公路路面雨水收集再利用的简易装置

1、带折叠式蓄水箱的路面雨水收集再利用系统带折叠式蓄水箱的路面雨水收集再利用系统1 绪论随 着 我 国 高 速 公 路 建 设 的 进 一 步 加 快 ，高 速 公 路 大 面 积 地 富 集 在 我们周围。同 时由于我国城市化、工业化的进一步加速，城 市缺水的 矛盾也进一步加深，环 境与生态问题也同步扩展。为 了解决缺水、环 境 、生 态 等 一 连 串 的 矛 盾 ，人 们 把 注 意 力 放 到 了 高 速 公 路 雨 水 的 收 集 和利用 上。这一设计正是为了更好地把高速公路的雨水收集起来，充 分利用 高速 公路 的雨 水 ，在高 速公 路的 边上 每隔 一定 的距 离建 一 蓄水 箱

2、，再 把 各 个 蓄 水 箱 串 联 起 来 ，把 一 个 个 分 散 的 小 蓄 水 箱 变 成 一 个 统 一的蓄水系统，结 合高速公路的绿化带的用水，这样就可以方便的收 集和取用雨水。2. 本系统产生的背景及可行性分析2.1 设计背景我 国 人 均 占 有 水 资 源 量 约 为 世 界 人 均 占 有 量 的 1/4 ， 总 量 少 ， 而 且存在严重的时空分布不均，其中 81%集中分布在长江及其以南地区， 且该地区耕地面积仅占全国的 36%，致 使我国北部地区水资源缺少情 况更加严重。尤 其我国目前正在进行西部大开发，随着西部社会经济 的快速发展以及人口的增加，水资源的供需矛盾尤为突

3、 出。在目前这 种水资源十分紧缺的情况下，一 方面，城区需水量仍在上升，且 污染 问题也日趋严重；另 一方面，每年又有相当量的雨水资源白白地从境 内流出 。并 且随着城市规模的扩大，城 区的建筑、道 路、绿 地的占地 面积的不断变化，降 雨产生的径流量也在不断变化。此 时，人 们把目 光放到 高速 公路 路面 雨 水收 集再 利用 上，因 此将 雨水 作为 一种 优 质的 水源进行开发利用势在必行。表面上看来我国石漠化地区的水资源比较丰富， 但是由于石漠化 地区的特殊的地形结构，夏、秋季节大量白花花的雨水流走，特别是 公路上的雨水 .如果我们能够在公路收集雨水技术上有新的突破，把这些雨水收集起

4、来， 在干旱的时候这些收集的雨水对缓解供水压力就 会起到不可估量的作用。2.2 我国高速公路雨水收集量分析现在我国高速公路通车里程达到 1.9万公里，创 下位居世界第二 的新纪 录。 目前我 国高速公路 仍 保持 高速 发展 。根据交通部制定的公路、水路交通发展三阶段战略目标，到201年，我国国道主干线系统全部建成后，首都北京与所有直辖市、 省会和自治区首府、目前所有100万以上人口特大城市和超过90% 的5 0万以上人口大城市，都有以高速公路为主的高等级公路相通。 农村所有具备通车条件的乡镇和9 6%勺行政村也将通公路，全国公路 总里程达到1 8 0万公里，其中高速公路达到3. 5万公里。沿

5、线约6亿 人口，出门将可走高速公路。到2020年，我国50万以上人口的大城 市，将由高等级公路连接起来，形成网络。这一区域内的约9 亿人口 将能便利出门。东、中 部高速公路网的建成，使这些地区的人民将实 现快速出行。西部地区8 条公路通道的建成，所有具备通车条件的行 政村实现全天候通车， 将使封闭的西部地区百姓能顺利出门。 届时， 全国公路总里程达到230万公里， 高速公路达到5.5万公里。我们不妨假设一下， 如果有一条高速公路路幅为 24 米， A4 高 速公路全长为 23832 米， 集水面积为 857952 平方米。 A30 高速公路 全长为 39612 米, 集水面积为 950688

