本發明涉及一種高架道路雨水回收系統及其施工方法。

背景技術：

隨著城市的發展，交通日益擁擠，用地非常的緊張，而后由于其建筑物密集，街道難以拓寬，所以高架橋應運而生。

但是高架橋雨水處理一直是一個難度較大的問題，路面雨水擠壓容易使行駛的車輛打滑發生意外，雨水得不到及時的排放會使高架橋大量積水。滲漏的雨水會打濕橋下的路面與過往的行人和車輛。

現有高架橋，雨再大也只能順流而下，高架道路雨水排水系統的設置受高架橋路面坡度、立體間距、橋面結構形式、交通安全設施及建筑景觀等方面因素的制約，與地面道路的設置有很大的差別。高架路面的積水不僅影響行車安全，而且容易造成水資源的流失。

技術實現要素：

本發明目的在于針對現有技術所存在的不足而提供一種高架道路雨水回收系統及其施工方法的技術方案，減少高架道路上雨水的堆積，減少車輛輪胎打滑造成追尾事故的發生，同時不會使雨水直接從高架道路上流下而造成“瀑布”現象，提高地面道路的行車安全性，直接可以在現有的高架道路上進行施工，能有效地將高架道路上的雨水進行回收利用，節約了水資源，同時提高了高架道路的安全性。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種高架道路雨水回收系統，其特征在于：包括排水短管、引流管、懸吊管、立管和雨水回收箱，排水短管位于擋墻內，擋墻垂直連接在高架橋梁的頂面兩側，排水短管的進水端位于擋墻與高架橋梁的連接處，且位于擋墻的一側，高架橋梁通過立柱連接地面，引流管通過管道定位器固定連接在高架橋梁的側面上，引流管的頂端通過管接件固定連接排水短管，引流管的底端連接懸吊管，懸吊管通過管道定位器固定連接在高架橋梁的底面上，在相鄰的兩個懸吊管之間通過水平管進行連接，水平管通過管道定位器固定在高架橋梁的底面上，懸吊管的出水端連接立管，立管通過管道定位器固定連接在立柱的兩側，雨水回收箱位于立柱的兩側，立管的底端連接雨水回收箱，雨水回收箱通過輸水管連接有旋轉噴頭，輸水管連接至雨水回收箱的底部，輸水管上設置有抽水泵；通過排水短管、引流管、懸吊管和立管的設計，可以將高架道路上的雨水直接引流至雨水回收箱內，減少高架道路上雨水的堆積，減少車輛輪胎打滑造成追尾事故的發生，同時不會使雨水直接從高架道路上流下而造成“瀑布”現象，提高地面道路的行車安全性，排水短管直接貼緊高架橋梁分布，可以快速地將高架橋梁上的雨水進行引流，進入懸吊管后可以經水平管匯聚到立管中，防止雨水直接沿著高架橋梁側壁溢出，雨水可以存儲在雨水回收箱中，當雨水回收量超出雨水回收箱的容積時，可以直接將雨水排入市政管網中進行利用，而雨水回收箱中的水在抽水泵的作用下通過旋轉噴頭直接用于綠化灌溉，管道定位器有效提高了引流管、懸吊管、立管和水平管與高架道路的連接強度，延長了雨水回收系統的使用壽命。

進一步，排水短管傾斜設置在擋墻內，排水短管與水平面之間的夾角為a，夾角a的范圍為15゜～30゜，此夾角的設計，可以提高雨水的排泄效率，同時不會受到汽車輪胎的擠壓，延長了排水短管的使用壽命，。

進一步，排水短管的進水端設置有第一過濾網，相鄰兩個排水短管之間的間距為H，間距H的范圍為60～80cm，第一過濾網可以有效地將石塊等顆粒雜質進行過濾，防止其對排水短管造成堵塞而影響雨水回收系統的工作效率，而相鄰排水短管之間的間距保持在60～80cm可以使雨水排泄的效果最佳，同時可以在單個排水短管造成堵塞的情況下，其他排水短管仍能正常使用。

