一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井和截流方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井和截流方法，適用于分流制雨水管道的改造，所述截流井包括井體，進(jìn)流管，截流管，水力自動(dòng)控制堰，四塊限位塊，浮筒，扇形擋流側(cè)板，泄流小孔，分隔墻，溢流管，人孔，踏步，堰板軸等;所述截流方法采用所述截流井實(shí)施，下雨時(shí)進(jìn)水管的流量隨著降雨的增大而增大，當(dāng)增大到一定程度，射流外曲線越過(guò)自動(dòng)控制堰，自動(dòng)控制堰由于浮筒浮力作用，堰板打開，進(jìn)流管的水流完全被棄流，直到進(jìn)流管水量幾乎為零，由于泄流孔的泄流作用，浮筒下降，堰板復(fù)位，實(shí)現(xiàn)了后期較干凈的雨水進(jìn)入受納水體。所述截流井完全采用水力控制，無(wú)需其他控制設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單，管理方便。
【專利說(shuō)明】一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井和截流方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雨水排水處理技術(shù)，尤其是涉及一種可以截留初期雨水而完全棄流后期雨水的截留技術(shù)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]由于人類文明的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境的重視程度逐漸增加，城市排水系統(tǒng)也發(fā)生著深刻的變化，合流制管道系統(tǒng)向著截流式合流制系統(tǒng)和分流制系統(tǒng)發(fā)展，分流制系統(tǒng)雨水完全就近排放水體。但是人類的生產(chǎn)、生活使得大量的污染物被排放到環(huán)境當(dāng)中，被雨水沖刷進(jìn)入受納水體，造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染，如果將雨水全部收集進(jìn)入污水廠處理，將會(huì)對(duì)污水廠的穩(wěn)定運(yùn)行造成巨大的沖擊，也會(huì)造成污水廠規(guī)模旱期的嚴(yán)重浪費(fèi)。初期雨水淋洗大氣，并沖刷下墊面的污染物，使得初期雨水徑流中含有大量的有機(jī)物、病原體、油脂、懸浮固體等污染物質(zhì)，因此初期雨水的污染程度較高，往往是雨水徑流中污染最嚴(yán)重的部分，而后期雨水比較干凈，排入水體不會(huì)造成嚴(yán)重的污染。因此如果將初期雨水徑流截留進(jìn)入污水廠進(jìn)行處理再排放，是一種較好的方法。傳統(tǒng)的堰式或者槽堰式截流井由于堰的作用，會(huì)阻礙雨水管中水流的順利排放，槽式、槽堰式、堰式和跳越堰式截流井都存在后期干凈雨水不能實(shí)現(xiàn)棄流等問(wèn)題(前3種還存截流量不穩(wěn)定的問(wèn)題，大水量時(shí)，實(shí)際截流量會(huì)大幅度增加)。此外，傳統(tǒng)的電動(dòng)控制堰板升降來(lái)實(shí)現(xiàn)截流與棄流裝置具有運(yùn)行不夠穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，維護(hù)困難等缺點(diǎn)。
[0004]例如我國(guó)專利號(hào)200910191015.X曾公開的一種初期雨水棄流裝置，其主要由匯水室、棄流隔斷、棄流通水管、水流控制機(jī)構(gòu)、棄流前室、棄流后室、分流溢流堰、分流導(dǎo)流室、延時(shí)自動(dòng)排空機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。該裝置雖然能夠?qū)崿F(xiàn)初期雨水棄流，但裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本昂貴，同時(shí)由于延時(shí)控制室的存在會(huì)造成早期的部分初期雨水殘留在里面進(jìn)而混雜在后期清潔雨水中排出，排水管的設(shè)置會(huì)導(dǎo)致始終會(huì)有部分清潔雨水順排水管進(jìn)入到初期雨水外排管道，故存在分離效果較差，分離不徹底的缺陷。