一种绿色屋面雨水管理系统的制作方法

本实用新型涉及海绵城市领域，特别是涉及一种绿色屋面雨水管理系统。

背景技术：

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市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”，也可称之为“水弹性城市”。海绵城市主要要求城市下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

随着社会的发展和进步，城市人口的大量增加，城市开发用地日益昂贵，同时人们的环境意识也日益增强，使得屋顶绿化越来越收到关注。屋顶绿化是建设海绵城市的一项重要组成元素，随着海绵城市建设理念的逐渐被大众接受，屋顶绿化作为一种集景观和功能于一身的海绵城市建设措施，已在新建建筑和已建建筑的屋顶改造中大量应用。

现有的屋面绿化往往雨水经由植被层等简单滤过之后就直接收集到蓄水池中，然后在未经任何处理的情况下，或直接通过水管引入到地下，或者通过水泵抽到室外景观绿地浇灌。这些方案对于屋面绿化的雨水回收再利用的方案过于单一，且利用率都较低，同时由于雨水未经过任何处理，雨水中可能存在杂质和化学物质，如果沉积时间过长，就会产生水体黑臭等异味，而且雨水中的杂质容易堵住埋设的管道，而未经处理的雨水中的化学物质在雨水直接用于浇灌植被时很可能会对植被的生长造成很大的影响。另外，未经处理的雨水的使用范围也大大受限。

技术实现要素：

为克服现有的技术缺陷，本实用新型提供了一种绿色屋面雨水管理系统，通过将“防、排、蓄、净、用”相结合，形成了一套完整的雨水利用生态链。

为实现本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种绿色屋面雨水管理系统，包括设置于屋面结构层之上的防水系统、设于所述防水系统之上的渗流导排防护系统、与所述渗流导排防护系统连接的雨水收集储蓄系统以及与所述雨水储蓄系统连接的雨水净化回用系统；所述雨水储蓄系统包括与所述渗流导排防护系统连接的前期雨水预处理系统以及与所述前期雨水预处理系统连接的蓄水装置；所述雨水净化回用系统包括与所述蓄水装置连接的净水装置以及与所述净水装置连接的清水池。

本实用新型基于海绵城市的理念，提供了一套完整的绿色屋面雨水管理系统，首先，绿化屋面的雨水下渗到渗流导排防护系统，通过渗流导排防护系统流到雨水收集储蓄系统中，经过雨水预处理系统预处理后收集于蓄水装置中，后续再进入到净水装置中，雨水净化后储存于清水池中，之后再将清水池中的水输送到各个用水点即可。

本实用新型提供了一种集“防、排、蓄、净、用”于一体的绿色屋面雨水管理系统，结构简单，所收集的雨水的应用范围不再受限，实现了对绿化屋面的雨水的充分利用，是一种非常适用于海绵城市建设的绿色系统。

进一步地，所述前期雨水预处理系统用于对收集到的雨水进行预处理，包括依次连接的雨水分流装置、雨水截污装置和雨水弃流装置，所述雨水分流装置与所述渗流导排防护系统连接，所述雨水弃流装置与所述蓄水装置连接。

其中，雨水分流装置用于沉淀雨水中的粗大颗粒固体悬浮物（泥沙等），雨水截污装置用于分离雨水中轻质大体积的悬浮物（纸屑、树叶等），雨水弃流装置用于排放降雨初期地表面3~5mm污水。本实用新型通过设置串联的雨水分流装置、雨水截污装置和雨水弃流装置进行雨水的前期处理，能有效分离出于雨水中的绝大部分固体杂质，同时排出降雨初期污染最严重的雨水，大大降低后续进一步净化处理的难度。

进一步地，所述蓄水装置包括蓄水模块和包覆于所述蓄水模块外表面的复合土工膜；所述蓄水模块由多层渗流导排层拼装而成。本实用新型的方案采用多层排水板拼装的得到储水框架——蓄水模块，再用复合土工膜对蓄水模块进行整体包裹，则形成蓄水空间。本方案结构简单，组装高效，成本低廉，性价比远远高于混凝土结构的水池，尤其是适合蓄水量大的水池。

