公路路面雨水收集再利用的簡易裝置.docx

帶折疊式蓄水箱的路面雨水收集再利用系統(tǒng) 帶折疊式蓄水箱的路面雨水收集再利用系統(tǒng) 1緒論隨著我國高速公路建設(shè)的進一步加快，高速公路大面積地富集在我們周圍。同時由于我國城市化、工業(yè)化的進一步加速，城市缺水的矛盾也進一步加深，環(huán)境與生態(tài)問題也同步擴展。為了解決缺水、環(huán)境、生態(tài)等一連串的矛盾，人們把注意力放到了高速公路雨水的收集和利用上。這一設(shè)計正是為了更好地把高速公路的雨水收集起來，充分利用高速公路的雨水，在高速公路的邊上每隔一定的距離建一蓄水箱，再把各個蓄水箱串聯(lián)起來，把一個個分散的小蓄水箱變成一個統(tǒng)一的蓄水系統(tǒng)，結(jié)合高速公路的綠化帶的用水，這樣就可以方便的收集和取用雨水。2.本系統(tǒng)產(chǎn)生的背景及可行性分析2.1設(shè)計背景 我國人均占有水資源量約為世界人均占有量的1/4，總量少，而且存在嚴重的時空分布不均，其中81%集中分布在長江及其以南地區(qū)，且該地區(qū)耕地面積僅占全國的36%，致使我國北部地區(qū)水資源缺少情況更加嚴重。尤其我國目前正在進行西部大開發(fā)，隨著西部社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人口的增加，水資源的供需矛盾尤為突出。在目前這種水資源十分緊缺的情況下，一方面，城區(qū)需水量仍在上升，且污染問題也日趨嚴重；另一方面，每年又有相當量的雨水資源白白地從境內(nèi)流出。并且隨著城市規(guī)模的擴大，城區(qū)的建筑、道路、綠地的占地面積的不斷變化，降雨產(chǎn)生的徑流量也在不斷變化。此時，人們把目光放到高速公路路面雨水收集再利用上，因此將雨水作為一種優(yōu)質(zhì)的水源進行開發(fā)利用勢在必行。表面上看來我國石漠化地區(qū)的水資源比較豐富，但是由于石漠化地區(qū)的特殊的地形結(jié)構(gòu)，夏、秋季節(jié)大量白花花的雨水流走，特別是公路上的雨水.如果我們能夠在公路收集雨水技術(shù)上有新的突破，把這些雨水收集起來，在干旱的時候這些收集的雨水對緩解供水壓力就會起到不可估量的作用。 2.2我國高速公路雨水收集量分析現(xiàn)在我國高速公路通車里程達到1.9萬公里，創(chuàng)下位居世界第二的新紀錄。 目前我國高速公路仍保持高速發(fā)展。根據(jù)交通部制定的公路、水路交通發(fā)展三階段戰(zhàn)略目標，到年，我國國道主干線系統(tǒng)全部建成后，首都北京與所有直轄市、省會和自治區(qū)首府、目前所有萬以上人口特大城市和超過的萬以上人口大城市，都有以高速公路為主的高等級公路相通。農(nóng)村所有具備通車條件的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和的行政村也將通公路，全國公路總里程達到萬公里，其中高速公路達到.萬公里。沿線約億人口，出門將可走高速公路。到年，我國萬以上人口的大城市，將由高等級公路連接起來，形成網(wǎng)絡。這一區(qū)域內(nèi)的約億人口將能便利出門。東、中部高速公路網(wǎng)的建成，使這些地區(qū)的人民將實現(xiàn)快速出行。西部地區(qū)條公路通道的建成，所有具備通車條件的行政村實現(xiàn)全天候通車，將使封閉的西部地區(qū)百姓能順利出門。屆時，全國公路總里程達到萬公里，高速公路達到.萬公里。我們不妨假設(shè)一下， 如果有一條高速公路路幅為24米，A4高速公路全長為23832米，集水面積為857952平方米。A30高速公路全長為39612米, 集水面積為950688平方米。