本實(shí)用新型涉及屋面雨水源頭減排與控制利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)與綠色屋頂智能灌溉系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，原本具有涵養(yǎng)水源功能的綠地、濕地、溝渠等區(qū)域大部分演化為硬化地面，致使城市在面臨強(qiáng)降雨時(shí)僅能依靠市政管網(wǎng)排水。近幾年，每逢雨季，各地城市輪番上演“城市看?！钡木跋?，造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害和人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，而暴雨過后卻又陷入干燥缺水的窘境，熱島效應(yīng)顯著。城市內(nèi)澇與水資源短缺的矛盾折射出城鎮(zhèn)化與自然的不和諧?；诰S持場(chǎng)地開發(fā)前后水文特征影響最小的低影響開發(fā)模式已經(jīng)成為新型城鎮(zhèn)化和生態(tài)文明建設(shè)的重要規(guī)劃理念與方法，城市建筑樓頂綠化改造適時(shí)興起。當(dāng)前在城市建筑樓頂平臺(tái)建造的植物培育陽光房不僅能夠拓展綠化空間，改善生態(tài)環(huán)境、美化城市景觀，還可以發(fā)揮隔熱作用，降低建筑能耗。通過屋面雨水滯留與雨水收集利用不僅能夠滿足綠色屋頂植物灌溉需水要求，而且能夠?qū)崿F(xiàn)雨水源頭減排與控制，減輕城市雨洪災(zāi)害，提高雨水資源的利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：為了克服城市開發(fā)建設(shè)過程中雨水減排措施未能充分發(fā)揮屋面雨水源頭“滯、蓄、凈、用”等缺陷，減輕屋面徑流污染負(fù)荷，控制城市雨水徑流峰值，同時(shí)，增加城市綠化面積，保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境，本實(shí)用新型提供一種屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)與綠色屋頂智能灌溉系統(tǒng)。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的一種屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)與綠色屋頂智能灌溉系統(tǒng)，包括雨水收集滯留系統(tǒng)、綠色屋頂灌溉系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)。

所述雨水收集滯留系統(tǒng)包括若干的拱形集雨板、集水槽、拱形蓋、儲(chǔ)水箱、連通管A、連通管B以及水位傳感器A、水位傳感器B、引水管、電動(dòng)閥門和溢流管。拱形集雨板左右兩側(cè)靠近拱腳的位置設(shè)有兩個(gè)分流口，分流口設(shè)有上邊沿、下邊沿、上導(dǎo)墻和下導(dǎo)墻，上邊沿和下邊沿分別位于分流口的上下兩側(cè)，上導(dǎo)墻和下導(dǎo)墻連接，上導(dǎo)墻與上邊沿連接，下導(dǎo)墻與下邊沿連接，拱形集雨板的拱腳與集水槽側(cè)壁頂端平滑連接。拱形蓋位于集水槽正上方，儲(chǔ)水箱位于分流口正下方，所有的集水槽之間通過連通管A相連通，連通管A位于集水槽底部，所有的儲(chǔ)水箱之間通過連通管B相連通，連通管B位于儲(chǔ)水箱底部。水位傳感器A安置在某一個(gè)集水槽內(nèi)，水位傳感器B安置在某一個(gè)儲(chǔ)水箱內(nèi)，引水管上端與該集水槽側(cè)面中下部連接。引水管下端連接室內(nèi)用水管，電動(dòng)閥門安裝在引水管上。溢流管上端與某一個(gè)集水槽頂部連接，溢流管下端連接建筑物的雨水管；

