雨水收集垂直式渗透系统技术

针对城市内涝，地下水枯竭等问题，介绍了一种雨水收集垂直式渗透系统技术，对该技术整体结构及工艺流程进行了说明，阐述了其主要施工技术措施，同时，提出了水质处理措施。该系统利用垂直式雨水渗透管跨过地基持力层，将净化后的雨水直接导入地下含砂层，解决了雨水下渗与地基变形的矛盾。该系统对雨水进行有效的处理利用，为海绵城市建造提供了一种有效途径。

随着我国经济的不断发展，城市化水平不断提高。然而，城市环境问题也日益凸显。近年来，暴雨过后城市内涝严重，很大一个原因是地面硬化面积过大，雨水无法下渗，阻断了地面与地下的连通，形成大量积水，造成城市交通拥堵及基础设施破坏。所以，建设生态城市、海绵城市的任务刻不容缓。海绵城市，是指城市在应对雨水方面具有良好的“弹性”，下雨时具有吸水、渗水、净水、蓄水、补充地下水等功能。建立具有适应性和弹性的城市水系统设施是海绵城市的重要组成内容。目前，我国城市雨水资源开发利用意识薄弱，对雨水资源利用率低于10％。

我们应当由单一的雨洪引排模式，向综合管理雨洪的生态模式转变，多渠道多方法处理城市雨洪，最终实现海绵城市建造。因此，雨洪控制利用技术越来越受到重视。治理河涌污染要多管齐下，而雨水收集垂直式渗透系统可有效减少涌人河涌的污水量，为城市河涌污染治理提供一种新方法。

本文介绍的雨水收集垂直式渗透技术利用PP模块进行雨水收集，构件一种雨水收集垂直式渗透系统。不仅有效地阻止部分雨水涌入城市排水系统，还补充了日渐枯竭的城市地下水，对城市雨水资源收集利用及海绵城市的建设有巨大意义。同时，pp模块雨水收集完全符合绿色建筑的理念和要求，在绿色建筑进入规模化发展的现状下，pp模块的推广使用有利于雨水利用的设备集成化，是一个雨水收集利用的好途径。

一、雨水收集垂直式渗透系统整体结构及工艺流程

1.1雨水收集垂直式渗透系统整体结构

Pp模块由不透水土工膜包裹，作为一个雨水收集地下储存池，在池底下设置多条垂直向下的渗透管，跨过地基持力层直接将净化处理后的雨水导入到地下含砂层，避免地基持力层及受力层受到雨水浸泡变软，保证承载力变化能满足上部荷载要求。同时，通过手机池前端的多道过滤消毒沉淀系统，保证下渗雨水水质达到相关标准要求。雨水收集垂直式渗透系统（见图1图2）主要包括7部分，

1：初期弃流井

2：过滤沉淀井

3：过滤池

4：缓冲井

5：垂直式雨水渗透管

6：pp模块雨水收集池

7：干式清污池。

1.2雨水收集垂直式渗透系统施工流程

雨水收集垂直式渗透系统施工流程如下：池体土方开挖-基底压实-铺设石屑层-钻垂直式雨水渗透管孔-管孔内安装垂直式雨水渗透管-垂直式雨水渗透管装填中砂-铺垫池底中砂层-铺设防水土工膜-垂直式雨水渗透管与土工膜接驳处理-砌筑初期弃流井-砌筑过滤沉淀井-砌筑过滤池-砌筑缓冲井-pp模块叠装封膜-砌筑干式清污池-回填砂及顶面土体-碎石垫层-水泥稳定层-混凝土垫层-广场面层。

二、主要施工技术措施

2.1初期弃流井

初雨污染程度高，为了保证水质，需采取弃流措施，本技术采用的初雨弃流井具有重力块、雨水重力及机械杠杆，进行自动弃流，密封于井室内，无需电力，易维修更换，成本低廉。主要构造有：翻转阀门、复位加重块、水量重力桶、弃流取水管。无雨水进入时，水量重力桶下部有开孔，桶内无水。桶下拉的作用力比复位重力块、作用力小，阀门便处于关闭状态。当桶内注水到60％~70％时，桶下拉作用力比重力块作用力大，并克服上部水流的阻力，使阀门翻转打开，当桶内的水排干后，阀门又恢复到关闭状态。

2.2过滤沉淀井

过滤沉淀井（见图3）主要起栏污、过滤、沉淀及弃流作用，前端连接初雨弃流井的出水管，采用倒虹式出水管将水送到下端过滤池。主要沉淀粗粒料及拦截细粒悬浮物。并设置溢流管，当水位达到pp模块内顶部后，雨水从溢流弃流管流至景观水塘。弃流管的设置，可以使多余的雨水在进入pp池钱的就被舍弃掉，这样多余雨水就不用经过后端过滤池及pp模块雨水收集池，避免pp模块雨水收集池变为多余雨水的沉淀池。

