申请日2016.05.13
公开(公告)日2016.07.27
IPC分类号E03F1/00; E03F5/10; G05D9/12
摘要
本发明提出一种应用于海绵城市的雨水处理可计量可调度的方法及系统，设置多个蓄水节点，所述蓄水节点根据所处的位置的不同分为不同的类别;所处的位置包含地面、或高于地面、或地下、或半地面;由中央处理控制服务器提供驱使蓄水节点向与之相同或不同类别的其他蓄水节点进行单向调度用水或双向调度用水的指令，和/或提供驱使蓄水节点向用水点供水的指令。本发明将海绵城市中的大量蓄水节点相互连接，确保其具有充裕的水源，并实现雨水在各个蓄水节点之间的调度，并保证各个用水点能够连续用水。另外，通过计量各蓄水节点的进出水量，使得雨水的经济价值可以被明确的计算。
权利要求书
1.一种用于海绵城市的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，包含：
通过输水的管路相应连通的多个蓄水节点，所述蓄水节点根据所处的位置的不同分为不同的类别;所处的位置包含：地面、或高于地面、或地下、或半地面;
所述系统还通过设置中央处理控制服务器，来提供驱使一个或多个被指定的蓄水节点向与之相同或不同类别的至少另一个被指定的蓄水节点进行单向调度用水或双向调度用水的指令，和/或提供驱使从一个或多个被指定的蓄水节点向一个或多个被指定的用水点供水的指令。
2.如权利要求1所述的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，
所述的蓄水节点包含三类：建筑物楼上的蓄水池、建筑物地下室的地下室调节水池、建筑物外的区域调节水池;其中，每个所述建筑物楼上的蓄水池与至少一个所述地下室调节水池相连，且每个所述地下室调节水池与至少一个所述区域调节水池相连。
3.如权利要求1所述的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，
在每个计量节点进水和/或出水的管路上，分别设有检测该计量节点进水量和/或出水量的计量设备;所述计量节点包含被指定的一个或多个蓄水节点，或被指定的一个或多个用水点;
所述计量设备将检测数据发送至与之信号连接的中央处理控制服务器，由所述中央处理控制服务器对各个计量节点的进水量和/或出水量进行分析统计，或价值计算，或由中央处理控制服务器输出控制该计量节点后续进水量和/或出水量的指示。
4.如权利要求1所述的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，
每个所述蓄水节点设有检测该蓄水节点内水位的传感控制器，所述传感控制器将检测数据发送至与之信号连接的中央处理控制服务器进行分析，由所述中央处理控制服务器根据分析结果输出控制该蓄水节点进水或出水的指示。
5.如权利要求1~4中任意一项所述的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，
所述蓄水节点之间的管路上和/或所述蓄水节点与用水点之间的管路上，各自设有受控装置与所述中央处理控制服务器信号连接;中央处理控制服务器向受控装置发出的指示，驱使收到指示的受控装置对其所在的管路进行水流的开关或调节动作。
6.如权利要求1或2所述的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，
第一位置点的地势或水位高于第二位置点的地势或水位，在第一位置点与第二位置点相连的管路处配备有提升水泵和旁通管，从第一位置点调度的水通过旁通管直接流到第二位置点，从第二位置点调度的水通过提升水泵动力抽水到达第一位置点;
其中，所述第一位置点是任意一个蓄水节点，或蓄水节点的补充水源，或用水点;所述第二位置点是与第一位置点不同的任意另一个蓄水节点，或蓄水节点的补充水源，或用水点。
7.如权利要求1或2所述的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，
多个联接节点之间连接形成环形式、或星形式、或串联式、或组合式，所述组合式结合了环形式、星形式、串联式中的一种或多种形式;
任意一个联接节点和与之相邻连接的另一个联接节点，是两个相同或不同类别的蓄水节点，或者分别是蓄水节点及其补充水源，或者分别是蓄水节点与用水点。
