公路路面雨水收集再利用的简易装置
带折叠式蓄水箱的路面雨
水收集再利用系统
带折叠式蓄水箱的路面雨水收集再利用系统1绪论
随着我国高速公路建设的进一步加快，高速公路大面积地富集在我们周围。同时由于我国城市化、工业化的进一步加速，城市缺水的矛盾也进一步加深，环境与生态问题也同步扩展。为了解决缺水、环境、生态等一连串的矛盾，人们把注意力放到了高速公路雨水的收集和利用上。这一设计正是为了更好地把高速公路的雨水收集起来，充分利用高速公路的雨水，在高速公路的边上每隔一定的距离建一蓄水箱，再把各个蓄水箱串联起来，把一个个分散的小蓄水箱变成一个统一的蓄水系统，结合高速公路的绿化带的用水，这样就可以方便的收集和取用雨水。
2.本系统产生的背景及可行性分析
2.1设计背景
我国人均占有水资源量约为世界人均占有量的1/4，总量少，而且存在严重的时空分布不均，其中81%集中分布在长江及其以南地区，且该地区耕地面积仅占全国的36%，致使我国北部地区水资源缺少情况更加严重。尤其我国目前正在进行西部大开发，随着西部社会经济的快速发展以及人口的增加，水资源的供需矛盾尤为突出。在目前这种水资源十分紧缺的情况下，一方面，城区需水量仍在上升，且污染问题也日趋严重；另一方面，每年又有相当量的雨水资源白白地从境内流出。并且随着城市规模的扩大，城区的建筑、道路、绿地的占地面积的不断变化，降雨产生的径流量也在不断变化。此时，人们把目光放到高速公路路面雨水收集再利用上，因此将雨水作为一种优质的水源进行开发利用势在必行。
表面上看来我国石漠化地区的水资源比较丰富，但是由于石漠化地区的特殊的地形结构，夏、秋季节大量白花花的雨水流走，特别是公路上的雨水.如果我们能够在公路收集雨水技术上有新的突破，把
这些雨水收集起来，在干旱的时候这些收集的雨水对缓解供水压力就会起到不可估量的作用。
2.2我国高速公路雨水收集量分析
现在我国高速公路通车里程达到1.9万公里，创下位居世界第二
的新纪录。目前我国高速公路仍保持高速发展。
根据交通部制定的《公路、水路交通发展三阶段战略目标》，到
２０１０年，我国国道主干线系统全部建成后，首都北京与所有直辖市、省会和自治区首府、目前所有１００万以上人口特大城市和超过９０％的５０万以上人口大城市，都有以高速公路为主的高等级公路相通。
农村所有具备通车条件的乡镇和９６％的行政村也将通公路，全国公路
总里程达到１８０万公里，其中高速公路达到３.５万公里。沿线约６亿
人口，出门将可走高速公路。到２０２０年，我国５０万以上人口的大城市，将由高等级公路连接起来，形成网络。这一区域内的约９亿人口
将能便利出门。东、中部高速公路网的建成，使这些地区的人民将实
现快速出行。西部地区８条公路通道的建成，所有具备通车条件的行
政村实现全天候通车，将使封闭的西部地区百姓能顺利出门。届时，全国公路总里程达到２３０万公里，高速公路达到５.５万公里。
我们不妨假设一下，如果有一条高速公路路幅为24米，A4高
速公路全长为23832米，集水面积为857952平方米。A30高速公路
全长为39612米, 集水面积为950688平方米。两路共计集水面积为1808640平方米。以六月份0.154米的平均雨量为参考数据，两条高
速公路的集水量可达278530.56立方米。考虑到路面收集雨水的损耗，以85%计，两条高速公路可收集到雨水还有236750.976立方米。换
言之，就一个月两条高速公路可收集到雨水23.6750万吨。
如果我们把这些高速公路的雨水收集起来，可以收集到两万多万
吨水，如果我们把这些水来配合高速公路的绿化带踊跃，比如洗车，沿线浇灌等。这对缓解我国雨水严重缺乏起到了很大的作用。
2.3本发明的设计目的和意义
2.3.1设计目的
为了充分利用雨水这一天然资源，为了解决缺水、环境、生态等一连串的矛盾，让水资源达到空间的协调，我们设计了带折叠式的雨水收集的简易装置。本设计的目的：就是把高速公路的雨水收集起来，来配合高速公路的沿线绿化带的情况，解决高速公路沿线的雨水缺乏问题，同时在一定程度上解决城市的雨水利用紧张的问题。
2.3.2理论意义和现实价值
高速公沿线的浇灌绿化、冲洗车等公益用水及车防热水等新兴的用水行业又进一步加重了水供应的负担。可是每年的暴雨季节，泛滥的雨水又给高速公路路面造成了很大的积压。而高速公路雨水的收集和利用正好解决了这一给交通建设带来的两大难题。