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:怎樣提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)施，成本低廉且分離效果好的水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井和截流方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明中采用了如下的技術(shù)方案:
一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井，包括井體，位于井體側(cè)壁的進(jìn)流管和出流管，其特點(diǎn)在于，所述井體下部還設(shè)置有將進(jìn)流管和出流管隔開的自動(dòng)控制堰，自動(dòng)控制堰沿垂直設(shè)置于進(jìn)流管前下方，自動(dòng)控制堰下部的井壁上和進(jìn)流管同側(cè)設(shè)置有截流管，所述自動(dòng)控制堰上部中間正對(duì)進(jìn)流管位置設(shè)置有缺口，缺口上遠(yuǎn)離進(jìn)流管一側(cè)安裝有和缺口匹配的堰板，堰板下端通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在缺口下表面，堰板上背離進(jìn)流管的側(cè)面還通過(guò)一個(gè)向下彎折的連接桿固定連接有一個(gè)浮筒，浮筒位于一個(gè)由自動(dòng)控制堰和分隔墻圍成的積水空間內(nèi)，所述分隔墻低于自動(dòng)控制堰高度且底部具有水平連通到出流管方向的井體內(nèi)腔空間的泄流孔；所述出流管位于井體內(nèi)腔空間底部位置。
[0008]本方案的截流井能夠用于初期雨水截流使其從截流管流出，后期干凈雨水均通過(guò)出流管流出，實(shí)現(xiàn)了雨水的自動(dòng)控制分離。同時(shí)其結(jié)構(gòu)僅僅由溢流堰、堰板、分隔墻和浮筒等簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)施，成本低廉的特點(diǎn)。
[0009]作為優(yōu)化，所述自動(dòng)控制堰上部缺口兩側(cè)壁上靠近進(jìn)流管方向位置還各設(shè)置有一個(gè)凸起的接流限位塊，接流限位塊用于支撐限位堰板保持為上端向進(jìn)流管方向傾斜的接水狀態(tài)；所述自動(dòng)控制堰上部缺口兩側(cè)壁上靠近出流管方向位置還各設(shè)置有一個(gè)凸起的復(fù)位限位塊，接流限位塊用于堰板復(fù)位時(shí)限位保持為豎直向上的閉合狀態(tài)。
[0010]這樣優(yōu)化后，為堰板的開啟與復(fù)位提供支點(diǎn)，有利于堰板的準(zhǔn)確開閉，并且避免水流沖擊對(duì)堰板的破壞。
[0011]作為優(yōu)化，堰板兩側(cè)沿遠(yuǎn)離進(jìn)流管的方向各固定連接有一上部為弧形邊的扇形擋流側(cè)板。這樣可以防止水力從堰板上重新回流到截流槽中。
[0012]作為優(yōu)化，浮筒的筒體置于堰板的側(cè)面，避免了水流的沖擊破壞。
[0013]本發(fā)明還公開了一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流方法，其特點(diǎn)在于，采用了上述結(jié)構(gòu)的水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井，并使得需要截流的初期雨水從進(jìn)流管進(jìn)入井體內(nèi)腔后，由于水量較小直接落入到進(jìn)流管和自動(dòng)控制堰之間的井體空腔內(nèi)并經(jīng)截流管流到污水處理廠進(jìn)行處理，隨著進(jìn)流管的流量增大，射流外曲線越過(guò)自動(dòng)控制堰板頂部進(jìn)入到自動(dòng)控制堰和分隔墻之間的積水空間內(nèi)，積水空間內(nèi)水位上漲并帶動(dòng)浮筒上浮，進(jìn)而帶動(dòng)堰板上端往進(jìn)流管方向旋轉(zhuǎn)為打開狀態(tài)，堰板打開后靠接流限位塊保持傾斜角度穩(wěn)定使得后期雨水越過(guò)堰板，讓后期干凈的雨水均通過(guò)出流管外排。當(dāng)雨?；蛘邷p小為不適宜直接外排的微雨后，進(jìn)流管水量減小到低于泄流孔流量時(shí)，積水空間內(nèi)的積水通過(guò)分隔墻下方的泄流孔排出，使得浮筒上升帶動(dòng)堰板復(fù)位完成一個(gè)工作周期。
