本發明涉及一種雨水回收系統，尤其是涉及用于海綿城市立交橋的雨水回收系統及其施工方法。

背景技術：

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。提升城市生態系統功能和減少城市洪澇災害的發生。建設海綿城市，首先要扭轉觀念。傳統城市建設模式，處處是硬化路面。每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”設施來排水，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規劃設計理念，往往造成逢雨必澇，旱澇急轉。

立交橋全稱“立體交叉橋”，是在兩條交叉道路交匯處建立的上下分層、多方向互不相擾的現代化陸地橋。由于建設成本較高，通常只在高速公路互通、城市干道或快速路的交匯處建有立交橋，以使車輛不受路口紅綠燈管制而快速通過。立交橋是城市交通的重要組成部分，在雨天，如果立交橋上的雨水不能及時排泄，將對城市交通造成重大影響；但是，現有技術中還沒有成熟的立交橋雨水處理系統，無法同時滿足及時排水及回收利用的雙重功效。隨著技術的進步，雨水作為重要的水資源，如果對其加以利用，作為海綿城市的一部分，將會獲得巨大的社會效益。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供用于海綿城市立交橋的雨水回收系統及其施工方法，針對現有技術中的缺陷，涉及了一套應用于立交橋的雨水回收系統，將現有的立交橋泄水管道引入收集器中，通過收集器排入雨水前處理設備，借助雨水前處理設備凈化雨水，并導入蓄水井中儲存，再通過回用管實現雨水回用，實現合理利用雨水資源，緩解城市用水壓力，且有效解決立交橋的泄水問題，保障城市交通。

為了解決上述技術問題，采用如下技術方案：

用于海綿城市立交橋的雨水回收系統，包括雨水收集裝置、雨水前處理設備及蓄水井、雨水收集裝置安裝于立交橋上，雨水前處理設備安裝于立交橋的下方，蓄水井安裝于地面下，其特征在于：雨水收集裝置包括雨水管及收集器，收集器安裝于立交橋的下端，收集器上安裝有集水泵，雨水管的后端連接于集水泵上，雨水管的前端連接于立交橋的橋面上；收集器的下端連接第一導管，第一導管的另一端連接雨水前處理設備，雨水前處理設備的下端安裝有分流器，分流器上連接有第二導管及排水管，排水管連接至排水溝，第二導管連接至蓄水井；蓄水井內安裝有潛水泵，潛水泵上連接有回用管。

進一步，雨水管的前端連接有擴口，擴口上安裝有雨水簏子格柵。擴口結構擴大排水范圍，提升排水效果，緩解立交橋排水難的問題；雨水簏子格柵具有濾孔，能夠阻隔雜質進入雨水管內，一方面具有初步的過濾作用，另一方面能夠避免雜質進入雨水管而造成堵塞。

進一步，雨水前處理設備內包括有離心分離框及排水腔，離心分離框的上端連接第一導管，離心分離框的下端連接轉軸，轉軸連接于電動機上。電動機啟動后帶動離心分離框旋轉，旋轉的離心分離框產生離心力，通過離心力快速而有效的過濾雨水中的雜質顆粒，結構簡單，過濾效果顯著。

進一步，分流器與排水腔相互連通，分流器內包括有上層及下層，上層與排水腔相互連通，上層的側面連接第二導管；下層內安裝有閥體，閥體連接電動缸，電動缸帶動閥體；下層的上端設有開口，下層的下端連接有排水管，排水管、開口與閥體相互匹配，閥體上連接有擋板，擋板作用于開口。分流器具有分流效果，其工作原理如下：在雨量較小時，蓄水井的蓄水壓力較小，電動缸控制閥體堵住開口，從而封堵排水管，雨水通過第二導管完全流入蓄水井中；雨量較大時，蓄水井的蓄水壓力大，電動缸控制閥體打開開口，一部分雨水通過第二導管流入蓄水井中，另一部分通過排水管排入排水溝，從而緩解蓄水井的蓄水壓力，且保證大雨時本發明對立交橋的排水效果。