進一步，管道定位器包括U形架，U形架的兩側對稱設置有定位孔，U形架的內側面上對稱設置有滑槽，U形架的內側設置有限位環，限位環的弧頂中心通過第二調節螺絲連接U形架，限位環的兩端通過滑塊連接在滑槽內，滑塊與滑槽相匹配，滑槽的設計有利于提高限位環移動時的穩定性，防止由于傾斜而影響管道的正常定位，轉動第二調節螺絲可以調整限位環的位移，能滿足不同直徑大小的管道定位。

進一步，限位環為半圓環，半圓環的設計提高了限位環與管道的接觸面積，增大受力面積，提高管道的定位效果。

進一步，雨水回收箱的內部進水端設置有第二過濾網和滲透膜，第二過濾網位于靠近進水端的一側，雨水回收箱的頂面上轉動連接有蓋板，雨水回收箱的側面底端設置有出水管接口，出水管接口上設置有電磁閥，雨水回收箱的內部側面上設置有水位傳感器，第二過濾網可以用于過濾顆粒雜質，而滲透膜可以起到過濾油污的作用，防止汽車油污直接進入市政管網或用于綠化灌溉，清潔人員可以定期通過蓋板對第二過濾網和滲透膜進行清洗，提高過濾效率，當雨水回收箱內的水位超過水位傳感器的位置時，電磁閥自動打開，雨水直接通過出水管接口將雨水排入市政管網，當水位達到水位傳感器的位置時，電磁閥關閉，雨水直接用于綠化灌溉。

進一步，旋轉噴頭包括進水接頭、下蓋、上蓋和支架，進水接頭通過卡簧和滾珠連接在下蓋上，進水接頭的內部設置有圓錐活塞分流器，圓錐活塞分流器與進水接頭的內壁之間設置有墊圈，下蓋通過螺釘連接上蓋，上蓋與下蓋之間設置有旋轉式腔體，支架位于上蓋的上方，支架上設置有第一調節螺絲，第一調節螺絲通過玻璃珠連接導桿的一端，導桿的另一端貫穿旋轉式腔體連接圓錐活塞分流器，通過旋轉噴頭可以增大綠化灌溉的噴灑面積，由雨水回收箱提供水源，大大降低了自來水的浪費，實現水資源循環利用。

如上述的一種高架道路雨水回收系統的施工方法，其特征在于包括如下步驟：

1)排水短管布設

a、首先在高架橋梁的擋墻上按設計要求選定第一根排水短管的安裝位置，用黑色水筆在相應的位置標上打孔標記，然后在擋墻的外側根據排水短管的傾斜角度量取水平高度，并用黑色水筆在擋墻的側面上做好標記；

b、然后用手持式鉆孔機由擋墻的外側面向擋墻內側面鉆孔，先從擋墻外側面標記的中心位置向擋墻內側面標記的中心位置打孔，再沿著通孔移動手持式鉆孔機，將通孔擴大至與排水短管直徑相匹配的孔徑；

c、接著在排水短管的進水端口安裝第一過濾網，在出水端口連接管接件，手扶管接件將排水短管的進水端口從擋墻的外側面插入通孔，直至進水端口與擋墻的內側面齊平，同時將管接件的接口朝下；

d、最后在擋墻內側面與排水短管的間隙處用混凝土進行澆筑密封，并在擋墻的外側面與管接件的縫隙處用混凝土澆筑密封，完成第一排水短管的施工，然后在擋墻內側面上沿水平方向距離第一排水短管長度為H的位置進行第二排水短管施工，第二排水短管的施工步驟重復第一排水短管的施工步驟，直至所有的排水短管布設完畢；

