基于多能源互補(bǔ)的水車設(shè)計(jì)

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)論文摘要本設(shè)計(jì)為廣東省韶關(guān)市某居民小區(qū)設(shè)計(jì)一款水車，豐富人們的日常生活。設(shè)計(jì)主要是考慮這幾個(gè)因素：水車的直徑，擋板的大小，水斗的大小體積等。同時(shí)還有注意對水車的防腐和維護(hù)。另外，由于水車在運(yùn)行中消耗了大量的電能，同時(shí)水車本身所在的水池需要每隔五天換一次水，所以本設(shè)計(jì)還為居民小區(qū)的水車設(shè)計(jì)一套供能系統(tǒng)。該供能系統(tǒng)主要利用生活用水及雨水的重力勢能來發(fā)電，由于在城市中的住宅小區(qū)中的樓房通常是比較高的，而且每天居民在生活過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水從高層落下就會(huì)產(chǎn)生巨大的能量，由勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。在水下落的運(yùn)動(dòng)途徑中安裝水輪機(jī)，可以將水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并儲存在蓄電池中。該系統(tǒng)還包括雨水的收集、過濾、清潔和儲存，可用于水車所在水池的補(bǔ)充水和循環(huán)水。該系統(tǒng)主要部件包括：沖擊式水輪機(jī)、過濾裝置、壓力感應(yīng)裝置、雨水收集裝置、蓄電池、蓄水池等。最后，計(jì)算利用該系統(tǒng)可以為小區(qū)節(jié)省的水源和提供的能源并進(jìn)行展望。關(guān)鍵字：水車設(shè)計(jì)；多能源；發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Waterwheeldesignbasedonmulti-energycomplementaryAbstractThisdesignisforaresidentialquarterinShaoguanCity,GuangdongProvince,todesignawatertrucktoenrichpeople'sdailylife.Thedesignmainlyconsidersthesefactors:thediameterofthewatertruck,thesizeofthebaffle,thesizeandvolumeofthewaterbucket,etc.Attentionshouldalsobepaidtoanti-corruptionandmaintenanceofwatertrucks.Inaddition,becausethewatertruckconsumesalotofelectricenergyinoperationandthewatertankinwhichthewatertruckitselfislocatedneedstochangewatereveryfivedays,thisdesignalsodesignsanenergysupplysystemforthewatertruckinresidentialquarter.Thisenergysupplysystemmainlyusesthegravitationalenergyofdomesticwaterandrainwatertogenerateelectricity.Asbuildingsinresidentialquarterinthecityareusuallyrelativelyhigh,alargeamountofwastewaterwillbeproducedinthedailylifeofresidents.Whenthesewastewaterfallsfromahighlevel,itgeneratestremendousenergy,whichisconvertedfrompotentialenergytokineticenergy.Installationofaturbineintheunderwaterpathofmovementconvertsthekineticenergyofwaterintoelectricalenergyandstoresitinabattery.Thesystemalsoincludesthecollection,filtration,cleaningandstorageofrainwater,whichcanbeusedforreplenishingandcirculatingwaterinthetankwherethewatertruckislocated.Themaincomponentsofthesysteminclude:impactturbine,filtrationdevice,pressuresensingdevice,rainwatercollectiondevice,battery,waterstoragebattery,etc.Finally,thewaterresourcesavedandenergyprovidedbythesystemarecalculatedandprospected.Keywords:Waterwheeldesign;Multi-energy;Generationsystemdesign目錄TOC\o"1-1"\h\u240481緒論 頁共38頁1緒論1.1水車的起源與發(fā)展水車在我國的農(nóng)業(yè)歷史上有著舉足輕重的地位，它是我國古代最古老的農(nóng)業(yè)灌溉工具之一，人們通常是利用木頭制作它的，使用者主要把它安裝在水流比較湍急的河流或者水溝之中，它的主要功能是利用湍急的水流的動(dòng)能推動(dòng)水車的擋板產(chǎn)生動(dòng)力，讓水車做圓周運(yùn)動(dòng)，水車上安裝的水斗便從低處提水，伴隨著水車的旋轉(zhuǎn)將水從低處提到高處落下，這樣就可以源源不斷地灌溉農(nóng)田。這其中將水的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成重力勢能，只要水流不斷，水流的速度適可，這運(yùn)動(dòng)便可以一直進(jìn)行下去，為人們省去了巨大的功夫，節(jié)省了農(nóng)民的體力，使農(nóng)作物的干旱情況大大的緩解了，同時(shí)也解除了地形的限制因素，水車的發(fā)明與利用為我國的農(nóng)業(yè)事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。水車的起源在書籍中最早記錄于漢朝時(shí)期，在那個(gè)時(shí)候，因?yàn)槭止I(yè)還不是太發(fā)達(dá)，水車制作的比較粗糙，結(jié)構(gòu)較為簡單，所以水車主要是利用人力來推動(dòng)的，人們或者是用腳踩或者是用手推來使水車運(yùn)行。然后在三國被孔明進(jìn)行了很大的改進(jìn)，所以后人又通常稱水車為孔明車。隨后在唐宋時(shí)期，因?yàn)槿藗兩a(chǎn)力的不斷提高，技術(shù)得到不斷的改進(jìn)。轉(zhuǎn)軸得到了改進(jìn)和提升，所以很大程度上不需要人力來推動(dòng)了，只需要把水車放在水流速較快的地方便可以運(yùn)行。其中實(shí)現(xiàn)了人力到水力的改進(jìn)，節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，效率得到了大大的改善，農(nóng)作物的產(chǎn)量也有所提高。再后來，到了元明時(shí)期，人們懂得了將多臺水車搭配進(jìn)行運(yùn)用，在一條河流上搭上大小不一的多臺水車，同時(shí)還加上牛羊等多種動(dòng)物等獸力的運(yùn)用。這樣使水車的應(yīng)用范圍大大增加了，使水利得到了最大充分的利用，這時(shí)候水車的發(fā)展也到了最繁榮的鼎盛時(shí)期。其后，隨著工業(yè)革命的到來，工業(yè)文明的出現(xiàn)，人們制造了更加多效率更高，適應(yīng)面更廣的機(jī)器，比如蒸汽機(jī)、發(fā)電機(jī)、抽水機(jī)等。因?yàn)樗嚨男时容^低，它的灌溉功能也被逐漸的取代了。但是人們卻進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其美觀價(jià)值，所以人們便仿照古代的水車做成一種景觀放在居民的小區(qū)之中或者公園的水塘之中，甚至還把它做小做成模型放在魚缸之中，作為一種景觀裝飾供人們欣賞娛樂。因?yàn)榘惭b在這些地方的水區(qū)域通常是一種死水，沒有外來水的流通。因此就沒有水流的動(dòng)力推動(dòng)水車的運(yùn)行，人們就想了另外一種辦法，第一種是利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水車的運(yùn)行，不過因?yàn)檫@種方法沒能把水車很好的與景觀的動(dòng)靜相結(jié)合在一起，所以比較少用。人們通常選用第二種方法，那便是利用水泵將水池的水抽到另外一個(gè)高度，用水的動(dòng)力來推動(dòng)水車運(yùn)行，水泵也可以用另外的飾品作為裝飾這樣也更加美觀，更加有藝術(shù)的整體感覺。1.2景觀水車的作用美化環(huán)境。首先景觀水車的最大作用就是為了滿足裝飾的效果，制造出動(dòng)靜結(jié)合的景象，將其他水景和水車相互結(jié)合在一起，從中可以體現(xiàn)到不同的文化韻味。帶給人們一種東方園林美學(xué)的感受，讓人們感覺到歷史氣息和文化氣息，給人一種歡快、美觀、自然的感受。增加水塘含氧量。人們通常在水車所在的水塘中養(yǎng)各種魚達(dá)到觀賞效果，而維持魚類正常生活的適宜溶氧量為5～5.5mg/L以上。實(shí)踐表明,在夏天高溫天氣，因?yàn)樗刂械聂~比較活躍，運(yùn)動(dòng)量大，消耗的氧氣也多。單單靠空氣中的氧氣，自然的向水中溶解是無法保持魚兒這么活躍運(yùn)動(dòng)的氧氣消耗的。造成了一個(gè)水池容氧量在各個(gè)地區(qū)分布不均的情況，所以我們在夏天通常可以看到魚兒在水面上張嘴呼吸氧氣的場景。