6、平方米。 两路共计集水面积为 1808640 平方米。以 六月份 0.154 米的平均雨量为参考数据，两 条高 速公路的集水量可达 278530.56 立方米。考虑到路面收集雨水的损耗， 以 85%计， 两条 高 速 公路 可收集 到 雨 水还 有 236750.976 立方 米 。 换 言之， 就一个月两条高速公路可收集到雨水 23.6750 万吨。如果我们把这些高速公路的雨水收集起来， 可以收集到两万多万 吨水， 如果我们把这些水来配合高速公路的绿化带踊跃， 比如洗车， 沿线浇灌等。 这对缓解我国雨水严重缺乏起到了很大的作用。2.3 本发明的设计目的和意义2.3.1 设计目的为了充分利用雨

7、水这一天然资源，为了解决缺水、环境、生态等 一连串 的矛盾 ，让水资源达到空间的协调，我们设计了 带折 叠式的雨 水收集 的简 易装 置。本 设计 的目的 ：就 是 把高 速公 路的 雨水 收集 起来， 来配合 高速 公路 的沿 线 绿化 带的 情况 ，解决 高速 公路 沿线 的雨 水 缺乏 问题，同时在一定程度上解决城市的雨水利用紧张的问题。2.3.2 理论意义和现实价值高速公沿线的浇灌绿化、冲洗车等 公益用水及车 防热水等新兴的 用水行业又进一步加重了水供应的负担。可是 每年的暴 雨季节，泛 滥 的雨水又给高 速公路路面造成了很大的积压。而高速公路 雨水的收集 和利用正好解决了这一给交通建

8、设带来的两大难题。2.4 可行性分析一 方 面 ，我 国 公 路 总 里 程 达 到 180 万 公 里 ，预 计 到 2020 年 ，全 国公路 总里 程达 到 230 万公 里， 而且 每 年我 国都 会发 生洪 灾和 旱灾 ， 这就为本系统收集和再利用路面积水提供了现实可能性；另一方面， 本系统 提供 了一 种多 次 分离 公路 路面 雨水 简易 装置 ，此装 置的 原 理和 方法非常合理并具备先进性，使其最大限度地降低成本 、高效率地收 集公路路面雨水，而 且能够保证所收集的雨水具有较高 的水质，这 就 为本系统提供了技术可行性。3 折叠式蓄水箱路面雨水收集在利用系统的设计3.1 设计

9、思路我们的设计思路是提供一种实现公路雨水收集再利用的带折叠 式简易装置，包括集水沟、浮渣隔离装置、T形三通管、前期水分离 器、横 向排水管、纵 向排水管、带 折叠式蓄水箱。在 公路集水沟上设 计浮渣 隔 离 装 置，能 控制路面带来的树叶、垃圾、油 类和悬浮 固体等 污染物 ，纵向排水 管周围用反滤织物填充，反滤织物上方为透水 填料， 透水填料表层为凹形，该凹形即为集水沟。T形三通管的垂直端与纵 向排水管相通，纵向排水管的雨水在初次流向T形三通管的一端设置 有前期分离器，T形三通管的水平端连接横向排水管，横向排水管连 接到带 折叠式 蓄水箱中。前 期 水 分离 器内部设置 浮球，底部设 置能拧

10、开的 盖，折叠式 蓄水 箱底部设置 排水 管，箱 底设置 有 滚轮。本 装 置 具有 截污功能、多 次雨 水 分离 功能和过滤功能， 能够有 效地 收集 公路路面优质雨 水。 本装 置为控制雨 水对土壤及地下水的 污染，实现雨水 的 再利用提供了条件3.2 本系统的特点1. 在 公路路面 雨水 流到集水 沟 时， 要经过浮 渣 隔 离装 置， 能控制 路面带来的 树叶、 垃圾、 油类和悬浮 固体等污染物 。2. 所述的 集 水沟 是一 种矩形或半圆形的 装 置。3. 纵向 排水 管的 管径在 70-150mm 内 选用， 管 体壁上设 有三 排 槽口 或孔口， 其开口总面积不小于 40cm /