2)管道連接施工

a、首先選擇與排水短管相匹配的引水管，并將引水管的上端與管接件螺紋連接，然后用管道定位器將引水管進行定位，通過螺釘穿過U形架上的定位孔，使管道定位器與高架橋梁的側壁進行固定連接，接著轉動U形架上的第二調節螺絲，通過第二調節螺絲帶動限位環水平移動，直至抵住引水管；

b、然后選擇與引水管相匹配的懸吊管，將懸吊管緊貼在高架橋梁的底面上，懸吊管的一端與引水管進行固定連接，并用防水膠布進行密封處理，接著用兩個管道定位器將懸吊管進行定位，通過螺釘穿過U形架上的定位孔，使管道定位器與高架橋梁的底面進行固定連接，再轉動U形架上的第二調節螺絲，通過第二調節螺絲帶動限位環水平移動，直至抵住懸吊管，在相鄰的兩個懸吊管之間通過水平管進行連接，并用管道定位器將水平管固定在高架橋梁的底面上；

c、接著選擇與懸吊管相匹配的立管，將立管緊貼在立柱的側面上，使立管的頂端螺紋連接在懸吊管的另一端，并用防水膠布進行密封處理，接著用至少三個管道定位器將立管進行定位，通過螺釘穿過U形架上的定位孔，使管道定位器與立柱的側面進行固定連接，再轉動U形架上的第二調節螺絲，通過第二調節螺絲帶動限位環水平移動，直至抵住立管；

3)雨水回收箱施工

a、根據管道連接的分布情況，確定雨水回收箱的安裝位置，并對相應的安裝位置進行清理；

b、然后用挖掘機對安裝位置進行基坑開挖，保證基坑與立柱的水平位置距離大于5m，基坑的深度大于雨水回收箱的高度0.5m，基坑開挖結束后，用混凝土對基坑進行澆筑，澆筑厚度為20～30cm，再通過吊裝機將雨水回收箱吊運至基坑內放平整；

c、接著位于同一高架橋梁上的立管通過軟管連接至雨水回收箱的進水端，并進行密封處理，將雨水回收箱的出水管接口與市政管網進行連接，同時在雨水回收箱內安裝輸水管，使輸水管引出至外部，并將輸水管的接口膠布進行密封；

d、最后用粘土對基坑進行回填，直至蓋住整個雨水回收箱，并將雨水回收箱頂端的蓋板露在外側；

4)旋轉噴頭施工

根據高架橋梁下方的綠化面積，選擇旋轉噴頭的安裝位置，待安裝位置確定后，將輸水管移動至安裝位置，并拆除膠布后，然后將旋轉噴頭安裝在所述輸水管上，接著用三角支撐架將旋轉噴頭固定在地面上，最后在輸水管的中心位置安裝抽水泵，并在抽水泵的外側安裝防護欄；

5)雨水回收系統試運行

在高架橋梁的路面上灑水，使水沿著橋梁的頂面流動至排水短管中，而排水短管上的第一過濾網將雜物污垢過濾在外部，水直接沿著引流管、懸吊管和立管進入雨水回收箱中，雨水回收箱中的第二過濾網和滲透膜將水中油污雜質進行過濾，過濾后的水存儲在雨水回收箱內，通過輸水管上的抽水泵直接將存儲的水用于綠化灌溉，同時通過市政管網用于生活用水。

本發明由于采用了上述技術方案，具有以下有益效果：

1、通過排水短管、引流管、懸吊管和立管的設計，可以將高架道路上的雨水直接引流至雨水回收箱內，減少高架道路上雨水的堆積，減少車輛輪胎打滑造成追尾事故的發生，同時不會使雨水直接從高架道路上流下而造成“瀑布”現象，提高地面道路的行車安全性；

2、排水短管直接貼緊高架橋梁分布，可以快速地將高架橋梁上的雨水進行引流，進入懸吊管后可以經水平管匯聚到立管中，防止雨水直接沿著高架橋梁側壁溢出；

3、雨水可以存儲在雨水回收箱中，當雨水回收量超出雨水回收箱的容積時，可以直接將雨水排入市政管網中進行利用，而雨水回收箱中的水在抽水泵的作用下通過旋轉噴頭直接用于綠化灌溉；

4、管道定位器有效提高了引流管、懸吊管、立管和水平管與高架道路的連接強度，延長了雨水回收系統的使用壽命；

5、本發明的方法步驟簡單，直接可以在現有的高架道路上進行施工，能有效地將高架道路上的雨水進行回收利用，節約了水資源，同時提高了高架道路的安全性。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