在保持美觀的情況下，我們便可以利用水車的運(yùn)動(dòng)來增加氧氣。這其中便是利用了水車的葉輪旋轉(zhuǎn)擊打水面，讓原本平靜的水面變成動(dòng)態(tài)的，增加紊流，在這過程中激起水霧、水花和浪花水霧，這樣空氣中的氧氣向水中的溶解速度相比平靜的水面會(huì)大大提高。增加空氣濕度。在秋冬季節(jié)時(shí)，天氣溫度低、太陽較少，空氣比較干燥，會(huì)讓人感覺不是太舒服。而水車在旋轉(zhuǎn)擊打水面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水花和水霧，增加水流擾動(dòng)的同時(shí)給空氣帶來水分。1.3研究的背景及意義根據(jù)調(diào)查研究表明，雖然我國的淡水資源整體上看起來是比較豐富的，可是平均到每個(gè)人后，便是在世界范圍內(nèi)大大落后了，人均占有的水資源僅為世界平均水平的四分之一，只有二千三百立方米，可以稱得上是十三個(gè)人均水資源最缺乏的國家之一。另外我國的水資源分布也是不均勻的，包括時(shí)間分布不均勻，還有空間分布不均勻。因此我國為了彌補(bǔ)該缺陷，也進(jìn)行了南水北調(diào)的工程。因?yàn)槲覈臇|部以及沿海城市的居民數(shù)，占了我國的總?cè)藬?shù)的很大一部分。而我國的西部地區(qū)地廣人稀，但是蘊(yùn)含著巨大的水資源，這部分水資源并沒有得到很好的利用和開發(fā)。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，我國的三分之二城市存在著缺水的問題。這些城市的供水不足導(dǎo)致了居民的生活質(zhì)量出現(xiàn)了下降，也因?yàn)榇罅康某槿〉叵滤畬?dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化?？墒?，在城市居民的日常生活中，人們對水資源的浪費(fèi)卻隨處可見。因?yàn)槲覈某鞘谢涌?，廣大農(nóng)村地區(qū)的居民紛紛往城市聚集，因?yàn)槿肆鞯木奂?，所以城市中的土地價(jià)格也越來越高。由于土地資源比較緊張，所以小區(qū)之中的樓房也越建越高，一棟樓可以容納的住戶也更多。由此小區(qū)居民之中的單位面積用水量和生活用水排放量也越來越大。人們的日常生活中會(huì)產(chǎn)生大量的生活廢水，比如衛(wèi)生間，水槽，廚房等，有許多較為清潔干凈水是被白白浪費(fèi)的。另外，小區(qū)的綠化、水景等引起的用水量不斷加大，使城市供水能力顯得不足，造成我國水資源危機(jī)日益嚴(yán)重。在解決供水不足這方面，我們可以利用南方雨水充足，降雨量高這方面來解決。雨水資源是可利用水資源中的一項(xiàng)重大的水資源，我們將雨水收集起來，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)：雨水的污染程度還是相對比較低的，酸堿性也比較中性，雜質(zhì)較少，經(jīng)過簡單的處理后，并可以直接利用。若是大規(guī)模的收集并利用好雨水資源，我國城市的缺水現(xiàn)象應(yīng)該可以得到很大的緩解。而且如果不直接收集，而是直接讓雨水白白的流失，排放到下水道也會(huì)對城市的下水道系統(tǒng)造成一定的負(fù)擔(dān)。我國除出現(xiàn)城市缺水的現(xiàn)象外，另一個(gè)方面就是因?yàn)槌鞘腥丝跀?shù)量的增加，造成用電量也大量增加。因?yàn)槲覈饕抢没鹆戆l(fā)電，在過去的幾十年中，燃燒石油和煤炭造成了很大的污染。而在大環(huán)境下，因?yàn)檫@些煤炭石油之類的能源屬于不可再生能源，若我們不加節(jié)制的大量利用，不僅會(huì)造成若干年后我們對這些資源再用無可用，在當(dāng)前環(huán)境下也會(huì)造成大量的環(huán)境污染，空氣污染。而且節(jié)能與環(huán)保這個(gè)主題，我們國家也宣傳了這么多年，所有的可再生能源如風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿?，還有其他被我們所忽略的能量都值得我們不斷的開發(fā)和研究。在之前我們發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象便是，因?yàn)槌鞘兄械娜肆骶奂用袼欧诺纳钣盟恳泊蟠笤黾?，他們排放的生活用水也分為可利用的和不可利用的。生活用水中的不可利用包括排便器的用水，其余的洗衣服用水、洗滌清潔用水、浴室用水、陽臺用水等都屬于可利用水范圍。在這其中就有很大的可操作空間，可以將其中很大部分的可利用水加以利用。通過下水道從高層流下的可利用水資源蘊(yùn)含著巨大的重力勢能，平常我們都是白白的讓這些水流走了，其中可利用的能量都丟失了。只要在他們留下的途徑中裝一個(gè)水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，我們便可以很好的利用水沖下的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲存起來。而且，數(shù)量巨大的雨水的重力勢能也是可利用的，雨水發(fā)電的同時(shí)和生活用水發(fā)電相連，組成的發(fā)電系統(tǒng)更具有應(yīng)用前景。因此，本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)水車的同時(shí)將設(shè)計(jì)一套供能系統(tǒng)，采用生活用水及雨水發(fā)電為水車提供動(dòng)力，減少電能消耗的同時(shí)，還可以對水車所在的水池進(jìn)行換水，減少水資源浪費(fèi)。1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與趨勢1.4.1國外對水資源的開發(fā)和利用對水資源的開發(fā)和利用這方面，因?yàn)橛嘘P(guān)學(xué)者和領(lǐng)導(dǎo)者的重視，國外已經(jīng)有相當(dāng)大的經(jīng)驗(yàn)了。在節(jié)約用水方面，各個(gè)國家都有其獨(dú)特的見解，比如在以色列，他們開發(fā)了世界文明的滴灌技術(shù)，滴灌可使水的利用率大幅度提升，達(dá)到95%，該技術(shù)的利用，可以根據(jù)不同的農(nóng)業(yè)作物品種，不同時(shí)段的用水需求來智能供水，使得在一片沙漠中也能種植大量的農(nóng)作物。在美國的西部，因?yàn)橛写罅康貜V人稀的土地，而且這些土地也比較干旱，所以美國實(shí)行的大農(nóng)場噴灌技術(shù)，可以科學(xué)的實(shí)行土地的灌溉。在澳大利亞，政府的水資源管理部門會(huì)向每家每戶的居民發(fā)放節(jié)水手冊，向他們介紹，如何在日常生活中有效的節(jié)約用水。同時(shí)澳大利亞在2005年還投資了將近4億澳元將遍布全國的容易使水蒸發(fā)的開放性輸水渠道陸續(xù)改為封閉式輸水管道，這樣就使得水在運(yùn)行過程中的的蒸發(fā)和滲透量大大降低了。在日本，多數(shù)的辦公樓都安裝了循環(huán)水系統(tǒng)，使得自來水被重復(fù)利用后才被排放到下水道，合理的利用了水資源。除了對節(jié)約用水方面重視外，污染防治也是西方國家對水生態(tài)調(diào)節(jié)的重要手段。在歐盟，美國以及日本等發(fā)達(dá)國家，因?yàn)橛羞^經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，所以他們專門立法，抑制資本家對多種有害物質(zhì)的生產(chǎn)和使用。因?yàn)楣S是用水大戶，水通常用在換熱方面以及清潔方面，針對工廠，早在1973年，美國以及歐盟制定了工廠排放水要求法案，阻止了數(shù)以十億噸的污水排入河流之中。除此之外，美國、日本等國家非常重視對洗滌劑和各種化學(xué)用品農(nóng)藥的控制和使用，通過種種法律條文明令禁止各種對環(huán)境土壤有害化學(xué)用品的使用。1.4.2國內(nèi)對水資源的開發(fā)和利用我國對水資源的開發(fā)和重視起步比較晚，直到改革開放以后，城鎮(zhèn)化速率加快后，工業(yè)企業(yè)特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅速發(fā)展，城市人口的快速增加。水資源的開發(fā)和利用才不斷的被人們所重視，近年來才是發(fā)展的比較快的。在2000年以前，我國對水資源的開發(fā)和利用主要集中于供水、排水和水處理之類比較粗放型的使用，但是也有不少的公共建筑建設(shè)成了水回用裝置。但是到了2002年，矛盾漸漸開始凸顯了，人們開始強(qiáng)調(diào)建設(shè)節(jié)水型社會(huì)，并開始在一些城市進(jìn)行試點(diǎn)。同時(shí)污水處理系統(tǒng)也得到的重視。而在2003年到2007年，雨水資源得到重視，人們開始大規(guī)模的在城市中建設(shè)污水處理以及排水系統(tǒng)。到了2008年以后，國家要求各個(gè)城市針對不同的地理環(huán)境規(guī)劃相應(yīng)的發(fā)展，對多來源水源進(jìn)行水資源的優(yōu)化配置，同年，《水污染防治法》提出優(yōu)先保護(hù)飲用水水源。在2013年，習(xí)近平總書記正式提出海綿城市的建設(shè)，雨水資源得到充分的重視。因?yàn)槲覈姆鶈T還是比較遼闊的，沿海地區(qū)雨水資源豐富。因?yàn)樵谖覈某鞘兄?，大型建筑和住宅的密集程度非常高，使得非滲透率高達(dá)90%以上。因?yàn)樗Y源相比于傳統(tǒng)的污水資源，污染物更加少。利用起來加工程度更加簡單，價(jià)格也相應(yīng)的便宜，容易被公眾所接受。雨水的收集和利用使得海綿城市具有彈性防御，在暴雨以及洪水之下，能夠起到調(diào)節(jié)的作用，大大地減輕了下水道的負(fù)擔(dān)，減輕洪澇災(zāi)難，減少洪水對人民生命財(cái)產(chǎn)的損失。同時(shí)大規(guī)模對雨水的加以利用，還減輕了我們對地下水的抽取速度，改善生態(tài)環(huán)境。目前城市雨水的應(yīng)用在我國已從理論實(shí)踐進(jìn)入推廣的階段，日后海綿城市也會(huì)越來越多。

