一种雨水自回收利用型多层建筑结构的制作方法

本发明涉及雨水利用装置技术领域，尤其涉及一种雨水自回收利用型多层建筑结构。

背景技术：

随着社会的发展，人们逐渐转变城市发展理念，提出了建设海绵城市的目标，海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，建设海绵城市可以修复城市水生态、涵养水资源，对热岛效应也能起到有效缓解作用。

随着经济的发展、城市人口的增加，为能在等同面积下容纳更多居民，城市的建筑逐步向密集高层建筑方向发展，绿地面积在逐渐减少，雨水的自然渗透率也随之降低，在降雨时，城市排水管道系统承担过多的排水疏通压力，无法快速将路面积水排出，导致路面积水严重，甚至发生洪涝灾害，现有的城市建筑仅在房顶种植一些绿植，这种方式起到的雨水缓释的作用微乎其微，为此，我们提出一种雨水自回收利用型多层建筑结构。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中城市雨水的自然渗透率过低而导致市政排水网络压力过大的缺点，而提出的一种雨水自回收利用型多层建筑结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种雨水自回收利用型多层建筑结构，包括楼体以及楼体上的玻璃幕墙与住宅墙体，所述楼体的顶部浇筑有防护围栏，所述防护围栏内设有顶层绿化装置与储雨机构，所述住宅墙体上固定安装有多个种植架，相对应的两个所述种植架之间安装有防护管，每根所述防护管均通过多根补灌管与相对应的种植架连接，每根所述防护管内均固定设置有汇流管，所述玻璃幕墙与住宅墙体之间设有二次利用机构。

优选地，所述顶层绿化装置包括多个紧密排列的种植箱，每个所述种植箱的底部均开设有多个透气孔并铺设有阻根板，每块所述阻根板上均依次铺设有石灰石层、保墒层、腐殖土层和砾石层。

优选地，所述储雨机构包括安装在楼体顶部的孔板，所述孔板为有机高分子材料制成，且孔板的底部焊接有多根交错设置的钢筋，且每根钢筋的两端均焊接在防护围栏内，所述孔板与楼体之间设有集雨槽，所述孔板上放置有集水箱，所述集水箱的进水口安装有泵机，所述泵机的入水口通过水管与集雨槽连通。

优选地，所述二次利用机构包括固定在楼体上的分流管和多个挡块，每个所述汇流管均与分流管相连通，所述分流管的底部安装有多个出水头，且每个挡块与位于对应出水头的下方。

优选地，每个所述挡块的任一横截面均为等腰梯形，且等腰梯形相平行的对边的长度从上到下逐渐增大，每个所述挡块的上端面所在的平面与楼体外表面所在的平面之间的夹角为35°-70°。

优选地，所述住宅墙体上通过框架结构固定安装有多根水平方向上的檩条，所述框架结构与住宅墙体之间铺设有防水层，所述种植架固定安装在多根檩条上，所述种植架上设有盖板，所述盖板上对称开设有多个种植槽，且盖板与种植架内均填充有高吸水性树脂。

本发明的有益效果：

1、通过设置孔板、集雨槽、集水箱等装置，当降水量较少时，可先通过集雨槽将雨水收集，晴天时，在蒸腾作用下，雨水通过孔板、种植箱底部的透气孔浸润种植箱内的土壤，为植物补充水分，不需要管理人员频繁浇水养护。

2、通过设置泵机、集水箱、进水管等装置，在雨量较大时，可将雨水收集至集水箱内，集水箱内的水既可以用于植物的灌溉，也可以通过净化变为生活用水，如作为居民厕所用水，清洗用水等，有利于缓解城市地面排水网络的压力。

3、种植架与盖板内都设置有高吸水性树脂，高吸水性树脂可快速吸收大量水分，起到蓄水作用，即使高吸水树脂处于饱和状态，其体积也不会明显增加，而且在干燥时，高吸水性树脂能缓慢释放水分，维持土壤湿度，在种植架内植物不便维护的情况下，高吸水性树脂可起到养护植物的作用。

4、通过设置挡块、分流管、出水头等装置，在雨量较大，集水箱集满的情况下，可将顶层雨水汇集并通过出水头冲击挡块，以产生卡门涡街现象，起到清洁玻璃幕墙的作用，达到二次利用雨水的目的。

