CN106013401A - 一种雨水检查井中初期雨水分流装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于市政工程、环境保护技术领域，具体涉及一种以拦截初期雨水为目标的雨水检查井中初期雨水分流装置，包括安装在雨水检查井下游管口附近的自动翻转门系统、雨污水管道之间的连接小管和连接小管末端的逆止阀。降雨初期，高浓度初期雨水通过平衡翻板与雨水管管底之间的孔口，经连接小管进入污水管网。当污水管道流量达满管流时，推动连接小管末端的逆止阀关闭，防止雨水继续进入污水管道。随着降雨持续和管道中水位进一步上升，翻转门系统自动顺水流方向翻转90^o，雨污水管道之间的连接小管封闭，雨水向下游雨水管道排放。降雨结束后，进水管中的水位下降，平衡挡板自动翻转回至原位，带动整个翻转门系统恢复到降雨前的工作状态。

Description

一种雨水检查井中初期雨水分流装置

技术领域

本发明属于市政工程、环境保护技术领域，具体涉及一种新型初期雨水分流装置，安装在雨水检查井中，将道路地面的初期雨水截流到污水管道中，实现初期雨水截流的最大化。

背景技术

在我国新建城市化地区，普遍采用了雨污水管道并行的分流制排水系统，其中雨水管道将地表径流收集排放到受纳水体。然而，由于降雨初期，雨水中溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，在降落地面后又由于冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质，因此前期雨水的污染程度较高，造成了受纳水体的严重污染。

为了控制初期雨水污染，通常采取在雨水管网末端兴建调蓄设施的方法，通过拦截初期雨水，实现截污效率的最大化。然而，当汇水区面积较大时，由于不同位置的初期雨水流至雨水管网末端存在时间差，造成排放口的初期效应不明显。由此将导致在一定的雨天溢流污染负荷控制目标下，管网末端拦截雨水径流体积过大，造成工程技术经济的不合理性。

通过在雨水管网检查井中设置初期雨水分流装置，可以实现就地截流初期雨水，解决大面积排水系统中末端雨水截流初期效应不明显的问题，实现以相对较小的径流拦截体积，最大化截流初期雨水污染物。为此，本发明提出了一种雨水检查井中初期雨水截流装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雨水检查井中初期雨水分流装置，将雨水管网节点中的初期雨水就近截流到污水管道中，同时防止持续大流量的雨水进入污水管道，造成污水管道的额外负担。

为了实现上述目的，本发明提出了一种雨水检查井中初期雨水分流装置，所述装置安装于雨水管道检查井下游管口附近，包括垂向固定挡板和水平向固定挡板、直立翻板、水平翻板、平衡翻板、转轴、雨污水管道连接管和逆止阀；其中：

在雨水检查井下游管口附近的雨水管底孔口上，固定一个低于雨水管管径高度的垂向固定挡板，垂向固定挡板顶部一端安装有水平向固定挡板，所述水平向固定挡板一端与垂向固定挡板连接处为无缝连接，另一端与转轴连接；所述转轴上固定有可自由转动的直立翻板、水平翻板和平衡翻板；水平翻板与直立翻板呈顺水流方向90^o角布置，所述平衡翻板与直立翻板呈逆水流方向135^o角布置；且所述水平翻板位于水平向固定挡板下方；当雨水管道中无水流时，直立翻板位于转轴上方，与管道底部或者水平向固定挡板垂直；直立翻板、水平翻板和平衡翻板随转轴一起转动，转动角度由雨水管道中水位变化控制；

所述雨水管道连接管的起始端连接雨水管底孔口，末端连接污水检查井，且雨水管道连接管位于污水管道上方，所述雨水管道连接管末端安装有逆止阀。

本发明中，直立翻板和水平翻板为均匀材质，质心点位于直立翻板和水平翻板中央；平衡翻板为非连接转轴端加厚的非均匀材质，质心点位于平衡翻板的非连接转轴端。

本发明中，当顺水流方向旋转的力矩大于逆水流方向旋转的力矩时，即直立翻板9上的重力力矩、水压力力矩和水平翻板10的重力力矩之和大于平衡翻板11的重力矩和水平翻板的压力矩之和时，直立翻板9、水平翻板10和平衡翻板11开始顺着水流方向旋转。

