的加快，城市硬质路面以及广场的增加导致城市内涝和面源污染的问题日渐突出。城市道路及广场的地表径流量大且存在着不同程度的污染，对城市的水系构成了严重的威胁。目前治理面源污染已成为绿色城市建设的重点方向。现阶段处理技术主要有源头促渗、径流延缓、雨水储存净化等。透水铺装作为道路及硬化路面的改进方案，建设初期下渗效果显著，但随着泥沙等的堵塞，在后续使用中慢慢就失去效能。

现有的技术手段是采用扩大面积的土壤和生态草地来实现雨水净化和削减降雨径流、延缓洪峰达到减少内涝的目的，这是一种技术偏见。如CN1752027A公开的“一种景观草坪型雨污水亚表层促渗处理系统”，CN104313974A公开的“一种用于水资源丰富城市的生态植草沟”等，但是，这些技术存在的问题是：占地面积太大，占用土地资源多。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种能预处理雨水的车阻装置，它的占地面积较小，能充分利用城市道路无效空间，且能实现初期雨水与中后期雨水的分离，能对雨水进行初步的处理；减轻暴雨时城市雨水管网的排洪压力，减少内涝的发生；净化雨水能绿化回用，节约人力成本。本发明还提供一种由该车阻装置组合的系统。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有车阻体和井坑，车阻体封盖在井坑的口部，车阻体底部侧壁上开有进水孔；井坑中部有带漏水孔的隔板分隔成上井坑和下井坑；

上井坑中心圈内填充有植物覆土，上井坑外圈填有雨水预处理填料，上井坑中心圈与上井坑外圈之间留有雨水预收集通道，雨水预收集通道的顶部进水口标高高于雨水预处理填料的顶部标高和植物覆土的顶部标高，植物覆土上种植抗污染能力强的绿色景观植物，在雨水预收集通道底部的两侧壁按固定间距开有泥沙防漏进水孔；所述植物覆土下方设置有砂石垫层；

上井坑与下井坑通过位于雨水预收集通道底部一侧的隔板上的漏水孔连通；在下井坑内，漏水孔下方设置水沙分流折板，水沙分流折板一端与井坑壁连接固定，水沙分流折板凹槽内以固定间距设置有排沙小孔，在排沙小孔正下方为弃流水沙渠道，在弃流水沙渠道外侧为雨水收集槽；水砂分离折板的另一端覆盖到弃流水沙渠道外侧的雨水收集槽，雨水收集槽一侧的隔墙设置有通孔，通孔连通雨水储存室。

本发明提供的一种由上述车阻装置组合的系统，包括多个车阻装置、弃流出水管和收集雨水出水管，多个车阻装置按一定的距离沿道路布置，上一个车阻装置的底部标高大于下一个车阻装置的底部标高，上下两个车阻装置的弃流水沙渠道之间用弃流出水管连接，上一个车阻装置的雨水储存室通过收集雨水出水管连接下一个车阻装置的绿色景观植物底部的砂石垫层。

本发明又提供一种由上述车阻装置组合的系统，包括多个车阻装置、弃流出水管、收集雨水出水管雨水供水箱和雨水补水管，多个车阻装置按一定的距离沿道路布置，相邻两个车阻装置的弃流水沙渠道之间用弃流出水管连接，标高相近的所有车阻装置的雨水储存室通过收集雨水出水管连通，并引出连接一个雨水供水箱，雨水供水箱通过雨水补水管连接下一组标高的所有车阻装置的绿色景观植物底部的砂石垫层。

本发明技术效果是：

减小了占地面积，充分利用了城市道路无效空间；实现了初期雨水与中后期雨水的分离，并根据不同的水质特点进行预处理，能够提高绿化及回用的雨水水质，减轻了雨水中污染物对绿色植物生长的危害，解决了绿色植物无雨时间的供水问题；弃流雨水水质相对比路面径流有很大改善，减轻了对城市水系的污染的问题；分流了初后期雨水，减轻暴雨时城市雨水管网的排洪压力，减少了城市内涝的发生；实现了挡车、美观、净化、回用、防涝等多重功效。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的车阻装置的水平剖视图；