兩路共計集水面積為1808640平方米。以六月份0.154米的平均雨量為參考數(shù)據(jù)，兩條高速公路的集水量可達278530.56立方米?？紤]到路面收集雨水的損耗，以85%計，兩條高速公路可收集到雨水還有236750.976立方米。換言之，就一個月兩條高速公路可收集到雨水23.6750萬噸。如果我們把這些高速公路的雨水收集起來，可以收集到兩萬多萬噸水，如果我們把這些水來配合高速公路的綠化帶踴躍，比如洗車，沿線澆灌等。這對緩解我國雨水嚴重缺乏起到了很大的作用。2.3本發(fā)明的設(shè)計目的和意義 2.3.1設(shè)計目的 為了充分利用雨水這一天然資源，為了解決缺水、環(huán)境、生態(tài)等一連串的矛盾，讓水資源達到空間的協(xié)調(diào)，我們設(shè)計了帶折疊式的雨水收集的簡易裝置。本設(shè)計的目的：就是把高速公路的雨水收集起來，來配合高速公路的沿線綠化帶的情況，解決高速公路沿線的雨水缺乏問題，同時在一定程度上解決城市的雨水利用緊張的問題。 2.3.2理論意義和現(xiàn)實價值 高速公沿線的澆灌綠化、沖洗車等公益用水及車防熱水等新興的用水行業(yè)又進一步加重了水供應的負擔?？墒敲磕甑谋┯昙竟?jié)，泛濫的雨水又給高速公路路面造成了很大的積壓。而高速公路雨水的收集和利用正好解決了這一給交通建設(shè)帶來的兩大難題。2.4可行性分析一方面，我國公路總里程達到180萬公里，預計到2020年，全國公路總里程達到230萬公里，而且每年我國都會發(fā)生洪災和旱災，這就為本系統(tǒng)收集和再利用路面積水提供了現(xiàn)實可能性；另一方面，本系統(tǒng)提供了一種多次分離公路路面雨水簡易裝置，此裝置的原理和方法非常合理并具備先進性，使其最大限度地降低成本、高效率地收集公路路面雨水，而且能夠保證所收集的雨水具有較高的水質(zhì)，這就為本系統(tǒng)提供了技術(shù)可行性。3折疊式蓄水箱路面雨水收集在利用系統(tǒng)的設(shè)計3.1設(shè)計思路我們的設(shè)計思路是提供一種實現(xiàn)公路雨水收集再利用的帶折疊式簡易裝置，包括集水溝、浮渣隔離裝置、形三通管、前期水分離器、橫向排水管、縱向排水管、帶折疊式蓄水箱。在公路集水溝上設(shè)計浮渣隔離裝置，能控制路面帶來的樹葉、垃圾、油類和懸浮固體等污染物，縱向排水管周圍用反濾織物填充，反濾織物上方為透水填料，透水填料表層為凹形，該凹形即為集水溝。形三通管的垂直端與縱向排水管相通，縱向排水管的雨水在初次流向形三通管的一端設(shè)置有前期分離器，形三通管的水平端連接橫向排水管，橫向排水管連接到帶折疊式蓄水箱中。前期水分離器內(nèi)部設(shè)置浮球，底部設(shè)置能擰開的蓋，折疊式蓄水箱底部設(shè)置排水管，箱底設(shè)置有滾輪。本裝置具有截污功能、多次雨水分離功能和過濾功能，能夠有效地收集公路路面優(yōu)質(zhì)雨水。 本裝置為控制雨水對土壤及地下水的污染，實現(xiàn)雨水的再利用提供了條件。3.2本系統(tǒng)的特點1.在公路路面雨水流到集水溝時，要經(jīng)過浮渣隔離裝置，能控制路面帶來的樹葉、垃圾、油類和懸浮固體等污染物。 2.所述的集水溝是一種矩形或半圓形的裝置。 3.縱向排水管的管徑在70-150mm內(nèi)選用，管體壁上設(shè)有三排槽口或孔口，其開口總面積不小于40cm2/延米 4.縱向排水管的縱向坡度不小于公路縱坡的0.25% 5.橫向排水管的橫向坡度不小于公路橫坡的5% 6.所述的公路路面雨水收集的簡易裝置，其攔污柵又1-2毫米直徑的不銹鋼編成，柵空為4-7毫米。 7所述的攔污柵與進水端到出水端軸線的夾角在16-60。任一角度。 