一种高架道路雨水回收系统及其施工方法与流程

本发明涉及一种高架道路雨水回收系统及其施工方法。

背景技术：

随着城市的发展，交通日益拥挤，用地非常的紧张，而后由于其建筑物密集，街道难以拓宽，所以高架桥应运而生。

但是高架桥雨水处理一直是一个难度较大的问题，路面雨水挤压容易使行驶的车辆打滑发生意外，雨水得不到及时的排放会使高架桥大量积水。渗漏的雨水会打湿桥下的路面与过往的行人和车辆。

现有高架桥，雨再大也只能顺流而下，高架道路雨水排水系统的设置受高架桥路面坡度、立体间距、桥面结构形式、交通安全设施及建筑景观等方面因素的制约，与地面道路的设置有很大的差别。高架路面的积水不仅影响行车安全，而且容易造成水资源的流失。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种高架道路雨水回收系统及其施工方法的技术方案，减少高架道路上雨水的堆积，减少车辆轮胎打滑造成追尾事故的发生，同时不会使雨水直接从高架道路上流下而造成“瀑布”现象，提高地面道路的行车安全性，直接可以在现有的高架道路上进行施工，能有效地将高架道路上的雨水进行回收利用，节约了水资源，同时提高了高架道路的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高架道路雨水回收系统，其特征在于：包括排水短管、引流管、悬吊管、立管和雨水回收箱，排水短管位于挡墙内，挡墙垂直连接在高架桥梁的顶面两侧，排水短管的进水端位于挡墙与高架桥梁的连接处，且位于挡墙的一侧，高架桥梁通过立柱连接地面，引流管通过管道定位器固定连接在高架桥梁的侧面上，引流管的顶端通过管接件固定连接排水短管，引流管的底端连接悬吊管，悬吊管通过管道定位器固定连接在高架桥梁的底面上，在相邻的两个悬吊管之间通过水平管进行连接，水平管通过管道定位器固定在高架桥梁的底面上，悬吊管的出水端连接立管，立管通过管道定位器固定连接在立柱的两侧，雨水回收箱位于立柱的两侧，立管的底端连接雨水回收箱，雨水回收箱通过输水管连接有旋转喷头，输水管连接至雨水回收箱的底部，输水管上设置有抽水泵；通过排水短管、引流管、悬吊管和立管的设计，可以将高架道路上的雨水直接引流至雨水回收箱内，减少高架道路上雨水的堆积，减少车辆轮胎打滑造成追尾事故的发生，同时不会使雨水直接从高架道路上流下而造成“瀑布”现象，提高地面道路的行车安全性，排水短管直接贴紧高架桥梁分布，可以快速地将高架桥梁上的雨水进行引流，进入悬吊管后可以经水平管汇聚到立管中，防止雨水直接沿着高架桥梁侧壁溢出，雨水可以存储在雨水回收箱中，当雨水回收量超出雨水回收箱的容积时，可以直接将雨水排入市政管网中进行利用，而雨水回收箱中的水在抽水泵的作用下通过旋转喷头直接用于绿化灌溉，管道定位器有效提高了引流管、悬吊管、立管和水平管与高架道路的连接强度，延长了雨水回收系统的使用寿命。

进一步，排水短管倾斜设置在挡墙内，排水短管与水平面之间的夹角为a，夹角a的范围为15゜～30゜，此夹角的设计，可以提高雨水的排泄效率，同时不会受到汽车轮胎的挤压，延长了排水短管的使用寿命，。

进一步，排水短管的进水端设置有第一过滤网，相邻两个排水短管之间的间距为H，间距H的范围为60～80cm，第一过滤网可以有效地将石块等颗粒杂质进行过滤，防止其对排水短管造成堵塞而影响雨水回收系统的工作效率，而相邻排水短管之间的间距保持在60～80cm可以使雨水排泄的效果最佳，同时可以在单个排水短管造成堵塞的情况下，其他排水短管仍能正常使用。