所述綠色屋頂灌溉系統(tǒng)包括太陽能電池板、浮球液位開關(guān)、潛水泵A、儲(chǔ)水箱、供水管、支架、滴灌管、土壤濕度傳感器和潛水泵B。太陽能電池板提供所述綠色屋頂灌溉系統(tǒng)和所述智能控制系統(tǒng)所需電能。浮球液位開關(guān)固定在儲(chǔ)水箱內(nèi)側(cè)壁。潛水泵A安裝于某一個(gè)儲(chǔ)水箱底部，潛水泵A出水口與供水管相連。儲(chǔ)水箱上部正對(duì)分流口。供水管固定在支架上，滴灌管與供水管連通并均勻分布在綠色植被的上方，土壤濕度傳感器埋藏在綠色植被生長的土壤中，潛水泵B安裝于某一個(gè)集水槽底部。

所述智能控制系統(tǒng)包括RS485智能信號(hào)調(diào)理器、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器、C8051F系列單片機(jī)和D/A信號(hào)轉(zhuǎn)換器。智能控制系統(tǒng)均集成在控制箱中，控制箱固定在集水槽的外側(cè)壁，RS485智能信號(hào)調(diào)理器輸入端與水位傳感器A、水位傳感器B和土壤濕度傳感器通過專用線路相連接，RS485智能信號(hào)調(diào)理器輸出端與A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器通過專用線路相連接，A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器把檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成C8051F系列單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，C8051F系列單片機(jī)根據(jù)已建立的函數(shù)模型輸出脈沖信號(hào)，輸出結(jié)果通過D/A信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)來控制電動(dòng)閥門、潛水泵A和潛水泵B執(zhí)行相應(yīng)的開關(guān)任務(wù)。

在本實(shí)用新型中，所述的拱形集雨板的橫截面為三心拱，拱形集雨板以鋼結(jié)構(gòu)為基本骨架，并配合隔熱斷橋型材和中空夾膠玻璃搭建而成，隔熱斷橋型材的上下表面為鋁材、中間為塑料型材隔熱腔體；所述的拱形集雨板和所述的綠色屋頂灌溉系統(tǒng)構(gòu)成植物培育陽光房，拱形集雨板為植物培育陽光房頂部結(jié)構(gòu)層。

在本實(shí)用新型中，所述的分流口為豎直窄縫結(jié)構(gòu)，窄縫進(jìn)口的上邊沿高于下邊沿，窄縫進(jìn)口的上邊沿布置著挑流鼻坎，窄縫出口正對(duì)儲(chǔ)水箱頂部進(jìn)口。

在本實(shí)用新型中，所述的拱形蓋沿著集水槽方向布置，拱形蓋通過“人”字形支撐組件固定，拱形蓋的寬度大于相鄰拱形集雨板的相鄰分流口間距。

在本實(shí)用新型中，所述的集水槽的四周側(cè)面與底面之間設(shè)有直角加強(qiáng)筋，集水槽長側(cè)面頂端與拱形集雨板的拱腳平滑連接，集水槽承受的拱腳壓力傳遞到集水槽底，通過增加接觸面積減小局部大壓強(qiáng)對(duì)屋頂?shù)钠茐?；所有的集水槽通過連通管A相連通，其中，有一個(gè)集水槽上部連接著預(yù)防強(qiáng)降雨的溢流管。

在本實(shí)用新型中，所述的浮球液位開關(guān)和所述的潛水泵A分別安裝在相鄰的兩個(gè)儲(chǔ)水箱內(nèi)部，所述的潛水泵B安裝在某一個(gè)集水槽內(nèi)；所述的浮球液位開關(guān)的重錘下端設(shè)有一個(gè)橡膠卡箍，防止重錘在熱脹冷縮或雨水沖擊情況下出現(xiàn)自然下滑而影響浮球的活動(dòng)幅度。