8.如权利要求6或7所述的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，
每个所述蓄水节点的补充水源，是以下的任意一种水源或其任意组合：
雨水收集系统从屋顶或绿化带或路面收集的雨水;
落入蓄水节点的雨水，或落到蓄水节点附近位置并由连接蓄水节点的雨水收集系统所收集的雨水;
相同或不同类别的至少一个其他蓄水节点的调度用水;
邻近蓄水节点的地表水、或泳池水、或景观水;
达到回用标准的未处理的污水，或者由蓄水节点自身设置的污水处理装置或由与蓄水节点相连的外部污水处理系统进行污水处理后达标的回用水;
自来水。
9.如权利要求2所述的雨水处理可计量可调度系统，其特征在于，
所述建筑物楼上的蓄水池设有雨水净化装置，雨水净化装置与屋面雨水收集系统相连获得收集的屋顶雨水进行净化处理及存储，与地下室调节水池相连实现调度补水，并通过中水回用管网系统与用水点相连进行供水;
或者，所述建筑物楼上的蓄水池没有设置雨水净化装置;屋面雨水收集系统与地下室调节水池相连来输送收集的屋顶雨水，所述地下室调节水池通过连接位于地下室的雨水净化装置对雨水进行净化处理后，通过中水回用管网系统与用水点相连进行供水。
10.一种用于海绵城市的雨水处理可计量可调度方法，使用权利要求2的系统，其特征在于，
中央处理控制服务器分别与以下的传感控制器信号连接，包含：
分别检测建筑物楼上的蓄水池内高、中、低液位的第一、第二、第三传感控制器;分别检测地下室调节水池内高、低液位的第四、第五传感控制器;分别检测区域调节水池内高、低液位的第六、第七传感控制器;
所述第一传感控制器向中央处理控制服务器发出高液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述建筑物楼上的蓄水池开始向地下室调节水池输水的指示，直到所述建筑物楼上的蓄水池内的水位不能维持在高位时停止输水;
所述第三传感控制器向中央处理控制服务器发出低液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述地下室调节水池开始向建筑物楼上的蓄水池输水的指示，直到第二传感控制器向中央处理控制服务器发出中液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述地下室调节水池停止向建筑物楼上的蓄水池输水的指示;
所述第四传感控制器向中央处理控制服务器发出高液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述地下室调节水池向区域调节水池或其他相邻地下室调节水池输水的指示;
所述第五传感控制器向中央处理控制服务器发出低液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述地下室调节水池从区域调节水池或其他相邻地下室调节水池获得输水的指示;
所述第六传感控制器向中央处理控制服务器发出高液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述区域调节水池向地下室调节水池或其他相邻区域调节水池输水的指示;
所述第七传感控制器向中央处理控制服务器发出低液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述区域调节水池从地下室调节水池或其他相邻区域调节水池获得输水的指示。
说明书
一种用于海绵城市的雨水处理可计量可调度的方法与系统
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种用于海绵城市的雨水处理可计量可调度的方法与系统。
背景技术
当今中国正面临着城市雨洪、城市内涝、雾霾污染、水系污染、水资源短缺、地下水位下降、地下水枯竭、水生物栖息地丧失等一系列严重生态问题。由于屋面、道路、地面等设施建设导致的下垫面硬化，70%-80%的降雨形成径流，仅有20%-30%的雨水能够入渗地下，破坏了自然生态本底，破坏了自然“海绵体”，导致逢雨必涝、遇涝则瘫、城里看海和雨后即旱、旱涝急转、逢旱则干、热岛效应，带来了水生态恶化、水资源紧缺、水环境污染、水安全缺乏保障等一系列问题。北方城市几乎“有河皆枯”，南方城市几乎“有水皆污”。