进一步，管道定位器包括U形架，U形架的两侧对称设置有定位孔，U形架的内侧面上对称设置有滑槽，U形架的内侧设置有限位环，限位环的弧顶中心通过第二调节螺丝连接U形架，限位环的两端通过滑块连接在滑槽内，滑块与滑槽相匹配，滑槽的设计有利于提高限位环移动时的稳定性，防止由于倾斜而影响管道的正常定位，转动第二调节螺丝可以调整限位环的位移，能满足不同直径大小的管道定位。

进一步，限位环为半圆环，半圆环的设计提高了限位环与管道的接触面积，增大受力面积，提高管道的定位效果。

进一步，雨水回收箱的内部进水端设置有第二过滤网和渗透膜，第二过滤网位于靠近进水端的一侧，雨水回收箱的顶面上转动连接有盖板，雨水回收箱的侧面底端设置有出水管接口，出水管接口上设置有电磁阀，雨水回收箱的内部侧面上设置有水位传感器，第二过滤网可以用于过滤颗粒杂质，而渗透膜可以起到过滤油污的作用，防止汽车油污直接进入市政管网或用于绿化灌溉，清洁人员可以定期通过盖板对第二过滤网和渗透膜进行清洗，提高过滤效率，当雨水回收箱内的水位超过水位传感器的位置时，电磁阀自动打开，雨水直接通过出水管接口将雨水排入市政管网，当水位达到水位传感器的位置时，电磁阀关闭，雨水直接用于绿化灌溉。

进一步，旋转喷头包括进水接头、下盖、上盖和支架，进水接头通过卡簧和滚珠连接在下盖上，进水接头的内部设置有圆锥活塞分流器，圆锥活塞分流器与进水接头的内壁之间设置有垫圈，下盖通过螺钉连接上盖，上盖与下盖之间设置有旋转式腔体，支架位于上盖的上方，支架上设置有第一调节螺丝，第一调节螺丝通过玻璃珠连接导杆的一端，导杆的另一端贯穿旋转式腔体连接圆锥活塞分流器，通过旋转喷头可以增大绿化灌溉的喷洒面积，由雨水回收箱提供水源，大大降低了自来水的浪费，实现水资源循环利用。

如上述的一种高架道路雨水回收系统的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)排水短管布设

a、首先在高架桥梁的挡墙上按设计要求选定第一根排水短管的安装位置，用黑色水笔在相应的位置标上打孔标记，然后在挡墙的外侧根据排水短管的倾斜角度量取水平高度，并用黑色水笔在挡墙的侧面上做好标记；

b、然后用手持式钻孔机由挡墙的外侧面向挡墙内侧面钻孔，先从挡墙外侧面标记的中心位置向挡墙内侧面标记的中心位置打孔，再沿着通孔移动手持式钻孔机，将通孔扩大至与排水短管直径相匹配的孔径；

c、接着在排水短管的进水端口安装第一过滤网，在出水端口连接管接件，手扶管接件将排水短管的进水端口从挡墙的外侧面插入通孔，直至进水端口与挡墙的内侧面齐平，同时将管接件的接口朝下；

d、最后在挡墙内侧面与排水短管的间隙处用混凝土进行浇筑密封，并在挡墙的外侧面与管接件的缝隙处用混凝土浇筑密封，完成第一排水短管的施工，然后在挡墙内侧面上沿水平方向距离第一排水短管长度为H的位置进行第二排水短管施工，第二排水短管的施工步骤重复第一排水短管的施工步骤，直至所有的排水短管布设完毕；

