本發(fā)明涉及一種擋潮、防堵、檢修便捷、可沖砂清淤的干溝式截流系統(tǒng)及方法，尤其是分流制排水體系末端收集治理的截流系統(tǒng)，屬于市政公共設(shè)施領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

中國城市排水系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的建設(shè)，目前多數(shù)城市已形成了較為完善的分流制排水體系。但是由于歷史原因，仍有部分“城中村”及老城區(qū)雨污分流不徹底，且由于陽臺(tái)排水、管道錯(cuò)接混亂或缺乏必要的養(yǎng)護(hù)及污水收集系統(tǒng)不完善等原因，造成污水進(jìn)入雨水箱涵的現(xiàn)象仍很普遍。在雨天的降雨初期，大氣、地表和馬路沖洗水等攜帶著有機(jī)物、氮、磷等污染物通過雨水進(jìn)入雨水箱涵。據(jù)調(diào)查，初期雨水中的污染物濃度甚至遠(yuǎn)高于城市生活污水。這些污水通過雨水箱涵進(jìn)入江河湖海等自然水體，造成的城市面源污染，對(duì)城市的水環(huán)境質(zhì)量造成較大影響。但是，城市排水系統(tǒng)的完全改造工程復(fù)雜，實(shí)施難度大，投資高，歷時(shí)長(zhǎng)，對(duì)城市交通會(huì)造成較為嚴(yán)重影響，無法在短期內(nèi)緩解水體污染狀況。

為解決以上的問題，近幾年各地研發(fā)和實(shí)施了多種污水截流方案及措施：中國專利文獻(xiàn)cn102808447a公開了通過截污管集中轉(zhuǎn)輸初期雨水，將截流的旱流污水截入污水處理廠、雨水截入調(diào)蓄管的方法；中國專利文獻(xiàn)cn203188340u公開了截流式綜合排水體制下的城市排水系統(tǒng)，將雨水管道中的污水及截流倍數(shù)的雨水排到污水處理廠的方法；中國專利文獻(xiàn)cn203200889u公開了將雨水管與初期雨水管高低錯(cuò)落布置，初期雨水直接通過初期雨水管流到污水處理系統(tǒng)，后期雨水則通過雨水管排出的方法；中國專利文獻(xiàn)cn102505749a公開了合流制污水管網(wǎng)錯(cuò)時(shí)分流控制單元，將生活污水和暴雨雨水在合流制管網(wǎng)內(nèi)實(shí)施錯(cuò)時(shí)分流；中國專利文獻(xiàn)cn203569619u公開了收集初期雨水、晴天錯(cuò)接污水的短管截流系統(tǒng)，污水和初期雨水通過截流井、截流短管進(jìn)入截流干管的方法；中國專利文獻(xiàn)cn101967841a公開了在雨水口兩側(cè)增設(shè)浮球控制室和主棄流室，在市政管網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)初期雨水截流的方法。

上述已公開的方法中均基本能實(shí)現(xiàn)晴天污水和雨天初期雨水的截流，但還存在以下問題未能解決：(1)采用源頭控制，即在雨水收集口或雨水管道上設(shè)置截流系統(tǒng)，該方法需建造多處截流系統(tǒng)，且鋪設(shè)相應(yīng)截流管道較長(zhǎng)，投資大，建設(shè)內(nèi)容多，工期長(zhǎng)；(2)排水系統(tǒng)中存在大量泥砂和垃圾，現(xiàn)有技術(shù)中，截流系統(tǒng)未設(shè)置清砂、防堵設(shè)施，易造成排水系統(tǒng)堵塞，或?qū)е陆亓鏖l門無法關(guān)閉等問題，需進(jìn)行人工清砂，一方面影響排水系統(tǒng)防汛排澇能力，另一方面影響截流功能發(fā)揮；(3)未考慮自然水體倒灌、滲漏問題，尤其在沿海城市或地勢(shì)較低的地區(qū)，多數(shù)截流點(diǎn)的位置與海岸或下游水體相隔較近，雨水箱涵的管底高程低于平均海水潮位或下游水位，在水位上升時(shí)易被淹沒，水進(jìn)入截流系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)，易造成管線設(shè)備腐蝕，影響污水處理的正常運(yùn)行；(4)系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，控制方式繁瑣，閘門開啟不穩(wěn)定，一旦部分設(shè)備故障，需關(guān)停截流系統(tǒng)，影響系統(tǒng)截流功能的正常運(yùn)行。因此，如何在現(xiàn)有排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，以不影響原有排水系統(tǒng)的行洪能力為原則，研究一種可有效阻擋海潮，防止海水滲漏，清砂效果好，安全、可靠、便于檢修的截流系統(tǒng)，具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有晴天污水和雨天初期雨水的截流技術(shù)的局限性，在不影響原有排水系統(tǒng)行洪能力的基礎(chǔ)上，通過末端收集治理，對(duì)現(xiàn)有排水系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，提出一種可有效擋潮，防止下游水倒灌、滲漏，沖砂清淤效果好，安全、可靠、便于檢修、可實(shí)現(xiàn)雨水管涵干溝的截流系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