本发明中，降雨初期，高浓度初期雨水经过平衡翻板与雨水管底孔口，并通过雨污水管道连接管进入污水检查井；当污水管道流量增加至满管流时，污水检查井中的水位上升，推动雨污水管道连接管末端的逆止阀关闭，防止雨水继续进入污水管道；随着降雨持续，雨水管道中的水位进一步上升，推动直立翻板顺水流方向翻转至水平状态，倾倒在水平向固定挡板上；相应水平翻板和平衡翻板一起旋转90^o，水平翻板将雨水管底孔口封闭，雨水继续向下游雨水管道排放；在降雨结束后，雨水管道中的水位下降，平衡翻板逆水流方向自动翻转，带动直立翻板和水平翻板恢复到降雨前的工作状态。

本发明工作原理如下：旱天雨水管道中无水流时，旋转门的初始工作状态为直立翻板保持不动，相应水平翻板贴在水平向固定盖板下方，平衡翻板与管道迎面水流方向呈45^o角，形成一个平衡翻板与管道底部之间的孔口。降雨时雨水管道中的水位上升，但降雨初期管道中流量较小，相应管道水位较低，此时施加在直立翻板的水压力不足以推动整个翻转门旋转，高浓度的初期雨水经过孔口，进入到雨水管道与污水检查井之间的雨污水连接管，最终进入污水管网。当污水管道流量增加至满管流时，污水检查井中的水位上升，推动雨污水管道连接管末端的逆止阀关闭，防止雨水继续进入污水管道。随着降雨持续，管道中的水位进一步上升，由于施加在直立翻板的水压力增加，顺水流方向力矩大于逆水流方向力矩，导致直立翻板沿水流方向翻转至水平状态，倾倒在水平固定盖板上；相应另外两个翻板（水平翻板和平衡翻板）一起旋转，将雨水管道与污水管道之间的连接管封闭，此时相对清洁的雨水通过雨水管道向下游排放，最终排放到受纳水体。由此，既实现了初期雨水的截流，又不至于将大量的雨水截流到污水管道中，增加污水管道的负担。在降雨结束后，进水管中的水位下降，力矩再平衡作用导致平衡翻板逆水流方向自动翻转，带动整个旋转门恢复到降雨前的初始工作状态。

本发明具有以下优点：一是该装置不需要外部机械能量，从而降低了维护成本；二是该装置加工简单，可大批量应用推广；三是应用广泛，可在城市雨污水管网系统中推广应用，有助于提高雨水径流污染的截流效率，推动城市水环境质量改善。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图。

图2为本发明的整体示意图。

图中标号：1-雨水管道，2-污水管道，3-雨水检查井，4-污水检查井，5-垂向固定挡板，6-水平向固定挡板，7-转轴，8-转子，9-直立翻板，10-水平翻板，11-平衡翻板，12-雨水管底孔口，13-雨污水管道连接管，14-逆止阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例做进一步说明。

实施例1：主体结构包括雨水管道1、污水管道2、雨水检查井3、污水检查井4、垂向固定挡板5、水平向固定盖板6、转轴7、转子8、直立翻板9、水平翻板10、平衡翻板11、雨水管底孔口12、雨污水管道连接管13和逆止阀14。直立翻板9和水平翻板10为钢制均匀材质，质心点位于直立翻板9和水平翻板10中央；平衡翻板11为非连接转轴端加厚的钢制非均匀材质，质心点位于平衡翻板11的非连接转轴端。

以直径为600mm的雨水管道检查井安装该装置为例，予以具体说明。在雨水检查井下游管口附近的管底上，安装一个高度200mm的垂向固定挡板5，雨水无法从垂向固定挡板5下方通过；在垂向固定挡板5的上方安装一个长度200mm的水平向固定挡板6，与垂向固定挡板5的连接处采取无缝连接；在水平向固定挡板6的另一侧边缘安装一根直径为10mm的钢制转轴7，在转轴7的两端用钢制转子8固定于水平向固定挡板6的边沿，转轴7可以自由转动；在转轴7上方设置一个高380mm的钢制直立翻板9，在直立翻板9逆水流135°方向的转轴7上设置一个高220 mm的钢制平衡翻板11，在直立翻板11顺水流90°方向的转轴7上设置一个高200mm的钢制水平翻板10，水平翻板10、直立翻板9和平衡翻板11全部固定在转轴7上，并随转轴7转动。在雨水管道和污水检查井之间设置一根直径150mm的雨污水管道连接管13，所述雨污水管道连接管13的起始端管口位于水平向固定挡板正下方的雨水检查井井底或雨水管道管底处，末端管口与污水检查井连接，且位于污水管道上方；在雨污水管道连接管13末端安装一个钢制逆止阀14。

