CN106284185B - 次级水域海绵水循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种次级水域海绵水循环系统，用于次级水域水资源的水净化以及水资源循环利用，其中包括湿地生态种养区水系，用于将河道周边农业种养污水、雨水、以及生活污水进行处理后贮存并进行水资源利用；库水自提升河道水库，用于按落差分级截流贮存河道水资源，具有水净化能力且利用自身水力资源将水提升转移至所述湿地生态种养区水系；生活区污水处理水系，用于对生活污水进行处理并且将处理后的水输送至所述库水自提升河道水库。本发明提出了一种有效解决次级水域水质日益恶化的问题并且降低暴雨引发的洪涝灾害问题的次级水域海绵水循环系统。

Description

次级水域海绵水循环系统

技术领域

本发明涉及生态农业水利建设、次级水域水净化处理技术领域，具体涉及一种用于次级水域水资源的水净化及水资源循环利用的次级水域海绵水循环系统。

背景技术

目前全国各地的可利用水源越来越缺乏并且次级水域水质日益恶化，因此人类迫切需要一种尽可能多的水收集、净化、贮存系统，例如将雨水收集再利用，使得干旱/紧急情况(如生活水源枯竭、火灾)下能有水可取。

然而，现有技术中还未能根本上解决次级水域水质日益恶化的环境问题，降低暴雨引发洪涝灾害度问题，小流量、低落差微水力资源的有效利用问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种有效解决次级水域水质日益恶化的问题并且降低暴雨引发的洪涝灾害问题的次级水域海绵水循环系统。

本发明提供一种次级水域海绵水循环系统，用于次级水域水资源的水净化以及水资源循环利用，其中包括：

湿地生态种养区水系，用于将雨水进行处理后贮存并进行水资源利用；湿地生态种养区水系包括雨水截流处理系统、雨水及污水汇集管网系统、水处理人工湿地、截流渠、以及湿地水库群；

库水自提升河道水库，用于按落差分级截流贮存河道水资源，具有水净化能力且利用自身水力资源将水提升转移至所述湿地生态种养区水系；所述库水自提升河道水库包括若干个按地形落差高低而在河道上进行复式串联建设的水库，所述库水自提升河道水库包括具有河水截流提升水位、水过滤处理、清水提升转移功能的水库拦河坝；

生活区污水处理水系，用于对生活污水进行处理并且将处理后的水输送至所述库水自提升河道水库。

优选地，所述湿地水库群是由若干个串联或重叠的水库组成，用于贮存雨水和所述水处理人工湿地处理后得到的净化水及所述库水自提升河道水库过滤净化后提升输送的清水。

优选地，所述水库拦河坝内设置有水净化腔以及水泵房；所述水净化腔用于库水的过滤净化处理、贮存。

优选地，所述水净化腔的底部入口穿过所述水库拦河坝内壁而与水库连通，所述水净化腔的出口通过排淤闸门穿过所述水库拦河坝的外壁连接坝外河道，水净化腔内安装的有孔眼结构的孔眼透水板将所述水净化腔分隔为上下两个部分，下部是积淤腔，上部为清水腔；所述水泵房是以水力能为泵动力，将过滤处理后清水提升转移至较高的水库，并且将积淤腔内的淤泥提升排放到水处理人工湿地。

优选地，所述水泵房由泵房和水轮机房上下叠置组成，所述水轮机房内安装有水轮机，所述泵房内安装有水泵，所述水泵的动力由水轮机提供，所述水轮机的水力由水库水提供，所述水轮机的出水设置为通往坝外河道出水口，所述水泵设置有清水进水管和淤泥输入管以及清水出水管和淤泥输出管，所述水泵的清水进水管和淤泥输入管以及清水出水管和淤泥输出管上分别设置转换阀来进行控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明所设置的湿地水库群为雨水资源贮存和洪涝灾害防治最主要的海绵容器，对防洪排涝具有重要作用。具体地说，湿地水库水资源来源于两个方面，一是雨水丰富时，通过雨水截流过滤沟、管网将过滤后雨水贮存，二是无雨水时，借助河道水库的水力泵将拦河坝内清水腔中过滤处理后清水提升输送至高于河道水库高度的湿地水库的低位库，再利用电力泵将低位水库贮存水提升至高位水库。湿地水库群是生态农业水利化建设核心设施，它与普通水库比较具有库容利用率高，雨水截流、净化效果显著，有效削弱泥石流等自然灾害发生；