2水車的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)對象資料本水車設(shè)計(jì)位于廣東省韶關(guān)市某小區(qū)，該設(shè)計(jì)要求水車將水提升到2.5米的高度，位于面積約為30平方米，深度為0.85米的水池。為保持水池中的水清潔干凈，水池中的水需要每隔5天換一次。該小區(qū)一共有6棟樓，其中4棟樓層高為23層，2棟樓層高為18層，層高為3.0米。2.2水車的工作原理當(dāng)水車作為農(nóng)業(yè)用具的時(shí)候，水車一般是安裝在水流湍急的地方，但作為景觀飾品安裝在水流平緩的水池之中的時(shí)候，由水泵提供動(dòng)力。它是利用水的流動(dòng)動(dòng)能推動(dòng)水車運(yùn)動(dòng)，讓水車的水桶從低處把水舀起來運(yùn)行到高處，將運(yùn)行中的水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能。水車分布在外圍的擋板起到承擔(dān)水流動(dòng)時(shí)的沖力，力矩比較長，只要輕微的水流動(dòng)力，就可以讓水車旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。水的動(dòng)能在這其中克服了被提升的水對水車的反力矩，還有在運(yùn)行之中的摩擦力。在水車旋轉(zhuǎn)的過程中，水斗隨著水車向上運(yùn)動(dòng)，開口位置始終比底部位置要高，這樣水斗中的水就不會(huì)流出，大部分都會(huì)留在水斗之中。當(dāng)水斗差不多運(yùn)行到水車的最高處的時(shí)候，開口位置逐漸比水斗底部的位置低，水斗的水從中倒出到水槽之中，從而實(shí)現(xiàn)通過水的動(dòng)能使水從低處往高處搬運(yùn)的效果。2.3水車的設(shè)計(jì)要素因?yàn)榫坝^水車是從古代的農(nóng)業(yè)工具演變而來的，所以在設(shè)計(jì)上要考慮到它能夠展現(xiàn)人文之美，自然之美。設(shè)計(jì)主要是考慮這幾個(gè)因素：水車的直徑，擋板的大小，水斗的大小體積，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)等。結(jié)合居民對其的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足運(yùn)行時(shí)的美感。水車的直徑主要取決于建造者對水提升高度的要求，一般而言，水車直徑是水提升目標(biāo)高度的1.2~1.5倍。擋板的大小取決于建造者需要水車運(yùn)行的速度，擋板造的受力面積越大，水流對擋板的沖擊也越大水，水車也就獲得越大的動(dòng)能。擋板的長度通常為水車直徑的7%~15%，寬度通常為水車的10%~15%，兩個(gè)擋板間隔的角度通常取15°~25°。水斗的體積大小可由擋板的大小、以及水流的速度確定確定。水車的結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)，取決于建造者的要求，如果水車的體積、直徑大，則需要對轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度有高要求，目前還是主要采用防腐木作為水車的制作材料，這樣更加有年代感，有非常好的氣氛烘托效果。水泵則需要根據(jù)水車安裝地點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行建設(shè)。2.4水車尺寸的確定2.4.1水車的直徑水車的直徑主要取決于建造者對水提升高度的要求，該設(shè)計(jì)要求將水提升到2.5米的高度，則水車的直徑為：H=2.5×1.2=3m2.4.2擋板的大小及數(shù)目擋板的長度：3×0.10=0.30m擋板的寬度：3×0.11=0.33m擋板的數(shù)目：360°÷22.5°=162.4.3水斗的體積當(dāng)水車需要用水斗把水舀到一定高度的時(shí)候，根據(jù)其物理原理我們可知，需要滿足擋板所受沖力產(chǎn)生的動(dòng)力矩大于水斗提升的水的重力產(chǎn)生的阻力矩加上水車運(yùn)行時(shí)候的摩擦力，即下列條件：本設(shè)計(jì)的水車設(shè)定水的流速v=1.5米/秒，水車的兩個(gè)擋板位于水下，當(dāng)水斗被提升后，水斗中的水的力臂依次為Rcosθ、Rcos2θ、Rcos3θ，兩個(gè)水斗之間的夾角為22.5°，擋板的面積為A。簡化后得到：代入數(shù)據(jù)可得到：A/V=10.87取11運(yùn)算結(jié)果表明，擋板面積值是水斗體積值的11倍以上，即水斗的體積最大可以選取1立方米，才能讓水車成功運(yùn)轉(zhuǎn)起來。2.5水車的設(shè)計(jì)圖圖2-1水車正視圖圖2-2水車側(cè)視圖圖2-3水車立體圖2.6水車的制作要點(diǎn)1、加工材料一般會(huì)選擇耐久防腐的木頭，比如榆木或者樟木，這些木頭的性質(zhì)比較穩(wěn)定，在水中浸泡時(shí)間長久，而不容易腐爛，不容易開裂變形。整體美觀可靠，具有質(zhì)樸的特色。2、制作水車時(shí)工藝比較復(fù)雜，關(guān)鍵環(huán)節(jié)眾多。所以需要準(zhǔn)確的對照設(shè)計(jì)圖，把各個(gè)構(gòu)件都加工好，并在制作過程中嚴(yán)格按照流程進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作。制造順序要合理，防止景觀水車的零件缺漏。3、在制作完成后要逐個(gè)檢查各個(gè)部件是否有所缺漏，關(guān)鍵部位注意防銹、反腐，對照圖紙進(jìn)行逐個(gè)部件的安裝。試運(yùn)行一段時(shí)間后，檢測水車是否存在其他缺漏。2.7水車的防腐養(yǎng)護(hù)辦法水車的保養(yǎng)防腐方法主要分為兩種：第一種是涂抹法，主要是往水車易生銹的零件部位用刷子等工具涂抹防銹漆、防腐漆，不過因?yàn)樵谒囘\(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生消耗，所以需要定期維護(hù)。第二種方法是冷熱槽法，先用95攝氏度的防腐劑，浸漬含水量在25%的木材，大概需要4個(gè)小時(shí)左右，使得木材細(xì)胞膨脹，再將木材浸入45攝氏度的冷防腐劑大概3個(gè)小時(shí)，使防腐劑浸入已經(jīng)膨脹的細(xì)胞內(nèi)，這種方法處理設(shè)備的費(fèi)用不大，但是處理效果非常好。