在本實(shí)用新型中，所述的土壤濕度傳感器采用能夠調(diào)節(jié)濕度閾值的傳感器，增加對(duì)不同植被所需水分的適應(yīng)性。

作為優(yōu)選，所述的拱形集雨板構(gòu)成植物培育陽光房的頂部結(jié)構(gòu)層。

作為優(yōu)選，所述的拱形蓋的寬度大于相鄰拱形集雨板的相鄰分流口間距。

作為優(yōu)選，所述的儲(chǔ)水箱位于分流口正下方，所有的儲(chǔ)水箱通過連通管B相連通。

作為優(yōu)選，所述的浮球液位開關(guān)和所述的潛水泵A分別安裝在相鄰的兩個(gè)儲(chǔ)水箱內(nèi)部，所述的潛水泵B安裝在某一個(gè)集水槽內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述的土壤濕度傳感器采用可更改濕度閾值的傳感器，增加對(duì)不同植被所需水分的適應(yīng)性。

有益效果：本實(shí)用新型的屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)與綠色屋頂智能灌溉系統(tǒng)，具有以下有益效果：

(1)本實(shí)用新型中的包括拱形集雨板在內(nèi)的植物培育陽光房以鋼結(jié)構(gòu)為基本骨架，配合隔熱斷橋型材和中空夾膠玻璃搭建而成，隔熱斷橋型材的上下表面為鋁材、中間為塑料型材隔熱腔體，強(qiáng)度高、保溫隔熱性好，耐大氣腐蝕性好，使用壽命長，能夠提供適宜植物生長的室內(nèi)環(huán)境，滿足植物培育陽光房的建設(shè)要求。

(2)本實(shí)用新型中的屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)與單拱結(jié)構(gòu)相比，對(duì)于相同面積的屋面，連拱結(jié)構(gòu)能夠分散拱腳的應(yīng)力，有利于保護(hù)屋面；所述的拱形集雨板之間通過集水槽相連形成整體的連拱結(jié)構(gòu)，拱形集雨板之間相互牽制，有利于提高了屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)的安全性。

(3)本實(shí)用新型中的拱形集雨板為連拱形設(shè)計(jì)，拱形集雨板橫截面型為三心拱，該結(jié)構(gòu)通過減小拱形中間弧段的彎矩，使壓應(yīng)力分布趨于均勻，改善拱腳與兩側(cè)集水槽的連接條件，提高整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

(4)本實(shí)用新型中的分流口為豎直窄縫結(jié)構(gòu)，窄縫進(jìn)口的上邊沿高于下邊沿，窄縫進(jìn)口的上邊沿布置著挑流鼻坎，窄縫出口正對(duì)儲(chǔ)水箱頂部進(jìn)口，當(dāng)初期降雨雨量較小時(shí)，雨水經(jīng)分流口流進(jìn)儲(chǔ)水箱，收集初期雜質(zhì)較多的雨水，減少徑流污染；當(dāng)中后期降雨雨量較大時(shí)，雨水在慣性作用下通過挑流鼻坎沖向下邊沿，巧妙地實(shí)現(xiàn)初期雨水和中后期雨水的分離、分流，有利于集水槽收集到較為干凈的中后期雨水。

(5)本實(shí)用新型中的拱形蓋沿著集水槽方向布置，拱形蓋通過“人”字形支撐組件固定，拱形蓋的寬度大于相鄰拱形集雨板之間相鄰的分流口間距，該結(jié)構(gòu)避免初期雜質(zhì)較多的雨水進(jìn)入集水箱。有效地將拱形蓋上聚集的雨水引至分流口窄縫進(jìn)口的上邊沿之上，實(shí)現(xiàn)全部雨水通過分流口分流，保障集水槽中雨水水質(zhì)，同時(shí)，拱形蓋能夠保護(hù)集水槽中收集的雨水免受外界雜質(zhì)的污染，使得進(jìn)入引水管或通過溢流管進(jìn)入外用落水管中的水質(zhì)較為潔凈。

(6)本實(shí)用新型中的集水槽頂端與拱形集雨板拱腳平滑連接，集水槽能夠承受來自拱腳的壓力，并將壓力傳遞至集水槽底部，通過增加接觸面積來降低局部大壓強(qiáng)對(duì)屋面結(jié)構(gòu)的破壞。