2.4可行性分析
一方面，我国公路总里程达到180万公里，预计到2020年，全国公路总里程达到230万公里，而且每年我国都会发生洪灾和旱灾，这就为本系统收集和再利用路面积水提供了现实可能性；另一方面，本系统提供了一种多次分离公路路面雨水简易装置，此装置的原理和方法非常合理并具备先进性，使其最大限度地降低成本、高效率地收集公路路面雨水，而且能够保证所收集的雨水具有较高的水质，这就为本系统提供了技术可行性。
3折叠式蓄水箱路面雨水收集在利用系统的设计
3.1设计思路
我们的设计思路是提供一种实现公路雨水收集再利用的带折叠
式简易装置，包括集水沟、浮渣隔离装置、Ｔ形三通管、前期水分离器、横向排水管、纵向排水管、带折叠式蓄水箱。在公路集水沟上设
计浮渣隔离装置，能控制路面带来的树叶、垃圾、油类和悬浮固体等
污染物，纵向排水管周围用反滤织物填充，反滤织物上方为透水填料，透水填料表层为凹形，该凹形即为集水沟。Ｔ形三通管的垂直端与纵
向排水管相通，纵向排水管的雨水在初次流向Ｔ形三通管的一端设置
有前期分离器，Ｔ形三通管的水平端连接横向排水管，横向排水管连
接到带折叠式蓄水箱中。
前期水分离器内部设置浮球，底部设置能拧开的盖，折叠式蓄水
箱底部设置排水管，箱底设置有滚轮。本装置具有截污功能、多次雨
水分离功能和过滤功能，能够有效地收集公路路面优质雨水。本装
置为控制雨水对土壤及地下水的污染，实现雨水的再利用提供了条件。
3.2本系统的特点
1.在公路路面雨水流到集水沟时，要经过浮渣隔离装置，能控制
路面带来的树叶、垃圾、油类和悬浮固体等污染物。
2.所述的集水沟是一种矩形或半圆形的装置。
3.纵向排水管的管径在70-150mm内选用，管体壁上设有三排槽口
或孔口，其开口总面积不小于40cm2/延米
4.纵向排水管的纵向坡度不小于公路纵坡的0.25%
5.横向排水管的横向坡度不小于公路横坡的5%
6.所述的公路路面雨水收集的简易装置，其拦污栅又1-2毫米直径
的不锈钢编成，栅空为4-7毫米。。
7．所述的拦污栅与进水端到出水端轴线的夹角在16-60。任一角度。
8.所述的前期水分分离器，其底部的盖上设置一根滴水管。
9.所述的滴水管是一根管径小于3毫米的管道。
10．所述的排水管设置有放水的阀门
3.3本系统的优点
本装置克服了现有技术中存在的不足，提供了一种多次分离公路
路面雨水简易装置，使其最大限度地低成本、高效率地收集公路路面
雨水。而且能够保证所收集的雨水具有较高的水质。
本装置还解决了以往公路路面在控制雨水污染、实现公路路面雨
水再利用方面提供了可能
2.4附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本简易装置作进一步的详细说明。
附图所示为本简易装置的横断面图，由于横断面对称，故只显示
一侧。
涂中所示标号分别为：
1、浮渣隔离装置
2、集水沟
3、透水填料
4、反滤积物
5、T 型三通管
6、前期雨水分离器
7、纵向排水管
8、横向排水管
9、折叠式蓄水箱 10、排水管
沿上述纵向排水管8延伸方向每隔一定距离安装T型三通管5。T型三通管5的水平方向连接横向排水管9，该横向排水管9伸出深
沟以外，其材质采用不带槽或聚氯乙烯塑料管，管径与纵向排水管8相同，其横坡度不小于 5.0%，横向排水管9的外露端头用镀锌铁丝
网或格栅罩住，其出水端连接简易式蓄水箱。
在上述纵向排水管8周围用反滤积物4填充，反滤积物4可选用
聚酯类、尼龙或聚丙烯材料制成的无纺织物，能透水，但细粒土不能
随水通过。
反滤积物4上方为透水填料3，透水填料3由水泥处治或沥青处
置开级配初集料组成，其孔隙率约为15%-30%，粗集料最大粒径不大
于40mm，粒径 4.5mm以下的细粒含量不超过16%，2.36mm以下的细
粒含量不超过6%，为避免带水排水管被堵塞，透水填料3在通过率
率为85%时的粒径应比纵向排水管8的槽口宽或孔径口直径大1.0-1.2倍。
透水填料3为凹型，该凹型即为集水沟2，集水沟2顶部的高度
低于公路路面。集水沟2的内侧边缘可设在行车路面边缘处，有时为
了排水管被施工机械压裂，或者避免露肩铺面受集水沟沉降变形的影响，必要时将集水沟2向外侧移出60cm-90cm
集水沟4的地面的最小宽度，对新建路面不小于30cm；对改建
路面时，应保证排水管两侧各留至少5cm宽的透水填料。路面采用双