[0014]本發(fā)明中，所述截流井的進(jìn)水管的流量隨著降雨的增大而增大，當(dāng)增大到一定程度，射流外曲線越過(guò)自動(dòng)控制堰，自動(dòng)控制堰由于浮筒浮力作用，堰板打開，進(jìn)流管的水流完全被棄流，直到進(jìn)流管水量幾乎為零，由于泄流孔的泄流作用，浮筒下降，堰板復(fù)位，實(shí)現(xiàn)了后期較干凈的雨水進(jìn)入受納水體。所述截流井完全采用水力控制，無(wú)需其他控制設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單，管理方便。
[0015]本發(fā)明中，進(jìn)流管水流越過(guò)堰板后，堰板與分隔墻中間的區(qū)域積水，堰板在浮筒浮力的頂托作用下向著進(jìn)流管的方向旋轉(zhuǎn)打開，水流完全被棄流。當(dāng)堰板處于完全打開的狀態(tài)時(shí)，進(jìn)流管的射流內(nèi)曲線也會(huì)超越堰頂，所以能夠?qū)崿F(xiàn)后期完全不截流。本發(fā)明完全實(shí)現(xiàn)了水力控制，裝置簡(jiǎn)單，管理方便。本發(fā)明設(shè)置的堰板實(shí)現(xiàn)的是旋轉(zhuǎn)開啟，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。本發(fā)明中，在截流井井體中設(shè)置了分隔墻，墻體中間靠近底部設(shè)置泄流小孔，為浮筒的作用創(chuàng)造了條件。本發(fā)明中在堰板兩邊設(shè)置了 4個(gè)限位塊，為堰板的開啟與復(fù)位提供支點(diǎn)，有利于堰板的準(zhǔn)確開閉，并且避免水流沖擊對(duì)堰板的破壞。本發(fā)明中，堰板關(guān)于進(jìn)流管縱剖面對(duì)稱，兩邊寬度優(yōu)選為超過(guò)管道內(nèi)徑5-10厘米，兩側(cè)加裝擋流側(cè)板，避免了水流從堰板上回到截流槽中。
[0016]本發(fā)明中，堰板的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)作用，一是減少了堰與進(jìn)流管的距離，二是降低了堰口的高度，兩種作用，都有利于水流跳越堰板，實(shí)現(xiàn)棄流。
[0017]本發(fā)明采用的截流井結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，克服了傳統(tǒng)垂直升降式堰板容易出現(xiàn)故障的問(wèn)題
本發(fā)明中泄流小孔優(yōu)選設(shè)置在分隔墻中間靠近底部的位置，其口徑通過(guò)以分隔墻高度作為作用水頭和后期最小控制流量計(jì)算得出，同時(shí)由于水流的沖擊，小孔難于被堵塞。
[0018]綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)⒂晁畯搅髦形廴据^嚴(yán)重的初期雨水截流進(jìn)入污水廠，而后期較干凈的雨水實(shí)現(xiàn)完全棄流，有效地減少了污水廠的建設(shè)規(guī)模和環(huán)境保護(hù)，且運(yùn)行無(wú)能耗，維護(hù)簡(jiǎn)單。同時(shí)，具有截流井結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)施，成本低廉且分離效果好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明截流井的平面示意圖。
[0020]圖2是圖1中B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是圖1中C-C剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖的小水量情況。
[0024]圖6是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖的前期中水量情況。
[0025]圖7是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖的前期較大水量也就是需要控制的流量，浮筒作用前的情況。
