專利名稱：一種水力自控式初期雨水分流方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及市政給排水管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用水力自控裝置將初期雨水分流進(jìn)入污水管道系統(tǒng)的初期雨水分流方法。
背景技術(shù)：
初期雨水?dāng)y帶大量污染物，如直接排入水體則易造成嚴(yán)重污染，因此將初期雨水截留并排入污水管道系統(tǒng)，經(jīng)污水處理廠處理后再排放，是降低水體污染的有效途徑。雖然初期雨水時(shí)段不長(zhǎng)，但徑流量較大，最大徑流量可達(dá)同等排水面積晴天污水量的幾十倍之多，若將初期雨水全部分流到污水管網(wǎng)，不僅大幅度提高污水管道系統(tǒng)的的投資，而且會(huì)給污水處理廠帶來(lái)超常的水量負(fù)荷沖擊，影響其處理效果。因此不可能將所有初期雨水都截流處理，而應(yīng)根據(jù)面源污染削減率指標(biāo)，推求需分流處理的初期雨水量，并通過(guò)分流裝置將初期雨水排入污水管道系統(tǒng)。目前已開(kāi)發(fā)的初期雨水自動(dòng)棄流控制裝置、自控充氣(或充水)橡膠壩，一般用于屋面及河道初期雨水的分流，不能用于小區(qū)或市區(qū)的排水管道系統(tǒng)，推廣應(yīng)用范圍?。磺掖嬖谠O(shè)備自動(dòng)控制要求高、管理要求嚴(yán)的缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外初期雨水分流的發(fā)展趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)節(jié)能、構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便、適用面廣的小型初期雨水分流設(shè)備，用于小區(qū)或市區(qū)的排水管道系統(tǒng)。但目前尚未見(jiàn)通過(guò)水力自控方式實(shí)現(xiàn)初期雨水自動(dòng)分流的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有初期雨水分流裝置適用范圍小、自動(dòng)控制要求高、管理要求嚴(yán)的不足，提供一種水力自控式初期雨水分流方法，該方法不僅能將小區(qū)或市區(qū)雨水管道系統(tǒng)中的初期雨水自動(dòng)分流排入污水管道，而且可根據(jù)面源污染削減率指標(biāo)和需分流處理的初期雨水量，調(diào)節(jié)分流雨水量，減輕初期雨水對(duì)水體的污染。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的水力自控式初期雨水分流方法，具體是在雨水檢查井旁設(shè)置與之連通的初期雨水分流井，在初期雨水分流井的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)由鉸鏈依次相連的分流管間門(mén)、連桿、浮筒構(gòu)成的水力自控式閘門(mén)自動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)，浮筒根據(jù)初期雨水分流井內(nèi)水位的升降情況帶動(dòng)分流管間門(mén)的啟閉，即形成水力自控式初期雨水分流，自動(dòng)將雨水管道需要分流處理的初期雨水經(jīng)分流管排入污水管道，以減輕初期雨水對(duì)水體的污染。在雨水檢查井與初期雨水分流井的連通處的聯(lián)通孔上設(shè)置雙曲篩網(wǎng)，以攔截雨水中的浮渣，避免浮渣進(jìn)入初期雨水分流井中。所述的初期雨水分流井，其上部為積水區(qū)，底部為積泥區(qū)，分流管伸入初期雨水分流井的部分位于在積泥區(qū)的上部。所述分流管伸入初期雨水分流井的部分與地面成小于90度的夾角，分流管的管頂標(biāo)高與雨水檢查井的底部標(biāo)高相同。
4
