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雨水收集建筑工程中的pp塑料組合模塊水池全面詳細技術分析
雨水收集建筑工程中的pp塑料組合模塊水池全面詳細技術分析
- 作者：深圳市海綿雨水利用科技有限公司
- 來源：www.hr7k.com
- 發布時間：2019-09-26 00:00
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雨水收集方式有許多種形式，例如屋頂集水、地面徑流集水、截水網等。其收集的效率會隨著收集面材質、氣象條件（日照、溫濕度等）以及降雨時間的長短等因素而有所差異。建筑工程中的雨水收集有三種方式：建筑屋頂硬化，雨水應該集中引入綠地、透水路面，或引入儲水設施蓄存；地面硬化的庭院、廣場、人行道等，選用透水材料鋪裝或建設匯流設施，將雨水引入透水區域或儲水設施中，地面是城市主干道等基礎設施。應該結合沿線綠化灌溉建設雨水利用設施。
由于降水是隨機事件，往往難以與用水同步，需要將來自不同面積上的降水徑流通過一定的傳輸和儲存設施滯貯備用。降水徑流貯存的形式多種多樣，傳統的有混凝土蓄水池和玻璃蓄水池，這幾年又新推出了PP塑料模塊蓄水池。
一、PP雨水蓄水模塊和前兩者相比，有以下的優點：
1、蓄水模塊不受地形限制、高度、形狀都可以自由布置。
2、蓄水模塊施工工期短，節約了寶貴的建設時間。
3、蓄水模塊采用的PP（聚丙烯）材質完全符合環保要求，且可以100％回收利用。
鑒于以上的優勢，蓄水模塊可以在絕大多數情況下取代混凝土地下蓄水池。只有在以下一些特殊環境，蓄水模塊使用受到限制的情況下，應考慮使用混凝土地下蓄水池或地下室（地下機房）內設置蓄水箱（混凝土、玻璃鋼或不銹鋼材質）。
以下情況不建議使用蓄水模塊
1. 蓄水模塊施工完畢后，上方覆土應控制在1.5~2.5米之間，當蓄水模塊上方覆土大于3米時需采取特殊加固措施，覆土大于3.5米。
2. 土深小于2米時，如地下室頂板上方。
3. 消防通道或消防登高場地下安排的雨水蓄水池，因蓄水模塊上方靜載荷通常不應大于30噸/平方米。
雨水收集處理系統的進場安裝時間
對于從未實施過雨水收集處理系統的業主及施工單位來說，何時開始雨水收集處理系統基礎的開挖，何時安排設備的進場，都需要結合項目實際情況來確定的。為減少因現場變更因素導致的設計參數與現場情況不符造成的返工，雨水收集處理的前期土建準備工作應當現場外線施工（雨污水管線）同步或稍晚進行是比較合適的。
前期土建準備工作不能過早進行的原因
首先，由于雨水排水系統是重力流排水系統，因此雨水收集處理系統的標高對于整個系統的順利運行具有決定性的作用。在現場實際施工中，雨水管道標高進行調整的情況經常出現，因此雨水收集處理系統的前期土建工作應當在室外雨水管網完成后（或基本完成后）進行。其次，伴隨著現場室外管線施工，大量的開挖及回填工作會全面展開，大型工程機械的使用在所難免。由于雨水收集模塊的抗壓強度有所限制，過早安裝完畢的雨水收集回用系統會面臨成品保護問題。由于雨水收集系統工程本身工期較短的特性，（指使用PP雨水收集模塊，非地下鋼筋混凝土蓄水池），它與現場外線施工（雨污水管線）同步或稍晚進行是比較合適的。
二、工藝流程
注：雨水處理及回用系統、清水池、變頻供水泵組及加藥系統組成地埋式一體化雨水處理及回用系統。