3多能源發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)裝置的工作原理包括三個(gè)階段，分別是生活用水及雨水的收集蓄能階段，水流通過管道流下沖擊水輪機(jī)葉輪的發(fā)電階段，以及發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流經(jīng)過整流穩(wěn)壓后進(jìn)入蓄電池的儲能階段。如圖所示，小區(qū)的高層居民的可利用用水和雨水，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后儲存在儲水箱之中，當(dāng)儲水箱儲存的水量達(dá)到壓力感應(yīng)裝置的設(shè)定之后，閥門打開，蓄水箱中的水全部釋放，進(jìn)入發(fā)電階段，沖擊水輪機(jī)葉輪，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)電磁感應(yīng)發(fā)電，最后在儲能階段把交流電經(jīng)整流穩(wěn)壓后儲存在蓄電池中。該裝置就滿足了發(fā)電的要求，把我們生活中浪費(fèi)掉的水的勢能轉(zhuǎn)化為電能，再把它轉(zhuǎn)化為電池化學(xué)能儲存起來。只要這棟樓中有人居住并使用水，電能就可以源源不斷。圖3-1裝置原理圖3.2設(shè)計(jì)方案為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，本設(shè)計(jì)采用了以下技術(shù)方案：一該系統(tǒng)包括了水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、蓄水箱、過濾裝置等，安裝在高層樓房的管道之中。該裝置的發(fā)電機(jī)另外連接了蓄電池，可以把系統(tǒng)發(fā)的電儲存起來。在樓房外面從最高層到地面一共豎直設(shè)有管道a、管道e，管道c，管道a為生活用水中的不可利用水管道，管道e為生活用水中的可利用水管道，管道c為雨水收集管道；該樓房的每家每戶都設(shè)有管道b，管道b的一端連接流通不可利用水的管道a，另一端連接房間之中的廁所排便器。另外還設(shè)有管道d，管道d的一端連接可利用水的管道e，另一端連接房間之中的陽臺。管道f一端也是連接可利用水的管道e，另一端連接房間之中的洗漱出水口，其中就包括了洗浴用水，洗衣用水等；所述管道c與管道e可拆卸段設(shè)有過濾網(wǎng),過濾網(wǎng)采用不銹鋼絲制成，其網(wǎng)孔孔徑大小為：1mm～3mm。設(shè)置儲水箱，每間隔固定樓層安裝一個(gè)，收集上述管道可利用的生活用水。所述儲水箱底部設(shè)有壓力感應(yīng)擋板，所述壓力感應(yīng)擋板電連接于壓力感應(yīng)器。所述管道c與管道e底端分別設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪，當(dāng)水沖擊旋轉(zhuǎn)葉輪的時(shí)候，與旋轉(zhuǎn)葉輪經(jīng)過變速器相連的發(fā)電機(jī)就被帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)，通過電磁感應(yīng)發(fā)電；所述發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)布置在儲水箱以下固定樓層，各個(gè)發(fā)電機(jī)所發(fā)的電集中儲存在蓄電池中；所述管道c出水口連通于蓄水池，蓄水池為可利用雨水存儲區(qū)。所述蓄電池、蓄水池可設(shè)于負(fù)一層。圖3-2利用生活用水及雨水發(fā)電的節(jié)能系統(tǒng)圖圖3-2中1為管道a，2為管道b，3為衛(wèi)生間，4為洗、涮出水口，5為雨水收集系統(tǒng)，6為陽臺，7為管道c，8為管道d，9為管道e，10為閥門，11為過濾裝置，12為地面，13為蓄電池，14為壓力感應(yīng)裝置，15為儲水箱，16為穩(wěn)壓器，17為發(fā)電系統(tǒng)，18為旋轉(zhuǎn)葉輪本實(shí)用設(shè)計(jì)提供一種利用生活用水及雨水發(fā)電的節(jié)能系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，解決生活用水利用不充分，雨水未利用被白白浪費(fèi)的問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：1、利用管道a、管道b將生活用水中可利用水與不可利用水分開，不可利用水直接進(jìn)入下水道，生活用水中的可利用水先儲存用于發(fā)電，然后再進(jìn)入下水道。2、在管道處設(shè)置過濾網(wǎng)，將可利用水的雜物過濾掉，能夠有效防止水管堵塞，清理時(shí)只需擰開管道連接處，就可以輕松清理雜物，其工作量大大降低。3、利用壓力感應(yīng)器與擋板連接，控制擋板的關(guān)閉與開放。正常狀態(tài)下，擋板將儲水箱底部與管道相連處封閉，積蓄能量，阻止水流向下流動(dòng)。當(dāng)積蓄到一定的程度時(shí)候，達(dá)到設(shè)在底部的壓力感應(yīng)器的感應(yīng)壓力數(shù)值后，壓力感應(yīng)器就會(huì)控制擋板打開，讓水能夠自由下落，能夠帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，提高了水資源的能量轉(zhuǎn)化率。4、通過管道將雨水收集，并將其勢能轉(zhuǎn)化為電能存儲于蓄電池中，雨水過濾清潔后收集到儲水池中，可提供于水車所在水池的循環(huán)用水或其他綠化領(lǐng)域，節(jié)能環(huán)保。5、該裝置的蓄電池、儲水池設(shè)于負(fù)一層，不妨礙人們的正常生活起居，同時(shí)有利于提高低層樓房水資源重力勢能轉(zhuǎn)化率。3.3水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水輪機(jī)是一種有水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備，當(dāng)水流過水輪機(jī)的葉輪的時(shí)候，帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，從而做功發(fā)電。它的發(fā)電量主要有水的動(dòng)能和水的流量來決定的。根據(jù)水流量的轉(zhuǎn)化特征，我們可以把它分為兩大類，分別是反擊式的水輪機(jī)，它的主要特點(diǎn)是在同一時(shí)間內(nèi)，整個(gè)葉輪葉片通道都有水流通過，在通過水輪機(jī)后，水的流速還有水的運(yùn)動(dòng)方向都有所改變。在這改變的過程中，水的動(dòng)能及勢能就轉(zhuǎn)化為葉輪的動(dòng)能，反擊式水輪機(jī)根據(jù)其形式以及特點(diǎn)，可另外分為4大種類，分別是軸流式水輪機(jī)，斜流式水輪機(jī)，混流式水輪機(jī)以及貫流式水輪機(jī)。另外一種是沖擊式水輪機(jī)，它與反擊式水輪機(jī)不同的一點(diǎn)在于，在同一時(shí)間內(nèi)，只有部分的一輪葉片充滿水，另外的一部分處于在大氣之中。主要是利用水的射流來推動(dòng)水輪機(jī)的葉輪運(yùn)動(dòng)，相對于反擊式水輪機(jī)而言，沖擊式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡單，可利用范圍廣。另外沖擊式水輪機(jī)可根據(jù)其形式以及特點(diǎn)另外分為水斗式水輪機(jī)、雙擊式水輪機(jī)斜擊式水輪機(jī)，各類水輪機(jī)的型式以及特點(diǎn)可見下表3-1，各類水輪機(jī)的適用水頭可見表3-2。表3-1各型式水輪機(jī)特點(diǎn)類型型式特點(diǎn)反擊式混流式混流式水流徑向流入轉(zhuǎn)輪，軸向流出?；炝骺赡媸剿餮剞D(zhuǎn)輪軸向流入，軸向流出，水流方向始終平行于主軸。軸流式軸流轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪葉片可以根據(jù)運(yùn)行工況的改變而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而擴(kuò)大了高效率區(qū)的范圍，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性。但是，這種水輪機(jī)需要有一個(gè)操作葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高。軸流定槳式轉(zhuǎn)輪葉片是固定不動(dòng)的，因而結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)較低。但它在偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)效率會(huì)急劇下降。斜流式斜流式水流經(jīng)過轉(zhuǎn)輪時(shí)是斜問的。轉(zhuǎn)輪葉片隨工況變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，高效率區(qū)廣，結(jié)構(gòu)特復(fù)雜，加工工藝要求和造價(jià)均較高。斜流可逆式水流經(jīng)過轉(zhuǎn)輪時(shí)是斜問的。轉(zhuǎn)輪葉片隨工況變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，高效率區(qū)廣，結(jié)構(gòu)特復(fù)雜，加工工藝要求和造價(jià)均較高。貫流式貫流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的主軸裝置成水平或傾斜。不設(shè)蝸殼，水流直貫轉(zhuǎn)輪。水流由管道進(jìn)口到尾水管出口都是軸向的。貫流定槳式水輪機(jī)的主軸裝置成水平或傾斜。不設(shè)蝸殼，水流直貫轉(zhuǎn)輪。水流由管道進(jìn)口到尾水管出口都是軸向的。沖擊式水斗式從噴嘴出來的高速自由射流沿轉(zhuǎn)輪圓周切線方向垂直沖擊輪葉。斜擊式從噴嘴出來的自由射流沿著與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)平面成一角度的方向，從轉(zhuǎn)輪的一側(cè)進(jìn)入輪葉再從另一側(cè)流出輪葉。與水斗式相比，其過流量較大。雙擊式從噴嘴出來的射流先后兩次沖擊在轉(zhuǎn)輪葉片上。這種水輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制作方便，但效率低、轉(zhuǎn)輪葉片強(qiáng)度差。表3-2水輪機(jī)適用水頭類型型式適應(yīng)水頭范圍（m）反擊式混流式混流式20~700混流可逆式80~600軸流式軸流轉(zhuǎn)槳式3~80軸流定槳式3~50斜流式斜流式40~200斜流可逆式40~120貫流式貫流轉(zhuǎn)槳式1~25貫流定槳式1~25沖擊式水斗式40~1700斜擊式20~300雙擊式5~100根據(jù)以上十一種水輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)對比，并結(jié)合建筑功能和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性考慮，流通的管道直徑一般根據(jù)水的流量和流速選取內(nèi)壁光滑的水管,每隔相同距離可以裝一個(gè)水輪機(jī)，由于反擊式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，單體投入大，而且會(huì)存在氣蝕，出現(xiàn)問題的時(shí)候維護(hù)費(fèi)用也會(huì)提高。而沖擊水斗式水輪機(jī)適用水頭范圍合適，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易安裝，所以本利用生活用水及雨水發(fā)電的節(jié)能系統(tǒng)采用沖擊式水輪機(jī)，如下圖3-3所示。圖3-3沖擊式水輪機(jī)