圖1為本發明一種高架道路雨水回收系統及其施工方法中雨水回收系統的效果圖；

圖2為本發明中排水短管的安裝示意圖；

圖3為本發明中排水短管的分布示意圖；

圖4為本發明中雨水回收箱的結構示意圖；

圖5為本發明中旋轉噴頭的結構示意圖；

圖6為本發明中管道定位器的結構示意圖。

圖中：1-高架橋梁；2-立柱；3-擋墻；4-排水短管；5-引流管；6-懸吊管；7-立管；8-雨水回收箱；9-管接件；10-管道定位器；11-旋轉噴頭；12-輸水管；13-抽水泵；14-第一過濾網；15-水位傳感器；16-出水管接口；17-電磁閥；18-蓋板；19-第二過濾網；20-滲透膜；21-進水接頭；22-下蓋；23-上蓋；24-螺釘；25-支架；26-旋轉式腔體；27-滾珠；28-卡簧；29-圓錐活塞分流器；30-墊圈；31-第一調節螺絲；32-玻璃珠；33-U形架；34-定位孔；35-限位環；36-滑槽；37-滑塊；38-第二調節螺絲；39-導桿。

具體實施方式

如圖1至圖6所示，為本發明一種高架道路雨水回收系統，包括排水短管4、引流管5、懸吊管6、立管7和雨水回收箱8，排水短管4位于擋墻3內，擋墻3垂直連接在高架橋梁1的頂面兩側，排水短管4的進水端位于擋墻3與高架橋梁1的連接處，且位于擋墻3的一側，排水短管4傾斜設置在擋墻3內，排水短管4與水平面之間的夾角為a，夾角a的范圍為15゜～30゜，此夾角的設計，可以提高雨水的排泄效率，同時不會受到汽車輪胎的擠壓，延長了排水短管4的使用壽命，排水短管4的進水端設置有第一過濾網14，相鄰兩個排水短管4之間的間距為H，間距H的范圍為60～80cm，第一過濾網14可以有效地將石塊等顆粒雜質進行過濾，防止其對排水短管4造成堵塞而影響雨水回收系統的工作效率，而相鄰排水短管4之間的間距保持在60～80cm可以使雨水排泄的效果最佳，同時可以在單個排水短管4造成堵塞的情況下，其他排水短管4仍能正常使用，通過排水短管4、引流管5、懸吊管6和立管7的設計，可以將高架道路上的雨水直接引流至雨水回收箱8內，減少高架道路上雨水的堆積，減少車輛輪胎打滑造成追尾事故的發生，同時不會使雨水直接從高架道路上流下而造成“瀑布”現象，提高地面道路的行車安全性，排水短管4直接貼緊高架橋梁1分布，可以快速地將高架橋梁1上的雨水進行引流，進入懸吊管6后可以經水平管匯聚到立管7中，防止雨水直接沿著高架橋梁1側壁溢出。

高架橋梁1通過立柱2連接地面，引流管5通過管道定位器10固定連接在高架橋梁1的側面上，管道定位器10包括U形架33，U形架33的兩側對稱設置有定位孔34，U形架33的內側面上對稱設置有滑槽36，U形架33的內側設置有限位環35，限位環35的弧頂中心通過第二調節螺絲38連接U形架33，限位環35的兩端通過滑塊37連接在滑槽36內，滑塊37與滑槽36相匹配，滑槽36的設計有利于提高限位環35移動時的穩定性，防止由于傾斜而影響管道的正常定位，轉動第二調節螺絲38可以調整限位環35的位移，能滿足不同直徑大小的管道定位，限位環35為半圓環，半圓環的設計提高了限位環35與管道的接觸面積，增大受力面積，提高管道的定位效果，引流管5的頂端通過管接件9固定連接排水短管4，引流管5的底端連接懸吊管6，懸吊管6通過管道定位器10固定連接在高架橋梁1的底面上，在相鄰的兩個懸吊管6之間通過水平管進行連接，水平管通過管道定位器10固定在高架橋梁1的底面上，懸吊管6的出水端連接立管7，立管7通過管道定位器10固定連接在立柱2的兩側，管道定位器10有效提高了引流管5、懸吊管6、立管7和水平管與高架道路的連接強度，延長了雨水回收系統的使用壽命。