进一步地，本方案优选渗流导排层包括中空的杯状凸起以及与所述杯状凸起连接的镂空的连接板，所述渗流导排层的材质优选为PP。本方案所采用的材料全部可以回收再利用，且排水板质轻、便于运输，所拼装得到的蓄水模块中间有90%以上的镂空的结构，形成非常大的蓄水空间。

进一步地，为增强对蓄水装置的整体防护，所述蓄水装置还包括防护挡板，所述防护挡板包覆于所述复合土工膜的外侧。优选地，所述复合土工膜为两层土工布中间内衬一层防渗膜（两布一膜），所述防护挡板为聚苯防护挡板。

进一步地，所述蓄水装置的底部设有第一提升水泵，所述第一提升水泵用于将所述蓄水装置中的水输送至所述净水装置。所述蓄水装置还设有反冲洗管道，以实现装置内部的自我清洁功能。

进一步地，所述净水装置包括进水口、进水管、絮凝剂投放装置、过滤器、消毒剂投放装置和出水管；所述进水口与所述第一提升水泵的出水口相连；所述进水管一端与所述进水口连接，另一端与所述絮凝剂投放装置连接，所述絮凝剂投放装置用于向雨水投放絮凝剂，对雨水中的固态悬浮物进行絮凝沉淀；所述絮凝剂投放装置通过过滤管道与所述过滤器连接，所述过滤器用于对絮凝后的雨水进行过滤；所述过滤器通过过滤器出水管与所述消毒剂投放装置连接，经所述消毒剂投放装置消毒后的雨水经由所述出水管与所述清水池连接。

进一步地，所述绿色屋面雨水管理系统还包括PLC控制系统，所述清水池设有雨水提升泵，所述PLC控制系统控制所述雨水提升泵将雨水输送至用水点。

进一步地，所述防水系统包括设置于屋面结构层之上的找平层，所述找平层之上设有非固化橡胶沥青防水涂料层，所述非固化橡胶沥青防水涂料层之上铺设有SBS耐根穿刺防水卷材。优选地，所述防水系统采用2.0mm非固化橡胶沥青防水涂料和4.0mm的SBS耐根穿刺防水卷材组成的复合防水系统。

进一步地，所述渗流导排防护系统包括具有反滤功能的排水板和设置在所述排水板区间内的排水槽，所述排水板和排水槽直接铺设在防水系统上。本实用新型通过将渗流导排防护系统设于防水系统之上，使得渗流导排防护系统与防水系统形成防排相结合的可靠的排水措施，同时渗流导排防护系统还可以作为防水系统的柔性保护层。其中，反滤指的是土中的水可以顺畅流过，而土粒却被阻留的现象。本实用新型通过采用自带反滤层、具有反滤功能的排水板，将传统滤水层（排水板铺设+无纺土工布反滤层满粘）中的两种材料和工艺合二为一，一方面提高了施工效率，降低了施工成本，另一方面自带反滤层的蓄排水板整体性更好，内部镂空空间匀称性更佳，避免了传统施工中可能出现的反滤层与排水板粘接不到位而导致排水板内部排水空间的堵塞，有利于雨水更加高效地渗透，也能避免过多泥土等杂质直接流入排水槽中，进而减小后续蓄水装置以及净水装置的负担。

进一步地，所述排水槽包括排水盲槽、三通排水组件和四通排水组件，所述排水盲槽、所述三通排水组件和所述四通排水组件分别设有A端口和B端口，所述排水盲槽、所述三通排水组件和所述四通排水组件能够通过A端口和B端口之间的连接实现相互的装配连接；A端口设有第一凹槽，B端口设有上凸的凸条结构。

本方案是通过排水盲槽、三通排水组件和四通排水组件组合装配而成，其中，排水盲槽、三通排水组件和四通排水组件各自带具有凹槽和凸条的端口，通过凹槽和凸条咬合的方式实现相互连接，安装便捷，安装空间要求小，装配得到的排水槽整体性好。同时本方案将排水盲槽作为将种植屋面的雨水收集的排水通道，三通排水组件和四通排水组件作为将排水盲槽连接成一体的连接件，同时将排水口和透气管插口设置在三通排水组件和/或四通排水组件上，大大降低了组装难度和复杂程度，大大提高了排水槽布置的可设计性和适应性，方便施工人员合理设计排水槽的结构，将排水板上的雨水集中集中收集回收进行再利用。