3.4蓄電池的設(shè)計(jì)表3-3各種蓄電池優(yōu)缺點(diǎn)的比較蓄電池名稱介紹優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鉛酸蓄電池它的電極是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成采用稀硫酸做電解液，用二氧化鉛和絨狀鉛分別做為電池的正極和負(fù)極，電解液是硫酸的水溶液。技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、安全性好、價(jià)格便宜能量密度偏低、循環(huán)壽命偏短、生產(chǎn)過程中可能造成鉛污染鎳氫蓄電池鎳氫蓄電池是正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成的一種堿性蓄電池。不含重金屬鎘、汞等有害元素,不會(huì)對環(huán)境及使用者造成污染和損害。比能量密度高，是鎳鎘電池的1.5-2倍多、環(huán)保、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長：在正確使用條件下可循環(huán)使用500次以上自放電率高：滿電常溫下存儲自放電率30～35%、高溫性能差、在過充和過放時(shí)會(huì)排出氣體鋰離子電池鋰電池主要是依靠鋰原子在正負(fù)電極之中來回移動(dòng)，充電的時(shí)候正電荷的鋰離子從電池的正極向負(fù)極移動(dòng)，放電的時(shí)候，正電荷的鋰離子，從負(fù)極方向往正極方向移動(dòng)，與充電時(shí)候相反。電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、安全性能好、多種保護(hù)機(jī)制、保護(hù)電路、自放電小、快速充電較快衰老、回收率較低、不能過充、不能過放鎳鎘電池可大量次數(shù)的充放電，經(jīng)濟(jì)耐用。其內(nèi)部抵制力小，既內(nèi)阻很小，可快速充電，又可為負(fù)載提供大電流，而且放電時(shí)電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。內(nèi)阻小，可供大電流的放電、幾乎不需要補(bǔ)充電解液、可耐過充電或放過電、可使用在很廣的溫度范圍內(nèi)制作工藝比較嚴(yán)格、價(jià)格較高鈉硫蓄電池鈉硫電池，是一種以金屬鈉為負(fù)極、硫?yàn)檎龢O、陶瓷管為電解質(zhì)隔膜的二次電池。在一定的工作度下，鈉離子透過電解質(zhì)隔膜與硫之間發(fā)生的可逆反應(yīng)，形成能量的釋放和儲存。高比能量、大電流、高功率放電、高充放電效率、充電時(shí)間短、使用長壽命、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、安全可靠過度充電時(shí)很危險(xiǎn)、高溫350°C熔解硫和鈉，因此需要附加供熱設(shè)備來維持溫度鎳鋅蓄電池鎳鋅電池是一種可以替代鎳氫電池的新型電池，標(biāo)稱1.6V。與鎳氫、鎳鎘電池相比，具有電壓高、放電電流強(qiáng)的特點(diǎn)。在數(shù)碼相機(jī)、閃光燈、電動(dòng)玩具方面有著無與倫比的優(yōu)勢。電壓高、比能量高、放電功率高、環(huán)保、性價(jià)比高、可替代性高壽命較短、性質(zhì)比較不穩(wěn)定蓄電池的使用壽命、成本、電氣特性等是選型應(yīng)該考慮的重要因素，市面上蓄電池的種類眾多，由表3-3中的各種蓄電池優(yōu)缺點(diǎn)的比較得出其中鉛酸蓄電池比較符合本設(shè)計(jì)的要求。鉛酸蓄電池成本低廉，技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、安全性好、輸出電壓穩(wěn)定，壽命較長，型號齊全，美觀大方。所以選定鉛酸蓄電池作為儲能元件。3.5雨水收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.5.1雨水收集系統(tǒng)的優(yōu)勢（1）緩解城市用水壓力因?yàn)槌鞘惺侨丝诿芗牡胤?，而人口越密集，用水量也就越多。由于宣傳不到位，人們還沒有意識到水對人們生活的重要性，所以很大一部分的地方的人們用水都是處于一種浪費(fèi)的狀態(tài)。在這種情況下更加加劇了城市對水資源的消耗，而雨水作為一種可再生資源，在大多時(shí)候它都是清潔可靠的，經(jīng)過簡單的處理，便可以大規(guī)模的運(yùn)用。而我國的幅員遼闊，大城市群密集。因?yàn)樵诮值馈欠恳约拔菝嫔线@些都屬于不可滲透水的范圍，從而可以很好的集聚從天空下落的雨水。若將其收集起來加以利用，可以緩解人們的用水需求，比如運(yùn)用到綠化、水景、道路的噴淋清掃等這些對水質(zhì)要求不那么高的領(lǐng)域，運(yùn)用時(shí)將其與自來水相結(jié)合，可大大提高用水效率。（2）促進(jìn)城市水環(huán)境的進(jìn)步在城市中，人們對水的運(yùn)用是分為很多種類的。如人們生活中平常的生活用水，工廠中的工業(yè)用水以及城市景觀之中的景觀綠化用水。不同的使用方對水質(zhì)要求是不一樣的，因此我們可以循環(huán)利用、多級利用。雨水的收集利用便是很好的補(bǔ)充，在以前因?yàn)閷τ晁Y源的不重視，我們都是白白的將雨水以徑流的方式流失掉了，在這其中，不僅雨水資源沒有得到很好的利用，而且由于有時(shí)候城市下水管道的不夠發(fā)達(dá)，在暴雨的時(shí)候還出現(xiàn)洪水現(xiàn)象，給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來很大的損失。因此合理的利用雨水資源，不僅可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的調(diào)配還可以實(shí)現(xiàn)，還可以減少洪澇災(zāi)害，改善城市的水環(huán)境。（3）減少對地下水的抽取因?yàn)槌鞘兄腥藗兊挠盟看蟠蟮奶嵘?，人們對水的需求也與時(shí)俱進(jìn)，所以便大量的抽取地下水進(jìn)行補(bǔ)充。這就導(dǎo)致了環(huán)境惡化以及生態(tài)文明受到傷害，據(jù)調(diào)查也顯示，城市的地下水位普遍都在每年下降，這是屬于不可持續(xù)性傷害。因此，如果將雨水加以利用，甚至將雨水用來填補(bǔ)地下水來恢復(fù)地下水的水位是一種可行的方案。因?yàn)橛晁乃|(zhì)普遍是比較理想的，若是將工業(yè)污水及生活廢水排入地下水相對土壤等地質(zhì)環(huán)境，造成巨大的傷害。在日常生活中使用雨水不僅可以減少對地下水的抽取，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。3.5.2雨水收集地區(qū)的情況該設(shè)計(jì)地點(diǎn)身處廣東省韶關(guān)市，具體參數(shù)可見表3-5，位于中國南部，屬于亞熱帶季風(fēng)區(qū)，它的水汽主要來源于西南部，還有東南部，來自印度洋和太平洋以及南海的水汽與南下的冷空氣相遇常常會(huì)形成雨季，所以降雨量是十分豐富的，總體趨勢是由南向北降雨量逐漸減少。表3-5韶關(guān)市夏季室外氣象參數(shù)緯度北緯23°5′～25°31′經(jīng)度東經(jīng)112°50′～114°45′大氣壓力99760pa相對濕度70%室外計(jì)算日平均溫度31.2℃室外平均風(fēng)速1.6m/s表2-2韶關(guān)市代表站降水量統(tǒng)計(jì)表圖2-1韶關(guān)市多年平均月降水量柱狀圖從韶關(guān)降雨量的表和圖中，我們可以看出韶關(guān)的年降雨量是巨大的。不過，降雨分布的時(shí)間不均勻，主要集中在4~6月，期間降雨集中，降雨強(qiáng)度大，多為大雨或暴雨，這其中蘊(yùn)含著豐富的水資源。通過韶關(guān)市代表站降水量統(tǒng)計(jì)表以及查找韶關(guān)市水利局及氣象站官網(wǎng)了解韶關(guān)本地的降水情況得知：韶關(guān)地區(qū)全市多年平均降雨量取1543.1mm，月平均降雨量為128.6mm。