(7)本實(shí)用新型中布設(shè)于植物培育陽光房底部的連通管A連接所有集水槽，保證各個(gè)集水槽水位一致，避免因側(cè)壁受力不均造成植物培育陽光房的結(jié)構(gòu)破壞。

(8)本實(shí)用新型中的土壤濕度傳感器采用可更改濕度閾值的傳感器，增加對(duì)不同植被所需水分的適應(yīng)性。

(9)本實(shí)用新型中的太陽能電池板把光能轉(zhuǎn)化成電能，供智能灌溉系統(tǒng)使用，該過程既節(jié)約了能源，又實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)與綠色屋頂智能灌溉系統(tǒng)的示意圖；

圖2是圖1中的屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3是圖1中某一個(gè)拱形集雨板及其下部結(jié)構(gòu)和相鄰拱形蓋、集水槽的示意圖

圖4是圖1中分流口的示意圖；

圖5是圖1中控制箱的示意圖。

10-拱形集雨板；11-分流口；111-上邊沿；112-下邊沿；113-上導(dǎo)墻；114-下導(dǎo)墻；12-集水槽；13-連通管A；14-連通管B；15-拱形蓋；161-水位傳感器A；162-水位傳感器B；17-引水管；18-電動(dòng)閥門；19-溢流管；20-太陽能電池板，21-浮球液位開關(guān)；22-潛水泵A；23-儲(chǔ)水箱；24-綠色植被；25-供水管；26-支架；27-滴灌管；28-土壤濕度傳感器；29-潛水泵B；30-控制箱；31-RS485智能信號(hào)調(diào)理器；32-A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器；33-C8051F系列單片機(jī)；34-D/A信號(hào)轉(zhuǎn)換器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。

如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型的屋面雨水滯留連拱結(jié)構(gòu)與綠色屋頂智能灌溉系統(tǒng)，包括雨水收集滯留系統(tǒng)、綠色屋頂灌溉系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)。

其中，雨水收集滯留系統(tǒng)包括若干的拱形集雨板10、集水槽12、拱形蓋15、儲(chǔ)水箱23、連通管A13、連通管B14以及水位傳感器A161、水位傳感器B162、引水管17、電動(dòng)閥門18和溢流管19。拱形集雨板10的橫截面為三心拱，拱形集雨板10以鋼結(jié)構(gòu)為基本骨架，并配合隔熱斷橋型材和中空夾膠玻璃搭建而成，隔熱斷橋型材的上下表面為鋁材、中間為塑料型材隔熱腔體；拱形集雨板10左右兩側(cè)靠近拱腳的位置設(shè)有兩個(gè)分流口11，分流口11設(shè)有上邊沿111、下邊沿112、上導(dǎo)墻113和下導(dǎo)墻114，上邊沿111和下邊沿112分別位于分流口11的上下兩側(cè)，上導(dǎo)墻113和下導(dǎo)墻114連接，上導(dǎo)墻113與上邊沿111連接，下導(dǎo)墻114與下邊沿112連接，拱形集雨板10的拱腳與集水槽12側(cè)壁頂端平滑連接。拱形蓋15位于集水槽12正上方。儲(chǔ)水箱23位于分流口11正下方，所有的集水槽12之間通過連通管A13相連通，連通管A13位于集水槽12底部，所有的儲(chǔ)水箱23之間通過連通管B14相連通，連通管B14位于儲(chǔ)水箱23底部。水位傳感器A161安置在某一個(gè)集水槽12內(nèi)，水位傳感器B162安置在某一個(gè)儲(chǔ)水箱23內(nèi)，引水管17上端與該集水槽12側(cè)面中下部連接，引水管17下端連接室內(nèi)用水管。電動(dòng)閥門18安裝在引水管17上。溢流管19上端與某一個(gè)集水槽12頂部連接，溢流管19下端連接建筑物的雨水管。