其中，所述排水盲槽为两端开口的槽体，一端为A端口，另一端为B端口，且排水盲槽的两侧面相对设置有蓄水孔；所述三通排水组件包括两端开口的槽体，一端为A端口，另一端为B端口，且所述槽体的其中一个侧面还设有一排水口；所述四通排水组件为十字形槽体，包括四个端口，2个端口为A端口，2个端口为B端口。

进一步地，为了便于排水槽的铺设，B端口除了上凸的凸条结构，还在内部设有第二凹槽。在实际装配过程中，排水槽的末端需要密封，以实现将种植屋面的雨水收集后集中排放，因此本实用新型中，不论最后排水槽的末端是A端口还是B端口，皆可通过在其凹槽插入一块插片将该端口密封即可。优选为增加插片的通用性，本方案还设置第一凹槽和第二凹槽的尺寸一致。

进一步地，为了进一步提高绿色屋面的排水效果，所述绿色屋面雨水管理系统还包括边沟排水系统，所述边沟排水系统设于绿色屋面的一侧，且通过排水管道与所述排水槽/雨水分流装置连接。

与现有技术比较，本实用新型提供了一种集“防、排、蓄、净、用”于一体的绿色屋面雨水管理系统，结构简单，既实现了对绿色屋面的防排水，又实现了对雨水的收集，并对收集到的雨水进行初步的过滤处理后，对雨水做进一步的净化处理，满足了不同的用水要求，实现了对雨水的充分回收利用，是一种非常符合海绵城市建设的绿色雨水管理系统。

附图说明

图1为绿色屋面雨水管理系统的结构示意图。

图2为图1中C处的剖视图。

图3为排水盲槽的结构示意图。

图4为三通排水组件的结构示意图。

图5为四通排水组件的结构示意图。

图6为雨水分流装置的结构示意图。

图7为雨水截污装置的结构示意图。

图8为雨水弃流装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细地说明。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种绿色屋面雨水管理系统，包括设置于屋面结构层之上的防水系统1，防水系统1之上设有渗流导排防护系统2，渗流导排防护系统2还连接有雨水收集储蓄系统3，雨水收集储蓄系统3与雨水净化回用系统4连接。

其中，防水系统1包括涂覆于结构层之上的防水涂层11以及设置于防水涂层11上的耐根穿刺防水层12。在本实施例中，防水系统1采用2.0mm非固化橡胶沥青防水涂料和4.0mm的SBS耐根穿刺防水卷材组成的复合防水系统。

渗流导排防护系统2包括渗流导排层21、设置在渗流导排层21区间内的排水槽22以及覆于渗流导排层21和排水槽22之上的反滤层。其中，渗流导排层21为排水板；反滤层为抗刺破强度高的土工合成材料，具体可采用土工布反滤层，全称长丝纺粘针刺非织造土工布，主要成分为涤纶纤维。

雨水收集储蓄系统3包括依次相连的雨水分流装置31、雨水截污装置32和雨水弃流装置33，雨水弃流装置33与蓄水装置34连接。雨水经植被层渗透至排水板，后经与排水槽22汇集，由与排水口2221连接的排水管排放至雨水分流装置31中，依次经过雨水分流装置31、雨水截污装置32和雨水弃流装置33，储存于蓄水装置34中。

雨水净化回用系统4包括与蓄水装置34连接的净水装置41以及与净水装置41连接的清水池42。

此外，本实施例所提供的雨水管理系统还包括边沟排水系统5，边沟排水系统5通过排水管道与排水槽22/雨水分流装置31连接。

在本实施例中还可采用自带反滤层的排水板24（图1中采用的就是自带反滤层的排水板），自带反滤层的排水板24包括排水板241和第一反滤层242。自带反滤层的排水板整体性更好，内部镂空空间匀称性更佳，避免了传统施工中可能出现的土工布与排水板粘接不到位而导致排水板内部排水空间的堵塞，有利于雨水更加高效地渗透；同时，将两种材料和工艺合二为一，大大提高了施工效率，降低了施工成本。

