1.一種基于海綿城市理念的屋面雨水源頭潔凈蓄滲裝置,該裝置包括雨水分流箱(1)、雨水棄流箱(2)、蓄水箱(3)、涵養地下水系統(4)、控制系統(5)、雨滴傳感器(8)和太陽能電池板(9),其特征在于:
所述的雨水分流箱(1)頂部設有進水口I1(10),進水口I1(10)與建筑物的落水管(6)下端相連;雨水分流箱(1)內部固定著密封室(11)、水質傳感器(12)和電動三通控制閥(13),水質傳感器(12)的信號線接頭、電動三通控制閥(13)的閥門及電路接頭均設在密封室(11)內;電動三通控制閥(13)的進水口I2(130)設在雨水分流箱(1)內,電動三通控制閥(13)的出水口E1(131)與雨水棄流箱(2)的進水口I3(20)相連,電動三通控制閥(13)的出水口E2(132)通過雨水棄流箱(2)內部的圓形通道與雨水收集管(7)相連通;
所述的雨水棄流箱(2)形狀為長方體,右側面上部設有通氣孔(21)、下部設有棄流孔(22),棄流孔(22)上設有電動閥門,雨水棄流箱(2)的背面和底部設有加強肋(23);
所述的蓄水箱(3)頂部左端設有圓形進水口I4(30)、蓄水箱(3)頂部右端設有矩形溢水口(31)、底部設有取水口(32),圓形進水口I4(30)與雨水收集管(7)下端相連;
所述的涵養地下水系統(4)包括雨水調控箱(41)、下水槽(42)、地下水庫(43)、涵管管網(44)和滲水孔(45),雨水調控箱(41)頂部設有壓力表(411)和氣壓調節閥(412),雨水調控箱(41)底部設有矩形上水口U1(413)、頂部右側設有矩形下水口U2(414),矩形上水口U1(413)與蓄水箱(3)的矩形溢水口(31)相連,矩形下水口U2(414)與下水槽(42)的上端相連,地下水庫(43)的進口與下水槽(42)的下端相連;
所述的控制系統(5)包括多源監測模塊(51)、信息處理模塊(52)和調控模塊(53),多源監測模塊(51)用于實時采集雨滴傳感器(8)、水質傳感器(12)和壓力表(411)的數字信號;信息處理模塊(52)用于接收多源監測模塊(51)的采集信號并經過內部程序處理后傳輸給調控模塊(53);調控模塊(53)用于向電動三通控制閥(13)的閥門、棄流孔(22)的電動閥門和氣壓調節閥(412)發送執行指令;
所述的雨滴傳感器(8)固定于雨水棄流箱(2)的頂部,用于獲取降雨信號;
所述的太陽能電池板(9)也固定于雨水棄流箱(2)的頂部,用于將太陽能轉化為電能,為整套裝置運行提供電能。
2.根據權利要求1所述的基于海綿城市理念的屋面雨水源頭潔凈蓄滲裝置,其特征在于:所述的電動三通控制閥(13)為分流旋塞閥,旋塞閥的閥芯按120°旋轉實現分流或關閉功能,電動三通控制閥(13)的閥門旋轉通過外部的微型電機控制。
3.根據權利要求1所述的基于海綿城市理念的屋面雨水源頭潔凈蓄滲裝置,其特征在于:所述的雨水棄流箱(2)形狀為長方體,雨水棄流箱(2)頂部設有凹槽、內部設有圓形通道,凹槽的槽底與圓形通道相通,凹槽內正好能夠嵌入雨水分流箱(1),圓形通道的出口端為雙層結構;雨水收集管(7)正好能夠插入圓形通道的雙層結構。
4.根據權利要求1所述的基于海綿城市理念的屋面雨水源頭潔凈蓄滲裝置,其特征在于:所述的雨水調控箱(41)為水平圓柱形狀,雨水調控箱(41)位于所述的蓄水箱(3)頂部的右側,雨水調控箱(41)的長度等于蓄水箱(3)的寬度。
5.根據權利要求1所述的基于海綿城市理念的屋面雨水源頭潔凈蓄滲裝置,其特征在于:所述的下水槽(42)為四棱柱形狀,下水槽(42)的頂部為斜面進口、底部為平面出口。
