CN113914431A - 洪、雨水调蓄***及调蓄方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了洪、雨水调蓄***及调蓄方法，该***包括进水模块、蓄水模块和排水模块，蓄水模块包括：蓄水单元，其为一个或多个相互连通设置；导水单元，其一端与至少一个所述蓄水单元连通、另一端与所述排水模块连通；蓄水单元向导水单元的排水阻力小于蓄水单元向其他方向排水的排水阻力。本发明通过上述设置，在导水单元的引导和汇集作用下，能够快速的将蓄水单元中的水分引导至排水模块，与向周边土壤渗透的方式相比，本发明的排水效率极大的得到了提高，而且导水单元的设置也能够极大的克服蓄水模块内部的毛细张力，进一步的提高排水程度，从而提高了蓄水模块下一次蓄水的蓄水量，能够满足更加复杂的需求。

Description

洪、雨水调蓄***及调蓄方法

技术领域

本发明涉及蓄排水技术领域，尤其涉及洪、雨水调蓄***及调蓄方法。

背景技术

海绵城市是新一代城市雨洪水管理的新概念，指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，干燥时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中自由迁移。

2012年以后，我国的海绵城市研究也逐步加快，并在近些年得到大力发展，申请日为2020年7月的一篇授权公布号为CN2021866244U的中国实用新型专利中即公开了一种采用生态多孔纤维棉的海绵城市渗蓄结构，其主要的构造粗砂层、生态多孔纤维棉、中粗砂找平层，并设置导水管***生态多孔纤维棉中，利用生态多孔纤维棉的蓄排水作用，将雨水先吸收储存，需要时再缓慢释放。

但是上述方案中对于雨水的调蓄效果过度依赖生态多孔纤维棉与周围土壤之间的渗透作用，难以根据外部要求及时提高水分调蓄的速度，适应性较差。

发明内容

为了解决现有技术中雨水调蓄***过度依赖渗透的方式、无法改变调蓄速度的缺陷，本发明提出了一种洪、雨水调蓄***及调蓄方法。

本发明采用的技术方案是，洪、雨水调蓄***，包括依次连通的进水模块、蓄水模块和排水模块，所述蓄水模块包括：

蓄水单元，其为一个或多个相互连通设置；

导水单元，其一端与至少一个所述蓄水单元连通、另一端与所述排水模块连通；

所述蓄水单元向所述导水单元排水的排水阻力小于所述蓄水单元向其他方向排水的排水阻力。

优选的，所述导水单元设置于所述蓄水模块的下方或侧方，并与所述蓄水模块的底部连通设置。

优选的，所述导水单元安装于所述蓄水模块内的底部位置，且所述导水单元与所述蓄水模块连通。

优选的，所述导水单元包括引导部，所述引导部贴合固定于所述蓄水模块的底部。

优选的，所述导水单元为形成于所述蓄水单元下方或侧方的汇水空腔，所述汇水空腔的安装位置低于所述蓄水单元的底部。

优选的，所述导水单元包括引导部和汇水空腔，所述蓄水模块的底部与所述引导部的上部抵接、以使蓄水模块中的水分进入引导部中，所述汇水空腔与所述引导部的底部连通、以使引导部中的水分进入汇水空腔中。