8.所述的前期水分分離器，其底部的蓋上設(shè)置一根滴水管。 9.所述的滴水管是一根管徑小于3毫米的管道。 10所述的排水管設(shè)置有放水的閥門3.3本系統(tǒng)的優(yōu)點 本裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種多次分離公路路面雨水簡易裝置，使其最大限度地低成本、高效率地收集公路路面雨水。而且能夠保證所收集的雨水具有較高的水質(zhì)。 本裝置還解決了以往公路路面在控制雨水污染、實現(xiàn)公路路面雨水再利用方面提供了可能2.4附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本簡易裝置作進一步的詳細說明。附圖所示為本簡易裝置的橫斷面圖，由于橫斷面對稱，故只顯示一側(cè)。涂中所示標號分別為：1、浮渣隔離裝置 2、集水溝 3、透水填料 4、反濾積物 5、T型三通管 6、前期雨水分離器7、縱向排水管 8、橫向排水管 9、折疊式蓄水箱 10、排水管 浮渣隔離裝置集水溝透水填料反濾積物縱向排水管前期分離器T型三通管縱向排水管橫向排水管折疊式蓄水箱輸水管帶折疊式公路路面雨水收集再利用的簡易裝置3.5具體實施方式在深溝底部延公路延伸方向設(shè)置有縱向排水管8。在該縱向排水管8的管體上有小孔；縱向排水管8通常采用聚氯乙烯PVC塑料管和聚乙烯PE塑料管；縱向排水管8設(shè)置三排槽口或孔口，其開口總面積不小于40cm2/延米縱向排水管8管徑按設(shè)計流量由水利計算確定，通常在在70-150mm內(nèi)選用?？v向排水管8的埋設(shè)深度應保證不被車輛或施工機械壓裂，并應超過當?shù)氐谋鶅錾疃?。在非冰凍地區(qū)，新建路面時，排水管管底常與基層底面平齊；改建路面時，管中心應低于基層底面?？v向排水管8的縱向坡度宜與公路縱坡相同，但不小于0.25%沿上述縱向排水管8延伸方向每隔一定距離安裝T型三通管5。T型三通管5的水平方向連接橫向排水管9，該橫向排水管9伸出深溝以外，其材質(zhì)采用不帶槽或聚氯乙烯塑料管，管徑與縱向排水管8相同，其橫坡度不小于5.0%，橫向排水管9的外露端頭用鍍鋅鐵絲網(wǎng)或格柵罩住，其出水端連接簡易式蓄水箱。在上述縱向排水管8周圍用反濾積物4填充，反濾積物4可選用聚酯類、尼龍或聚丙烯材料制成的無紡織物，能透水，但細粒土不能隨水通過。反濾積物4上方為透水填料3，透水填料3由水泥處治或瀝青處置開級配初集料組成，其孔隙率約為15%-30%，粗集料最大粒徑不大于40mm，粒徑4.5mm以下的細粒含量不超過16%，2.36mm以下的細粒含量不超過6%，為避免帶水排水管被堵塞，透水填料3在通過率率為85%時的粒徑應比縱向排水管8的槽口寬或孔徑口直徑大1.0-1.2倍。透水填料3為凹型，該凹型即為集水溝2，集水溝2頂部的高度低于公路路面。集水溝2的內(nèi)側(cè)邊緣可設(shè)在行車路面邊緣處，有時為了排水管被施工機械壓裂，或者避免露肩鋪面受集水溝沉降變形的影響，必要時將集水溝2向外側(cè)移出60cm-90cm集水溝4的地面的最小寬度，對新建路面不小于30cm；對改建路面時，應保證排水管兩側(cè)各留至少5cm寬的透水填料。路面采用雙向坡路拱時，在路面兩側(cè)都設(shè)置集水溝2。其間距和安全位置由水利計算并考慮臨近地面高程和公路縱橫斷面情況而定，一般在50-100cm范圍類選用。所述T型三通管5是由PVC等材料制成的管道，所述的T型三通管5作用是分配、多次分離雨水和輸送雨水到雨水收集簡易蓄水箱10中去。所述的前期水分分離器6是由PVC等材料制成的管道，內(nèi)部設(shè)置浮球，底部設(shè)置可以擰開的蓋，在蓋上設(shè)置一根滴水管，所述的前期水分分離器6的作用是多次分離前期雨水，提高簡易式蓄水箱的水質(zhì)。