在实际施工时，当采用自带反滤层的排水板时，通常先铺设自带反滤层的排水板，然后将排水槽与排水板搭接，再在排水槽上铺设尺寸合适的第二反滤层，并在第二反滤层表层满涂刷专用粘接剂，再与排水板的第一反滤层多点错边满粘搭接。如此使得第一反滤层和第二反滤层形成一体，将雨水过滤至排水板，在汇集到排水槽中进行集中排放。

如图2所示为图1中C处的结构剖视图，为防水系统1和渗流导排防护系统2（其中，渗流导排防护系统2中的排水槽22因在该处未铺设，因此未示出）的具体设置示意图。屋面结构层⑴之上自下而上依次为找平层⑵、防水涂料层11、耐根穿刺防水层12、排水板241、第一反滤层242和种植层⑶。其中，结构层还设有雨水斗⑷，用于排放从防水层渗出的雨水，雨水斗⑷和结构层⑴之间采用密封材料⑸进行密封。

为实现雨水的收集和集中排放，本实施例中排水槽22采用排水盲槽221、三通排水组件222和四通排水组件223装配得到。排水盲槽221、三通排水组件222和四通排水组件223都设有可相互咬合的A端口和B端口，以实现装配连接。具体地，A端口设有第一凹槽A-1；B端口设有上凸的凸条结构B-1，其内部还设有第二凹槽B-2。在装配时，通过将A端口的第一凹槽对着B端口下压，使得B端口的凸条结构插入到A端口的第一凹槽中，以实现装配连接。这种装配方式是通过A端口与B端口之间上下咬合来实现固定连接，对装配空间要求小，且安装方便高效。其中，第一凹槽A-1和第二凹槽B-2的尺寸相同。

其中，如图3所示，排水盲槽221为截面呈倒U型、两端开口的槽体，其一端为A端口，另一端为B端口。排水盲槽221外表面设置有第一加强肋条2211，第一加强肋条2211两两分布，且两相邻的加强肋条之间设有蓄水孔2212，且蓄水孔2212设于排水盲槽221靠近底部的位置，且优选蓄水孔2212设置于排水盲槽221的两侧，且为相对设置，如此便于雨水迅速汇集。

如图4所示，三通排水组件222包括两端开口的槽体，槽体的其中一个侧面还设有一排水口2221。该槽体也是截面呈倒U型。也就是说，三通排水组件222包括三个端口，其中一个端口为A端口，一个端口为B端口，另一的端口为排水口2221。排水口2221用于连接排水管225，将排水槽内的水汇集至排水口2221处由排水管225集中排放。另外，三通排水组件222的上部还设置有透气管插口2222。透气管插口2222用于插设透气管224，透气管224和透气管插口2222通过固定卡箍225固定连接。

如图5所示，四通排水组件223为十字形槽体，包括四个端口，其中包括2个A端口，2个B端口，且与A端口相对的端口为B端口，如此便于装配。

本实施例中，所述的U型并非指的是严格的U字型，可以是指大体呈U型，还可以是半圆、一段圆弧，或者还可以是一边开口的方形，该方形还可以具有倒角或圆角等。

在本实施例中，由于排水槽与排水板配合使用，为提高排水效果，如图3~5所示，排水盲槽221、三通排水组件222和四通排水组件223都设有搭接边2201，且A端口的搭接边设有台阶22011，用于与B端口的搭接边配合，以使得排水槽的整体性更好。三通排水组件222和四通排水组件223也设有第二加强肋条2202，以使增大其结构强度。

排水盲槽221、三通排水组件222和四通排水组件223都是由高密度聚乙烯（HDPE）等原料在熔融状态下经真空吸塑一次成型而成的，其立体空间的支撑强度极高，立体排水空间大，液体、气体可以在其内快速流动，通过其两端凹凸结构卡口咬合连接固定，安装便捷，整体性好，是一种性能极好的工程防水保护及排水产品。

屋面雨水通过地表下渗，经渗流导排防护系统2和边沟排水系统5有组织汇流（进水管）至雨水分流装置31，雨水分流装置31可以采用工厂预制的PE成品井或砖混结构砌筑两种方式安装。如图6所示，雨水分流装置31的进、出水管根据设计标高所属管井接口位置进行承插连接或预埋连接；粗大颗粒固体悬浮物经此沉淀过滤，超标雨水通过溢流管进行分流排放，然后进入雨水截污装置32。