技術(shù)方案一：

一種擋潮、防堵、檢修便捷、可沖砂清淤的干溝式截流系統(tǒng)，其包括：

一截流井構(gòu)筑物，截流井構(gòu)筑物內(nèi)具有一與雨水管涵末端貫通的入水口、一與自然水體貫通的排水口、一道橫向設(shè)于入水口與排水口之間的橫向擋墻；所述橫向擋墻與入水口之間的截流井構(gòu)筑物一側(cè)內(nèi)壁下部設(shè)有一污水截流口，所述污水截流口管底高程低于雨水管涵內(nèi)底高程；污水截流口前設(shè)有進(jìn)水閘門，污水截流口后與延伸到污水泵站的截流干管相連；所述橫向擋墻下部設(shè)有至少一閘孔，上部設(shè)有至少一溢流孔，所述溢流孔底高程高于平均高潮水位或下游水位；所述閘孔上設(shè)有截流閘門，截流閘門前后設(shè)有液位計(jì)；所述截流閘門底的高程不低于入水口管底高程；所述橫向擋墻與排水口之間，由擋墻分隔成至少一的獨(dú)立閘室，獨(dú)立閘室內(nèi)橫向擋墻的一側(cè)為截流閘門、溢流孔的出口，獨(dú)立閘室內(nèi)設(shè)有閘門檢修系統(tǒng)。

以及，一手電兩用智能控制單元，其根據(jù)液位計(jì)監(jiān)測(cè)的液位來控制進(jìn)水閘門和截流閘門的啟閉。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施案例中，所述截流閘門、溢流孔和獨(dú)立閘室數(shù)量相同，每個(gè)獨(dú)立閘室設(shè)一截流閘門、一溢流孔以及一閘門檢修系統(tǒng)。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施案例中，所述擋墻與進(jìn)水口之間的截流井構(gòu)筑物底部，沿污水截流口方向設(shè)有一定坡度，坡度>0.2％；所述污水截流口管底高程低于雨水管涵內(nèi)底高程，可保證污水因重力，沿坡度方向流向污水截流口，從而被截流至污水處理系統(tǒng)。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施案例中，所述進(jìn)水閘門前端設(shè)有一道固定式人工格柵，格柵柵距為5-10cm，可有效阻擋木頭、磚塊等大塊垃圾進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，保護(hù)后續(xù)工藝設(shè)施。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施案例中，所述閘孔的有效面積不小于原雨水管涵的過水?dāng)嗝婷娣e，可保證不影響排水系統(tǒng)原有行洪能力；所述溢流孔底高程高于平均高潮水位或下游水位，防止下游水體倒灌進(jìn)入截流系統(tǒng)。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施案例中，所述截流閘門安裝于不利條件水流方向，即泄水量較小一側(cè)；所述截流閘門采用316l不銹鋼或球墨鑄鐵材質(zhì)、附壁式安裝，其密封座及楔塊采用鑄造錫青銅制成，密封泄漏量<1.25l/min·m。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施案例中，所述截流閘門底的高程不低于入水口管底高程；截流閘門前后的下部各設(shè)置有一積砂坑，積砂坑凈高≥0.5m，且截流閘門下沿與積砂坑上沿留0.2-0.5m的距離，避免大塊硬物抵住閘門造成設(shè)備損壞，確保閘門啟閉安全。

在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施案例中，所述閘門檢修系統(tǒng)包括檢修閘門、閘門導(dǎo)軌和檢修平臺(tái)，所述閘門導(dǎo)軌設(shè)于閘室兩側(cè)內(nèi)壁上；所述檢修平臺(tái)位于閘室上方，設(shè)有閘門起吊運(yùn)輸裝置；所述檢修閘門為疊梁閘，日常備于檢修平臺(tái)上，在檢修時(shí)安裝于閘門導(dǎo)軌內(nèi)使用。