所述的浮球是由塑料、橡膠等材料制成的球體，所述的浮球的功能是讓前期雨水進入前期水儲存室，并在雨水灌滿前期水儲存室后與球座緊密接觸，防止后續(xù)雨水與前期雨水交換，所述的前期水分分離器6的蓋可以由塑料、橡膠、PVC等材料制成，其功能是可以擰開清理前期水分離器6內(nèi)的贓物。所述的滴水管是一根管徑小于3毫米的管道。所述的滴水管的功能是慢慢釋放前期分離器6內(nèi)的雨水，以便夏次雨水流入T型三通管的5垂直端時前期分離器6內(nèi)無積水，前期水分分離器可以繼續(xù)發(fā)揮作用。所述的蓄水箱10是可以折疊的，可以活動的、高強度的金屬框構(gòu)件和環(huán)保材料TPU等材料熱合而成的具有抗壓耐磨，高強度及耐熱抗凍等特點的膜布組成。在下雨時打開蓄水箱，將橫向輸水管9連接到簡易式蓄水箱10，公路路面雨水最終儲存在簡易式蓄水箱10內(nèi)，然后折疊起來收藏。所述的簡易是蓄水箱的功能是存儲雨水。所述的輸水管設(shè)在簡易式蓄水箱9底部，并設(shè)置有防水的閥門，所述的輸水管的功能是取水時排放收集到的雨水，所述的滾輪設(shè)置在簡易式蓄水箱底，其的功能是減少與地面的接觸面積，一方面減少與地面的摩擦阻力，便于折疊也運輸；另一方面，如果蓄水箱放在草地上，則可以減少對草地的破壞。下面結(jié)合附圖對本系統(tǒng)實施例做詳細說明;本實施例在以本系統(tǒng)技術(shù)方案為前提條件下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體操作過程，但本系統(tǒng)的保護范圍不限于下屬實施例。本實施例包括：1、浮渣隔離裝置 2、集水溝 3、透水填料 4、反濾積物 5、T型三通管 6、前期分離器7、縱向排水管 8、橫向排水管 9、折疊式蓄水箱 10、排水管組成，沿集水溝2上布置浮渣隔離裝置1，在公路延伸方向上設(shè)置有縱向排水管7，在縱向排水管7周圍用反濾積物填充4，反濾積物4上方為透水填料3透水填料表層為凹層，該凹層幾位集水溝2集水溝底部高度低于可滲路面表層。T型三通管5與縱向排水管7相通，T型三通管5的垂直端與縱向排水管7之間連接有前期雨水分離器6，T型三通管5的水平端與橫向排水管8連通。橫向排水管8收集不同于縱向排水管7內(nèi)的水，并輸送到折疊式蓄水箱9中去。前期雨水分離器內(nèi)設(shè)置有浮球，底部設(shè)置可以擰開的蓋，在蓋上設(shè)置一根滴水管，折疊式蓄水箱9底部設(shè)置有輸水管10。下雨時。路面雨水經(jīng)過浮渣隔離裝置1匯集到集水溝2內(nèi)，然后經(jīng)過透水填料3和反濾積物4的再次過濾流到縱向排水管7內(nèi)，在流經(jīng)橫行排水管8時經(jīng)過前期雨水分離器6當雨水灌滿前期雨水分離器6后，后續(xù)雨水可以經(jīng)過T型三通管5的另一個出口進入縱向排水管7然后又流入前期分離器內(nèi)儲存，當雨水用完后，清寫折疊式蓄水箱9，然后折疊起來收藏。4.結(jié)論和展望4.1本系統(tǒng)的主要設(shè)計成果本系統(tǒng)旨在收集公路路面雨水，實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善，在提高人們生活的同時盡量減少能源浪費，對控制雨水滲透到地下污染和滯留、和凈化回用雨水提供了可能性。4.2本系統(tǒng)的創(chuàng)新點本系在收集雨水時，一方面多次過濾、凈化雨水，保證收集到優(yōu)質(zhì)的雨水；另一方面該系統(tǒng)在前期雨水分離器內(nèi)能夠有效地分離雨水，包括工業(yè)污染物，泥沙等；最后，雨