雨水降落到硬化面后，一部分通過地面下滲補充地下水，不能下滲或來不及下滲的雨水通過屋面與地面匯流進入雨水管道，經雨水匯總管流進地埋式成品截污棄流裝置，棄流后的雨水重力自流進雨水收集池，雨水收集池里的水經雨水處理系統處理后回用于綠化灌溉等用水點。
三、雨水收集系統各組分
（1）地埋式成品截污棄流裝置
初期的雨水（前3毫米或者5分鐘的降雨量）一般污染嚴重，流量也比較小，首先進入截污裝置后，裝置中的濾網將對于水中的較大雜質進行截留，在流經雨水初期過濾棄流裝置時,因重力的作用，將首先通過低位敞口的排污管排放掉，在雨量增大后，浮球在水流壓力的作用下將排污管關閉，雨水將被迫流向出水管。雨停后，隨著裝置中儲存的雨水的減少，浮球將自動復位，從而完成棄流效果。在出水管上設置了不銹鋼過濾網，可以對雨水進行預過濾，過濾留下的污物將在下次降雨時通過排污管沖走，從而實現棄流，過濾、自動排污等多種功能。
（2）雨水PP模塊收集系統
雨水PP模塊適用于雨水的過濾凈化、回滲、收集、再循環利用等系統，主要由再生的聚丙烯制成，單個模塊為長、寬各50厘米，高40厘米的立方體，結構簡易輕便，模塊式設計可按工程設計需要任意組合，產品均經過嚴格的測試，具有很高的承載能力，目前已廣泛應用到建筑領域、景觀、園林、排水渠等雨水利用系統中。
雨水PP模塊通過模塊組合，可以在地下快速搭建不同大小的雨水蓄水池。模塊式蓄水池相比混凝土池具有施工周期短、安裝方便、組合靈活、使用壽命更長的特點。模塊結構在完成蓄水的同時，形成穩定的獨特結構空間，具有很強的承壓能力，所以水池上面可以作為停車場、綠地等，模塊可以組合成快速排水通道，實現廣場、道路排水的目的。
（3）地埋式一體化雨水處理及回用系統
設備機房：內部放置控制柜（或應甲方要求獨立移至地上）、加藥裝置、變頻穩壓供水機組、多介質凈化處理裝置、循環水泵及相關處理設備。
多介質雨水凈化處理裝置：將雨水模塊儲存的水經管道提升至多介質雨水凈化處理裝置，從而將水中較小顆粒或漂浮物等雜質截留，多介質雨水凈化處理層中的介質為石英砂及磁鐵礦石等。若水質較差、易產生異味，也可增加適量的活性炭。多介質凈化處理裝置反沖洗的污水直接排入市政污水管網。多介質雨水凈化處理裝置安裝于設備間內，便于操作。
清水池：用來儲存處理后的達標水，需回用水時，用變頻穩壓供水機組提升綠化澆灌和停車庫地面沖洗等用水點。
變頻穩壓供水泵組：處理后的清水進入綠化澆灌管網后，并不是持續穩定地出水，而是間歇式、流量不同的使用工況。傳統泵組在水量過多、滿管的情況下運作，會極大地損害水泵電機，并縮短使用壽命，還費電。采用變頻穩壓供水泵組后，可根據管線內壓力來調節電機供電頻率，繼而調節電機轉速，達到調節水量及壓力的作用，可保證水泵在最優工況下運行，并且能節電。
塑料模塊組合水池的開發成功，是給水排水領域的一項重大革新，它與鋼筋混凝土水池的最大區別是：使用了一種用于搭建儲水池的塑料模塊，塑料模塊通過連接件組裝在一起，構成水池骨架，周邊采用不同的土工材料包覆，分別做成普通儲水池或滲透式儲水池。
四、塑料模塊組合水池構成與運行
4.1水池構成
塑料模塊組合水池由水池池體和附件組成，附件主要包括進水井、出水井、鼓風通氣系統。
塑料模塊通過連接卡連接在一起，組成水池骨架。在水池骨架的外圍包覆不透水的土工膜構成儲水池，包覆透水土工布構成入滲池。
進水井做成沉沙井型，水池進水管從水池進入池體，管口設截污罩。
鼓風通氣系統用于水質保潔，講氣管從水池側面下部進入。
透氣帽設于水池頂部。水池的構成詳見圖1.