[0026]圖8是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖的較大水量，浮筒作用后的情況。
[0027]圖9是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖的后期較小流量情況。
[0028]【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]具體實(shí)施時(shí)，如圖1-圖9所示，一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井，包括井體，位于井體側(cè)壁的進(jìn)流管I和出流管9 (即溢流管)，所述井體下部還設(shè)置有將進(jìn)流管I和出流管9隔開的自動(dòng)控制堰，自動(dòng)控制堰沿垂直設(shè)置于進(jìn)流管I前下方，自動(dòng)控制堰下部的井壁上和進(jìn)流管同側(cè)設(shè)置有截流管2，所述自動(dòng)控制堰上部中間正對(duì)進(jìn)流管位置設(shè)置有缺口，缺口上遠(yuǎn)離進(jìn)流管一側(cè)安裝有和缺口匹配的堰板3，堰板3下端通過(guò)轉(zhuǎn)軸13可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在缺口下表面，堰板3上背離進(jìn)流管I的側(cè)面還通過(guò)一個(gè)向下彎折的連接桿固定連接有一個(gè)浮筒5，浮筒5位于一個(gè)由自動(dòng)控制堰和分隔墻8圍成的積水空間內(nèi)，所述分隔墻8低于自動(dòng)控制堰高度且底部具有水平連通到出流管9方向的井體內(nèi)腔空間的泄流孔7 ;所述出流管9位于井體內(nèi)腔空間底部位置。所述自動(dòng)控制堰上部缺口兩側(cè)壁上靠近進(jìn)流管方向位置還各設(shè)置有一個(gè)凸起的接流限位塊4，接流限位塊4用于支撐限位堰板3保持為上端向進(jìn)流管方向傾斜的接水狀態(tài)；所述自動(dòng)控制堰上部缺口兩側(cè)壁上靠近出流管方向位置還各設(shè)置有一個(gè)凸起的復(fù)位限位塊12，接流限位塊12用于堰板3復(fù)位時(shí)限位保持為豎直向上的閉合狀態(tài)。堰板兩側(cè)沿遠(yuǎn)離進(jìn)流管的方向各固定連接有一上部為弧形邊的扇形擋流側(cè)板
6。圖中標(biāo)號(hào)10為人孔，標(biāo)號(hào)11為踏步梯，以方便人員上下井。
[0031]一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流方法，采用了上述的水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井，并使得需要截流的初期雨水從進(jìn)流管進(jìn)入井體內(nèi)腔后，由于水量較小直接落入到進(jìn)流管和自動(dòng)控制堰之間的井體空腔內(nèi)并經(jīng)截流管流到污水處理廠進(jìn)行處理，隨著進(jìn)流管的流量增大，射流外曲線越過(guò)自動(dòng)控制堰板頂部進(jìn)入到自動(dòng)控制堰和分隔墻之間的積水空間內(nèi)，積水空間內(nèi)水位上漲并帶動(dòng)浮筒上浮，進(jìn)而帶動(dòng)堰板上端往進(jìn)流管方向旋轉(zhuǎn)為打開狀態(tài)，堰板打開后靠接流限位塊保持傾斜角度穩(wěn)定使得后期雨水越過(guò)堰板，讓后期干凈的雨水均通過(guò)出流管外排。
[0032]具體地說(shuō)，降雨事件發(fā)生后，下墊面雨水匯集進(jìn)入分流制的雨水管網(wǎng)系統(tǒng)中，通過(guò)管道輸送至截流井處，根據(jù)水量的變化，水量較大時(shí)，堰板實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開啟棄流，降雨結(jié)束后并且管內(nèi)徑流消失后，堰板復(fù)位，進(jìn)入下一場(chǎng)降雨事件的待機(jī)狀態(tài)。
[0033]如圖5和圖6，進(jìn)流管的流量小于需要截流的流量，射流外曲線在堰板截流范圍之內(nèi)，堰板會(huì)處于豎直狀態(tài)，水量完全進(jìn)入截流管，輸送至下游處理廠或者調(diào)蓄池中。