雨水回收箱8位于立柱2的兩側，立管7的底端連接雨水回收箱8，雨水回收箱8的內部進水端設置有第二過濾網19和滲透膜20，第二過濾網19位于靠近進水端的一側，雨水回收箱8的頂面上轉動連接有蓋板18，雨水回收箱8的側面底端設置有出水管接口16，出水管接口16上設置有電磁閥17，雨水回收箱8的內部側面上設置有水位傳感器15，第二過濾網19可以用于過濾顆粒雜質，而滲透膜20可以起到過濾油污的作用，防止汽車油污直接進入市政管網或用于綠化灌溉，清潔人員可以定期通過蓋板18對第二過濾網19和滲透膜20進行清洗，提高過濾效率，當雨水回收箱8內的水位超過水位傳感器15的位置時，電磁閥17自動打開，雨水直接通過出水管接口16將雨水排入市政管網，當水位達到水位傳感器15的位置時，電磁閥17關閉，雨水直接用于綠化灌溉。

雨水回收箱8通過輸水管12連接有旋轉噴頭11，旋轉噴頭11包括進水接頭21、下蓋22、上蓋23和支架25，進水接頭21通過卡簧28和滾珠27連接在下蓋22上，進水接頭21的內部設置有圓錐活塞分流器29，圓錐活塞分流器29與進水接頭21的內壁之間設置有墊圈30，下蓋22通過螺釘24連接上蓋23，上蓋23與下蓋22之間設置有旋轉式腔體26，支架25位于上蓋23的上方，支架25上設置有第一調節螺絲31，第一調節螺絲31通過玻璃珠32連接導桿39的一端，導桿39的另一端貫穿旋轉式腔體26連接圓錐活塞分流器29，通過旋轉噴頭11可以增大綠化灌溉的噴灑面積，由雨水回收箱8提供水源，大大降低了自來水的浪費，實現水資源循環利用，輸水管12連接至雨水回收箱8的底部，輸水管12上設置有抽水泵13，雨水可以存儲在雨水回收箱8中，當雨水回收量超出雨水回收箱8的容積時，可以直接將雨水排入市政管網中進行利用，而雨水回收箱8中的水在抽水泵13的作用下通過旋轉噴頭11直接用于綠化灌溉。

如上述的一種高架道路雨水回收系統的施工方法，包括如下步驟：

1)排水短管布設

a、首先在高架橋梁1的擋墻3上按設計要求選定第一根排水短管4的安裝位置，用黑色水筆在相應的位置標上打孔標記，然后在擋墻3的外側根據排水短管4的傾斜角度量取水平高度，并用黑色水筆在擋墻3的側面上做好標記；

b、然后用手持式鉆孔機由擋墻3的外側面向擋墻3內側面鉆孔，先從擋墻3外側面標記的中心位置向擋墻3內側面標記的中心位置打孔，再沿著通孔移動手持式鉆孔機，將通孔擴大至與排水短管4直徑相匹配的孔徑；

c、接著在排水短管4的進水端口安裝第一過濾網14，在出水端口連接管接件9，手扶管接件9將排水短管4的進水端口從擋墻3的外側面插入通孔，直至進水端口與擋墻3的內側面齊平，同時將管接件9的接口朝下；

d、最后在擋墻3內側面與排水短管4的間隙處用混凝土進行澆筑密封，并在擋墻3的外側面與管接件9的縫隙處用混凝土澆筑密封，完成第一排水短管4的施工，然后在擋墻3內側面上沿水平方向距離第一排水短管4長度為H的位置進行第二排水短管4施工，第二排水短管4的施工步驟重復第一排水短管4的施工步驟，直至所有的排水短管4布設完畢；