2)管道连接施工

a、首先选择与排水短管相匹配的引水管，并将引水管的上端与管接件螺纹连接，然后用管道定位器将引水管进行定位，通过螺钉穿过U形架上的定位孔，使管道定位器与高架桥梁的侧壁进行固定连接，接着转动U形架上的第二调节螺丝，通过第二调节螺丝带动限位环水平移动，直至抵住引水管；

b、然后选择与引水管相匹配的悬吊管，将悬吊管紧贴在高架桥梁的底面上，悬吊管的一端与引水管进行固定连接，并用防水胶布进行密封处理，接着用两个管道定位器将悬吊管进行定位，通过螺钉穿过U形架上的定位孔，使管道定位器与高架桥梁的底面进行固定连接，再转动U形架上的第二调节螺丝，通过第二调节螺丝带动限位环水平移动，直至抵住悬吊管，在相邻的两个悬吊管之间通过水平管进行连接，并用管道定位器将水平管固定在高架桥梁的底面上；

c、接着选择与悬吊管相匹配的立管，将立管紧贴在立柱的侧面上，使立管的顶端螺纹连接在悬吊管的另一端，并用防水胶布进行密封处理，接着用至少三个管道定位器将立管进行定位，通过螺钉穿过U形架上的定位孔，使管道定位器与立柱的侧面进行固定连接，再转动U形架上的第二调节螺丝，通过第二调节螺丝带动限位环水平移动，直至抵住立管；

3)雨水回收箱施工

a、根据管道连接的分布情况，确定雨水回收箱的安装位置，并对相应的安装位置进行清理；

b、然后用挖掘机对安装位置进行基坑开挖，保证基坑与立柱的水平位置距离大于5m，基坑的深度大于雨水回收箱的高度0.5m，基坑开挖结束后，用混凝土对基坑进行浇筑，浇筑厚度为20～30cm，再通过吊装机将雨水回收箱吊运至基坑内放平整；

c、接着位于同一高架桥梁上的立管通过软管连接至雨水回收箱的进水端，并进行密封处理，将雨水回收箱的出水管接口与市政管网进行连接，同时在雨水回收箱内安装输水管，使输水管引出至外部，并将输水管的接口胶布进行密封；

d、最后用粘土对基坑进行回填，直至盖住整个雨水回收箱，并将雨水回收箱顶端的盖板露在外侧；

4)旋转喷头施工

根据高架桥梁下方的绿化面积，选择旋转喷头的安装位置，待安装位置确定后，将输水管移动至安装位置，并拆除胶布后，然后将旋转喷头安装在所述输水管上，接着用三角支撑架将旋转喷头固定在地面上，最后在输水管的中心位置安装抽水泵，并在抽水泵的外侧安装防护栏；

5)雨水回收系统试运行

在高架桥梁的路面上洒水，使水沿着桥梁的顶面流动至排水短管中，而排水短管上的第一过滤网将杂物污垢过滤在外部，水直接沿着引流管、悬吊管和立管进入雨水回收箱中，雨水回收箱中的第二过滤网和渗透膜将水中油污杂质进行过滤，过滤后的水存储在雨水回收箱内，通过输水管上的抽水泵直接将存储的水用于绿化灌溉，同时通过市政管网用于生活用水。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、通过排水短管、引流管、悬吊管和立管的设计，可以将高架道路上的雨水直接引流至雨水回收箱内，减少高架道路上雨水的堆积，减少车辆轮胎打滑造成追尾事故的发生，同时不会使雨水直接从高架道路上流下而造成“瀑布”现象，提高地面道路的行车安全性；

2、排水短管直接贴紧高架桥梁分布，可以快速地将高架桥梁上的雨水进行引流，进入悬吊管后可以经水平管汇聚到立管中，防止雨水直接沿着高架桥梁侧壁溢出；

3、雨水可以存储在雨水回收箱中，当雨水回收量超出雨水回收箱的容积时，可以直接将雨水排入市政管网中进行利用，而雨水回收箱中的水在抽水泵的作用下通过旋转喷头直接用于绿化灌溉；

4、管道定位器有效提高了引流管、悬吊管、立管和水平管与高架道路的连接强度，延长了雨水回收系统的使用寿命；

5、本发明的方法步骤简单，直接可以在现有的高架道路上进行施工，能有效地将高架道路上的雨水进行回收利用，节约了水资源，同时提高了高架道路的安全性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种高架道路雨水回收系统及其施工方法中雨水回收系统的效果图；