优选的，所述导水单元为插接于所述蓄水模块底部的汇水管，所述汇水管上开有多个与所述蓄水模块连通的通孔，所述蓄水模块中的水分从通孔进入所述汇水管内。

优选的，所述引导部的底部面积小于其顶部面积，并呈三棱柱状、棱锥状、棱台状、圆台状、圆锥状中的一种。

优选的，所述引导部设置有多个，所有所述引导部的底部面积之和小于所述蓄水模块的底部面积。

优选的，所述引导部为具有孔隙结构的材料制备。

优选的，所述蓄水单元设置为相互连通的多个，所述导水单元设置于其中一个蓄水单元上；或，所述导水单元设置有多个并分散分布于多个蓄水单元上。

优选的，所述排水模块包括排水管道，所述排水管道一端为洪、雨水出口，另一端与所述导水单元连通，所述排水管道上设置有调节流量大小的调节装置。

优选的，所述蓄水单元设置为相互连通的多个，且至少一个所述蓄水单元上设置有测量水位的测量装置。

优选的，所述蓄水模块还包括通气管道，所述通气管道一端与至少一个所述蓄水单元内部连通、另一端与***外部连通。

本发明还提出了洪、雨水调蓄方法，包括步骤如下：

获取一个或多个区域在下一个调蓄周期内的调蓄水量，并根据该调蓄水量设定一个或多个区域的调蓄目标量；

根据所述调蓄目标量，调整该区域或多个区域的排水参数；

所述排水参数至少包括排水时间、排水速度和排水程度中的一个。

优选的，每个所述区域内均设置有洪、雨水调蓄***，所述调蓄***包括依次连通的进水模块、蓄水模块和排水模块，所述蓄水模块包括：

蓄水单元，其为一个或多个相互连通设置；

导水单元，其一端与至少一个所述蓄水单元连接、另一端与所述排水模块连接；

所述蓄水单元向所述导水单元排水的排水阻力小于所述蓄水单元向其他方向排水的排水阻力。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、在导水单元的引导和汇集作用下，能够快速的将蓄水单元中的水分引导至排水模块，与向周边土壤渗透的方式相比，本发明的排水效率极大的得到了提高；

2、导水单元的设置也能够极大的克服蓄水单元内部的毛细张力，进一步的提高排水程度，从而提高了蓄水单元下一次蓄水的蓄水量，能够满足更加复杂的需求；

3、由于调节装置的设置，可以对蓄水单元排水的速度和排水的程度进行控制，即一方面可以调整蓄水单元一次排水的周期时间，以满足不同条件下对于调蓄水分的不同要求；另一方面，在导水单元和水位计的配合下，调节装置也可以在短时间内将蓄水单元中的水分排至规定的含量，从而达到对蓄水单元的蓄水量进行及时调节的效果，满足防洪排涝的要求；

4、每个***中的蓄水模块均可以进行单独的调节排水的周期时长和蓄水的能力大小，从而在较大的范围如城市中，可以通过***控制的方式对多个不同区域的多个洪、雨水调蓄***进行宏观层面上的调节，设定不同蓄水模块排水的速度和程度上的优先级，从而消除城市排水峰值，降低雨水管网的排水压力，在既定的管网路线下，提高了城市整体能够适应的调蓄上限。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明中调蓄***的结构示意图；

图2是一个实施例中蓄水模块的示意图；

图3是另一个实施例中蓄水模块示意图；

图4是第三个实施例中蓄水模块示意图。

1、蓄水单元；2、导水单元；21、引导部；22、汇水空腔；4、支撑杆；5、排水模块；6、调节装置；7、排水管道；8、集水井；9、进水管道；10、通气管道；11、回填土层；121、找平层；13、种植土层；14、水位计。

具体实施方式

洪、雨水调蓄***，包括依次连通的进水模块、蓄水模块和排水模块5，进水模块一端连通外部用于进水，另一端与蓄水模块内部连通，外部水分通过进水口进入或直接渗入蓄水模块中；排水模块5的一端与蓄水模块连接，另一端则与外部连通，用于将蓄水模块中的水分及时排出。通过三者的配合，达到对洪、雨水进行调蓄的作用。

其中，蓄水模块由一个蓄水单元1构成，或者由多个相互连通设置的蓄水单元1构成，具体数量应当根据设计的调蓄能力进行匹配。蓄水单元1采用具有蓄排水能力的材料制成，形状为长方体、或正方体，也可以是其他符合要求的不同形状。作为优选的，其制备材料为具有孔隙结构的材料，如海绵、纤维材料等均可，本实施例中采用生态多孔纤维棉，其为纤维层叠而成，具有良好的蓄水能力，能够承受一定的压力，且毛细作用较小。

具体来说，进水模块包括进水管道9，所述进水管道9一端为洪、雨水入口，另一端与至少一个所述蓄水单元1内部连通；排水模块5包括排水管道7，所述排水管道7一端为洪、雨水出口，另一端与所述导水单元连通。

与现有技术中的蓄水单元1仅仅依靠水分向四周土壤慢慢渗透的释放方式进行排水不同，本实施例中的调蓄***还包括导水单元2，其设置于至少一个所述蓄水单元1上，且所述导水单元2的一端与所述蓄水单元1连接、另一端与所述排水模块5连接，所述导水单元的排水阻力小于所述蓄水单元1向其他方向排水的排水阻力。