如图7所示，雨水截污装置32的进水管通过承插方式与前端的雨水分流装置31连接，汇集雨水流经内置的截污挂篮后进入雨水弃流装置33。雨水截污装置32外壳为PE/不锈钢材质，内置的截污挂篮由304不锈钢过滤网、无纺布不锈钢提篮和精度为2mm过滤隔栅组成。其中，过滤网能够有效将轻质大体积的悬浮物与雨水分离，有效保护后端设备的正常工作，避免较大的垃圾将系统堵塞。

如图8所示，雨水弃流装置33安装方式可以为砖混结构混凝土砌筑（内置弃流装置）或PE成品设备安装。雨水弃流装置33的底部承载结构为C20混凝土基础底板；其进出水管分别与前后管道依次连接，并需严格按照设计标高进行安装。雨水弃流装置33的进水管与雨水截污装置32的出水管连接；其弃流管331为污水排放管道，用于排放降雨初期地表面3~5mm污水，接就近污水管网；其出水管与蓄水装置34柔性连接，将预处理后的雨水输入蓄水装置34中。

蓄水装置34采用PP模块蓄水池，包括蓄水模块341和包覆于蓄水模块341外表面的复合土工膜342， 复合土工膜342的外侧还设有防护挡板343，防护挡板343设置在蓄水模块的四侧。其中，蓄水模块341由多层渗流导排层拼装而成；复合土工膜342为两层土工布中间内衬一层防渗膜（两布一膜），防护挡板343为镂空的聚苯防护挡板。

蓄水装置34设于安装前需进行基础底板加强处理；蓄水装置34下面的基础底板依次为保护层345、结构底板346、素砼垫层347、碎石层348、原土夯实层349。蓄水模块的各个构造层次的厚度一般根据蓄水装置34的体量经设计单位计算审核后确定，即蓄水装置34的容量越大，各个构造层次的厚度会有相应的调整。比如说：对于容量为200 m³的蓄水装置，其保护层采用100 mm的中粗砂、细土垫层；结构底板采用300 mm厚C25钢筋混凝土底板；素砼垫层采用100 mm厚C15混凝土垫层；碎石层采用300 mm级配碎石；原土夯实层为分层夯实，每层夯实厚度不大于300 mm，夯实系数不小于97%。

蓄水装置34安装前需在基础底板上预铺两布一膜；两布一膜的尺寸应满足蓄水装置34的组件的覆盖。蓄水模块341包括底层模块和二层模块。在底层模块安装前先进行现场预铺定位；底层模块需根据设计要求预留足够的提升水泵344的安装空间；二层模块安装前需在模块底层进行反冲洗管道（附图中未示出）的安装，以实现模块内部的自我清洁功能；底层模块和二层模块根据设计尺寸通过双向对衬的凹凸部份进行错位整体拼装。蓄水模块完装完成后，在其外表层采用复合土工膜（即两层土工布中间内衬一层防渗膜）进行整体包裹；再在复合土工膜外侧用聚苯防护挡板对蓄水模块四面侧板进行整体防护；所属蓄水模块侧板内外侧通过衬接法兰与弃流井出来进水管道进行连接；在各项工序完成后采用500mm以上的中粗砂进行回填，中粗砂的作用一则起保护作用，二则可以过滤植被层渗透的雨水，最后在中粗砂层上覆盖种植土层。

净水装置41为多功能一体机，包括进水口、进水管、絮凝剂投放装置、过滤器、消毒剂投放装置和出水管。其进水口与蓄水装置34中的提升水泵344的出水口相连接；进水口接口位置通过阀门控制连接；进水管连接进水口，且与絮凝剂投放装置连接；絮凝投放装置通过自动投药泵对雨水中的固态悬浮物进行絮凝沉淀经絮凝沉淀后地雨水再经过滤管道进入过滤器中；过滤器中的过滤介质通过吸附、层层渗透后滤除雨水中的杂质；过滤器的出水管部份分流至消毒剂投放装置，消毒剂和雨水混合稀释后汇入出水管；最后与清水池42的进水管相连，进行清水存储。

清水池42内置有雨水提升泵421，通过PLC控制系统将清水池中的清洁雨水输送至各用水点，可以输送至景观用水设备点，也可以输送至市政居民各用水点等。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。