图2为本发明中排水短管的安装示意图；

图3为本发明中排水短管的分布示意图；

图4为本发明中雨水回收箱的结构示意图；

图5为本发明中旋转喷头的结构示意图；

图6为本发明中管道定位器的结构示意图。

图中：1-高架桥梁；2-立柱；3-挡墙；4-排水短管；5-引流管；6-悬吊管；7-立管；8-雨水回收箱；9-管接件；10-管道定位器；11-旋转喷头；12-输水管；13-抽水泵；14-第一过滤网；15-水位传感器；16-出水管接口；17-电磁阀；18-盖板；19-第二过滤网；20-渗透膜；21-进水接头；22-下盖；23-上盖；24-螺钉；25-支架；26-旋转式腔体；27-滚珠；28-卡簧；29-圆锥活塞分流器；30-垫圈；31-第一调节螺丝；32-玻璃珠；33-U形架；34-定位孔；35-限位环；36-滑槽；37-滑块；38-第二调节螺丝；39-导杆。

具体实施方式

如图1至图6所示，为本发明一种高架道路雨水回收系统，包括排水短管4、引流管5、悬吊管6、立管7和雨水回收箱8，排水短管4位于挡墙3内，挡墙3垂直连接在高架桥梁1的顶面两侧，排水短管4的进水端位于挡墙3与高架桥梁1的连接处，且位于挡墙3的一侧，排水短管4倾斜设置在挡墙3内，排水短管4与水平面之间的夹角为a，夹角a的范围为15゜～30゜，此夹角的设计，可以提高雨水的排泄效率，同时不会受到汽车轮胎的挤压，延长了排水短管4的使用寿命，排水短管4的进水端设置有第一过滤网14，相邻两个排水短管4之间的间距为H，间距H的范围为60～80cm，第一过滤网14可以有效地将石块等颗粒杂质进行过滤，防止其对排水短管4造成堵塞而影响雨水回收系统的工作效率，而相邻排水短管4之间的间距保持在60～80cm可以使雨水排泄的效果最佳，同时可以在单个排水短管4造成堵塞的情况下，其他排水短管4仍能正常使用，通过排水短管4、引流管5、悬吊管6和立管7的设计，可以将高架道路上的雨水直接引流至雨水回收箱8内，减少高架道路上雨水的堆积，减少车辆轮胎打滑造成追尾事故的发生，同时不会使雨水直接从高架道路上流下而造成“瀑布”现象，提高地面道路的行车安全性，排水短管4直接贴紧高架桥梁1分布，可以快速地将高架桥梁1上的雨水进行引流，进入悬吊管6后可以经水平管汇聚到立管7中，防止雨水直接沿着高架桥梁1侧壁溢出。

高架桥梁1通过立柱2连接地面，引流管5通过管道定位器10固定连接在高架桥梁1的侧面上，管道定位器10包括U形架33，U形架33的两侧对称设置有定位孔34，U形架33的内侧面上对称设置有滑槽36，U形架33的内侧设置有限位环35，限位环35的弧顶中心通过第二调节螺丝38连接U形架33，限位环35的两端通过滑块37连接在滑槽36内，滑块37与滑槽36相匹配，滑槽36的设计有利于提高限位环35移动时的稳定性，防止由于倾斜而影响管道的正常定位，转动第二调节螺丝38可以调整限位环35的位移，能满足不同直径大小的管道定位，限位环35为半圆环，半圆环的设计提高了限位环35与管道的接触面积，增大受力面积，提高管道的定位效果，引流管5的顶端通过管接件9固定连接排水短管4，引流管5的底端连接悬吊管6，悬吊管6通过管道定位器10固定连接在高架桥梁1的底面上，在相邻的两个悬吊管6之间通过水平管进行连接，水平管通过管道定位器10固定在高架桥梁1的底面上，悬吊管6的出水端连接立管7，立管7通过管道定位器10固定连接在立柱2的两侧，管道定位器10有效提高了引流管5、悬吊管6、立管7和水平管与高架道路的连接强度，延长了雨水回收系统的使用寿命。