6.根據權利要求1所述的基于海綿城市理念的屋面雨水源頭潔凈蓄滲裝置,其特征在于:所述的地下水庫(43)為長方體鋼筋混凝土結構,頂部的鋼筋混凝土面積大于地下水庫(43)自身的頂部面積;所述的地下水庫(43)底部設有若干個連接涵管管網(44)出口。
7.根據權利要求1所述的基于海綿城市理念的屋面雨水源頭潔凈蓄滲裝置,其特征在于:所述的涵管管網(44)向建筑物地基和地下水庫(43)地基的外部周圍彎曲延伸,涵管管網(44)側壁開有若干的漏水小孔,涵管管網(44)的出水末端逐漸變細形成滲水孔(45)。
8.一種基于權利要求1至7任一項所述的基于海綿城市理念的屋面雨水源頭潔凈蓄滲裝置的運行方法,其特征在于包括以下步驟:
①無降雨時,裝置處于初始狀態,棄流孔(22)的電動閥門處于開啟狀態,電動三通控制閥(13)處于關閉狀態,氣壓調節閥(412)處于關閉狀態,雨滴傳感器(8)不向控制系統(5)的多源監測模塊(51)傳輸信號,控制系統(5)處于休眠模式;
②降雨發生后,雨滴傳感器(8)感應到雨滴后發出信號,多源監測模塊(51)接受到信號后傳輸給信息處理模塊(52),信息處理模塊(52)通過內部程序判斷降雨強度和時間并向調控模塊(53)發送指令,調控模塊(53)啟動棄流孔(22)的電動閥門將棄流孔(22)關閉,同時,初期屋面雨水通過落水管(6)進入雨水分流箱(1)的進水口I1(10);
③雨水分流箱(1)內的水質傳感器(12)開始獲得雨水的水質多參數檢測數據,并將測量數據傳輸給控制系統(5)的多源監測模塊(51),信息處理模塊(52)根據多源監測模塊(51)傳輸的數字信號通過內部程序判別水質的優劣;當水質不滿足預設的收集標準時,控制系統(5)向電動三通控制閥(13)的微型電機發出指令,微型電機啟動并旋轉閥芯120°,將雨水引入雨水棄流箱(2);當水質滿足預設的收集標準后,控制系統(5)向電動三通控制閥(13)的微型電機發出轉換指令,微型電機驅動電動三通控制閥(13)的閥芯旋轉120°,將雨水導入雨水收集管(7);
④潔凈的雨水通過雨水收集管(7)進入蓄水箱(3)開始蓄積雨水,當雨水量超過蓄水箱(3)容積時,雨水自動上升通過矩形溢水口(31)進入雨水調控箱(41);當雨水水位上升至雨水調控箱(41)的矩形下水口U2(414)位置時,雨水通過下水槽(42)流入地下水庫(43);當地下水庫(43)中的雨水淌入涵管管網(44)的進口時,雨水沿著涵管管網(44)向建筑物和地下水庫(43)的地基外部遠處流去,并通過涵管管網(44)側壁漏水小孔和末端的滲水孔(45)滲入地下;
⑤當雨水收集管(7)的來雨量超過所有涵管管網(44)的排水下滲量時,地下水庫(43)的水位開始上漲,逐漸上升至下水槽(42);當雨水從下水槽(42)上升至雨水調控箱(41)頂部時,蓄水箱(3)、雨水調控箱(41)、下水槽(42)、地下水庫(43)和雨水收集管(7)逐漸由無壓流變為有壓流,在此過程中,信息處理模塊(52)實時判斷多源監測模塊(51)接收的壓力表(411)數字信號,當雨水調控箱(41)的氣壓高于預計壓強標準最大值時,信息處理模塊(52)將信息傳輸給調控模塊(53),調控模塊向氣壓調節閥(412)發送執行指令開始排氣,當雨水調控箱(41)的氣壓恢復到預計標準最小值時排氣過程中止;
⑥當降雨結束后,雨滴傳感器(8)的信號中斷,信息處理模塊(52)通過內部程序中的計時語句開始計時,當連續超過8小時沒有雨滴傳感器(8)信號后,向調控模塊(53)發送指令,調控模塊(53)啟動棄流孔(22)的電動閥門將棄流孔(22)打開,雨水棄流箱(2)中的初期雨水開始排出,實現與降雨錯開洪峰排放,排放完畢后,整個裝置恢復到初始狀態;
按照上述相應步驟,即可實現屋頂雨水潔凈蓄滲的過程。