技術(shù)方案二：

一種擋潮、防堵、檢修便捷、可沖砂清淤的干溝式截流方法，包括以下幾個(gè)內(nèi)容：

6)在晴天時(shí)，進(jìn)水閘門開啟，截流閘門關(guān)閉，雨水管涵內(nèi)的污水通過進(jìn)水閘門進(jìn)入后續(xù)污水處理系統(tǒng)處理，雨水管涵內(nèi)水深降低，使距離截流系統(tǒng)50m的上游雨水管涵內(nèi)水深≤30cm；；

7)在雨季，降雨初期進(jìn)水閘門開啟，截流閘門關(guān)閉，雨水管涵中的初期雨水通過進(jìn)水閘門進(jìn)入后續(xù)污水處理系統(tǒng)處理，自然水體由截流閘門阻擋，不進(jìn)入截流系統(tǒng)；將于一段時(shí)間后，經(jīng)液位計(jì)監(jiān)測(cè)，截流井內(nèi)水位高于設(shè)置值時(shí)，系統(tǒng)自控控制進(jìn)水閘門關(guān)閉，截流閘門開啟，雨水通過閘孔排入自然水體，防止雨水管涵溢流；降雨停止后，經(jīng)液位計(jì)監(jiān)測(cè)，當(dāng)截流井內(nèi)水位低于設(shè)置值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)控制進(jìn)水閘門開啟，截流閘門關(guān)閉，雨水管涵內(nèi)的污水或雨水則再次通過進(jìn)水閘門進(jìn)入污水處理系統(tǒng)；

8)截流閘門發(fā)生故障未能開啟時(shí)，雨水通過擋潮閘門上方的溢流孔，溢流進(jìn)入自然水體，保障排水系統(tǒng)正常行洪功能；

9)截流閘門故障檢修或進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)，通過檢修平臺(tái)的閘門起吊運(yùn)輸裝置，將檢修閘門安裝在閘門導(dǎo)軌中，在截流井內(nèi)形成一個(gè)無水的檢修空間，技術(shù)人員下井維修；

10)雨水管涵沖砂清淤時(shí)，切換截流系統(tǒng)為手動(dòng)控制狀態(tài)，保持進(jìn)水閘門、截流閘門關(guān)閉，將雨水儲(chǔ)存于管涵中直至水深為管徑的1/2-2/3，開啟截流閘門，利用上游水壓力和水的沖刷能力，以及管涵中通暢的水力條件，實(shí)現(xiàn)水流速度≥0.5m/s，使距離截流系統(tǒng)50m的上游雨水管涵內(nèi)淤泥深度≤30cm，排洪溝口硫化氫濃度≤0.3ppm，實(shí)現(xiàn)雨水管涵沖砂清淤，降低臭味濃度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、該截流系統(tǒng)系在原有雨水管涵末端實(shí)施工程建設(shè)，工程建設(shè)內(nèi)容少、投資少、工期短。

2、該截流系統(tǒng)截污徹底，實(shí)現(xiàn)了晴天污水和雨季時(shí)初期雨水的全截流，保證污水和初期雨水不排入自然水體，提升了城市水環(huán)境質(zhì)量。

3、該系統(tǒng)增加了原排水系統(tǒng)過水?dāng)嗝?，提高城市防汛排澇能力?/p>

4、截流裝置可實(shí)現(xiàn)雨水管涵、排洪溝內(nèi)少積水、干溝化，杜絕了傳統(tǒng)截流系統(tǒng)因臃水而厭氧產(chǎn)生的臭氣，有效控制了蚊蠅滋生環(huán)境，提升城市衛(wèi)生條件。

5、由于檢修人員可以進(jìn)入截流系統(tǒng)進(jìn)行檢修和日常維護(hù)，且不影響截流功能的正常運(yùn)行，提高了城市排水系統(tǒng)的安全性，降低“馬路陷阱”現(xiàn)象發(fā)生。

6、將雨水儲(chǔ)存在截流系統(tǒng)及雨水管涵中，利用上游水壓和水的沖刷力沖洗管涵內(nèi)的積砂和淤泥，沖砂清淤效果明顯，節(jié)省人工清淤的人力和物力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明截流系統(tǒng)的下部平面圖；

圖2為圖1沿a-a線的剖面圖；

圖3為圖1沿b-b線的剖面圖；

圖4為圖1沿c-c線的剖面圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1、截流井；2、入水口；3、排水口；4、橫向擋墻；5、污水截流口；6、進(jìn)水閘門；7、截流干管；8、格柵；9、爬梯；10、閘孔；11、溢流孔；12、截流閘門；13、積砂坑；14、檢修閘門；15、閘槽；16、閘門起吊運(yùn)輸裝置；17、縱向擋墻。