進一步，蓄水井內安裝有緩流頭及溢流器，緩流頭連接于第二導管上，溢流器安裝于蓄水井的上端位置，溢流器連接溢流管。溢流器與溢流管相互配合，當蓄水井中的水位超標時，溢流器啟動，通過溢流管排出，從而緩解蓄水井的蓄水壓力，避免水量過多而導致蓄水井損壞。

進一步，回用管上連接有回用支管，回用支管上連接有深度處理器。深度處理器通過化學方法深度處理雨水，深度凈化后的雨水相當于自來水，用途更為廣泛。

用于海綿城市立交橋的雨水回收系統的施工方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)根據立交橋的實際形狀及長度，確定收集器的安裝位置及安裝間隔；

(2)首先組裝收集器，然后搭建施工平臺，將收集器安裝至設計的安裝位置，借助收集器固定支架固定收集器，并測試其安裝牢固度；

(3)將立交橋原有的水管作為雨水管，通過修建后將雨水管連接至收集器的集水泵上，每個集水泵連接一個雨水管；雨水管的前端位置裝入擴口，并在擴口內嵌入雨水簏子格柵；

(4)在立交橋下方搭建平臺，平臺用混凝土澆筑，在平臺上方一次安裝雨水前處理設備及分流器，借助鉚釘固定于平臺上；然后取第一導管及排水管，第一導管的兩端分別連接收集器及雨水前處理設備；排水管通入排水溝內；

(5)a、基坑開挖及支護：根據設計要求，在指定的位置開挖基坑，控制基坑深度為4.5-6.2m，然后在基坑中建立支護，預留蓄水坑；b、蓄水井澆筑：在澆筑前預先安裝第二導管、回用管、溢流管、溢流器、潛水泵及緩流頭的連接口，然后在蓄水坑中澆筑蓄水井，澆筑完成后清洗蓄水井；溢流管連接至市政排水系統，第二導管連接至分流器；c、半程填埋基坑：首先拆除距離基坑底部2.1-3.1m以內的支護，然后填埋土壤至距離基坑2.1-3.1m處，并做夯實處理，預留深度處理坑；d、安裝深度處理器：在深度處理坑中澆筑深度處理器的混凝土護框，澆筑過程中預留深度處理器的安裝位置，在該安裝位置安裝深度處理器，最后完成混凝土護框澆筑；e、基坑完全填埋。

根據權利要求7用于海綿城市立交橋的雨水回收系統的施工方法，其特征在于：步驟(2)中在立交橋橋面的下端每隔15-25m安裝一個收集器，并在每個收集器的兩側分別安裝三個集水泵，集水泵均勻設置。

根據權利要求7用于海綿城市立交橋的雨水回收系統的施工方法，其特征在于：步驟(5)b中澆筑蓄水井的具體步驟為：a、澆筑蓄水井底板混凝土；b、蓄水井周邊邊墻依次進行鋼模板拼裝，鋼筋綁扎及腳手架搭設，完成后澆筑蓄水井邊墻；c、制作臨時支撐梁，并安裝臨時支撐梁及之間的連接梁，用鋼筋加固臨時支撐梁及連接梁；加固后搭設腳手架、支設模板及鋼筋綁扎，最后澆筑蓄水井頂板。

根據權利要求7用于海綿城市立交橋的雨水回收系統的施工方法，其特征在于：步驟(5)d中混凝土護框的澆筑過程為：a、澆混凝土護框底板混凝土，養護完成后在設計位置裝入深度處理器，搭建深度處理器支護，并將深度處理器與回用支管連接；b、混凝土護框周邊邊墻依次進行鋼模板拼裝，鋼筋綁扎及腳手架搭設，完成后澆筑混凝土護框邊墻；c、制作臨時支撐梁，并安裝臨時支撐梁及之間的連接梁，用鋼筋加固臨時支撐梁及連接梁；加固后搭設腳手架、支設模板及鋼筋綁扎，最后澆筑混凝土護框頂板。