海绵城市是希望建立的城市像“海绵”一样很有“弹性”，当城市里下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，当需要时把蓄存的水“释放”并加以再利用造福人类。
由于传统的城市开发斩断了雨水的自然循环路线，造成雨水资源流失、径流污染增加、城市内涝灾害频发等一系列问题，目前关于海绵城市建设技术探讨主要集中在削减雨水峰值流量，降低内涝风险，以泄洪为主，更改城市地下透水性为主，使雨水能够自然下渗到地下含水层。但并未真正做到雨水的资源化。
随着城市人口的不断涌入，城市的供水负荷将急剧增加，就会造成更多的地下水被过度开采，另外数据表明，每年的全国淡水资源在不断减少，水资源将面临匮乏。而雨水作为一种天然的淡水资源，可以是自来水的一个重要补充替代。传统的雨水回用，一般是局部性的建设，雨水具有间歇式，常常无法连续供给，给用水点带来困扰，也造成了建设投资大，但是实用性却不高的问题，使得雨水回用投资价值不大。
发明内容
本发明提出一种应用于海绵城市的雨水处理可计量可调度的方法及系统，能够解决雨水的调度、计量的问题。
在海绵城市中，雨水蓄水节点的建设较为密集，本发明将蓄水节点相互连接(或将其与大的湖泊、河流或与处理后的污水连通)，确保各个蓄水节点具有充裕的水源，并实现对雨水在各个蓄水节点之间的调度，保证各个用水点能够连续用水。另外，可以计量各蓄水节点的水量输出及输入，使得雨水的经济价值可以被明确的计算。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种用于海绵城市的雨水处理可计量可调度系统，其中包含：
通过输水的管路相应连通的多个蓄水节点，所述蓄水节点根据所处的位置的不同分为不同的类别;所处的位置包含：地面、或高于地面、或地下、或半地面;所述的半地面，是指构成蓄水节点的设备一部分低于地面，另一部分露在地面上;
所述系统还通过设置中央处理控制服务器，来提供驱使一个或多个被指定的蓄水节点向与之相同或不同类别的至少另一个被指定的蓄水节点进行单向调度用水或双向调度用水的指令，和/或提供驱使从一个或多个被指定的蓄水节点向一个或多个被指定的用水点供水的指令。
优选地，所述的蓄水节点包含三类：建筑物楼上的蓄水池、建筑物地下室的地下室调节水池、建筑物外的区域调节水池;其中，每个所述建筑物楼上的蓄水池与至少一个所述地下室调节水池相连，且每个所述地下室调节水池与至少一个所述区域调节水池相连。
所述计量设备将检测数据发送至与之信号连接的中央处理控制服务器，由所述中央处理控制服务器对各个计量节点的进水量和/或出水量进行分析统计，或价值计算，或由中央处理控制服务器输出控制该计量节点后续进水量和/或出水量的指示。
优选地，每个所述蓄水节点设有检测该蓄水节点内水位的传感控制器，所述传感控制器将检测数据发送至与之信号连接的中央处理控制服务器进行分析，由所述中央处理控制服务器根据分析结果输出控制该蓄水节点进水或出水的指示。
优选地，所述蓄水节点之间的管路上和/或所述蓄水节点与用水点之间的管路上，各自设有受控装置与所述中央处理控制服务器信号连接;中央处理控制服务器向受控装置发出的指示，驱使收到指示的受控装置对其所在的管路进行水流的开关或调节动作。
优选地，第一位置点的地势或水位高于第二位置点的地势或水位，在第一位置点与第二位置点相连的管路处配备有提升水泵和旁通管，从第一位置点调度的水通过旁通管直接流到第二位置点，从第二位置点调度的水通过提升水泵动力抽水到达第一位置点;
其中，所述第一位置点是任意一个蓄水节点，或蓄水节点的补充水源，或用水点;所述第二位置点是与第一位置点不同的任意另一个蓄水节点，或蓄水节点的补充水源，或用水点。
优选地，多个联接节点之间连接形成环形式、或星形式、或串联式、或组合式，所述组合式结合了环形式、星形式、串联式中的一种或多种形式;
任意一个联接节点和与之相邻连接的另一个联接节点，是两个相同或不同类别的蓄水节点，或者分别是蓄水节点及其补充水源，或者分别是蓄水节点与用水点。
优选地，每个所述蓄水节点的补充水源，是以下的任意一种水源或其任意组合：
每个所述蓄水节点的补充水源，是以下的任意一种水源或其任意组合：
雨水收集系统从屋顶或绿化带或路面收集的雨水;
落入蓄水节点的雨水;
落到蓄水节点附近位置并由雨水收集系统收集的雨水;
相同或不同类别的至少一个其他蓄水节点的调度用水;
邻近蓄水节点的地表水、或泳池水、或景观水;
达到回用标准的未处理的污水，或者由蓄水节点自身设置的污水处理装置或由与蓄水节点相连的外部污水处理系统进行污水处理后达标的回用水;