此外，湿地水库群是不仅是水资源贮存设施，也是水力资源贮存设施，能够在无电力能耗的情况下实现水利系统的有效利用。

二、本发明所设置的库水自提升河道水库的河道水库不仅是水资源截流贮存设施，也是水利自提灌系统水力资源的基础来源，河道水力将河道水提升至湿地的低位水库，低位水库放水水力将低位水库水资源提升至高位水库，高位水库放水水力又将高位水库水资源再次提升至高位水渠实现水利灌溉扩展；

另外，拦河坝多功能结构建造不仅功能化程度高，同时为满足功能化要求的构造使坝体强度大幅度增高，建设投入总量降低。

三、本发明的水库拦河坝的复式结构实现了拦漂、阻淤、过滤功能，进行水净化处理。

四、本发明利用系统内自有水力资源执行无电力消耗的水提升、库除淤功能，从而实现水资源的合理调配，满足生态农业对水资源的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的次级水域海绵水循环系统的方框示意图；

图2为本发明的水库拦河坝的正面视图；

图3为本发明的水库拦河坝的顶部视图；

图4为沿着图2的A-A线切割的剖面图，该视图示出了坝内清水腔结构；

图5为沿着图2的B-B线切割的剖面图，该视图示出了坝内水轮机安装位置；

图6为沿着图2的C-C线切割的剖面图，该视图示出了泄洪口结构；

图7为沿着图4的D-D线切割的剖面图，该视图示出了拦河坝内部完整结构；

图8为沿着图7的E-E线切割的剖面图，该视图示出了拦河坝内部除水轮机房外结构；

图9为湿地水库群结构的原理剖面示意图；

图10为图9中F部的放大图；

图11为图9中G部的放大图。

附图标记

库容水1；泄洪井2；坝体挡水墙3；坝顶平面4；泵房5；水轮机房6；放水口7；泄洪口8；排淤口9；坝体加强10；排淤闸门11；吸口12；孔眼透水板13；上渗过滤层14；清水腔15；水轮机16；电动阀17；清水腔出口18；管道19；积淤腔20；阀21；阀22；阀23；阀24；水泵25；低位水库26；高位水库27；分流井28；管道29。

具体实施方式

下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的其中的一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明的次级水域海绵水循环系统的方框示意图。本发明的次级水域海绵水循环系统用于次级水域水资源的水净化以及水资源循环利用，其中包括：

湿地生态种养区水系，用于将雨水进行处理后贮存并进行水资源利用；所述湿地生态种养区水系包括雨水截流处理系统、雨水及污水汇集管网系统、水处理人工湿地、截流渠、以及湿地水库群；

库水自提升河道水库，用于按落差分级截流贮存河道水资源，具有水净化能力且利用自身水力资源将水提升转移至所述湿地生态种养区水系；所述库水自提升河道水库包括若干个按地形落差高低而在河道上进行复式串联建设的水库，所述库水自提升河道水库包括具有河水截流提升水位，水过滤处理、清水提升转移功能的水库拦河坝；

生活区污水处理水系，用于对生活污水进行处理并且将处理后的水输送至所述库水自提升河道水库。

所述雨水截流处理系统、雨水及污水汇集管网系统、水处理人工湿地、截流渠在专利号No.2015102532604中进行了详细地描述，因此在此不再赘述；

优选地，所述湿地水库群是由若干个串联或重叠的水库组成，用于贮存雨水和所述水处理人工湿地处理后得到的净化水及所述库水自提升河道水库过滤净化后提升输送的清水。

优选地，所述水库拦河坝内设置有水净化腔以及水力泵房；所述水净化腔用于库水的过滤净化处理、贮存。

优选地，所述水净化腔的底部入口穿过所述水库拦河坝内壁而与水库连通，所述水净化腔的出口通过排淤闸门11穿过所述水库拦河坝的外壁连接坝外河道，通过有孔眼结构的孔眼透水板13将所述水净化腔分隔为上下两个部分，下部是积淤腔20，上部为清水腔15；所述水力泵房是以水力能为泵动力，将过滤处理后清水提升转移至较高的水库，并且将积淤腔20内的淤泥提升排放到水处理人工湿地。

优选地，所述水力泵房由泵房5和水轮机房6上下叠置组成，所述水轮机房6内安装有水轮机16，所述泵房5内安装有水泵25，所述水泵25的动力由水轮机16提供，所述水轮机16的水力由水库水提供，所述水轮机16的出水设置为通往坝外河道出水口，所述水泵25设置清水进水管和淤泥输入管以及清水出水管和淤泥输出管，所述水泵的清水进水管和淤泥输入管以及清水出水管和淤泥输出管上分别设置转换阀来进行控制。