图2为图1中1-1的剖视图；

图3为图1中2-2的剖视图；

图4为本发明的一个车阻装置组合系统结构示意图；

图5为本发明的另一个车阻装置组合系统结构示意图。

图中：1.绿色景观植物；2.车阻体；3.进水孔；4.雨水预收集通道；5.植物覆土；6.雨水预处理填料；7.格栅；8.泥沙防漏进水孔；9.隔板；10.雨水储存室；11.弃流水沙渠道；12.通孔；13.水沙分流折板；14.井坑；15.砂石垫层；16.弃流出水管；17.收集雨水出水管；18.雨水供水箱；19.雨水补水管；20.漏水孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本发明的车阻装置包括有车阻体2和井坑14，车阻体2封盖在井坑14的口部，车阻体2底部侧壁上开有进水孔3；井坑14中部有带漏水孔20的隔板9分隔成上井坑和下井坑；

上井坑中心圈内填充有植物覆土5，上井坑外圈填有雨水预处理填料6，上井坑中心圈与上井坑外圈之间留有雨水预收集通道4，雨水预收集通道4的顶部进水口标高高于雨水预处理填料6的顶部标高和植物覆土5的顶部标高，植物覆土5上种植抗污染能力强的绿色景观植物1，在雨水预收集通道4底部的两侧壁按固定间距开有泥沙防漏进水孔8；所述植物覆土5下方设置有砂石垫层15；

上井坑与下井坑通过位于雨水预收集通道4底部一侧的隔板9上的漏水孔20连通；在下井坑内，漏水孔20下方设置水沙分流折板13，水沙分流折板13一端与井坑14壁连接固定，水沙分流折板13凹槽内以固定间距设置有排沙小孔，在排沙小孔正下方为弃流水沙渠道11，在弃流水沙渠道11外侧为雨水收集槽；水砂分离折板13的另一端覆盖到弃流水沙渠道11外侧的雨水收集槽，雨水收集槽一侧的隔墙设置有通孔12，通孔12连通雨水储存室10。

所述车阻体2为半球形盖，采用透明度高、强度高的材料，且在盖体上方开孔，起阻挡车辆，通气透光的作用。

所述车阻体2底部侧壁上开有两排进水孔3，根据实际情况，可适当调整进水孔的孔径和数量及与地面的垂直高度。中、小雨时，地表雨水径流通过第一排小孔顺利进水，暴雨时可通过上排进水孔增大过流面积，保证排水通畅。

所述雨水预收集通道4的顶部应设置格栅7，格栅7的缝隙应该有效阻隔树叶、垃圾袋等较大固体垃圾。

上井坑内的雨水预处理填料6、雨水预收集通道4及植物覆土5呈同心圆布置。

所述雨水预处理填料6可采用预制式填料，可定期清洗。若环境条件极好和车辆稀少的道路也可采用砂石级配填料。

所述排沙小孔的大小视当地雨水水质含沙量的粒径和尺寸而定；水沙分流折板13与井坑14壁连接处的板与水平方向有倾斜角，坡向折板。

关于本发明的车阻装置各部分的尺寸和材质，根据当地的暴雨强度及环境条件进行小试后确定，可达到更好的运行工况。

本发明的车阻装置工作原理是：

降雨初期，雨水在道路、广场等路面形成地表径流，雨水沿着地面坡降汇集，通过车阻体四周的进水孔3流入车阻装置内部，初期较脏雨水由于雨量较小，因流入的水平流速较小而基本从雨水预处理填料6上部慢慢下渗(若渗透速度小于初期雨水的流入速度时，部分雨水可以通过雨水预收集通道4顶部的格栅7溢流进入雨水预收集通道4)，通过预处理填料6对雨水中的污染物进行吸附等作用的去除，干净的雨水从填料底部通过相邻雨水预收集通道4壁上的泥沙防漏进水孔8进入雨水预收集通道4，然后通过雨水预收集通道4底部的漏水孔20进入水砂分离折板13的一端，随着水量的增加，雨水在水砂分离折板13水平上进行多级溢流，同时雨水的细沙通过沉淀作用通过水砂分离折板13凹槽的小孔下落到弃流水沙渠道11，然后流入下一级的装置的弃流水沙通道，最终流入雨水管网；而大量干净的雨水从水砂分离折板13的一端跌落到弃流水沙渠道11外侧的雨水收集槽，通过通孔12流入雨水储存室10，供后续需求使用。