3.5.3雨水收集系統(tǒng)的組成雨水收集系統(tǒng)通常包括屋面收集區(qū)域、落水管系統(tǒng)、初期雨水分流系統(tǒng)、濾網(wǎng)過濾系統(tǒng)、處理系統(tǒng)以及儲水系統(tǒng)。收集的區(qū)域通常為高層屋面的頂層，屋面的頂層通常為不吸水、不溶解，無毒材料，在屋面以及頂棚處，通常有有一定的弧度，防止雨水滯留在屋面，讓雨水可以順著坡度流向?qū)Я鲄^(qū)域。無論屋面的傾斜度如何，屋面的集水面積等于屋面的水平投影面積。在屋面的四周設(shè)置排水溝，在排水溝與落水管系統(tǒng)的連接處要設(shè)立過濾網(wǎng)，將屋面頂層的一些碎屑、垃圾等雜物過濾在外，防止管道堵塞，過濾裝置需要定期進(jìn)行清理，防止因?yàn)殡s質(zhì)堆積過多而造成堵塞和流通不暢。另外由于初期的雨水污染最為嚴(yán)重，水質(zhì)較為渾濁，所以需要設(shè)置初期雨水分流系統(tǒng)。處理系統(tǒng)需要對流過水的雜質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的過濾，還需要進(jìn)行殺菌以及消毒處理。一般會(huì)采用包括5um的纖維濾罐和3um的活性炭濾罐，以及反滲透和納濾系統(tǒng)，消毒系統(tǒng)有紫外線、臭氧和氯消毒等。儲水系統(tǒng)中儲水罐一般設(shè)置為金屬或者塑料材料等防銹材料，一般放在陰涼通風(fēng)，沒有太陽直射的地方，盡量的安放在用水點(diǎn)的附近，可放置在樓層的負(fù)一層，儲水罐中的水應(yīng)該盡早使用，防止其因時(shí)間過長而變質(zhì)。3.5.4可收集雨量的計(jì)算收集的雨量計(jì)算數(shù)據(jù)一般來自當(dāng)?shù)氐臍庀笳{(diào)查局官網(wǎng)，收集的數(shù)據(jù)越多，統(tǒng)計(jì)的時(shí)間越長，出來的結(jié)果也就越真實(shí)。降雨量一般取月平均值。雨水收集系統(tǒng)可收集雨量V可由下式計(jì)算:雨水的質(zhì)量可由下式計(jì)算:根據(jù)調(diào)查顯示，韶關(guān)地區(qū)全市多年平均降雨量取1543.1mm，月平均降雨量為128.6mm，該小區(qū)一共有6棟樓，其中4棟樓層高為23層，2棟樓層高為18層，23層樓的樓頂面積約585平方米，18層樓的樓頂面積約466平方米，雨水收集系統(tǒng)效率取0.9，初期棄流量取2.0mm，代入公式有：3.5.5雨水蓄水箱容積的確定雨水蓄水箱的容積確定應(yīng)該滿足以下條件，為了保持水質(zhì)的清潔干凈，防止雨水收集起來后，存放時(shí)間過久滋生細(xì)菌。此外，應(yīng)該要讓使用量和雨水的輸入量相平衡，雨水箱的材料應(yīng)該使用防銹防腐材料，可以使用不銹鋼或者塑料。其次，考慮到雨水在凈化處理的過程中會(huì)經(jīng)過種種工序，以及考慮到其中的蒸發(fā)過程會(huì)損耗掉部分。因此，蓄水池的可儲存量按照收集到的雨水除去初期棄流量后的90%計(jì)算，因此我們可以計(jì)算得出每天可以儲存的雨水量為：378.1÷30×90%=11.34m3本設(shè)計(jì)項(xiàng)目主要是為水池進(jìn)行換水，需要在一天內(nèi)完成，因此，最高日設(shè)計(jì)用水量為：結(jié)合實(shí)際情況，水池的水只要每5天更換一次就可以了，從計(jì)算結(jié)果表明我們的設(shè)計(jì)要求已經(jīng)達(dá)標(biāo)了，5天收集到的水除去用于給水池補(bǔ)充水，我們還可以用于綠化的灌溉。同時(shí)為了提高雨水的利用率，我們希望在5天的時(shí)間內(nèi)，將儲存的雨水用完，在不增加儲水箱的容積的情況下，我們可以降低自來水用量，每天使用6.25m3的水，用于其他綠化或者清潔街道。則要滿足水池中的水需要每隔5天換一次的要求，則蓄水箱容積為：蓄水箱的規(guī)格長×寬×高設(shè)為4m×3m×3m。3.6水泵的設(shè)計(jì)泵的類型主要為葉片式泵和容積式泵。葉片式泵分為離心泵、漩渦泵、混流泵、軸流泵。容積式泵分為往復(fù)泵和轉(zhuǎn)子泵。水泵的類型應(yīng)該根據(jù)使用情況以及工藝參數(shù)，還有水泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它的使用特性進(jìn)行選擇。除此之外，還要考慮水泵輸送流體的性質(zhì)，比如輸送的介質(zhì)粘度比較大的話一般會(huì)考慮，選擇螺桿泵或者往復(fù)泵。這類泵通常在介質(zhì)的黏度（>650~1000mm2/s）的時(shí)候使用。其次，當(dāng)我們需要計(jì)量輸送的介質(zhì)的數(shù)量情況的時(shí)候，我們一般選擇使用計(jì)量泵。當(dāng)輸送的介質(zhì)揚(yáng)程較低，但是流量很大的時(shí)候，我們可以選擇混流泵或者是選擇軸流泵。相反的，當(dāng)流量比較小，但是揚(yáng)程高的時(shí)候，我們首選離心泵，當(dāng)沒有合適的時(shí)候可以選擇往復(fù)泵。對于需要經(jīng)常緊急啟用的場合，需要頻繁的開啟的時(shí)候，我們可以選擇具有自吸性能的泵。當(dāng)介質(zhì)含氣量小于5%，流量較小且黏度<37.4mm2/s時(shí)，我們首先選用旋渦泵。當(dāng)對要求不高的時(shí)候，允許輸送的介質(zhì)存在脈動(dòng)現(xiàn)象時(shí)候，可選用往復(fù)泵。因?yàn)殡x心泵具有結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，輸液無脈動(dòng)，流量調(diào)節(jié)簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此在大多情況下，我們還是首選離心泵，而本設(shè)計(jì)的主要目的是使用水泵對水車進(jìn)行供水推動(dòng)水車運(yùn)動(dòng)，所以我們主要是考慮水泵的揚(yáng)程以及流量進(jìn)行水泵的選擇。另外，確定水泵揚(yáng)程H，需加20％的安全系數(shù)（如計(jì)算誤差、漏損等），即則，水泵揚(yáng)程： 根據(jù)此計(jì)算選擇1臺單級單吸離心泵IS65-50-125。其主要技術(shù)參數(shù)見下表：表3-4IS50-32-125性能表轉(zhuǎn)速n(r/min)流量Q揚(yáng)程H(m)效率η(%)功率(kw)(m3/h)(L/s)145012.53.475630.55

4多能源發(fā)電系統(tǒng)計(jì)算4.1該小區(qū)的居民生活用水情況計(jì)算根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)的《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定本小區(qū)屬于普通住宅Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)（有大便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機(jī)、集中熱水供應(yīng)或家用熱水機(jī)組和沐浴設(shè)備），由表4-1可知，規(guī)范中居民日常用水定額為180～320L/人·天。其中每戶家庭平均按3.5人計(jì)算。表4-1居民用水定額住宅類別衛(wèi)生器具設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)用水定額（L/人·d）小時(shí)變化系數(shù)Kh普通住宅Ⅰ有排便器、洗滌盆85~1503.0~2.5普通住宅Ⅱ有排便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機(jī)、熱水器和沐浴設(shè)備130~3002.8~2.3普通住宅Ⅲ有排便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機(jī)、集中熱水供應(yīng)（或家用熱水機(jī)組）和沐浴設(shè)備180~3202.5~2.0別墅有排便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機(jī)、灑水栓，家用熱水機(jī)組和沐浴設(shè)備200~3502.3～1.8每戶每月平均用水總量：我國的國家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水型排便器平均用水量用水標(biāo)準(zhǔn)是一部限制非標(biāo)準(zhǔn)排便器的法律，從2011年7月起，就開始明文規(guī)定：排便器平均用水量不超過6升，不符合這些強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將不允許出售。查閱國家要求標(biāo)準(zhǔn)后，我們得知：正常健康人每天排小便次數(shù)為5-8次；排大便一周不少于3次，一天不超過3次，平均計(jì)算每天1次。居民正常其他生活用水包括居民的洗衣用水、洗澡用水、洗菜用水、洗碗碟用水、洗臉用水等其他方面用水。但是按習(xí)慣我們將一開始流出的水舍棄掉，因?yàn)檫@部分水屬于第一次洗比較臟，這部分水約占1/3左右，這部分也屬于不可再利用水。則用于排便器沖水的每個(gè)月用水量為：居民正常其他生活用水約：這部分也屬于不可再利用水，約：計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，剩余的可再利用的水量為：可利用的生活用水,占總用水量的：4.2計(jì)算生活用水的發(fā)電量計(jì)算得出每棟樓的生活用水及雨水產(chǎn)生電能的計(jì)算公式如下：調(diào)查該小區(qū)的高樓有關(guān)數(shù)據(jù)：該小區(qū)一期共有6棟樓，其中4棟樓樓層數(shù)為23層，23層樓每層住戶為5戶。2棟樓樓層數(shù)為18層，18層樓每層住戶為4戶。每棟樓樓高的計(jì)算公式如下：則，根據(jù)公式可以計(jì)算出各個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)：23層樓的樓高為：18層樓的樓高為：23層樓生活用水的平均樓高：18層樓生活用水的平均樓高：23層樓每層住戶為5戶，共：18層樓每層住戶為4戶，共：每戶平均月可利用生活用水：23層生活用水發(fā)電量： 18層生活用水發(fā)電量： 4.3計(jì)算雨水的發(fā)電量計(jì)算得出每棟樓的樓頂雨水能：23層樓的樓面可收集的雨量為：23層雨水的發(fā)電量：18層樓的樓面可收集的雨量為：18層雨水的發(fā)電量：： 4.4計(jì)算生活用水及雨水的總發(fā)電量23層樓兩類能量共計(jì)：18層樓兩類能量共計(jì)：小區(qū)兩類能量共計(jì)：轉(zhuǎn)化蓄電池能再轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化系數(shù)?取0.8，則：平均每天能使用的電能：4.5可供電器消耗調(diào)查得知水泵的型號為IS65-50-125，功率為0.55kw。運(yùn)行時(shí)間為早上7點(diǎn)到晚上11點(diǎn)，共16小時(shí)，則消耗能量為：剩余能量綜上計(jì)算，如果剩余電能用于10瓦吸頂LED燈公共聲控照明，取平均每晚一共照明100分鐘計(jì)，需要電能：23層樓每層樓4盞，共18層樓每層樓3盞，共剩余能量因此，該裝置不僅可滿足2.2kW的水泵推動(dòng)水車平均每天工作16小時(shí)，額外的還可以滿足476盞10瓦的LED聲控?zé)裘客磉\(yùn)行100分鐘。每月總共可節(jié)約能量共計(jì)約18×108J。