5、通过在建筑屋顶及住宅墙体上种植植物，可有效滞蓄、净化、回用雨水，减轻地面排水的压力，在夏季，植物也能避免阳光直射在建筑上，可显著降低室内温度，减少空调的使用与能源的消耗。

6、汇流管采用双壁螺旋消音管，可有效降低水在管道内流动时产生的噪音，避免影响居民日常生活；通过补灌管将防护管与种植架连接，在干旱天气，可通过防护管向种植架内浇水，灌溉植物，避免植物干旱而死。

综上所述，本发明结构合理，通过顶层绿化装置、储雨机构以及二次利用机构，可将雨水充分利用，并起到滞蓄雨水的作用，在多雨天气，可有效降低地面排水系统的压力，增强城市防涝能力，同时也增加了城市的绿化面积，使环境更加宜居。

附图说明

图1为本发明提出的一种雨水自回收利用型多层建筑结构的结构示意图；

图2为图1中a处放大图；

图3为本发明提出的一种雨水自回收利用型多层建筑结构中挡块的结构示意图；

图4为本发明提出的一种雨水自回收利用型多层建筑结构中储雨机构的部分结构示意图；

图5为本发明提出的一种雨水自回收利用型多层建筑结构中防护管与汇流管部分的结构示意图；

图6为本发明提出的一种雨水自回收利用型多层建筑结构中种植架与住宅墙体的部分结构示意图；

图7为本发明提出的一种雨水自回收利用型多层建筑结构中种植箱的结构示意图。

图中：1补灌管、2分流管、3玻璃幕墙、4挡块、401斜面、5种植架、6住宅墙体、601防水层、7防护管、8集水箱、801防护座、802进水管、9汇流管、10防护围栏、11出水头、12泵机、13孔板、14集雨槽、15檩条、16盖板、1601种植槽、17种植箱、18透气孔、19阻根板、20石灰石层、21保墒层、22腐殖土层、23砾石层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-7，一种雨水自回收利用型多层建筑结构，包括楼体以及楼体上的玻璃幕墙3与住宅墙体6，楼体的顶部浇筑有防护围栏10，防护围栏10内设有顶层绿化装置与储雨机构，住宅墙体6上固定安装有多个种植架5，相对应的两个种植架5之间安装有防护管7，每根防护管7均通过多根补灌管1与相对应的种植架5连接，每根防护管7内均固定设置有汇流管9，每根汇流管9均为双壁螺旋消音管，可有效降低水在管道内流动时产生的噪音，避免影响居民日常生活，之所以将汇流管9设置在防护管7内，而不是分开设置，目的是减少保温材料、隔震材料等管道耗材的使用，只需要对防护管7进行保护即可，玻璃幕墙3与住宅墙体6之间设有二次利用机构。

本发明中，顶层绿化装置包括多个紧密排列的种植箱17，每个种植箱17的底部均开设有多个透气孔18并铺设有阻根板19，阻根板19可限制植物根茎的生长范围，避免植物根茎向楼体内生长而带来的建筑结构损坏问题，阻根板19上依次铺设有石灰石层20、保墒层21、腐殖土层22和砾石层23，多层建筑房顶上的植物种植与普通绿化种植不同，对于房顶种植来说，首先需要考虑建筑的承重力，其次需要植物种植土壤透水透气性好，因此顶层绿化装置使用的为混合土层，采用腐质土层22可保证供给植物充足的养分。

储雨机构包括安装在楼体顶部的孔板13，孔板13为有机高分子材料制成，具有较长的使用寿命，不易损坏或腐蚀，且孔板13的底部焊接有多根交错设置的钢筋，且每根钢筋的两端均焊接在防护围栏10内，钢筋起到承重作用，使孔板13与楼体之间具有一定高度的空间，孔板13与楼体之间设有集雨槽14，孔板13上放置有集水箱8，集水箱8位于防护座801内，防护座801可由混泥土浇筑而成或由不锈钢金属焊接而成，防止集水箱8被风吹倒，集水箱8的进水口安装有泵机12，泵机12的入水口通过水管与集雨槽14连通，泵机12的入水口与水管内均设有过滤装置，避免泥沙堵塞水流，集水箱8还设有进水管802，进水管802与建筑水管相连。