随着雨量的增加，地表径流的增加，导致道路、广场积水深度的增加，雨水可通过车阻体2两排进水孔进水，而且水平流速的增加，导致上排进水孔的较为干净的雨水通过射流，小部分雨水可能通过雨水预收集通道4的格栅7进入雨水预收集通道4，而大量汇集到绿色植物的植物覆土5，其中一部分雨水通过植物覆土的下渗过程中去除了污染物，经过植物覆土下层的砂石垫层，然后通过相邻的雨水预收集通道4壁上的泥沙防漏进水孔8进入雨水预收集通道4，大部分雨水通过溢流从格栅7流入雨水预收集通道4，然后雨水预收集通道4的雨水通过雨水预收集通道底部的漏水孔20进入水砂分离折板13的一端，随着水量的增加，雨水在水砂分离折板13水平上进行多级溢流，同时雨水的细沙通过沉淀作用，由水砂分离折板13凹槽的小孔下落到弃流水沙渠道11，然后流入下一级的装置的弃流水沙通道，最终流入雨水管网，而大量干净的雨水从水砂分离折板13的一端跌落到落到弃流水沙渠道11外侧的雨水收集槽，通过通孔12流入雨水储存室10，供后续需求使用。当雨水过大，洁净雨水量超过雨水储存室10的有效容积时，多余雨水会从弃流水砂渠道11的顶部溢流进入，随弃流雨水一起流走。

随着雨量的减小，地表径流慢慢的减少，水质较好的后期雨水的重复初期雨水的流经路径，由于后期雨水的相对洁净，减轻雨水预处理填料6的污染负荷的同时，还能起到一定清洗的作用，较脏的雨水渗透进入雨水预收集通道4，然后通过雨水预收集通道底部的漏水孔20进入水砂分离折板13，由于雨量的减少，雨水量不足以溢流通过水砂分离折板13而使得较脏的雨水均被折板凹槽的小孔下落到弃流水沙渠道11实施弃流。

如图3和图4所示，本发明提供的一种由上述车阻装置组合的系统，包括多个车阻装置、弃流出水管16和收集雨水出水管17，多个车阻装置按一定的距离沿道路布置，上一个车阻装置的底部标高大于下一个车阻装置的底部标高，上下两个车阻装置的弃流水沙渠道11之间用弃流出水管16连接，上一个车阻装置的雨水储存室10通过收集雨水出水管17连接下一个车阻装置的绿色景观植物1底部的砂石垫层15。该车阻装置组合系统适用于道路坡度较大、相邻两个车阻装置落差较大的情况。

在坡度较大的道路、广场等情况下，车阻装置中雨水储存室收集的雨水的最低水位比下一级车阻装置的砂石垫层的底部略高，实现无雨时间能持续给下一级车阻装置中绿色植物供水，弃流水沙渠道的弃流水则接入雨水管网。

如图5所示，本发明还提供一种由上述车阻装置组合的系统，包括多个车阻装置、弃流出水管16、收集雨水出水管17雨水供水箱18和雨水补水管19，多个车阻装置按一定的距离沿道路布置，相邻两个车阻装置的弃流水沙渠道11之间用弃流出水管16连接，标高相近的所有车阻装置的雨水储存室10通过收集雨水出水管17连通，并引出连接一个雨水供水箱18，雨水供水箱18通过雨水补水管19连接下一组标高的所有车阻装置的绿色景观植物1底部的砂石垫层15。该车阻装置组合系统适用于道路坡度缓和、相邻两个车阻装置落差较小的情况。