向坡路拱时，在路面两侧都设置集水沟2。
其间距和安全位置由水利计算并考虑临近地面高程和公路纵横
断面情况而定，一般在50-100cm范围类选用。
所述T型三通管5是由PVC等材料制成的管道，所述的T型三通
管5作用是分配、多次分离雨水和输送雨水到雨水收集简易蓄水箱10中去。
所述的前期水分分离器6是由PVC等材料制成的管道，内部设置
浮球，底部设置可以拧开的盖，在盖上设置一根滴水管，所述的前期
水分分离器6的作用是多次分离前期雨水，提高简易式蓄水箱的水质。
所述的浮球是由塑料、橡胶等材料制成的球体，所述的浮球的功
能是让前期雨水进入前期水储存室，并在雨水灌满前期水储存室后与
球座紧密接触，防止后续雨水与前期雨水交换，
所述的前期水分分离器6的盖可以由塑料、橡胶、PVC等材料制成，其功能是可以拧开清理前期水分离器6内的赃物。
所述的滴水管是一根管径小于3毫米的管道。所述的滴水管的功能是慢慢释放前期分离器6内的雨水，以便夏次雨水流入T型三通管的5垂直端时前期分离器6内无积水，前期水分分离器可以继续发挥作用。
所述的蓄水箱10是可以折叠的，可以活动的、高强度的金属框构件和环保材料TPU等材料热合而成的具有抗压耐磨，高强度及耐热抗冻等特点的膜布组成。在下雨时打开蓄水箱，将横向输水管9连接到简易式蓄水箱10，公路路面雨水最终储存在简易式蓄水箱10内，然后折叠起来收藏。所述的简易是蓄水箱的功能是存储雨水。
所述的输水管设在简易式蓄水箱9底部，并设置有防水的阀门，所述的输水管的功能是取水时排放收集到的雨水，
所述的滚轮设置在简易式蓄水箱底，其的功能是减少与地面的接触面积，一方面减少与地面的摩擦阻力，便于折叠也运输；另一方面，如果蓄水箱放在草地上，则可以减少对草地的破坏。
下面结合附图对本系统实施例做详细说明;本实施例在以本系统技术方案为前提条件下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本系统的保护范围不限于下属实施例。
本实施例包括：1、浮渣隔离装置2、集水沟3、透水填料4、反滤积物5、T型三通管6、前期分离器7、纵向排水管8、横向排水管 9、折叠式蓄水箱 10、排水管组成，沿集水沟2上布置浮渣隔离装置1，在公路延伸方向上设置有纵向排水管7，在纵向排水管7周围用反滤积物填充4，反滤积物4上方为透水填料3透水填料表层为凹层，该凹层几位集水沟2集水沟底部高度低于可渗路面表层。T型三通管5与纵向排水管7相通，T型三通管5的垂直端与纵向排水管7之间连接有前期雨水分离器6，T型三通管5的水平端与横向排水管8连通。横向排水管8收集不同于纵向排水管7内的水，并输送到折
叠式蓄水箱9中去。前期雨水分离器内设置有浮球，底部设置可以拧开的盖，在盖上设置一根滴水管，折叠式蓄水箱9底部设置有输水管10。下雨时。路面雨水经过浮渣隔离装置1汇集到集水沟2内，然后经过透水填料3和反滤积物4的再次过滤流到纵向排水管7内，在流经横行排水管8时经过前期雨水分离器6当雨水灌满前期雨水分离器6后，后续雨水可以经过T型三通管5的另一个出口进入纵向排水管7然后又流入前期分离器内储存，当雨水用完后，清写折叠式蓄水箱9，然后折叠起来收藏。
4.结论和展望
4.1本系统的主要设计成果
本系统旨在收集公路路面雨水，实现了可持续发展和生态环境的改善，在提高人们生活的同时尽量减少能源浪费，对控制雨水渗透到地下污染和滞留、和净化回用雨水提供了可能性。
4.2本系统的创新点
本系在收集雨水时，一方面多次过滤、净化雨水，保证收集到优质的雨水；另一方面该系统在前期雨水分离器内能够有效地分离雨水，包括工业污染物，泥沙等；最后，雨水储存容器很占地方，雨水储存容器如果不能折叠，太占空间资源，本系统解决了这一缺点。
结语
本系统缓解了城市缺水的矛盾，改善了环境与生态问题。更好地处理了水、环境、生态之间的关系，符合国家节能减排的需要，把人们的目光引向了公路路面的雨水收集利用上。
参考文献
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[2] GB50400-2006·建筑与小区雨水利用工程技术规范·北京:中国建筑工业出版社出版,2007,(4):17~20·
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