11、 延米4. 纵向 排水 管的 纵向 坡度不小于公路纵 坡的 0.25%5. 横 向 排 水 管 的 横 向 坡 度 不 小 于 公 路 横 坡 的 5%6. 所述的 公路路面雨 水收集的 简易 装置 ，其拦污栅又 1-2 毫米直径 的 不锈钢编成， 栅空为 4-7 毫米 。 。7所述的 拦污栅与进水端 到出水端 轴线的 夹角在 16-60 。任一 角度。8. 所述的 前 期 水 分分 离器 ， 其底部的 盖上设置 一根滴水 管。9. 所述的 滴水管 是一 根管 径小于 3 毫米的 管道。10所述的 排水 管设 置有 放水 的 阀门3.3本系统的优点本装置克服了现有技术中存在的不足，提供了一种多

12、次分离公路 路面雨水简易装置，使其最大限度地低成本、高效率地收集公路路面 雨水。而且能够保证所收集的雨水具有较高的水质。本装置还解决了以往公路路面在控制雨水污染、实现公路路面雨 水再利用方面提供了可能2.4附图说明下面结合附图和具体实施方式对本简易装置作进一步的详细说明 附图所示为本简易装置的横断面图，由于横断面对称，故只显示 一侧。涂中所示标号分别为：1、浮渣隔离装置2、集水沟3、透水填料 4、反滤积物5、T型三通管6、前期雨水分离器7、纵向排水管8、横向排水管9、折 叠式蓄水箱10、排水管浮渣隔离装置>1集水沟透水填料*输水管 纵向排水管纵向排水管带折叠式公路路面雨水收集再利用的简易

13、装置3.5具体实施方式在深沟底部延公路延伸方向设置有纵向排水管8。在该纵向排水 管8的管体上有小孔；纵向排水管8通常采用聚氯乙烯PVC塑料管和 聚乙烯PE塑料管；纵向排水管8设置三排槽口或孔口，其开口总面 积不小于40cm2/延米纵向排水管8管径按设计流量由水利计算确定，通常在在 70-150mm内选用。纵向排水管8的埋设深度应保证不被车辆或施工机械压裂，并应 超过当地的冰冻深度。在非冰冻地区，新建路面时，排水管管底常与 基层底面平齐；改建路面时，管中心应低于基层底面。纵向排水管8的纵向坡度宜与公路纵坡相同，但不小于0.25%沿上述纵向排水管8延伸方向每隔一定距离安装T型三通管5。T型三通管5

14、的水平方向连接横向排水管9，该横向排水管9伸出深 沟以外，其 材质采用不带槽或聚氯乙烯塑料管，管 径与纵向排水管 8 相同，其横坡度不小于 5.0%，横向排水管 9 的外露端 头用镀锌铁丝 网或格栅罩住，其出水端连接简易式蓄水箱。在上述纵向排水管 8 周围用反滤积物 4 填充，反滤 积物 4 可选用 聚酯类、尼 龙或聚丙烯材料制成的无纺织物，能 透水，但 细粒土不能 随水通过。反滤积物 4 上方为透水填料 3，透 水填料 3 由水泥处治或沥青处 置开级 配初集料组成，其 孔隙率约为 15%-30%，粗 集料最大粒径不大 于 40mm， 粒 径 4.5mm 以 下 的 细 粒 含 量 不 超 过

15、 16%， 2.36mm 以 下 的 细 粒含量不超过 6%，为避免带水排水管被堵塞 ，透水填 料 3 在通过率 率 为 85% 时 的 粒 径 应 比 纵 向 排 水 管 8 的 槽 口 宽 或 孔 径 口 直 径 大 1.0-1.2 倍 。透水填料 3 为凹型，该 凹型即为集水沟 2，集 水沟 2 顶部的高度 低于公路路面。集 水沟 2 的内侧边缘可设在行车路面边缘处，有时为 了排水 管被 施工 机械 压 裂，或 者避 免露 肩铺 面受 集水 沟沉 降变 形 的影 响，必要时将集水沟 2 向外侧移出 60cm-90cm集 水 沟 4 的 地 面 的 最 小 宽 度 ， 对 新 建 路 面