所述的連桿可以由兩節(jié)直桿采用螺紋連接。所述的分流管閘門(mén)中心設(shè)有直徑為0. 04 0. 06米的泄水孔，并安裝篩網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。在雨水檢查井與初期雨水分流井的井壁上分別設(shè)置爬梯。在分流管閘門(mén)下部設(shè)置兩端與初期雨水分流井的井壁相連的閘門(mén)支桿，以防閘門(mén)在分流井內(nèi)水位下降時(shí)落入初期雨水分流井的積泥區(qū)；在分流管上方設(shè)置兩根與初期雨水分流井的井壁相連的浮筒支桿，以防止浮筒在初期雨分流井內(nèi)水位下降時(shí)堵塞分流管。本發(fā)明提供的水力自控式初期雨水分流方法，其用于市區(qū)或小區(qū)的排水管道系統(tǒng)的初期雨水分流。應(yīng)用時(shí)，根據(jù)需分流處理的初期雨水流量，調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度，通過(guò)浮筒的升降來(lái)自動(dòng)啟閉分流管間門(mén)，將雨水管道系統(tǒng)的初期雨水分流排入污水管道，減輕初期雨水對(duì)水體的污染。本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，其步驟包括
1.根據(jù)當(dāng)?shù)孛嬖次廴鞠鳒p率指標(biāo)，推求需分流處理的初期雨水量，按分流管自由出流的水力計(jì)算公式計(jì)算關(guān)閉分流管間門(mén)時(shí)浮筒應(yīng)上升的最大高度，進(jìn)而調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度；該分流管自由出流的水力計(jì)算公式為
式中為管系的流量系數(shù)；η為圓周率Φ為分流管的管徑，單位米；g·為重力加速度，取值9. 8米7秒；H為浮筒距分流管管內(nèi)底的最大高度，單位米；
2.降雨時(shí)，雨水徑流經(jīng)雨水管道、雨水檢查井、雙曲篩網(wǎng)進(jìn)入初期雨水分流井；
3.降雨初期，由于來(lái)水量較小，初期雨水分流井內(nèi)水位較低，此時(shí)分流管閘門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)；井內(nèi)雨水可通過(guò)分流管順利分流進(jìn)入污水管道系統(tǒng)；
4.隨著來(lái)水量增加，引起初期雨水分流井內(nèi)水位升高，浮筒上升，帶動(dòng)分流管間門(mén)逐漸關(guān)閉，則雨水不再通過(guò)初期雨水分流井進(jìn)入污水管道，而是直接經(jīng)雨水管道流走；
5.當(dāng)降雨減少并結(jié)束后，雨水檢查井及初期雨水分流井內(nèi)的水位逐步下降，初期雨水分流井內(nèi)的水通過(guò)泄水孔排入污水管道系統(tǒng)，促進(jìn)初期雨水分流井內(nèi)的水位下降，浮筒也隨之下降，最低位時(shí)擱在浮筒支桿上，分流管閘門(mén)在重力作用下自動(dòng)開(kāi)啟，最低位時(shí)擱在閘門(mén)支桿上，為下一次降雨時(shí)的初期雨水分流做準(zhǔn)備。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)
常規(guī)的城鎮(zhèn)排水管道系統(tǒng)包括雨水管道系統(tǒng)和污水管道系統(tǒng)，本方法不破壞原有的兩套排水管道系統(tǒng)，只需在雨水管道系統(tǒng)的雨水檢查井旁增設(shè)相應(yīng)的初期雨水分流井，在初期雨水分流井內(nèi)設(shè)置由分流管、閘門(mén)、連桿及浮筒等構(gòu)成的水力自控式閘門(mén)啟閉裝置，由初期雨水流量控制并啟閉分流管間門(mén)，使雨水管道系統(tǒng)中的初期雨水自動(dòng)分流進(jìn)入污水管道系統(tǒng)，從而降低初期雨水對(duì)水體的污染。該方法可用于小區(qū)或廣大市區(qū)的城鎮(zhèn)排水管道系統(tǒng)，相比常規(guī)的排水管道系統(tǒng)，只增加了初期雨水分流井建設(shè)，平時(shí)運(yùn)行不需動(dòng)力費(fèi)用，具有節(jié)能、構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便、適用面廣的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明所采用的水力自控式初期雨水分流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的A-A的剖視圖。