由于导水单元2对于蓄水单元1来说是排水阻力最小的方向，因此只要导水单元与蓄水单元1连通，则蓄水单元1中的水分会进入导水单元中，并经过导水单元流向排水模块5，达到排出水分的效果。通过对蓄水单元1中蓄存的水分的引导、降低蓄水单元1排水的阻力，从而提高了排水的程度。同时与现有技术中纤维材料在自重和渗透作用下往往还会存蓄有40％左右的水分无法排出相比，本发明的蓄水单元1中的水分可以排出90-100％，在二次蓄水时，蓄水能力远远超出普通的纤维材料。

在一个实施例中，蓄水模块由多块蓄水单元1组成，而前述的导水单元则设置在其中的一个蓄水单元1上；在另一个实施例中，蓄水模块由多块蓄水单元1组成，而前述的导水单元则设置有多个，并分散布置在多个蓄水单元1上，这样可以进一步提高排水的速度和程度。

进一步的，为了及时的了解蓄水单元1中的含水量和排水程度，在至少一个蓄水模块中还设置有测量水位的测量装置，该测量装置可以为常见的水位计14。

其中，导水单元2安装在蓄水单元1的正下方并与蓄水单元1抵接，在重力的作用下，导水单元对水分的汇流、引导效果会更加的明显，再通过合理的设计导水单元的结构，可以将蓄水单元1中的水分完全排出。当然，导水单元也可以设置在侧方的位置，同样可以起到良好的汇流、引导的效果。

在一个实施例中，如图4所示，导水单元2为形成于所述蓄水单元下方或侧方的汇水空腔，所述汇水空腔的安装位置低于所述蓄水单元的底部，实际施工时，可以通过安装槽钢来形成汇水空腔，当然也可以通过其他的构件围设而成。

在另一个实施例中，如图3所示，导水单元2则包括孔隙材料制成并贴合固定于所述蓄水模块的底部的引导部，该引导部的底部面积小于其顶部面积，并呈三棱柱状、棱锥状、棱台状、圆台状、圆锥状中的一种，作为优选，导水单元为三棱柱状。将引导部固定安装在蓄水单元的底部，即可形成汇流、导水的效果，帮助蓄水单元中的水分快速的流出。

在另一个实施例中，如图2所示，导水单元2包括引导部21和汇水空腔22，所述蓄水单元1的底部与所述引导部21的上部抵接、以使蓄水单元1中的水分进入引导部21中，所述汇水空腔22与所述引导部21的底部连通、以使引导部21中的水分进入汇水空腔22中。

引导部21也为具有孔隙结构的材料制备，作为优选的，引导部21与蓄水单元1材质相同，当然也可以是其他具有孔隙结构的材料，如海绵、砂石层等。

引导部21设置有多个，所有所述引导部21的底部面积之和小于所述蓄水单元1的底部面积，所述引导部21的底部面积小于其顶部面积，举例来说，引导部21的形状可以是三棱柱状、棱锥状、棱台状、圆台状、圆锥状中的一种，且不论引导部21的形状为哪一种，作为优选的应该将横截面积较大的一端与蓄水单元1贴合连接，而将横截面积较小的一端与汇水空腔22连通，这样更有利于对蓄水单元1中水分的汇集、引导。

作为优选的，在本实施例中引导部21为三棱柱状，其截面为顶角朝下的等腰三角形或直角三角形，且引导部21的顶面贴合于蓄水单元1的底部、引导部21的顶角则向下延伸插接于汇水空腔22中。而且引导部21与蓄水单元1采用相同材质，均为生态多孔纤维棉，为了方便生产，加工引导部21时，可以直接对一整块完整的蓄水单元1进行裁切即可，得到多个大小统一的三棱柱即可。

安装时，先将多个引导部21按照设计的间距插接放置于汇水空腔22上，再将整块的蓄水单元1放置在多个引导部21上，此时引导部21与蓄水单元1之间贴合紧密，能够起到良好的导水效果。

作为优选的，可以事先将汇水空腔22和引导部21进行组装固定，形成单独的导水单元，这样不仅方便运输和现场安装，也可以提升安装后成品的质量，减少现场组装程序过多带来的不良因素的影响。进行安装时先将导水单元安装到位，再将整块蓄水单元1盖合在导水单元上即可。

需要说明的是，为了保证安装时整个蓄排水结构的强度和稳定性，安装时还铺设有安装架，安装架为上下两层，每一层均由多个分部均匀的支撑杆4组成，下层支撑杆4的数量多于上层支撑杆4的数量，且上下两层安装架的多根支撑杆4相互错开。每个引导部21均插接在下层安装架的两根支撑杆4之间，而蓄水单元1则整体放置在上层安装架上，并进一步将引导部21向下压实，使得引导部21与支撑杆4抵紧固定。