自来水。
优选地，所述建筑物楼上的蓄水池设有雨水净化装置，雨水净化装置与屋面雨水收集系统相连获得收集的屋顶雨水进行净化处理及存储，与地下室调节水池相连实现调度补水，并通过中水回用管网系统与用水点相连进行供水;
或者，所述建筑物楼上的蓄水池没有设置雨水净化装置;屋面雨水收集系统与地下室调节水池相连来输送收集的屋顶雨水，所述地下室调节水池通过连接位于地下室的雨水净化装置对雨水进行净化处理后，通过中水回用管网系统与用水点相连进行供水。
本发明的另一个技术方案是提供一种用于海绵城市的雨水处理可计量可调度方法，使用上述任意一种系统实现。
优选地，中央处理控制服务器分别与以下的传感控制器信号连接，包含：
分别检测建筑物楼上的蓄水池内高、中、低液位的第一、第二、第三传感控制器;分别检测地下室调节水池内高、低液位的第四、第五传感控制器;分别检测区域调节水池内高、低液位的第六、第七传感控制器;
所述第一传感控制器向中央处理控制服务器发出高液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述建筑物楼上的蓄水池开始向地下室调节水池输水的指示，直到所述建筑物楼上的蓄水池内的水位不能维持在高位时停止输水;
所述第三传感控制器向中央处理控制服务器发出低液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述地下室调节水池开始向建筑物楼上的蓄水池输水的指示，直到第二传感控制器向中央处理控制服务器发出中液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述地下室调节水池停止向建筑物楼上的蓄水池输水的指示;
所述第四传感控制器向中央处理控制服务器发出高液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述地下室调节水池向区域调节水池或其他相邻地下室调节水池输水的指示;
所述第五传感控制器向中央处理控制服务器发出低液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述地下室调节水池从区域调节水池或其他相邻地下室调节水池获得输水的指示;
所述第六传感控制器向中央处理控制服务器发出高液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述区域调节水池向地下室调节水池或其他相邻区域调节水池输水的指示;
所述第七传感控制器向中央处理控制服务器发出低液位提示时，由中央处理控制服务器输出驱使所述区域调节水池从地下室调节水池或其他相邻区域调节水池获得输水的指示。
与现有技术相比，本发明中大量的雨水蓄水节点都相互连接起来，并通过中央处理控制服务器统一调度，实现雨水可资源化的基础，每个城市每年的雨水量可以作为这个城市供水的一个重要补充，部分替代自来水的功能，减少自来水的使用，并减少地下水的开采。每个雨水蓄水节点相当于一个小型自来水厂功能，为城市增加水源供给。
在雨水蓄水节点的设点方面，除了房屋屋顶雨水收集，还有建筑物地面等的雨水收集;在市政绿化带用水多的地方也可以就近设置多个雨水蓄水节点。小区景观水同样可以作为有效的水源补充，在循环净化后接入系统的蓄水节点进行利用。另外，附近河流、湖泊、水塘等地表水，城市杂用水，循环冷却水，泳池排放水、景观水等其中的一种或多种，都可以作为本发明系统中对雨水蓄水节点的水源补充。
同时，还可以考虑将城市生活污水处理后的中水也作为一部分的水源补给。生活污水每个小区、办公楼都有，只需要在小区设立一个生活污水处理回用点，就可以不断作为冲厕、绿化使用，可以共用雨水回用系统，可以减少城市自来水厂和城镇污水厂的双重负荷，同时减少城市市政管网的投资建设。
当然，也可以把城市生活污水处理前的污水，通过为本发明的系统同时串联和/或并联部署“污水处理装置的成套设备”，也作为接入蓄水节点的一种水源补给方式，就无需使用生活污水处理后的中水，而是使得本发明的系统可以直接处理城市生活污水。
由于本发明还可以在每个雨水蓄水节点的进出管道上装设计量设备，可以统计整个雨水回用系统的输出量，从而可能实现投资回报率的计算，为海绵城市PPP项目投资雨水处理可调度可计量系统，提供了新的商业模式和可行性，其收益可以类比投资水厂的收益。