圖中1.分流管；2.閘門(mén)支桿；3.浮筒支桿；4.初期雨水分流井；5.爬梯；6.雙曲篩網(wǎng)；7.雨水檢查井；8.雨水管道；9.積泥區(qū)；10.泄水孔；11.分流管閘門(mén)；12.連桿；13.浮筒。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但并不局限于下面所述內(nèi)容。本發(fā)明提供的水力自控式初期雨水分流方法，是利用水力自控式初期雨水分流裝置實(shí)現(xiàn)的，該裝置的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示在雨水檢查井7旁設(shè)有初期雨水分流井4，在它們交界處底部的聯(lián)通孔上設(shè)置雙曲篩網(wǎng)6，以攔截雨水中的浮渣，避免浮渣進(jìn)入初期雨水分流井中。初期雨水分流井4的上部為積水區(qū)，底部為積泥區(qū)9，在積泥區(qū)9上部設(shè)有分流管1，分流管1伸入初期雨水分流井4的部分與地面成小于90度的夾角，分流管1的管頂標(biāo)高與雨水檢查井7的底部標(biāo)高相同。在積泥區(qū)9上部設(shè)有一個(gè)由鉸鏈依次相連的分流管閘門(mén)11、連桿12、浮筒13構(gòu)成的水力自控式閘門(mén)自動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)，其中分流管閘門(mén)11的中心設(shè)有帶濾網(wǎng)的泄水孔10，分流管閘門(mén)11下部與分流管底部鉸鏈相連。所述泄水孔10的直徑為0. 04 0. 06米。在泄水孔10處安裝濾網(wǎng)主要是為了過(guò)濾雜質(zhì)。停雨后，初期雨水分流井4內(nèi)的水通過(guò)泄水孔10排出，促進(jìn)井內(nèi)水位和浮筒13下降，開(kāi)啟分流管閘門(mén)11，為下次分流做準(zhǔn)備。所述積泥區(qū)9的高度為0. 4 0. 6米。設(shè)置積泥區(qū)，其作用是以避免積泥對(duì)分流管閘門(mén)11啟閉的影響.
所述分流管閘門(mén)11由閘門(mén)支桿2支撐，以防分流管閘門(mén)11在初期雨水分流井4內(nèi)水位下降時(shí)落入積泥區(qū)9。該閘門(mén)支桿的兩端與初期雨水分流井4井壁相連。所述浮筒13由兩根浮筒支桿3支撐，以防止浮筒在初期雨水分流井4內(nèi)水位下降時(shí)堵塞分流管1 ；該兩根浮筒支桿位于分流管1伸入初期雨水分流井的部分的上方。浮筒13根據(jù)分流井內(nèi)水位升降帶動(dòng)分流管閘門(mén)11的啟閉，即形成水力自控式初期雨水分流，自動(dòng)將需分流處理的初期雨水經(jīng)分流管11排入污水管道，減輕初期雨水對(duì)水體的污染。所述連桿12由兩節(jié)直桿采用螺紋連接，可調(diào)節(jié)連桿長(zhǎng)度，以便根據(jù)所需分流的最小初期雨水量確定關(guān)閉分流管閘門(mén)11時(shí)浮筒13應(yīng)上升的最大高度。所述分流管1伸入初期雨水分流井的部分與地面成小于90度的夾角，便于分流管閘門(mén)11的啟閉。為便于初期雨水能依靠重力從雨水管道系統(tǒng)分流進(jìn)入污水管道系統(tǒng)，在設(shè)置市政排水管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)使污水管道的管內(nèi)底標(biāo)高低于與之平行的雨水管道的管內(nèi)底標(biāo)高；同時(shí)分流管1的管頂標(biāo)高與雨水檢查井7的底部標(biāo)高相同。所述分流管1，其直徑和坡度等參數(shù)根據(jù)擬分流的最小初期雨水量，按圓管滿流水力計(jì)算公式(例如鋼筋混凝土圓管滿流水力計(jì)算公式)進(jìn)行計(jì)算。該圓管滿流水力計(jì)算公式包括
式中卞為流速(米/秒)，/ 為粗糙系數(shù)(鋼筋混凝土管時(shí)為0.013)，々為管徑(米)，i為水力坡降，η為圓周率(3. 14)，0為流量(立方米/秒)。