具體實(shí)施方式

為了是使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1：

參見圖1至圖4所示的一種擋潮、防堵、檢修便捷、可沖砂清淤的干溝式截流系統(tǒng)，包括一截流井構(gòu)筑物，截流井1平面尺寸為10.1m×7.1m，井深5.14m。截流井1內(nèi)具有一與雨水管涵末端貫通的入水口2、一與自然水體貫通的排水口3、一道橫向設(shè)于入水口2和排水孔3之間的橫向擋墻4。雨水管涵為兩根dn2500的鋼筋混凝土管，管內(nèi)底標(biāo)高為0.62m。橫向擋墻4與入水口2之間的截流井1一側(cè)內(nèi)壁下部設(shè)有一污水截流口5，污水截流口5前設(shè)有dn1000鑄鐵進(jìn)水閘門6。污水截流口5后接有污水截流干管7，截流干管7管底標(biāo)高為0.12米，低于雨水箱涵管底高程，截流干管7采用dn1000的hdpe纏繞增強(qiáng)管與下游污水泵站連接。進(jìn)水閘門6前端設(shè)有一道固定式人工格柵8，格柵8柵距為10cm。與污水截流口5相對(duì)的截流井1內(nèi)壁上設(shè)有鋼制爬梯9。所述擋墻4與入水口2之間的截流井1底部，沿污水截流口5方向設(shè)有一定坡度，坡度為0.2％。

截流井內(nèi)橫向擋墻4上設(shè)置有三個(gè)2.5m×2m的閘孔10，閘孔10的有效面積為15m³，大于原雨水箱涵的過水?dāng)嗝婷娣e。閘孔10上方對(duì)應(yīng)設(shè)有三個(gè)2.0m×1.78m的溢流孔11，閘孔10靠近排水口3一側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置三道2.5m×2m的截流閘門12。截流閘門12底的高程為0.62m，不低于入水口2的管底高程。溢流孔10底的高程為3.52米，略高于當(dāng)?shù)仄骄叱彼?，可使截流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，有效防止自然水體倒灌進(jìn)入截流系統(tǒng)。截流閘門12的前后的下部各設(shè)置有積砂坑13，積砂坑13凈高0.5m，可防止因積砂導(dǎo)致閘門無法閉合，從而保證閘門正常啟閉。截流閘門12下沿與積砂坑13上沿留0.2m的距離，避免大塊硬物抵住閘門造成設(shè)備損壞，確保閘門啟閉安全。

截流閘門12整體采用球墨鑄鐵澆筑，其楔塊和密封座采用鑄造錫青銅(zcusn5pb5zn5)制成，其余連接附件等采用不銹鋼材質(zhì)制成。截流閘門12采用附壁式安裝，具有良好的密封性能，在最大正、反向工作水頭時(shí)，密封泄漏量<1.25l/min.m，有效防止海水滲透進(jìn)入截流井。

截流系統(tǒng)采用手電兩用智能控制，截流閘門12前后均設(shè)置超聲波液位計(jì)，其根據(jù)液位計(jì)監(jiān)測(cè)的液位來控制進(jìn)水閘門6和截流閘門12的啟閉。在必要時(shí)也可切換至手動(dòng)控制狀態(tài)，由工作人員控制進(jìn)水閘門6和截流閘門12的啟閉。

所述橫向擋墻4與排水口3之間，由縱向擋墻17分隔成三個(gè)獨(dú)立閘室，閘室內(nèi)朝向排水口3的一側(cè)設(shè)有閘門檢修系統(tǒng)；閘門檢修系統(tǒng)包括檢修閘門14、閘槽15和閘門起吊運(yùn)輸裝置16，閘槽15設(shè)于閘室兩側(cè)內(nèi)壁上；所述閘門起吊運(yùn)輸裝置16位于閘室上方；所述檢修閘門14日常備于閘室上方的平臺(tái)上，在檢修時(shí)安裝于閘槽15內(nèi)使用；閘室內(nèi)壁上設(shè)有檢修人員攀爬的鋼制爬梯9。

所述檢修閘門14為三套2.5m×3.74m的疊梁閘，采用鋁合金制成，可承受最大正、反向壓力0.1mpa。疊梁閘由上板、中板和下板組成，安裝時(shí)一塊一塊放置，提取時(shí)可一并去取出。每塊閘板設(shè)有提升手柄和掛勾，兩側(cè)設(shè)有彈性ω型密封條，底部為發(fā)泡橡膠，形成閘板與閘槽間的垂直密封及上下閘板間和槽底間的水平密封，泄漏量≤1l/min.m。