2.3过滤池

过滤池（见图4）具有雨水过滤和净化作用，池壁为钢筋混凝土构造。过滤池分为一室和二室，进行两次过滤。每室上下层采用中空的pp模块作为水流通道，中间夹住由石英砂、过滤陶粒及活性炭组成的滤料，使过滤、消毒效果达到最佳。各滤料均用200g/m²土工布包裹。池顶部覆盖防水土工膜后填土绿化，与景观协调。过滤净化池可打开更换滤料。

2.4缓冲井

缓冲井（见图5）设置于过滤池与pp模块雨水收集池之间，能够起到连接作用，避免pp模块雨水收集池周边密封不严导致漏水。由于pp模块雨水收集池入水口的pp模块外围土工膜需要剪开与过滤沉淀井想通，接驳处极易产生漏水。因此，将包裹池体的土工膜剪开，另将一段20cm的土工膜粘接，缝制成瞳筒状（两布一膜土工膜），该筒一端制作成具有5cm长的帽边部分与pp模块雨水收集池的土工膜用强力防水胶粘接并加缝。

入水管插入筒内，先将PVC短管外表及土工膜筒内表面涂抹防水涂料，再套入并外加绑扎。土工膜筒外围及接口处全部涂抹涂料，待涂料干后再砌于池壁内。池边土工膜接驳处用聚氨酯防水涂料抹两遍，再用防水砂浆筑实。

2.5垂直式雨水渗透管

由于pp模块雨水收集池用防水土工膜包裹，因此池底不渗水。为达到雨水下渗的目的，设置垂直式雨水渗透管，将过滤净化后的雨水导跨过地基持力层，直接导入到地下渗透系统大的含砂层，从而达到稳定地基的目的。垂直式雨水渗透管由五部分组成，上部进水过滤套筒、超长管、导管、下端出水率管、中间滤芯。

2.6pp模块雨水收集池

Pp模块雨水收集池主要由pp模块拼装二成，可有效增强水池承载力。可根据设计要求，组成不同大小的收集池。Pp模块按照设计要求向工厂定制。工艺要求：由pp材料制作，强度为加强型，模块个体抗压强度大于450KN/m²。本技术主要创新在于留有圆孔安装渗透滤管。

一个单体的pp模块共有8块板组成（见图6）模块拼装后其长、宽、高分别为1000mm*500mm*400mm，上下左右4快板均为a板，前后中间共4块均为b板。A板内、外面带有插孔、插梢，内面带有卡勾及卡槽、定位孔，b板两边带有滑槽，插入a板卡勾内，b板两端带有插勾及定位梢，插勾插入a板卡槽内，定位梢插入卡槽内。

2.7干式清污池

由于pp模块内部结构紧密，工人无法进入，很难进行清理。如果雨水中夹带的泥浆较多，长期积累，将会导致蓄水空间减少，同时阻断雨水流入渗透通道，造成系统功能丧失，而设置干式清污池，可有效解决上述问题。干式清污池设置于渗透系统的下游，收集池内沉淀淤泥。干式清污池的入水口与pp模块雨水收集池的池底相平，且开口较长，当有雨水穿过池底，就会先把上次沉淀下来的污泥冲到污泥池内，从而避免pp模块雨水收集池池底污泥淤泥。

三、雨水入渗水质处理

通过研究，采取以下水质处理措施：

（1）初期弃流。初期雨水污染度高，国内规范定小区屋面初雨弃流深度为2~5mm，为了有效保障洁净的地下水质，故设定初雨弃流深度为10mm。

（2）初期栏污沉淀。入口处设置栏污网及沉淀池，拦截各种漂浮物及沉淀颗粒，避免其进入过滤池。

（3）多道土工布过滤。前后设9道土工布过滤。其中过滤池7道，垂直渗透过滤管2道。

（4）2道陶粒及2道石英砂过滤，1道7.8m厚的沙砾过滤。

（5）2道生物活性炭过滤。后过滤池及垂直渗透过滤管顶部装填生物活性。

（6）2到沉淀。前过滤沉淀及pp蓄水池沉淀。

结语

雨水收集垂直式渗透技术是一种很好的雨水处理利用技术，为我国海绵陈建造提供了一种有效方法。雨水收集垂直式渗透系统利用pp模式组成硬质铺装地面的地下雨水收集池，利用垂直式雨水渗透管与pp模块雨水收集池，利用垂直式雨水渗透管与pp模块雨水收集池组合合成原位渗透系统。该系统运用独特的垂直式雨水渗透管、避免渗透阻塞的渗透装置，利用pp模块建造的前端过滤池，跨过地基持力层，将过滤净化后的雨水直接导入地下含砂层，解决了雨水回渗与地基变形的矛盾。雨水收集垂直式渗透系统技术运用多道土工织物过滤装置，有效地保证了下渗水水质满足《城市污水再生利用-地下水回灌水质》（GB/T19772-2005）的要。同时，本系统具有可维护修理、系统使用寿命长的特点，具有较好的社会效益和经济效益。