在坡度较小的道路、广场等情况下，若干个标高相近的车阻装置的雨水储存室连通，与下一组若干个车阻装置的标高有明显差异时，在上一组车阻装置最末端的一个雨水储存室的出水管接一个雨水供水箱，在雨水供水箱的另一侧接一根雨水补水管，并雨水补水管上用支管连接至下一组各个车阻装置的砂石垫层的底部，供水箱最低水位比下一组车阻装置的砂石垫层的底部略高，实现无雨时间能持续给下一组车阻装置中的绿色植物供水，弃流水沙渠道的弃流水则接入雨水管网。若当地雨量充沛，可在雨水供水箱顶部上接管，将多余雨水储存或者做后续利用。

在车阻装置内种植的植物应选用耐涝耐旱的观赏性湿生草本为宜。根据各地不同的环境情况选择适宜的植物，确定易存活能力的前提下，选择不同的植物搭配来提高去污性和观赏性。

车阻装置的各部分具体尺寸计算应根据理论计算大致确定，经验实际调整。

径流量的确定：Q_y＝φ·q·F计算

式中：Q_y—设计雨水流量(L/s)；φ—径流系数；根据实际情况测定，如无实测系数，可近似按下表选用。q—暴雨强度(L/s·ha)；F—汇水面积(ha)。表1.雨水在路面、广场上的径流系数

暴雨强度q可根据《2014最新全国各城市暴雨强度公式》进行选用计算。

汇水面积可进行大致测量或估计。

根据射流抛物线内外曲线方程大致计算雨水水平流速。

射流抛物线外曲线方程：X＝0.36v^2/3+0.6y^4/7

射流抛物线内曲线方程：X＝0.18v^4/7+0.7y^3/4

式中v—雨水进水管中的流速(m/s)；

X—射流抛物线上任一点的横坐标(m)；

y—射流抛物线上任一点的纵坐标(m)；

由于车阻体进水孔的孔径较小，此计算只计算外曲线方程近似代替整个射流的流线。利用式中：A_孔—一个进水孔的面积，n—车阻体的进水孔的数目，Q_y—设计雨水流量(L/s)。

植物覆土及雨水预处理填料的渗透系数根据实际径流量的大小进行选取，不宜过小，否则排水不顺畅；也不宜过大，接触时间过短，不利于污染物的去除。

雨水预收集通道底部两侧的进水孔的总面积大小不小于车阻体进水孔的总面积。底部雨水排出孔的总面积大小应满足使进入车阻体总径流量顺畅流走的要求。

水砂分流折板凹槽两侧的折板与水平方向夹角不宜小于60°，凹槽底部排沙孔的大小根据实地的雨水经预处理后的出水中80％的细砂粒径而定。排砂孔的数目依实际定。

雨水储存室的进水孔的总面积不应小于雨水预收集通道的排出孔总面积大小。

水砂分流折板与弃流水砂渠道的垂直间距应满足雨水储存室有效容积外多余雨水的溢流需求。

若干个车阻装置组成系统时，坡度较大的情况时，确保上一级车阻装置的雨水储存室的底部标高不低于下一级车阻装置的砂石垫层的底部标高，弃流水砂渠道的连接管应满足《室外排水设计规范》(GB50014-2006)的要求。

坡度较小的情况时，确保上一组若干车阻装置的雨水储存室的底部标高不低于下一组车阻装置的砂石垫层的底部标高，中间雨水供给箱的底部标高不应低于下一组车阻装置的砂石垫层底部标高，确保雨水供给箱的洁净雨水能在无雨时间供给下一组车阻装置的绿色植物的存活。弃流水砂渠道的连接管应满足《室外排水设计规范》(GB50014-2006)的要求。

本发明的优点：1、减小了占地面积，充分利用了城市道路无效空间；2、实现了初期雨水与中后期雨水的分离，并根据不同的水质特点进行预处理，能够提高绿化及回用的雨水水质，减轻了雨水中污染物对绿色植物生长的危害，解决了绿色植物无雨时间的供水问题；3、弃流雨水水质相对比路面径流有很大改善，减轻了对城市水系的污染的问题；4、分流了初后期雨水，减轻了暴雨时城市雨水管网的排洪压力，减少了城市内涝的发生；5、实现了挡车、美观、净化、回用、防涝等多重功效，符合海绵城市的设计理念。