每隔一定間距(例如200 300米)，在雨水檢查井7旁設(shè)置初期雨水分流井4，并且在初期雨水分流井4及雨水檢查井7的井壁分別設(shè)有爬梯5，以便定期對(duì)雨水檢查井7與初期雨水分流井4底部的污泥和沉渣進(jìn)行清理。本發(fā)明提供的水力自控式初期雨水分流方法，是根據(jù)需分流處理的初期雨水流量，調(diào)節(jié)連桿長(zhǎng)度，通過(guò)初期雨水分流井內(nèi)的浮筒升降來(lái)自動(dòng)啟閉分流管間門(mén)，將雨水管道系統(tǒng)中的初期雨水分流排入污水管道，減輕初期雨水對(duì)水體的污染。其步驟包括
1.根據(jù)當(dāng)?shù)孛嬖次廴鞠鳒p率指標(biāo)，推求需分流處理的初期雨水量，按短管自由出流的水力計(jì)算公式計(jì)算關(guān)閉分流管閘門(mén)11時(shí)浮筒13應(yīng)上升的最大高度，進(jìn)而調(diào)節(jié)連桿12的長(zhǎng)度。該短管自由出流的水力計(jì)算公式為
r 2
Q= μ:子聲；
式中為管系的流量系數(shù)，η為圓周率(3. 14)，々為分流管1的管徑(米)，g為重力加速度(9. 8米7秒)，H為浮筒13距分流管1管內(nèi)底的最大高度(米)。2.降雨時(shí)，雨水徑流經(jīng)雨水管道8、雨水檢查井7、雙曲篩網(wǎng)6進(jìn)入初期雨水分流井4。3.降雨初期，由于來(lái)水量較小，初期雨水分流井4內(nèi)水位較低，此時(shí)分流管閘門(mén)11處于開(kāi)啟狀態(tài)；井內(nèi)雨水可通過(guò)分流管1順利分流進(jìn)入污水管道系統(tǒng)。4.隨著來(lái)水量增加，引起初期雨水分流井4內(nèi)水位升高，浮筒13上升，帶動(dòng)分流管閘門(mén)11逐漸關(guān)閉，則雨水不再通過(guò)初期雨水分流井4進(jìn)入污水管道，而是直接經(jīng)雨水管
道流走。5.當(dāng)降雨減少并結(jié)束后，雨水檢查井7及初期雨水分流井4內(nèi)的水位逐步下降，初期雨水分流井4內(nèi)的水通過(guò)泄水孔10排入污水管道系統(tǒng)，促進(jìn)初期雨水分流井內(nèi)的水位下降，浮筒13也隨之下降，最低位時(shí)擱在浮筒支桿3上，分流管閘門(mén)11在重力作用下自動(dòng)開(kāi)啟，最低位時(shí)擱在閘門(mén)支桿2上，為下一次降雨時(shí)的初期雨水分流做準(zhǔn)備。6.運(yùn)行一定時(shí)期后，在雨水檢查井7及初期雨水分流井4底部易沉積污泥和沉渣，可安排工人定期通過(guò)爬梯5下到井底清淤。
權(quán)利要求
1.一種水力自控式初期雨水分流方法，其特征在于在雨水檢查井(7)旁設(shè)置與之連通的初期雨水分流井(4)，在初期雨水分流井(4)的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)由鉸鏈依次相連的分流管閘門(mén)(11)、連桿(12)、浮筒(13)構(gòu)成的水力自控式閘門(mén)自動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)，浮筒(13)根據(jù)初期雨水分流井內(nèi)水位的升降情況帶動(dòng)分流管閘門(mén)(11)的啟閉，即形成水力自控式初期雨水分流，自動(dòng)將雨水管道(8)需要分流處理的初期雨水經(jīng)分流管(1)排入污水管道，以減輕初期雨水對(duì)水體的污染。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自控式初期雨水分流方法，其特征在于在雨水檢查井(7)與初期雨水分流井(4)的連通處的聯(lián)通孔上設(shè)置雙曲篩網(wǎng)(6)，以攔截雨水中的浮渣，避免浮渣進(jìn)入初期雨水分流井(4)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自控式初期雨水分流方法，其特征在于初期雨水分流井(4)的上部為積水區(qū)，底部為積泥區(qū)(9)，分流管(1)伸入初期雨水分流井(4)的部分位于在積泥區(qū)(9)的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自控式初期雨水分流方法，其特征在于分流管(1)伸入初期雨水分流井(4)的部分與地面成小于90度的夾角，分流管(1)的管頂標(biāo)高與雨水檢查井(7)的底部標(biāo)高相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自控式初期雨水分流方法，其特征在于連桿(12)由兩節(jié)直桿采用螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自控式初期雨水分流方法，其特征在于分流管閘門(mén)(11)中心設(shè)有直徑為0. 