現有的高架道路一般采用單側單向，其匯水面積不隨坡度的大小而變化，即匯水面積為單側路面的寬度與兩個雨水口間距離的沉積，單側單向路面匯水面積計算公式為：

式中：L——兩個雨水口間的距離，m；

W——路面寬度，m；

h——擋墻高度，m。

當高架路面有集水時，排水短管的泄水能力按如下方式計算：

式中：z——水位差，m；

v——排水短管內水的流速，m/s；

ζ——局部水頭損失系數，由兩部分組成，即排水短管的進、出口處的局部水頭損失。

2)管道連接施工

a、首先選擇與排水短管4相匹配的引水管，并將引水管的上端與管接件9螺紋連接，然后用管道定位器10將引水管進行定位，通過螺釘24穿過U形架33上的定位孔34，使管道定位器10與高架橋梁1的側壁進行固定連接，接著轉動U形架33上的第二調節螺絲38，通過第二調節螺絲38帶動限位環35水平移動，直至抵住引水管；

b、然后選擇與引水管相匹配的懸吊管6，將懸吊管6緊貼在高架橋梁1的底面上，懸吊管6的一端與引水管進行固定連接，并用防水膠布進行密封處理，接著用兩個管道定位器10將懸吊管6進行定位，通過螺釘24穿過U形架33上的定位孔34，使管道定位器10與高架橋梁1的底面進行固定連接，再轉動U形架33上的第二調節螺絲38，通過第二調節螺絲38帶動限位環35水平移動，直至抵住懸吊管6，在相鄰的兩個懸吊管6之間通過水平管進行連接，并用管道定位器10將水平管固定在高架橋梁1的底面上；

懸吊管為了避免雨水濺水，按非滿管流計算其泄水能力：

式中：v——流速，m/s；

n——管道摩阻；

D——水力直徑，m；

J——坡度；

Θ——圓心與水面的夾角。

c、接著選擇與懸吊管6相匹配的立管7，將立管7緊貼在立柱2的側面上，使立管7的頂端螺紋連接在懸吊管6的另一端，并用防水膠布進行密封處理，接著用至少三個管道定位器10將立管7進行定位，通過螺釘24穿過U形架33上的定位孔34，使管道定位器10與立柱2的側面進行固定連接，再轉動U形架33上的第二調節螺絲38，通過第二調節螺絲38帶動限位環35水平移動，直至抵住立管7；

排水管線系統泄水能力如表1所示

表1排水管線系統泄水能力

3)雨水回收箱施工

a、根據管道連接的分布情況，確定雨水回收箱8的安裝位置，并對相應的安裝位置進行清理；

b、然后用挖掘機對安裝位置進行基坑開挖，保證基坑與立柱2的水平位置距離大于5m，基坑的深度大于雨水回收箱8的高度0.5m，基坑開挖結束后，用混凝土對基坑進行澆筑，澆筑厚度為20～30cm，再通過吊裝機將雨水回收箱8吊運至基坑內放平整；

c、接著位于同一高架橋梁1上的立管7通過軟管連接至雨水回收箱8的進水端，并進行密封處理，將雨水回收箱8的出水管接口16與市政管網進行連接，同時在雨水回收箱8內安裝輸水管12，使輸水管12引出至外部，并將輸水管12的接口膠布進行密封；

d、最后用粘土對基坑進行回填，直至蓋住整個雨水回收箱8，并將雨水回收箱8頂端的蓋板18露在外側；

4)旋轉噴頭施工

根據高架橋梁1下方的綠化面積，選擇旋轉噴頭11的安裝位置，待安裝位置確定后，將輸水管12移動至安裝位置，并拆除膠布后，然后將旋轉噴頭11安裝在所述輸水管12上，接著用三角支撐架將旋轉噴頭11固定在地面上，最后在輸水管12的中心位置安裝抽水泵13，并在抽水泵13的外側安裝防護欄；

5)雨水回收系統試運行

在高架橋梁1的路面上灑水，使水沿著橋梁的頂面流動至排水短管4中，而排水短管4上的第一過濾網14將雜物污垢過濾在外部，水直接沿著引流管5、懸吊管6和立管7進入雨水回收箱8中，雨水回收箱8中的第二過濾網19和滲透膜20將水中油污雜質進行過濾，過濾后的水存儲在雨水回收箱8內，通過輸水管12上的抽水泵13直接將存儲的水用于綠化灌溉，同時通過市政管網用于生活用水。

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。