本实施例应用在雨水管道中初期雨水分流的工作原理如下。旱天雨水管道中无水流时，由于平衡翻板11的力矩作用，直立翻板9保持不动，水平翻板10贴在水平向固定挡板6下方，平衡翻板11与管道迎面水流方向呈45^o角，形成一个平衡翻板11与管道底部之间的孔口。

降雨初期，雨水管道1中流量较小，相应雨水管道1中水位较低，此时施加在直立翻板9的水压力不足以推动整个翻转门旋转，高浓度的初期雨水经过平衡翻板11和管道底部之间形成的孔口，并经过垂向固定挡板5和水平向固定挡板6的阻挡，经过雨水管底孔口12和雨污水管道之间的连接管13，进入污水管道2。当污水管道2中达到满管流时，污水检查井4中的水位上升，推动逆止阀14关闭，防止雨水经由雨污水连接管13继续进入污水管道2。

随着降雨持续，雨水管道1中流量持续增加，导致雨水管道1中水位不断上升，相应施加在直立翻板9的水压力也不断增加。当顺水流方向旋转的力矩（包括直立翻板9上的重力力矩、水压力力矩和水平翻板10的重力力矩之和）大于逆水流方向旋转的力矩（包括平衡翻板11的重力矩和水平翻板的压力矩之和）时，直立翻板9、水平翻板10和平衡翻板11开始顺着水流方向旋转，导致直立翻板9倾倒在水平向固定挡板6上，变为水平状态；相应水平翻板10变为垂直状态，将雨水管道管底孔口12封闭。在雨水管底孔口12封闭的情形下，相对清洁的雨水越过平衡翻板11流往下游管道，最终排放至受纳水体。雨停后，雨水管道1中的水位逐渐下降，当逆水流方向的力矩大于顺水流方向的力矩时，平衡翻板11带动整个旋转门逆水流方向自动翻转，恢复到降雨前的工作状态。

Claims (4)

1.一种雨水检查井中初期雨水分流装置，所述装置安装于雨水管道检查井下游管口附近，包括垂向固定挡板和水平向固定挡板、直立翻板、水平翻板、平衡翻板、转轴、雨污水管道连接管和逆止阀；其特征在于：

在雨水检查井下游管口附近的雨水管底孔口上，固定一个低于雨水管管径高度的垂向固定挡板，垂向固定挡板顶部一端安装有水平向固定挡板，所述水平向固定挡板一端与垂向固定挡板连接处为无缝连接，另一端与转轴连接；所述转轴上固定有可自由转动的直立翻板、水平翻板和平衡翻板；水平翻板与直立翻板呈顺水流方向90^o角布置，所述平衡翻板与直立翻板呈逆水流方向135^o角布置；且所述水平翻板位于水平向固定挡板下方；当雨水管道中无水流时，直立翻板位于转轴上方，与管道底部或者水平向固定挡板垂直；直立翻板、水平翻板和平衡翻板随转轴一起转动，转动角度由雨水管道中水位变化控制；

所述雨水管道连接管的起始端连接雨水管底孔口，末端连接污水检查井，且雨水管道连接管位于污水管道上方，所述雨水管道连接管末端安装有逆止阀。

2.根据权利要求１所述的一种雨水检查井中初期雨水分流装置，其特征在于直立翻板和水平翻板为均匀材质，质心点位于直立翻板和水平翻板中央；平衡翻板为非连接转轴端加厚的非均匀材质，质心点位于平衡翻板的非连接转轴端。

3.根据权利要求１所述的一种雨水检查井中初期雨水分流装置，其特征在于当顺水流方向旋转的力矩大于逆水流方向旋转的力矩时，即直立翻板上的重力力矩、水压力力矩和水平翻板的重力力矩之和大于平衡翻板的重力矩和水平翻板的压力矩之和时，直立翻板9、水平翻板和平衡翻板开始顺着水流方向旋转。

4.根据权利要求１所述的一种雨水检查井中初期雨水分流装置，其特征在于降雨初期，高浓度初期雨水经过平衡翻板与雨水管底孔口，并通过雨污水管道连接管进入污水检查井；当污水管道流量增加至满管流时，污水检查井中的水位上升，推动雨污水管道连接管末端的逆止阀关闭，防止雨水继续进入污水管道；随着降雨持续，雨水管道中的水位进一步上升，推动直立翻板顺水流方向翻转至水平状态，倾倒在水平向固定挡板上；相应水平翻板和平衡翻板一起旋转90^o，水平翻板将雨水管底孔口封闭，雨水继续向下游雨水管道排放；在降雨结束后，雨水管道中的水位下降，平衡翻板逆水流方向自动翻转，带动直立翻板和水平翻板恢复到降雨前的工作状态。