雨水回收箱8位于立柱2的两侧，立管7的底端连接雨水回收箱8，雨水回收箱8的内部进水端设置有第二过滤网19和渗透膜20，第二过滤网19位于靠近进水端的一侧，雨水回收箱8的顶面上转动连接有盖板18，雨水回收箱8的侧面底端设置有出水管接口16，出水管接口16上设置有电磁阀17，雨水回收箱8的内部侧面上设置有水位传感器15，第二过滤网19可以用于过滤颗粒杂质，而渗透膜20可以起到过滤油污的作用，防止汽车油污直接进入市政管网或用于绿化灌溉，清洁人员可以定期通过盖板18对第二过滤网19和渗透膜20进行清洗，提高过滤效率，当雨水回收箱8内的水位超过水位传感器15的位置时，电磁阀17自动打开，雨水直接通过出水管接口16将雨水排入市政管网，当水位达到水位传感器15的位置时，电磁阀17关闭，雨水直接用于绿化灌溉。

雨水回收箱8通过输水管12连接有旋转喷头11，旋转喷头11包括进水接头21、下盖22、上盖23和支架25，进水接头21通过卡簧28和滚珠27连接在下盖22上，进水接头21的内部设置有圆锥活塞分流器29，圆锥活塞分流器29与进水接头21的内壁之间设置有垫圈30，下盖22通过螺钉24连接上盖23，上盖23与下盖22之间设置有旋转式腔体26，支架25位于上盖23的上方，支架25上设置有第一调节螺丝31，第一调节螺丝31通过玻璃珠32连接导杆39的一端，导杆39的另一端贯穿旋转式腔体26连接圆锥活塞分流器29，通过旋转喷头11可以增大绿化灌溉的喷洒面积，由雨水回收箱8提供水源，大大降低了自来水的浪费，实现水资源循环利用，输水管12连接至雨水回收箱8的底部，输水管12上设置有抽水泵13，雨水可以存储在雨水回收箱8中，当雨水回收量超出雨水回收箱8的容积时，可以直接将雨水排入市政管网中进行利用，而雨水回收箱8中的水在抽水泵13的作用下通过旋转喷头11直接用于绿化灌溉。

如上述的一种高架道路雨水回收系统的施工方法，包括如下步骤：

1)排水短管布设

a、首先在高架桥梁1的挡墙3上按设计要求选定第一根排水短管4的安装位置，用黑色水笔在相应的位置标上打孔标记，然后在挡墙3的外侧根据排水短管4的倾斜角度量取水平高度，并用黑色水笔在挡墙3的侧面上做好标记；

b、然后用手持式钻孔机由挡墙3的外侧面向挡墙3内侧面钻孔，先从挡墙3外侧面标记的中心位置向挡墙3内侧面标记的中心位置打孔，再沿着通孔移动手持式钻孔机，将通孔扩大至与排水短管4直径相匹配的孔径；

c、接着在排水短管4的进水端口安装第一过滤网14，在出水端口连接管接件9，手扶管接件9将排水短管4的进水端口从挡墙3的外侧面插入通孔，直至进水端口与挡墙3的内侧面齐平，同时将管接件9的接口朝下；

d、最后在挡墙3内侧面与排水短管4的间隙处用混凝土进行浇筑密封，并在挡墙3的外侧面与管接件9的缝隙处用混凝土浇筑密封，完成第一排水短管4的施工，然后在挡墙3内侧面上沿水平方向距离第一排水短管4长度为H的位置进行第二排水短管4施工，第二排水短管4的施工步骤重复第一排水短管4的施工步骤，直至所有的排水短管4布设完毕；