在另一个实施例中，导水单元2直接安装于所述蓄水单元1内，且处于底部位置。该导水单元具体为一根或多根连通的汇水管，汇水管上开有多个与所述蓄水单元1连通的通孔，所述蓄水单元1中的水分从通孔进入所述汇水管内，并流向排水模块5进而排出。

在另一个实施例中，导水单元2还可以是设置于蓄水单元1底部的砂石层，蓄水单元1放置于砂石层上，砂石层内则埋设有一根或多根连通的汇水管，汇水管上开有多个与所述蓄水单元1连通的通孔，所述蓄水单元1中的水分从通孔进入所述汇水管内，并流向排水模块5进而排出。

通过上述的设置，与现有技术相比，由于设置了导水单元，可以将蓄水单元1中的水分引导、汇集至排水模块5处，降低了排水的阻力，可以将蓄水单元1中的水分尽可能的全部排出，这样在城市即将面临二次暴雨或洪水时，具备更大的二次蓄水能力。不过同样的，在不需要具备二次蓄水能力时，还应该充分考虑蓄水单元1的蓄水能力，因此排水管道7上设置有调节流量大小的调节装置6，以此来控制蓄水单元1中水分排出的速度，该调节装置可以是各种阀门，如电磁阀。

同时，还公开了一种洪、雨水的调蓄方法，包括步骤如下：

获取一个或多个区域在下一个调蓄周期内的调蓄水量，并根据该调蓄水量设定一个或多个区域的调蓄目标量；

根据所述调蓄目标量，调整该区域或多个区域的排水参数；

所述排水参数至少包括排水时间、排水速度和排水程度中的一个。

而且，每个所述区域内均设置有洪、雨水调蓄***，所述调蓄***包括依次连通的进水模块、蓄水模块和排水模块，所述蓄水模块包括：

蓄水单元，其为一个或多个相互连通设置；

导水单元，其一端与至少一个所述蓄水单元连接、另一端与所述排水模块连接；

所述蓄水单元向所述导水单元排水的排水阻力小于所述蓄水单元向其他方向排水的排水阻力。

具体操作时，可以先通过大数据分析未来一段时间内不同区域的天气情况及洪雨水情况(也可以借鉴国家或当地气象局天气预报信息)，以此判断不同区域的降水情况；根据降水情况对不同区域内设置的调蓄***进行分别控制，设定不同的排水速度和排水优先级，以及控制不同调蓄***的蓄水量，从而提高整体城市的调蓄能力。

而且由于水位计14的设置，可以实时检测不同蓄水单元1中的蓄水量，因此还可以据此实时进行对应的调节，尽量达到消除洪雨水峰值、减小市政管网的排水压力的效果。

以下为本发明的调蓄***实际施工过程以及各组成部分之间的安装关系：

如图1所示，将多块蓄水单元1按照不同的功能区分，如设置有水位计14的蓄水单元1为一类，安装有导水单元的蓄水单元1为一类，单纯的蓄水单元1为第三类，安装之前将不同数量的三类蓄水单元1拼接在一起即可形成蓄水模块。

排水模块5需要事先埋设，排水管道7埋设于回填土中，一端连通至集水井8内，另一端与导水单元连通，其与集水井8连通的一端安装有电磁阀，且该电磁阀放置于防护罩内，达到一定的保护效果。

进水模块的进水管道9一端与集水井8连通，另一端水平延伸插接至蓄水单元1中，且进水管道9道的位置高于排水管道7。

通气管道10的一端插接固定在蓄水单元1内，另一端向上延伸直至穿出土层，这样可以平衡蓄水单元1内部的气压，有利于水分的吸收和排出。

特别的，在一个调蓄***中，导水单元比较适宜安装于离集水井较近的范围内，有利于检修更换，如图1所示，作为优选的将导水单元安装在距离集水井的第二个蓄水单元上。同时，安装有导水单元的蓄水单元上最好保持结构完整，其内部未穿设有进水管道和通气管道，这样布置的主要原因在于，考虑到排水时水分流动带来的压力较大，容易对蓄水单元内部产生较大的应力，蓄水单元内部不穿孔，才能够维持整体结构强度，有利于延长使用寿命容易。