工藝流程
在圖1中，收集的雨水，用雨水管送入水池進水沉沙井，在沉沙井中，雨水中大顆粒的泥沙沉積下來。進水沉沙井用水池進水管與塑料模塊組合水池池體相連，水池進水管裝有進水三通，水池充滿后多余的雨水從溢流管溢出。儲水用塑料模塊組合水池向用戶供水時，啟動設于水池出水井內的供水泵打開壓力供水管上的閥門，此時，水池排污管的排污閥關閉。當塑料模塊組合水池配成滲透水池使用時，一場降雨過后，流入水池內的雨水，透過包裹在水池側面的透水土工布及水池側面填砂層向土壤中滲透，涵養地下水。水池出水管在水池出水井內的閥門平時開打，檢修供水泵或清理出水井時關閉，防止水池內雨水涌入井內。水池內部清洗時，開啟空氣壓縮機向壓縮空氣管爆氣系統供氣，沖起池底的沉泥，泥渣水由水池出水管匯入出水井內，開啟水池出水井內的供水泵，打開水池排污管上的排污閥將泥渣水排出，此時水池供水管關閉。低位通氣帽、高位通氣帽有利于水池水面上部空間的空氣流動，防止水池水質惡化。水池頂板的鋪砂層用于維持土工布的土工性能，水池底面的找平砂層用于保證水池池體均勻受力。水池基礎層土壤素土夯實是按工程需要而定的通用措施。
五、塑料模塊組合水池受力分析計算
應用于工程中的塑料模塊組合水池應能承受可能遇到的受力情況，安全可靠。僅示一列。
1. 水池頂部豎向壓力標準值的計算
圖為水池的動荷載示意圖
（1）計算條件：
按汽10重車后排雙輪綜合影響傳遞到水池頂部考慮：
水池覆土深度2.5m
汽10外形尺寸7x2.5m
汽10主車總壓力100kN，前軸壓力30kN，后軸壓力70kN。
汽10重車總壓力150kN，前軸壓力50kN，后軸壓力100kN
汽10軸距4m，輪距1.8m
汽10前輪著地分布寬度0.25m，后輪著地分布長度0.2m。
汽10后輪著地分布寬度0.50m，后輪著地分布長度0.2m
（2）水池頂部輪壓標準值按下式計算：
將相應的參數帶入公示有：
作用在水池上的側向上壓力的計算
埋設在地下水位以下的水池，作用在水池上的側向土壓力為主動土壓力與地下水靜水壓力之和，此時，作用在水池上的側向土壓力按下式的計算：
六、塑料模塊結構設計
1. 塑料模塊的基本結構
根據塑料模塊水池的受力分析及實際應用情況，將儲水池用塑料模塊設計為長方體性，外形尺寸1000x500x400（mm），模塊的兩端留有進水管接口。考慮到塑料模塊制作方便，將塑料模塊設計成結構相同的上、下兩個單體，塑料模塊是由這兩個單體對扣而成，內部為鏤空形狀，空隙率達到95％。模塊四周留有透水條縫，從而保證了水在模塊之間可以自由流動。材質為聚丙烯（PP），塑料模塊結構見下圖。
結論與討論
1. 塑料模塊組合水池，水池材質與結構的革命性變革，使水池的功能和施工方式有了根本改變，形成了普通儲水池及滲透式儲水池兩種基本池型，表面水池已從單一的貯水功能擴展到帶有了雨水利用入滲功能。水池骨架的基本單元塑料模塊，在工廠開模批量生產，摒棄了水泥、粘土磚大量耗能的生產工藝，符合國家節能、低碳、環保的理念，節省了大量的土地資源；塑料模塊拼裝方便，組合水池的施工工序大為簡化，施工周期約比鋼筋混凝土水池縮短半月以上，塑料模塊表面光滑，不易結垢，儲水環境良好，特別是在水池拆除塑料模塊可以回收利用或異地再建，避免建筑垃圾污染環境。
2. 塑料模塊組合水池沉泥的清理是業界關注的問題。本文所述的塑料模塊組合水池，采用箱筐式模塊，在模塊組成的骨架層與水池底板間留有10cm的集泥區，集泥區設壓縮空氣管及吸泥管系。吸泥時水池宜在低水位，用壓縮空氣把積泥翻起，開泵將泥水從水池排出。
3. 塑料模塊的承力計算與實測結構的分析：塑料模塊抗壓承載強度為542000N/m²，約為水池頂部豎向壓力標準值的9.7倍。由于考慮到聚丙烯塑料低溫時變脆，耐老化性差等一些特性以及塑料模塊在長時間荷重下的變形蠕變特性，取比較大的安全系數是必要的。
4. 建議的塑料模塊組合水池安裝要求：水池的平面外形宜為I、L、F等形式；單體水池最大容積在500m³以內，水池頂覆土為1.0~1.5m，池底最大深度為4.5m（含覆土），水池的地基應按工程所在地的地址情況決定。
深圳市海綿雨水利用科技有限公司近年來成功研發出雨水收集系統，為節約水資源、緩解我國的缺水問題提供了全方位的解決方案。打造綠色、宜居、資源化的前瞻水環境
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