04 0. 06米的泄水孔(10)，并安裝篩網(wǎng)過(guò)濾雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自控式初期雨水分流方法，其特征在于在雨水檢查井(7)與初期雨水分流井(4)的井壁上分別設(shè)置爬梯(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自控式初期雨水分流方法，其特征在于在分流管閘門(mén)(11)下部設(shè)置兩端與初期雨水分流井(4)的井壁相連的閘門(mén)支桿(2)，以防閘門(mén)(11)在分流井(4)內(nèi)水位下降時(shí)落入初期雨水分流井(4)的積泥區(qū)(9);在分流管(1)上方設(shè)置兩根與初期雨水分流井(4)的井壁相連的浮筒支桿(3)，以防止浮筒(13)在初期雨分流井(4)內(nèi)水位下降時(shí)堵塞分流管(1)。
9.權(quán)利要求1至8中任一所述方法的用途，其特征在于所述方法用于市區(qū)或小區(qū)的排水管道系統(tǒng)的初期雨水分流；應(yīng)用時(shí)，根據(jù)需分流處理的初期雨水流量，調(diào)節(jié)連桿(12)的長(zhǎng)度，通過(guò)浮筒(13)的升降來(lái)自動(dòng)啟閉分流管閘門(mén)(11)，將雨水管道系統(tǒng)的初期雨水分流排入污水管道，減輕初期雨水對(duì)水體的污染。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征在于應(yīng)用時(shí)，其步驟包括1).根據(jù)當(dāng)?shù)孛嬖次廴鞠鳒p率指標(biāo)，推求需分流處理的初期雨水量，按分流管(1)自由出流的水力計(jì)算公式計(jì)算關(guān)閉分流管閘門(mén)(11)時(shí)浮筒(13)應(yīng)上升的最大高度，進(jìn)而調(diào)節(jié)連桿(12)的長(zhǎng)度；該分流管自由出流的水力計(jì)算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水力自控式初期雨水分流方法，具體是在雨水檢查井(7)旁設(shè)置與之連通的初期雨水分流井(4)，在初期雨水分流井(4)的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)由鉸鏈依次相連的分流管閘門(mén)(11)、連桿(12)、浮筒(13)構(gòu)成的水力自控式閘門(mén)自動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)，浮筒(13)根據(jù)初期雨水分流井內(nèi)水位的升降情況帶動(dòng)分流管閘門(mén)(11)的啟閉，即形成水力自控式初期雨水分流，自動(dòng)將雨水管道(8)需要分流處理的初期雨水經(jīng)分流管(1)排入污水管道，以減輕初期雨水對(duì)水體的污染。本發(fā)明的有益效果是由初期雨水流量控制并啟閉分流管閘門(mén)，使初期雨水自動(dòng)分流進(jìn)入污水管道系統(tǒng)，具有節(jié)能、構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E03F1/00GK102383489SQ20111024047
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者何流, 姜應(yīng)和, 張少輝, 張超, 程靜, 金建華 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)