由于采用上述技術方案，具有以下有益效果：

本發明為用于海綿城市立交橋的雨水回收系統及其施工方法，針對現有技術中的缺陷，涉及了一套應用于立交橋的雨水回收系統，將現有的立交橋泄水管道引入收集器中，通過收集器排入雨水前處理設備，借助雨水前處理設備凈化雨水，并導入蓄水井中儲存，再通過回用管實現雨水回用，實現合理利用雨水資源，緩解城市用水壓力，且有效解決立交橋的泄水問題，保障城市交通。其具體有益效果表現為以下幾點：

1、收集器集中收集雨水，方便對雨水集中處理，結構簡單；集水泵具有較大的功率，能夠抽排立交橋面上的雨水，抽排效果顯著，提升立交橋面的排水性能。從而消除雨水對立交橋交通的影響，保障城市交通。

2、以立交橋原有的排水管作為雨水管，實現再利用，降低本發明的施工成本投入；且該雨水管收到的雨水量很多，水質相對比較好。

3、本發明提供的雨水回收系統中用電設備較少，使用壽命長，且大部分設備均安裝于立交橋面以下的位置，具有遮風擋雨的作用。

4、本發明的雨水回收系統，充分利用重力與離心力過濾雨水，得到清澈見底的雨水，儲存到蓄水井，利用自然力收集雨水，顯著降低能耗。

5、分流器具有分流效果，其工作原理如下：在雨量較小時，蓄水井的蓄水壓力較小，電動缸控制閥體堵住開口，從而封堵排水管，雨水通過第二導管完全流入蓄水井中；雨量較大時，蓄水井的蓄水壓力大，電動缸控制閥體打開開口，一部分雨水通過第二導管流入蓄水井中，另一部分通過排水管排入排水溝，從而緩解蓄水井的蓄水壓力，且保證大雨時本發明對立交橋的排水效果。

6、雨水前處理設備中的離心分離框由電動機帶動旋轉，旋轉過程中產生離心力，在離心力的作用下實現離心過濾，雨水中顆粒雜質留在離心分離框中，過濾后的雨水被甩至排水腔；基于該原理，雨水前處理設備不斷過濾雨水，過濾效率高，過濾徹底。

7、本發明的施工由上而下進行，施工方便，安全可靠，加快了施工進度。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

圖1為本發明用于海綿城市立交橋的雨水回收系統的結構示意圖；

圖2為收集器的結構示意圖；

圖3為雨水前處理設備與分流器的連接示意圖；

圖4為圖3中排水管打開時的示意圖；

圖5為擴口的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖5所示，用于海綿城市立交橋的雨水回收系統，包括雨水收集裝置、雨水前處理設備7及蓄水井30；雨水收集裝置包括雨水管2及收集器3，雨水管2用立交橋1上原有的水管，進行修剪后滿足雨水管2的使用要求。收集器3安裝于立交橋1的下端，收集器3的形狀與立交橋1面的下端面相互匹配；收集器3的兩個側面上各安裝有三個集水泵4，每個集水泵4連接一個雨水管2的后端，雨水管2的前端連接于立交橋1面上；雨水管2的前端連接有擴口28(如圖5所示)，擴口28上安裝有雨水簏子格柵29。擴口28結構擴大排水范圍，提升排水效果，緩解立交橋1排水難的問題；雨水簏子格柵29具有濾孔，能夠阻隔雜質進入雨水管2內，一方面具有初步的過濾作用，另一方面能夠避免雜質進入雨水管2而造成堵塞。不同雨水管2的前端連接至立交橋1面的不同位置，間隔為5m；收集器3集中收集雨水，方便對雨水集中處理，結構簡單；集水泵4具有較大的功率，集水泵4啟動后，能夠抽排立交橋1面上的雨水，雨水再該抽排及重力作用下迅速跑入雨水管2中，抽排效果顯著，提升立交橋1面的排水性能。從而消除雨水對立交橋1交通的影響，保障城市交通。