[0034]如圖7所示，進(jìn)流管的流量較大，射流曲線部分越過(guò)了堰板頂，落到堰板和分隔墻中間的區(qū)域，由于泄流孔泄流量小于進(jìn)入的流量，堰板和分隔墻中間的區(qū)域積水，水位上升，推動(dòng)浮筒作用于堰板，堰板開啟(如圖8)，進(jìn)流管的流量全部越過(guò)堰板棄流。由于開啟后的堰板能夠使得射流內(nèi)曲線越過(guò)堰板，所以，后期只要有流量(如圖9)，浮筒就會(huì)產(chǎn)生作用，堰板就會(huì)處于開啟狀態(tài)，作用結(jié)果是后期較干凈的雨水全部溢流。
[0035]一場(chǎng)降雨產(chǎn)生的徑流停止后，泄流孔會(huì)慢慢將堰板與分隔墻中間部分的水泄掉，浮筒下降，堰板隨著浮筒復(fù)位回到圖4所示狀態(tài)，一個(gè)工作周期完畢，進(jìn)入下一個(gè)周期的待機(jī)狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井，包括井體，位于井體側(cè)壁的進(jìn)流管和出流管，其特征在于，所述井體下部還設(shè)置有將進(jìn)流管和出流管隔開的自動(dòng)控制堰，自動(dòng)控制堰沿垂直設(shè)置于進(jìn)流管前下方，自動(dòng)控制堰下部的井壁上和進(jìn)流管同側(cè)設(shè)置有截流管，所述自動(dòng)控制堰上部中間正對(duì)進(jìn)流管位置設(shè)置有缺口，缺口上遠(yuǎn)離進(jìn)流管一側(cè)安裝有和缺口匹配的堰板，堰板下端通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在缺口下表面，堰板上背離進(jìn)流管的側(cè)面還通過(guò)一個(gè)向下彎折的連接桿固定連接有一個(gè)浮筒，浮筒位于一個(gè)由自動(dòng)控制堰和分隔墻圍成的積水空間內(nèi)，所述分隔墻低于自動(dòng)控制堰高度且底部具有水平連通到出流管方向的井體內(nèi)腔空間的泄流孔；所述出流管位于井體內(nèi)腔空間底部位置。
2.如權(quán)利要求1所述的水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井，其特征在于，所述自動(dòng)控制堰上部缺口兩側(cè)壁上靠近進(jìn)流管方向位置還各設(shè)置有一個(gè)凸起的接流限位塊，接流限位塊用于支撐限位堰板保持為上端向進(jìn)流管方向傾斜的接水狀態(tài)；所述自動(dòng)控制堰上部缺口兩側(cè)壁上靠近出流管方向位置還各設(shè)置有一個(gè)凸起的復(fù)位限位塊，接流限位塊用于堰板復(fù)位時(shí)限位保持為豎直向上的閉合狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井，其特征在于，堰板兩側(cè)沿遠(yuǎn)離進(jìn)流管的方向各固定連接有一上部為弧形邊的扇形擋流側(cè)板。
4.一種水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流方法，其特征在于，采用了如權(quán)利要求3所述的水力自動(dòng)控制的跳越堰初期雨水截流井，并使得需要截流的初期雨水從進(jìn)流管進(jìn)入井體內(nèi)腔后，由于水量較小直接落入到進(jìn)流管和自動(dòng)控制堰之間的井體空腔內(nèi)并經(jīng)截流管流到污水處理廠進(jìn)行處理，隨著進(jìn)流管的流量增大，射流外曲線越過(guò)自動(dòng)控制堰板頂部進(jìn)入到自動(dòng)控制堰和分隔墻之間的積水空間內(nèi)，積水空間內(nèi)水位上漲并帶動(dòng)浮筒上浮，進(jìn)而帶動(dòng)堰板上端往進(jìn)流管方向旋轉(zhuǎn)為打開狀態(tài)，堰板打開后靠接流限位塊保持傾斜角度穩(wěn)定使得后期雨水越過(guò)堰板，讓后期干凈的雨水均通過(guò)出流管外排。
【文檔編號(hào)】E03F5/00GK103590484SQ201310584247
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】付國(guó)楷, 陳水平, 張夢(mèng)玲, 吳越, 陸頌, 徐官安, 雷莉 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)