綠色屋頂灌溉系統(tǒng)包括太陽能電池板20、浮球液位開關(guān)21、潛水泵A22、儲(chǔ)水箱23、供水管25、支架26、滴灌管27、土壤濕度傳感器28和潛水泵B29。太陽能電池板20提供綠色屋頂灌溉系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)所需電能。浮球液位開關(guān)21固定在儲(chǔ)水箱23內(nèi)側(cè)壁。潛水泵A22安裝于某一個(gè)儲(chǔ)水箱23底部，潛水泵A22出水口與供水管25相連。儲(chǔ)水箱23上部正對(duì)分流口11，供水管25固定在支架26上。滴灌管27與供水管25連通并均勻分布在綠色植被24的上方。土壤濕度傳感器28埋藏在綠色植被24生長的土壤中，潛水泵B29安裝于某一個(gè)集水槽12底部。

智能控制系統(tǒng)包括RS485智能信號(hào)調(diào)理器31、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器32、C8051F系列單片機(jī)33和D/A信號(hào)轉(zhuǎn)換器34。智能控制系統(tǒng)均集成在控制箱30中，控制箱30固定在集水槽12的外側(cè)壁，RS485智能信號(hào)調(diào)理器31輸入端與水位傳感器A161、水位傳感器B162和土壤濕度傳感器28通過專用線路相連接，RS485智能信號(hào)調(diào)理器31輸出端與A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器32通過專用線路相連接，A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器32把檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成C8051F系列單片機(jī)33能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，C8051F系列單片機(jī)33根據(jù)已建立的函數(shù)模型輸出脈沖信號(hào)，輸出結(jié)果通過D/A信號(hào)轉(zhuǎn)換器34轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)來控制電動(dòng)閥門18、潛水泵A22和潛水泵B29執(zhí)行相應(yīng)的開關(guān)任務(wù)。

本實(shí)施例中，分流口11為豎直窄縫結(jié)構(gòu)，窄縫長度為拱形集雨板10寬度的9/10，窄縫寬度為4cm，窄縫進(jìn)口的上邊沿111高于下邊沿112約3cm，窄縫進(jìn)口的上邊沿111布置著寬度為2.5cm、挑角為30°的挑流鼻坎，窄縫出口正對(duì)儲(chǔ)水箱23頂部進(jìn)口。

本實(shí)施例中，拱形蓋15沿著集水槽12方向布置，拱形蓋15通過“人”字形支撐組件固定，拱形蓋15的寬度大于相鄰拱形集雨板10的相鄰分流口11間距。

本實(shí)施例中，集水槽12的四周側(cè)面與底面之間設(shè)有直角加強(qiáng)筋，集水槽12長側(cè)面頂端與拱形集雨板10的拱腳平滑連接，集水槽12承受的拱腳壓力傳遞到集水槽12底，通過增加接觸面積減小局部大壓強(qiáng)對(duì)屋頂?shù)钠茐?；所有的集水?2通過連通管A13相連通，其中，有一個(gè)集水槽12上部連接著預(yù)防強(qiáng)降雨的溢流管19。

本實(shí)施例中，浮球液位開關(guān)21和潛水泵A22分別安裝在相鄰的兩個(gè)儲(chǔ)水箱23內(nèi)部，潛水泵B29安裝在某一個(gè)集水槽12內(nèi)；浮球液位開關(guān)21的重錘下端設(shè)有一個(gè)橡膠卡箍，防止重錘在熱脹冷縮或雨水沖擊情況下出現(xiàn)自然下滑而影響浮球的活動(dòng)幅度。

本實(shí)施例中，水位傳感器A161和潛水泵B29安裝在最左端的集水槽12內(nèi)，控制箱30和引水管17安裝在最左端的集水槽12外壁，太陽能電池板20傾斜安裝在控制箱30和集水槽12之間。溢流管19安裝在最右端的集水槽12外壁上部。

本實(shí)施例中，土壤濕度傳感器28采用可更改濕度閾值的傳感器，增加對(duì)不同植被所需水分的適應(yīng)性。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。