收集器3的下端安裝有初期雨水棄流裝置5，初期雨水棄流裝置5連接第一導管6，初期雨水棄流裝置5具有以下特點：1、安全不用電；2、自動保持干凈；3、排出水量符合國際規定；4、本身體積小巧不占空間；5、排出水量可調。第一導管6的另一端連接雨水前處理設備7，雨水前處理設備7的下端安裝有分流器8，分流器8與雨水前處理設備7均安裝于平臺23上，平臺23建造于地面上；雨水前處理設備7內包括有離心分離框20及排水腔21，離心分離框20的上端連接第一導管6，離心分離框20的下端連接轉軸，轉軸連接于電動機22上。電動機22啟動后帶動離心分離框20旋轉，旋轉的離心分離框20產生離心力，通過離心力快速而有效的過濾雨水中的雜質顆粒，結構簡單，過濾效果顯著。

分流器8與排水腔21相互連通，分流器8內包括有上層24及下層25，上層24與排水腔21相互連通，上層24的側面連接第二導管9；下層25內安裝有閥體26，閥體26連接電動缸27，電動缸27帶動閥體26；下層25的上端設有開口31，下層25的下端連接有排水管10，平臺23內設有通孔，排水管10通過通孔連接下層25，排水管10、開口31與閥體26相互匹配，閥體26上連接有擋板32，擋板32作用于開口31。分流器8具有分流效果，其工作原理如下：在雨量較小時，蓄水井30的蓄水壓力較小，電動缸27控制閥體26與開口31位置交叉，在擋板32作用下封堵開口31，從而封堵排水管10，雨水通過第二導管9完全流入蓄水井30中；雨量較大時，蓄水井30的蓄水壓力大，電動缸27控制閥體26打開開口31，一部分雨水通過第二導管9流入蓄水井30中，另一部分通過排水管10排入排水溝11，從而緩解蓄水井30的蓄水壓力，且保證大雨時本發明對立交橋1的排水效果。

第二導管9連接至蓄水井30，且該第二導管9連入蓄水井30的端口處設有緩流頭12，緩流頭12緩沖入水速率；蓄水井30內還安裝有溢流器15及潛水泵13，溢流器15安裝于蓄水井30的上端位置，溢流器15連接溢流管16。溢流器15與溢流管16相互配合，當蓄水井30中的水位超標時，溢流器15啟動，通過溢流管16排出，從而緩解蓄水井30的蓄水壓力，避免水量過多而導致蓄水井30損壞。潛水泵13上連接有回用管14，回用管14上連接有回用支管18，回用支管18上連接有深度處理器19。深度處理器19通過化學方法深度處理雨水，深度凈化后的雨水相當于自來水，用途更為廣泛。

該雨水回收系統的工作過程如下：下雨天，啟動集水泵4、雨水前處理設備7及溢流器15，雨水通過雨水管2快速流入收集器3內，再通過收集器3流入雨水前處理設備7，雨水前處理設備7連續過濾雨水，過濾后的雨水通過第二導管9流入蓄水井30內存儲；當雨水過大時，打開電動缸27，部分雨水通過排水管10排入排水溝11中。需要利用雨水時，開啟潛水泵13，部分雨水通過回用管14投入使用，包括沖刷馬桶、澆水等；另外部分雨水通過回用支管18經深度處理器19深度處理后作為自來水使用，用途更廣。

用于海綿城市立交橋1的雨水回收系統的施工方法，包括如下步驟：

(1)根據立交橋1的實際形狀及長度，確定收集器3的安裝位置并在安裝位置劃線，并選擇合適的安裝間隔；

(2)首先組裝收集器3，根據安裝間隔，組裝合適數量的收集器3，并準備5個備用的收集器3；組裝收集器3過程中，預先安裝收集器3框架，然后在收集器3框架上裝上集水泵4，每個收集器3的兩側分別安裝三個集水泵4，集水泵4均勻設置。組裝完成后進行測試，確定其不會漏水方可投入使用。然后搭建施工平臺23，將收集器3安裝至設計的安裝位置，每隔28m安裝一個收集器3，借助收集器3固定支架固定收集器3，并測試其安裝牢固度；