16、不 小 于 30cm ； 对 改 建 路面时，应 保证排水管两侧各留至少 5cm 宽的透水填料。路面采用双 向坡路 拱时 ，在 路面 两 侧都 设置 集水 沟 2。其间距和安全位置由水利计算并考虑临近地面高程和公路纵横 断面情 况而 定， 一般 在 50-100cm 范 围 类选 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、多次分离雨水和输送雨水到雨水收集 简易蓄水箱 10 中 去 。所述的前期水分分离器6是由PVC等材料制成的管道，内部设置 浮球，底 部设置可以拧开的 盖，在 盖上设置一根滴水管 ，所 述 的 前期 水分分 离 器 6 的作用是 多次

17、分离 前期 雨水 ，提高简易式蓄水箱的 水质所 述 的 浮 球 是 由 塑 料 、橡 胶 等 材 料 制 成 的 球 体 ，所 述 的 浮 球 的 功 能是让前期 雨水 进入前 期 水 储存室，并在雨水 灌满前 期 水 储存室后与球座紧密接触，防止后续雨水与前期雨水交换，所述的前期水分分离器6的盖可以由塑料、橡胶、PVC等材料制 成，其功能是可 以拧开清理前期 水分 离器 6 内的 赃 物。所 述的 滴水 管是一根管径小于 3 毫米的 管道。所 述的 滴水 管的 功 能是慢慢释放前 期 分 离 器 6 内的 雨水 ，以便夏次雨水 流入 T 型三通管 的 5 垂 直端时前 期 分 离 器 6 内

18、无积水 ，前期 水分 分离 器可 以继续发挥 作用。所 述的 蓄水 箱 10 是可以 折叠的 ，可以 活动的 、 高强度的 金属框 构件和环保材料TPU等材料热合而成的具有抗压耐磨，高强度及耐热 抗冻等 特点的 膜布组成。在下雨时打开蓄水箱，将横向输水管 9 连接 到简易式蓄水箱 10， 公路路面雨水 最终储存 在简易式蓄水箱 10 内， 然后折叠起来收藏。所 述的 简易是蓄水箱的 功能是存储雨水 。所 述的 输水 管设在简易式蓄水箱 9 底部， 并设置有防水的 阀门， 所述的 输水 管的 功能是取水 时排放收集到的 雨水，所 述的 滚轮设置在简易式蓄水箱底，其的 功能是减少与地面的 接 触面

19、积，一方面减少与地面的 摩擦阻力，便于折叠也运输；另一方面， 如果蓄水箱放在草地上， 则可以 减少对草地的 破坏。下 面结合 附图对本系统实施例做详细说明 ; 本实施例在以 本系统 技术方案为前提条件 下进行实施，给出了详细的 实施方式和 具 体操作 过程， 但本系统的 保 护范围不限于下属实施例。本实施例包括：1、 浮 渣隔离装置 2、 集水 沟 3、 透水填料 4、 反滤积物 5、 T 型三通管 6、 前 期 分 离器 7、 纵向排水 管 8、 横向排 水管 9 、折叠式蓄水箱 10 、排水管组成，沿集 水沟 2 上布置浮渣隔离装 置 1， 在公路延伸方向上设置有纵向排水管 7， 在纵向排

20、水管 7 周围 用反滤积物填充 4，反 滤积物 4 上方为透水 填料 3 透水填料表层为凹 层，该凹层几位集水沟2集水沟底部高度低于可渗路面表层。T型三 通管 5 与纵向排水 管 7 相通， T 型三通管 5 的 垂直端与纵向排水 管 7 之间连接有 前期 雨水 分 离器 6， T 型三 通管 5 的 水平端与横向排水管 8 连通。横 向排水管 8 收集不同于 纵向排水 管 7 内的 水 ，并 输送到折 叠式蓄水箱 9 中去。前 期雨水分离器内设置有浮球，底部设置可以拧 开的盖，在 盖上设置一根滴水管，折叠式蓄水箱 9 底部设置有 输水管 10。下 雨时。路 面雨水经过浮渣隔离装置 1 汇集到集水沟 2 内，然 后 经过透水填料 3 和反滤积物 4 的 再次过滤流到纵向排水管 7 内，在流 经横行 排水 管 8 时