二次利用机构包括固定在楼体上的分流管2和多个挡块4，每个汇流管9均与分流管2相连通，分流管2的底部安装有多个出水头11，且每个挡块4与位于对应出水头11的下方。

每个挡块4的任一横截面均为等腰梯形，且等腰梯形相平行的对边的长度从上到下逐渐增大，每个挡块4的斜面401与楼体外表面所在的平面之间的夹角为35°-70°，挡块4的厚度为10cm-20cm，在保证挡块4与住宅墙体6之间固定的牢固性的前提下，斜面401的面积可适当减小，当出水头11流出的水流落至此夹角处时，可视为被挡块4均分为两部分，且这两部分水流在夹角的作用下只能沿挡块4两侧流动，为卡门涡街现象的出现创造了条件。

住宅墙体6上通过框架结构固定安装有多根水平方向上的檩条15，框架结构与住宅墙体6之间铺设有防水层601，种植架5固定安装在多根檩条15上，种植架5上设有盖板16，盖板16上对称开设有多个种植槽1601，且盖板16与种植架5内均填充有高吸水性树脂，高吸水性树脂可快速吸收大量水分并在饱和后缓慢释放其内部储存的水分，以玉米淀粉等原料制成的三元聚合物为例，其平衡吸水率为445.2g/g，具有极高的吸水率，同时即使高吸水树脂处于饱和状态，其体积也不会明显增加。

本发明使用时，先在住宅墙体6的外部铺设好防水层601，通过膨胀螺钉国定或射钉锚固的方式，将檩条15与防护管9固定在住宅墙体6上，然后将种植架5固定安装在檩条15上，接着将植物栽种在种植架5与种植箱17内，种植架5内的植物可选攀援类植物混种，保证四季常青，种植箱17内的植物可选浅根、植株较矮的植物混种，在美观的同时避免楼体承重过高或植株倒伏问题；

在降雨量较小时，雨水可直接灌溉种植箱17内的植物，并浸润盖板16与种植架5内的保水剂，房顶灌溉剩余的雨水将落到集雨槽内14，保水剂将雨水吸收并在晴朗天气将水缓慢释放到种植架5内的土壤中，起到调节水量的作用，集雨槽14内的雨水在蒸发时，水汽穿过种植箱17底部的透气孔，使种植箱17内的土壤保持湿润，通过这种方式，降雨量较小时，雨水绝大部分会用于收集、使用方面，可减少维护绿化维护的成本；

在降雨量较大时，种植箱17内的土壤被彻底浸润，多余的雨水一部分流至集雨槽14内，被集水箱8通过泵机12收集，同时，保水剂也会贮藏一部分雨水，通过这种方式可有效减小城市底面排水的压力，但无论楼体占地面积多大，绿化面积多大，在降雨量过大时，必然会有大量雨水从顶层通过汇流管9流下，然后在分流管2处被分为多股水流向玻璃幕墙3的方向流动；

若单纯的依靠雨水冲刷玻璃幕墙3，雨水在玻璃幕墙3上流动时，只有重力与风的作用力起到带动雨水流动的作用，风的运动可视为每时每刻方向都在变化的运动，因此，雨水无法以较快的速度冲刷玻璃幕墙3，当天气转晴时，玻璃幕墙3上聚结的灰尘依旧需要人力清洁，但当水流流过斜面401时，可视为挡块4将斜面401分为两股相似水量的水流，两股水流“绕过”挡块4向下流动，因为挡块4的高度超出了液面高度，且其前端的斜面402与住宅墙体6之间有一定的夹角，因此，水流在经过挡块4时会产生卡门涡街现象；

卡门涡街频率与流体速度和阻流体(旋涡发生体)宽度之间有以下关系：其中sr为斯特劳哈尔数，表征流动周期性的相似准则，在本发明中可视为常数，当从出水头11流出的水流在挡块4两侧发生剥离时，会形成交替的漩涡，这一交替漩涡会使挡块4两侧流体的瞬时速度v不同，因此，挡块4两侧受到的压力也不同，阻流体的迎面宽度d(即挡块4的上表面的宽度)越小，这一变化的瞬时压力值带来的震动频率f越大，从而使水流成等振幅波动或非均匀震动拨动，当水流流至玻璃幕墙3上的灰尘处时，可视为水流对此处有方向相反的两个相互作用力，因此，在交替的作用力的作用下，灰尘会刮下，玻璃幕墙3从而被洗净，因此，降雨量过大时，多余的雨水还能起到洗刷玻璃幕墙3的作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。