(3)將立交橋1原有的水管作為雨水管2，通過修建后將雨水管2連接至收集器3的集水泵4上，每個集水泵4連接一個雨水管2，即每個收集器3連接6根雨水管2，不同雨水管2的前端連接至立交橋1面的不同位置，間隔為5m；雨水管2的前端位置裝入擴口28，并在擴口28內嵌入雨水簏子格柵29；安裝完成后，測試集水泵4及雨水管2的抽水效果，做到無漏水，快抽水；

(4)雨水前處理設備7安裝

a、在立交橋1下方搭建平臺23，平臺23用混凝土澆筑，并在平臺23中預留通孔；

b、在平臺23上方一次安裝雨水前處理設備7及分流器8，借助鉚釘固定于平臺23上；

c、然后取第一導管6及排水管10，第一導管6的兩端分別連接收集器3及雨水前處理設備7；排水管10的一端通過通孔連接分流器8，排水管10的另一端能通入排水溝11內；

(5)蓄水井30施工

a、基坑開挖及支護：首先利用規范方法對基坑在樁錨支護條件下開挖進行計算和基坑穩定性評價；采用數值模擬手段對基坑在樁錨支護條件下的開挖進行穩定性分析，深入研究護坡樁嵌固深度較短情況下樁錨支護結構的變形、受力狀況，提出具有針對性的基坑加固支護建議，并通過方案比選確定基坑加固支護方案；對實施加固支護方案后的基坑開挖進行數值模擬，預測基坑及支護結構的變形情況，并與現場監測數據進行對比分析，評價基坑延深開挖加固支護方案的有效性及合理性。

根據設計要求，在指定的位置開挖基坑，控制基坑深度為4.5-6.2m，然后在基坑中建立支護，預留蓄水坑；

b、蓄水井30澆筑：在澆筑前預先安裝第二導管9、回用管14、溢流管16、溢流器15、潛水泵13及緩流頭12的連接口，然后在蓄水坑中澆筑蓄水井30：

①澆筑蓄水井30底板混凝土；

②蓄水井30周邊邊墻依次進行鋼模板拼裝，鋼筋綁扎及腳手架搭設，完成后澆筑蓄水井30邊墻；

③制作臨時支撐梁，并安裝臨時支撐梁及之間的連接梁，用鋼筋加固臨時支撐梁及連接梁；加固后搭設腳手架、支設模板及鋼筋綁扎，最后澆筑蓄水井30頂板。

澆筑完成后清洗蓄水井30；溢流管16連接至市政排水系統，第二導管9連接至分流器8；

c、半程填埋基坑：首先拆除距離基坑底部2.1-3.1m以內的支護，然后填埋土壤至距離基坑2.1-3.1m處，并做夯實處理，預留深度處理坑；

d、安裝深度處理器19：在深度處理坑中澆筑深度處理器19的混凝土護框，其澆筑過程為：

①澆混凝土護框底板混凝土，養護完成后在設計位置裝入深度處理器19，搭建深度處理器19支護，并將深度處理器19與回用支管18連接；

②混凝土護框周邊邊墻依次進行鋼模板拼裝，鋼筋綁扎及腳手架搭設，完成后澆筑混凝土護框邊墻；

③制作臨時支撐梁，并安裝臨時支撐梁及之間的連接梁，用鋼筋加固臨時支撐梁及連接梁；加固后搭設腳手架、支設模板及鋼筋綁扎，最后澆筑混凝土護框頂板。

澆筑完成后清洗混凝土護框。

e、基坑完全填埋：在基坑內填埋種植土，并在種植土上鋪設生態砌塊，預留植被種植區，在植被種植區中撒播小型植被種子。

以上僅為本發明的具體實施例，但本發明的技術特征并不局限于此。任何以本發明為基礎，為解決基本相同的技術問題，實現基本相同的技術效果，所作出地簡單變化、等同替換或者修飾等，皆涵蓋于本發明的保護范圍之中。