现有的高架道路一般采用单侧单向，其汇水面积不随坡度的大小而变化，即汇水面积为单侧路面的宽度与两个雨水口间距离的沉积，单侧单向路面汇水面积计算公式为：

式中：L——两个雨水口间的距离，m；

W——路面宽度，m；

h——挡墙高度，m。

当高架路面有集水时，排水短管的泄水能力按如下方式计算：

式中：z——水位差，m；

v——排水短管内水的流速，m/s；

ζ——局部水头损失系数，由两部分组成，即排水短管的进、出口处的局部水头损失。

2)管道连接施工

a、首先选择与排水短管4相匹配的引水管，并将引水管的上端与管接件9螺纹连接，然后用管道定位器10将引水管进行定位，通过螺钉24穿过U形架33上的定位孔34，使管道定位器10与高架桥梁1的侧壁进行固定连接，接着转动U形架33上的第二调节螺丝38，通过第二调节螺丝38带动限位环35水平移动，直至抵住引水管；

b、然后选择与引水管相匹配的悬吊管6，将悬吊管6紧贴在高架桥梁1的底面上，悬吊管6的一端与引水管进行固定连接，并用防水胶布进行密封处理，接着用两个管道定位器10将悬吊管6进行定位，通过螺钉24穿过U形架33上的定位孔34，使管道定位器10与高架桥梁1的底面进行固定连接，再转动U形架33上的第二调节螺丝38，通过第二调节螺丝38带动限位环35水平移动，直至抵住悬吊管6，在相邻的两个悬吊管6之间通过水平管进行连接，并用管道定位器10将水平管固定在高架桥梁1的底面上；

悬吊管为了避免雨水溅水，按非满管流计算其泄水能力：

式中：v——流速，m/s；

n——管道摩阻；

D——水力直径，m；

J——坡度；

Θ——圆心与水面的夹角。

c、接着选择与悬吊管6相匹配的立管7，将立管7紧贴在立柱2的侧面上，使立管7的顶端螺纹连接在悬吊管6的另一端，并用防水胶布进行密封处理，接着用至少三个管道定位器10将立管7进行定位，通过螺钉24穿过U形架33上的定位孔34，使管道定位器10与立柱2的侧面进行固定连接，再转动U形架33上的第二调节螺丝38，通过第二调节螺丝38带动限位环35水平移动，直至抵住立管7；

排水管线系统泄水能力如表1所示

表1排水管线系统泄水能力

3)雨水回收箱施工

a、根据管道连接的分布情况，确定雨水回收箱8的安装位置，并对相应的安装位置进行清理；

b、然后用挖掘机对安装位置进行基坑开挖，保证基坑与立柱2的水平位置距离大于5m，基坑的深度大于雨水回收箱8的高度0.5m，基坑开挖结束后，用混凝土对基坑进行浇筑，浇筑厚度为20～30cm，再通过吊装机将雨水回收箱8吊运至基坑内放平整；

c、接着位于同一高架桥梁1上的立管7通过软管连接至雨水回收箱8的进水端，并进行密封处理，将雨水回收箱8的出水管接口16与市政管网进行连接，同时在雨水回收箱8内安装输水管12，使输水管12引出至外部，并将输水管12的接口胶布进行密封；

d、最后用粘土对基坑进行回填，直至盖住整个雨水回收箱8，并将雨水回收箱8顶端的盖板18露在外侧；

4)旋转喷头施工

根据高架桥梁1下方的绿化面积，选择旋转喷头11的安装位置，待安装位置确定后，将输水管12移动至安装位置，并拆除胶布后，然后将旋转喷头11安装在所述输水管12上，接着用三角支撑架将旋转喷头11固定在地面上，最后在输水管12的中心位置安装抽水泵13，并在抽水泵13的外侧安装防护栏；

5)雨水回收系统试运行

在高架桥梁1的路面上洒水，使水沿着桥梁的顶面流动至排水短管4中，而排水短管4上的第一过滤网14将杂物污垢过滤在外部，水直接沿着引流管5、悬吊管6和立管7进入雨水回收箱8中，雨水回收箱8中的第二过滤网19和渗透膜20将水中油污杂质进行过滤，过滤后的水存储在雨水回收箱8内，通过输水管12上的抽水泵13直接将存储的水用于绿化灌溉，同时通过市政管网用于生活用水。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。