在进水模块、蓄水模块和排水模块5均安装完成后，其余步骤按照施工要求进行，如进行回填土层11的回填、砂石找平层121施工、种植土层13的覆盖以及植被栽种等。当然，集水井8也可以是其他的集水结构，如雨水篦子、生态池塘湖泊、蓄水池等。

需要说明的是，前述关于蓄水单元1排水的描述中，排水速度指的是单位时间内蓄水单元1排出水分的体积，排水速度越快，则可以在越短的时间内将蓄水单元1中的水分排出；排水程度指的是一整块蓄水单元1在蓄水饱和的情况下，最多可以排出的水的比例，排水程度越高，则蓄水单元1中存留的水分越少，再次蓄水的量即越大；排水时间则指的是该***开始排水的时间点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.洪、雨水调蓄***，包括依次连通的进水模块、蓄水模块和排水模块，其特征在于，

所述蓄水模块包括：

蓄水单元，其为一个或多个相互连通设置；

导水单元，其一端与至少一个所述蓄水单元连通、另一端与所述排水模块连通；

所述蓄水单元向所述导水单元排水的排水阻力小于所述蓄水单元向其他方向排水的排水阻力。

2.根据权利要求1所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述导水单元设置于所述蓄水模块的下方或侧方，并与所述蓄水模块的底部连通设置。

3.根据权利要求1所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述导水单元安装于所述蓄水模块内的底部位置，且所述导水单元与所述蓄水模块连通。

4.根据权利要求2所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述导水单元包括引导部，所述引导部贴合固定于所述蓄水模块的底部。

5.根据权利要求2所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述导水单元为形成于所述蓄水单元下方或侧方的汇水空腔，所述汇水空腔的安装位置低于所述蓄水单元的底部。

6.根据权利要求2所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述导水单元包括引导部和汇水空腔，所述蓄水模块的底部与所述引导部的上部抵接、以使蓄水模块中的水分进入引导部中，所述汇水空腔与所述引导部的底部连通、以使引导部中的水分进入汇水空腔中。

7.根据权利要求3所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述导水单元为插接于所述蓄水模块底部的汇水管，所述汇水管上开有多个与所述蓄水模块连通的通孔，所述蓄水模块中的水分从通孔进入所述汇水管内。

8.根据权利要求4或6所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述引导部的底部面积小于其顶部面积，呈三棱柱状、棱锥状、棱台状、圆台状、圆锥状中的一种。

9.根据权利要求4或6所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述引导部设置有多个，所有所述引导部的底部面积之和小于所述蓄水模块的底部面积。

10.根据权利要求4或6所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述引导部为具有孔隙结构的材料制备。

11.根据权利要求1-7任意一项所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述蓄水单元设置为相互连通的多个，所述导水单元设置于其中一个蓄水单元上；或，所述导水单元设置有多个并分散分布于多个蓄水单元上。

12.根据权利要求1-7任意一项所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，

所述排水模块包括排水管道，所述排水管道一端为洪、雨水出口，另一端与所述导水单元连通，所述排水管道上设置有调节流量大小的调节装置。

13.根据权利要求1-7任意一项所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述蓄水单元设置为相互连通的多个，且至少一个所述蓄水单元上设置有测量水位的测量装置。

14.根据权利要求1-7任意一项所述的洪、雨水调蓄***，其特征在于，所述蓄水模块还包括通气管道，所述通气管道一端与至少一个所述蓄水单元内部连通、另一端与***外部连通。

15.洪、雨水调蓄方法，其特征在于，包括步骤如下：

获取一个或多个区域在下一个调蓄周期内的调蓄水量，并根据该调蓄水量设定一个或多个区域的调蓄目标量；

根据所述调蓄目标量，调整该区域或多个区域的排水参数；

所述排水参数至少包括排水时间、排水速度和排水程度中的一个。

16.根据权利要求15所述的洪、雨水调蓄方法，其特征在于，每个所述区域内均设置有洪、雨水调蓄***，所述调蓄***包括依次连通的进水模块、蓄水模块和排水模块，所述蓄水模块包括：

蓄水单元，其为一个或多个相互连通设置；

导水单元，其一端与至少一个所述蓄水单元连接、另一端与所述排水模块连接；

所述蓄水单元向所述导水单元排水的排水阻力小于所述蓄水单元向其他方向排水的排水阻力。

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