[發明專利]城市雨水收集及地下補水樁

在審

• 申請號: 201510060293.7
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104652527A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 馮峰;劉翠;靳曉穎;賈洪濤;耿會濤;楊毅;王烙斌;楊凱
• 申請（專利權）人: 黃河水利職業技術學院
• 主分類號: E03B3/02
• 分類號: E03B3/02;E03B3/34
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 喬玉萍

技術領域

本發明涉及雨水處理收集系統，具體涉及一種城市雨水收集及地下補水樁。?

背景技術

水是生命之源。隨著經濟發展和人口增長，水資源短缺日益成為人類面臨的一種嚴峻的問題。《中國21世紀議程—中國21世紀人口、環境與發展白皮書》中指出：“中國目前人均水資源量只有2500cm³，約占世界人均水量的1/4。隨著人口和經濟的發展，更多的城市和地區出現了嚴重的缺水問題。”為了滿足日益增長的供水需求，一些城市盲目超采地下水，導致區域性地下水位下降，隨之可能產生地面沉降、地裂縫等地質災害，在沿海地區地下水位的大幅度下降可能引發海水入侵；而在干旱半干旱地區地下水位的下降還可能導致樹死草亡和土地荒漠化。據統計我國北方17個省市區的地下水開采量占全國的88%，由此產生的后果是西安大雁塔產生不均勻沉降，塔身傾斜了1m多，聞名中外的敦煌月牙泉的“月牙”也在逐步枯萎。地下水不能及時得到補充還使得地質結構發生了顯著變化，由于北京市南郊的地下水位以1m/a的速度下降，自1966年以來北京市地面以10～20mm/a的速度下沉，而沈陽市地下水的超采漏斗已經達到285km²，并以13km²/a的速度向外擴展。

與此同時，隨著城市建設的不斷發展，不透水面積逐年增加，使得許多水資源嚴重缺乏的城市，城區的大量雨水沒有得到充分的利用而白白流失，不僅是雨量的巨大浪費，同時直接造成城市的洪澇危害。雨水徑流量的增大，流出時間的縮短，加大了排水系統的負擔，許多城市雨季水澇現象嚴重，對城市的生產與生活造成極大的影響，并帶來巨大的經濟損失。

因此，若能利用城市匯集的雨水回灌地下水不僅可以補充日益匱乏的地下水資源，適當的提高地下水位，阻止或減緩地面下沉，還可以通過分流部分雨水減少城市雨水管道和泵站的投資以及運行費用，避免或減小暴雨時洪澇災害的發生。

關于地下水人工補給的理論和技術方法，我國學者早在30年前就作了論述，并進行了一系列試驗。雨水利用是水資源開發最早的方式，有幾千年的歷史。公元前2000多年的中東地區，許多家庭就有雨水收集系統，存貯雨水用于灌溉、生活、私人洗浴和公共衛生。公元前47年，埃及人使用集水槽供水，使用前加熱殺菌和防止氣味。公元8世紀，希臘人的房子備有儲水槽、淋浴室和衛生間等，并且有陶土管建成的排水系統。作為四大文明古國的中國，也有著悠久的利用雨水的文明史，其中北方的窯水，南方的水塘和黃土地區的引洪淤灌都是十分成功的例證。

我國的真正意義上的城市雨水資源化利用研究和應用開始于20世紀80年代后期，它主要是隨著城市化帶來的水資源緊缺和環境與生態問題而引起人們的重視。當時，面對日益緊張的城市供水形勢，國內個別城市開始考慮雨水資源的收集利用問題，嘗試著在一些建筑物上安裝雨水收集系統，但是，由于沒有配套的雨水處理和回用系統，實際利用成效不大。20世紀90年代后期，相關的研究和應用進入一個新時期。

????1998年，北京市節水辦推出了兩個研究項目，一是與北京建筑工程學院聯合開展的“北京市城區雨水利用技術研究及雨水滲透擴大試驗”，二是與中國農業大學合作進行的“北京市城市建設中增加雨水蓄滲措施研究”。兩項研究為北京市的城區雨水資源化利用提供了理論和技術支持。與此同時，其他一些城市也開展了一些類似的研究。

進入21世紀以來，我國城市雨水資源化利用的進程明顯加快，技術水平也迅速提高。2001年國務院批準了包含有雨洪利用規劃內容的“21世紀初期首都水資源可持續利用規劃”，推動北京市的城市雨水資源化利用走在了全國前列。2008年，北京奧運會代表性建筑國家體育館（鳥巢）和國家游泳中心（水立方）雨水回收利用系統的正式啟用，標志著我國的城市雨水資源化利用在某些方面達到了國際先進水平。

在滲透機理的研究方面，根據Horton公式和Green、Ampt公式等提出了適合地方特征的模型；在徑流雨水污染控制方面提出雨水人工滲蓄利用系統中實行雨水污染控制措施是很有必要的。實際上雨水滲透早在我國一些古城的建筑中已有體現，利用滲透井、滲透溝使雨水就地入滲，如曲阜孔府宅內和后花園均設有滲透井。

????2001年汪慧貞、李憲法提出了適合北京市雨水滲透設施的計算方法與關鍵參數的確定方法，何巖在三江平原前進農場進行了以放射性同位素為示蹤劑的人工回灌試驗。

2003年吳興波，牛景濤等人做了玉符河人工回灌，確定了河道滲漏水能力、滲漏水區域、地下水影響程度與范圍，驗證了濟南泉域水文地質模型。