實(shí)施例2：

廈門歷年最低潮位-3.33米，歷史最高潮位為4.54m，平均高潮位2.44米，平均低潮位-1.54米。一臨近海域的淡水水庫截流工程，截流箱涵為4m×2.5m的三孔截流閘，截流點(diǎn)箱涵內(nèi)底標(biāo)高為1.263m，需配合截流閘門才可避免海水倒灌進(jìn)入截流系統(tǒng)，保證晴天污水和初期雨水不排入海水造成污染。對(duì)原有截流系統(tǒng)進(jìn)行改造，建設(shè)一種擋潮、防堵、檢修便捷、可沖砂清淤的干溝式截流系統(tǒng)，截流倍數(shù)為2，設(shè)計(jì)規(guī)模3萬m³/d。該截流系統(tǒng)控制過程如下：

1)在晴天時(shí)，進(jìn)水閘門6開啟，截流閘門12關(guān)閉，雨水管涵內(nèi)的污水通過進(jìn)水閘門6進(jìn)入后續(xù)污水處理系統(tǒng)處理，杜絕污水進(jìn)入海域造成污染；同時(shí)降低雨水管涵內(nèi)水深，使距離截流系統(tǒng)50m的上游雨水管涵內(nèi)水深≤30cm，保證雨水管涵內(nèi)少積水、干溝化，從而杜絕雨水管涵內(nèi)因臃水造成的蚊蠅滋生和臭味的產(chǎn)生。

2)在雨季的降雨初期，保持進(jìn)水閘門6開啟，截流閘門12關(guān)閉，雨水管涵中的初期雨水通過進(jìn)水閘門進(jìn)入后續(xù)污水處理系統(tǒng)處理，海水由截流閘門12阻擋，不進(jìn)入截流系統(tǒng)。

3)該水庫地勢(shì)較高，截流箱涵內(nèi)雨污水流速較快，雨天時(shí)箱涵上的截流閘需及時(shí)開啟，否則超過截流能力時(shí)雨水可能從泵站內(nèi)冒出地面，造成地面積水。因此在雨季降雨一段時(shí)間后，經(jīng)液位計(jì)監(jiān)測(cè)，截流井內(nèi)水位高于控制水位時(shí)，且水位上升速度較快，或進(jìn)水側(cè)水位高于排水側(cè)水位時(shí)，系統(tǒng)自控控制進(jìn)水閘門6關(guān)閉，截流閘門12開啟，雨水通過閘孔排入海域，防止雨水管涵溢流。

4)降雨停止后，經(jīng)液位計(jì)監(jiān)測(cè)，當(dāng)截流井內(nèi)水位低于控制水位時(shí)，且進(jìn)水側(cè)水位低于排水側(cè)水位時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)控制進(jìn)水閘門6開啟，截流閘門12關(guān)閉，雨水管涵內(nèi)的污水或雨水則再次通過進(jìn)水閘門6進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。

5)擋潮閘門故障未能開啟時(shí)，雨水通過擋潮閘門上方的溢流孔，溢流進(jìn)入海域保障雨水管網(wǎng)的正常泄洪功能。

6)擋潮閘門故障檢修或進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)，通過檢修平臺(tái)的閘門起吊運(yùn)輸裝置，將檢修閘門14安裝在閘門導(dǎo)軌中，在截流井內(nèi)形成一個(gè)無水的檢修空間，便于技術(shù)人員下井維修，提高檢修效率，同時(shí)保證海水不倒灌進(jìn)入污水系統(tǒng)，而排洪溝中的生活污水和初期雨水仍可全截流進(jìn)入污水系統(tǒng)進(jìn)行處理。

7)雨水管涵沖砂清淤時(shí)，切換截流系統(tǒng)為手動(dòng)控制狀態(tài)，保持進(jìn)水閘門、截流閘門關(guān)閉，將雨水儲(chǔ)存于管涵中直至水深為管徑的1/2-2/3，開啟截流閘門，利用上游水壓力和水的沖刷能力，以及管涵中通暢的水力條件，實(shí)現(xiàn)水流速度≥0.5m/s，使距離截流系統(tǒng)50m的上游雨水管涵內(nèi)淤泥深度≤30cm，排洪溝口硫化氫濃度≤0.3ppm，實(shí)現(xiàn)雨水管涵沖砂清淤，降低臭味濃度。

上述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。