5總結(jié)整體上看，水資源對世界各國而言都是相當(dāng)重要的，而我們?nèi)粘；顒?dòng)中浪費(fèi)的生活用水和蘊(yùn)含巨大能量的雨水都沒有被很好的利用。景觀水車因?yàn)橥庥^很漂亮，能給小區(qū)的居民帶來歡樂而很受歡迎，設(shè)計(jì)主要是考慮這幾個(gè)因素：水車的直徑，擋板的大小，水斗的大小體積，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)等。同時(shí)，因?yàn)榫坝^水車在運(yùn)行時(shí)消耗的水和能量所耗費(fèi)的能源也不小，因此設(shè)計(jì)了一套利用生活用水及雨水發(fā)電的節(jié)能系統(tǒng)想要節(jié)約能源，該系統(tǒng)的原理是小區(qū)高樓上層排下的居民生活用水和雨水經(jīng)過濾網(wǎng)過濾，雜質(zhì)從支管流下，廢水進(jìn)入蓄水箱積累，當(dāng)水積累到一定量的時(shí)候，達(dá)到壓力感應(yīng)開關(guān)設(shè)定的值時(shí)，閥門打開，蓄水箱中的水全部釋放，沖擊水輪機(jī)的葉輪，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，最后在儲能階段把交流電經(jīng)整流穩(wěn)壓后儲存在蓄電池中。這樣，裝置就完成了水的勢能到動(dòng)能再到電能最后到電池化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)換，從而將被人們長期忽略、不易利用生活用水和雨水的勢能轉(zhuǎn)化為方便利用的能量。另外，該系統(tǒng)不僅可以提供電能，還設(shè)計(jì)了雨水收集系統(tǒng)作為補(bǔ)充，包括雨水分流和濾網(wǎng)過濾系統(tǒng)、儲水設(shè)施、輸水系統(tǒng)和處理，然后就可以提供給水車日常消耗所用的水，非常節(jié)能環(huán)保。通過計(jì)算分析，該設(shè)計(jì)系統(tǒng)不僅符合滿足水車運(yùn)行的需求，還可以額外的供給小區(qū)的聲控?zé)艏奥窡粲秒姡瑸樾^(qū)中的業(yè)主節(jié)約了不少電費(fèi)。雖然在目前，該節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣還面臨著缺乏規(guī)劃、回用雨水利用率低等問題，但在大環(huán)境下，由于土地資源比較緊張，樓房高度也因此而逐漸增加，一棟樓可以容納的住戶也更多，住戶通過下水管道排出的生活用水及其樓面積累雨水的重力勢能、動(dòng)能也隨之增大，由于節(jié)能環(huán)保措施的應(yīng)用不足，導(dǎo)致這些可利用的重力勢能沒有得到很好的利用。另外隨著綠色住宅及節(jié)能環(huán)保的理念的推廣，人們必定會(huì)越來越被接受和重視。若將其推廣至全省乃至全國，可為國家的環(huán)保事業(yè)做出一份巨大的貢獻(xiàn)。

致謝為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，這也意味著我大學(xué)的生涯也即將畫上句號。在完成論文之際，首先要感謝北京理工大學(xué)珠海學(xué)院給我們這個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，另外還要感謝我的指導(dǎo)老師廖愛群老師。這個(gè)學(xué)期是比較特殊的，因?yàn)橐咔榈膩砼R，我們沒法去學(xué)校正常的上課。所以只能待在家里，通過網(wǎng)上的工具查找資料以及跟老師溝通。從一開始的論文選題直到最后的論文定稿，老師一直都在聊天工具上非常熱心的給了我巨大的幫助。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，因?yàn)楹芏鄶?shù)據(jù)是我不熟悉的，有時(shí)候不知道該如何下手，都是廖老師給予我親切的關(guān)懷和幫助，都是她給了我方向，引導(dǎo)我該往哪個(gè)方向去思考，開闊了我的思路。最終，在老師的不斷加油鼓勵(lì)和教導(dǎo)下，我完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。其次，我還要感謝我很多熱心腸的同學(xué)。當(dāng)我有些不懂的時(shí)候，他們都會(huì)給予我加油和幫助，使我對設(shè)計(jì)的內(nèi)容理解更加的深刻。最后，還要感謝四年來辛辛苦苦給我們上課的老師們，你們不僅傳授了我們大量的專業(yè)知識，還在我們生活中迷茫的時(shí)候，指引了我們前進(jìn)的方向，告訴了我們很多人生的哲理，在我們的成長路上陪伴了我們走過了四年。大學(xué)的生活就這樣過去了，我們即將踏入社會(huì)，邁向新的征程，我會(huì)不忘初心牢記使命，將老師和同學(xué)們的教導(dǎo)和建議銘記于心，做一個(gè)對社會(huì)有用的人，更好地報(bào)答國家和人民。

參考文獻(xiàn)蔡宇.談城市廢水的開發(fā)與利用[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2010(16):285-286.

[2]李春光.屋面雨水收集系統(tǒng)[J].凈水技術(shù),2006(03):77-78.

[3]楊世玲向功周郭丙凱.民族地區(qū)傳統(tǒng)水車的力學(xué)原理及美學(xué)研究[J].凱里學(xué)院學(xué)報(bào),2014(03):31-33.[4]曾娜肖銳.淺談?dòng)晁C合利用技術(shù)[J].工程建設(shè),2010(03):37-39.

[5]龍雄軍劉煜郭立偉.西安城市建筑屋頂生態(tài)設(shè)計(jì)策略初探[J].華中建筑,2008(10):118-122.

[6]文小平.韶關(guān)市降水分布規(guī)律及變化特征分析[J].廣東水利水電,2010(05):30-32.

[7]夏軍.變化環(huán)境下水循環(huán)與水系統(tǒng)科學(xué)的研究與展望[J].水資源研究,2012(3):8-8.

[8]陳亮.淺析工程設(shè)計(jì)中離心泵的選型[J].新疆化工,2012(1):3-3.

[9]吳景雄陳梅芹.我國中水回用的迫切性及其主體工藝評析[J].中國資源綜合利用,2006(04):29-32.

[10]本刊編輯部.2011年企業(yè)社會(huì)責(zé)任系列報(bào)道之一[J].中國新時(shí)代,2011(03):28-29.

[11]童超羅坤魏士博.基于單片機(jī)的屋面雨水回收自動(dòng)灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)碼設(shè)計(jì),2017(10):2-2.

[12]謝衛(wèi)軍.韶關(guān)市年降水與年徑流特性分析[J].大眾科技,2010(12):88-89.

[13]王艷.淺析城市供水水源危機(jī)[J].黑龍江科技信息,2010(32):312-312.

[14]李金其.淺談泵的選型及變頻調(diào)速技術(shù)在泵類中的節(jié)能應(yīng)用[J].中國科技博覽,2008(21):2-2.

[15]張顥川盧振蘭.淺析中水回用技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].中國資源綜合利用,2013(03):29-31.

[16]朱昆鵬.廣州市分區(qū)雨量分析計(jì)算[J].廣東水利水電,2005(03):74-76.

[17]王永鼎.水車式增氧機(jī)中太陽能的應(yīng)用研究[J].水產(chǎn)科技情報(bào),2006(05):31-33.

[18]李興榮劉宇黃程么振東.廣東省山區(qū)中小河流治理理念及典型治理措施探討[J].廣東水利水電,2015(08):61-67.

[19]本刊編輯部.“將節(jié)水進(jìn)行到底”的他國經(jīng)驗(yàn)[J].中國農(nóng)村科技,2011(02):54-57.

[20]朱彬.排灌用泵的優(yōu)化選型[J].商情,2014(37):2-2.

[21]伏小勇.城市的第二水源—污水回用[J].甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測,2002(04):54-56.

附錄附錄一：水車平面設(shè)計(jì)圖附錄二：外文文獻(xiàn)節(jié)選RainwaterHarvestingSystemsWhatisRainwaterHarvesting?Rainwaterharvestingistheprocessofcollecting,storing,andlaterreusingrainwaterfromsurfacessuchasroofs.

Rainwaterharvestinghaslongbeenusedforagriculturalirrigationandasasourceofdrinkingwater,andallowedancientcivilizationstoflourishinsemi-aridandaridregions.

Rainwaterharvestingsystemsareinusetodayinmanywater-limitedlocations,especiallyinseveralwesternUSregions.

AspopulationgrowthincreasespressureonwaterresourcesinthemorehumideasternUS,rainwaterharvestingisbeingconsideredtoreducethedemandforpotablewater.

WhyHarvestRainwater?Harvestingandstoringrainwatercanreducetheuseofmunicipalandwellwater.

Roofsareoftenthelargestimpervioussurfacesinaresidentiallotandproducelargevolumesofwaterthatwouldotherwiseenterthestormwaterwatersystem.

Interceptingrainwaterthatfallsonroofscanreducestormwaterrunoffandtheneedfordownstreamstormwatermanagementandtreatment.

Rainwaterisitselfveryclean,althoughcontaminantsthatarepresentonroofsurfacesshouldbeappropriatelyaddressed.

HowCanHarvestedRainwaterbeUsed?Strictlyspeaking,harvestedrainwatercanreplacetapwaterforanyuse.

Inpractice,harvestedrainwaterismostoftenused(andpermittedforuse)forcertaindesignatedpurposessuchaslandscapeirrigationandtoiletflushing.Whenusedforlandscapeirrigationmanystatesdonotrequireapermittoinstallarainwaterharvestingsystem.Somelocations,suchastheU.S.VirginIslands,Bermuda,andotherCaribbeanislandsrequireallnewbuildingconstructiontoprovideforself-sustainingwatersupplysystemsanduseharvestedrainwaterforpotableandnon-potableuses(UnitedNationsEnvironmentProgramme,2007).

RainwaterHarvestingSystemsTherearesixbasiccomponentsofarainwaterharvestingsystem:?Catchmentsurface?Guttersanddownspouts?Screens,first-flushdiverters,androofwashers?Cisterns?Deliverysystem?TreatmentsystemCATCHMENTSURFACEThequantityofrainwaterthatcanbecapturedfromacatchmentsurfacesuchasaroofisafunctionofitssizeandtexture.

Roofsthataremadeoftexturedorporousmaterial,suchasclaytile,willretainmorerainwatercomparedtosmoothermaterialssuchasmetal.

Thecatchmentmaterialwillalsocontrolthetypeandpotentialforleachingofsmallamountsoftoxins.

Forexample,rainwaterharvestedfromwood,asphalt,andtarshingledroofsmayonlybesuitableforirrigation.

GUTTERSANDDOWNSPOUTSGuttersanddownspoutsforrainwaterharvestingsystemsareessentiallynodifferentthanconventionalguttersanddownspouts.

Theonlyaddedconsiderationforarainwaterharvestingsystemisthenumberofscreensandfirst-flushdivertersthatwillbeneeded,sinceeachdownspoutshouldhaveitsown.

SCREENS,FIRST-FLUSHDIVERTERS,ANDROOFWASHERSThereareseveraldifferenttypesofscreensthatcanbeused,andthechoiceisdeterminedbothbytheamountofdebristhataccumulatesonthecatchmentsurface,andtheintendeduseofthewater.

Forexample,adripirrigationsystemmayrequirefinerscreensthataremaintainedmoreregularlytopreventcloggingofemitters.

Topreventleavesfromenteringthesystem,leafguardscanbeinstalledalongtheentirelengthofaroofgutter.

Filterscreenscanalsobeinstalledondownspoutstohandlerainwaterpriortoenteringthecisternordistributionsystem.

Theseoffertheadvantageofeasyaccess.Aroofwasherconsistsofatankwithastrainerandfilter(typically30-micron)thatisinstalledimmediatelyupstreamofthecisternanddownstreamofthedownspouts.

Sometimesroofwashersandfirst-flushdivertersarecombinedintoasingleunit.

Manyareequippedwithabaffleattheinlettocaptureanyremainingdebrisbeforethewatermovesthroughthefilter.

Canisterfiltersareusuallyusedforthepurposesincetheyneedtobereplacedperiodically.CISTERNSThecistern,orstoragetank,storesthecollectedrainwaterforlateruseandisusuallythemostexpensivecomponentofthesystem.

Cisternsareconstructedfrommanymaterialssuchasfiberglass,polypropylene,concrete,ormetal.However,theyarebestmadeofnon-reactivematerialor,ifnot,shouldbelined.Theyshouldalsobeopaque,toinhibitalgalgrowth;cisternsconstructedfromtranslucentmaterialareoftenpaintedpriortouse.

Anyventsshouldbescreenedtodiscouragemosquitobreeding.

Cisternsshouldbeperiodicallycleanedtoremoveanyaccumulatedsedimentsandtodiscouragealgalgrowth.

Cisternscanbelocatedaboveorbelowground;belowgroundcisternsshouldbeadequatelyreinforced.DELIVERYSYSTEMDependingonthelocationofthecisternandtheintendeduseofthewater,apumpand/orpressuretankmaybeinstalledtoachievethedesiredwaterpressure.

Pumpandpressuretankcombinationswillalsorequireaone-waycheckvalvebetweenthepumpandcisterntopreventbackflowandlossofpressure.

Alternately,anondemandpumpcanbeused,eliminatingtheneed(andspace)forapressuretank.TREATMENTSYSTEMForsystemsdesignedfornon-potableusessuchasirrigationandtoiletflushing,leafguards,firstflushdiverters,androofwashersshouldprovidesufficienttreatment.

However,dripirrigationsystemsmaybenefitfromadditionalsedimentremovaltopreventcloggingofemitters.

Potableuseofthecapturedrainwater(wherepermitted)willrequiretreatmentanddisinfectiontoremoveanysedimentsandhumanpathogenssoastomeetdrinkingwaterstandards.

Sedimentremovalisusuallyaccomplishedusingcartridgefilters;thoseusedforpotablesystemsaremuchfinerthanunitsusedintheroofwasher,andareoftenusedinseries.

Forexample,acommonsetupistousea5-micronfiltertoremovesuspendedmaterialanddust,followedbya3-micronactivatedcharcoalfiltertoremovemicroscopicparticlesandabsorborganiccontaminants.

Cartridgefiltersmustbereplacedregularlyaccordingtomanufacturers'recommendations.SummaryandConclusionAproperlydesigned,constructed,andmaintainedrainwaterharvestingsystemcanprovidesupplementalwaterinwater-stressedareasandreducedownstreammanagementandtreatment.

Approvedusesofharvestedrainwaterandpermittingofrainwaterharvestingsystemsvariesfromstatetostate.

Localregulationsshouldbeconsultedwhenconsideringarainwaterharvestingsystem.

附錄三：外文節(jié)選譯文雨水收集系統(tǒng)

什么是雨水收集？雨水收集是收集、儲存和再利用屋頂?shù)缺砻嬗晁倪^程。雨水收集長期以來一直被用于農(nóng)業(yè)灌溉和飲用水源，并使古代文明在半干旱和干旱地區(qū)繁衍生息。雨水收集系統(tǒng)目前在許多水資源有限的地區(qū)使用，特別是在美國西部的一些地區(qū)。隨著人口增長對美國東部更潮濕地區(qū)水資源的壓力增加，人們正在考慮收集雨水以減少對飲用水的需求。

為什么要收集雨水？收集和儲存雨水可以減少城市和井水的使用。屋頂通常是住宅區(qū)最大的不透水表面，產(chǎn)生大量的水，否則會(huì)進(jìn)入雨水系統(tǒng)。攔截落在屋頂上的雨水可以減少雨水徑流，減少下游雨水管理和處理的需要。雨水本身是非常干凈的，盡管存在于屋頂表面的污染物應(yīng)該得到適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

如何利用收集到的雨水？嚴(yán)格地說，收集的雨水可以代替自來水用于任何用途。在實(shí)踐中，收集的雨水通常用于某些指定用途，如景觀灌溉和廁所沖洗。當(dāng)用于景觀灌溉時(shí)，許多州不需要許可證就可以安裝雨水收集系統(tǒng)。一些地點(diǎn)，如美屬維爾京群島、百慕大和其他加勒比島嶼，需要建造所有新的建筑，以提供自給自足的供水系統(tǒng)，并將收集的雨水用于飲用和非飲用用途（聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署，2007年）。

雨水收集系統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)有六個(gè)基本組成部分：?匯水面?排水溝和落水管?濾網(wǎng)、第一沖洗分流器和屋頂墊圈?蓄水池?交付系統(tǒng)?處理系統(tǒng)

匯水面從集水區(qū)表面（如屋頂）收集的雨水量是其大小和結(jié)構(gòu)的函數(shù)。與金屬等更光滑的材料相比，由紋理或多孔材料（如粘土磚）制成的屋頂將保留更多的雨水。集水材料還將控制少量毒素的類型和浸出潛力。例如，從木頭、瀝青和柏油瓦屋頂收集的雨水可能只適合灌溉。

排水溝和落水管雨水收集系統(tǒng)的排水溝和落水管與傳統(tǒng)的排水溝和落水管基本上沒有區(qū)別。雨水收集系統(tǒng)的唯一附加考慮因素是所需的濾網(wǎng)和第一沖洗分流器的數(shù)量，因?yàn)槊總€(gè)落水管都應(yīng)有自己的數(shù)量。

濾網(wǎng)、一次沖洗分流器和屋頂墊圈有幾種不同類型的篩網(wǎng)可供使用，選擇取決于集水區(qū)表面堆積的碎屑量和水的預(yù)期用途。例如，滴灌系統(tǒng)可能需要更精細(xì)的濾網(wǎng)，以便更定期地維護(hù)，以防止排放器堵塞。為了防止樹葉進(jìn)入系統(tǒng)，可以沿屋頂排水溝的整個(gè)長度安裝樹葉防護(hù)裝置。也可以在落水管上安裝過濾網(wǎng)，以便在進(jìn)入蓄水池或分配系統(tǒng)之前處理雨水。這些提供了方便訪問的優(yōu)勢。屋頂清洗機(jī)由一個(gè)帶有過濾器和過濾器（通常為30微米）的水箱組成，過濾器安裝在水箱的正上游和落水管的下游。有時(shí)，屋頂清洗器和第一沖洗分流器組合成一個(gè)單元。許多過濾器的入口處都裝有擋板，以便在水通過過濾器之前捕獲任何殘留的碎片。濾