参考图2和图3，其示出了本发明的库水自提升河道水库的结构示意图。其包括经过收集的库容水1、设置在库容水1中的泄洪井2、坝顶平面4、设置在库容水1与坝顶平面4之间的坝挡水墙3。所述坝顶平面4内设置有上下叠置的水泵房5和水轮机房6、泄洪口8、排淤口9、以及多个坝体加强10。

参考图4-图8中所示出的，其示出了库水自提升河道水库的运行机理。

通常，河道根据水流落差情况来确定水库群水库串联密度。大多数时间内，图4、图5中水库拦河坝的排淤闸门11、水轮机房6中的电动阀17、泵房5中的阀21、阀24处于关闭状态，河水被截流库存于水库中；库水在水库拦河坝内穿过孔眼透水板13经上渗过滤层14进入清水腔15中贮存；当库水水位上升至设定高度时，图8中，受电讯号控制的电动阀17开启，图5中水轮机16在放水口7放出水的水力作用下向图8中水泵25输出力矩，水泵25运行从清水腔出口18吸抽清水，将清水腔15中的清水提升输送至图9中的湿地水库群的低位水库26中贮存，库水拦河坝内水轮机16利用水力后的排放水进入下一级水库截流贮存。

需要泵排淤时，关闭阀22、23，开启阀21、24，淤腔中小粒度淤泥浆经吸口12通过管道19由水泵25排放至高于水库地标的水处理人工湿地。

当需要大粒度沉积砂石排放时，开启排淤闸门11，水力冲刷排放。

以下将对湿地生态种养区水系进行详细的描述。

在湿地生态种养区水系中包括雨水、生活污水等在内的所有散流水经过水处理人工湿地系统处理后流入湿地水库群或河道。湿地水库群贮存水来源于人工湿地净化水和河道水库提升水，用于农业水利灌溉、畜牧养殖、生活源水等。

参考图9，其示出了湿地水库群结构的原理剖面示意图。以下将对湿地水库群的结构和原理进行更加详细地描述。

更具体地，湿地水库群水库利用山区沟壑，由低至高顺势而建，水库库容水资源依靠雨水和从河道水库中提升的处理后清水，每个水库内配置有1个利用库容水力能的水位提升、库淤排放泵站，泵站内配置有1个水力泵，需要时增加配置1个电动泵，水力泵的动力是利用库容放水时水力推动水轮机带动水泵，电力泵则是利用动力电作为水泵动力，作用是将本库内水提升至高位库并释放出空间容量，低位水库库容水无雨水输入时其库容依靠河道水库供给，水力资源紧张时，高位水库库容可采用电动水泵由低位水库提升供给。

如在图9中所示出的，低位水库26除接收由分流井28进入该水库的经过湿地处理的净化水外，还大量接收水库提升转移输送的清水，当低位水库26释放农业灌溉水时其释放水力带动该水库的水泵25将水库中部分水提升至更高位水库27，当高位水库27释放农业灌溉水时，其释放水力又带动本库水泵将水库中部分水通过管道29提升至更高位置，从而实现了高效节能的农业水利化的自流灌溉。低位水库库容无雨水输入时其库容依靠河道水库供给，水力资源紧张时，高位水库库容可采用电动水泵由低位水库提升供给。

生活区污水处理水系已经在本申请人所申请的其他申请案中所披露出，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种次级水域海绵水循环系统，用于次级水域水资源的水净化以及水资源循环利用，其特征在于，包括：

湿地生态种养区水系，用于将雨水进行处理后贮存并进行水资源利用；湿地生态种养区水系包括雨水截流处理系统、雨水及污水汇集管网系统、水处理人工湿地、截流渠、以及湿地水库群；

库水自提升河道水库，用于按落差分级截流贮存河道水资源，具有水净化能力且利用自身水力资源将水提升转移至湿地水库群；所述库水自提升河道水库包括若干个按地形落差高低而在河道上进行复式串联建设的水库，所述库水自提升河道水库包括具有河水截流提升水位、水过滤处理、清水提升转移功能的水库拦河坝；所述水库拦河坝内设置有水净化腔以及水泵，水净化腔内设有用于过滤的孔眼透水板，孔眼透水板将所述水净化腔分隔为清水腔和积淤腔，所述水净化腔的底部入口与水库连通；所述水泵分别与清水腔和积淤腔连通以便将清水腔中的清水提升输送至湿地水库群并将积淤腔内的淤泥提升排放至水处理人工湿地；

生活区污水处理水系，用于对生活污水进行处理并且将处理后的水输送至所述库水自提升河道水库。

2.根据权利要求1所述的次级水域海绵水循环系统，其特征在于，所述湿地水库群是由若干个串联的水库组成，用于贮存雨水和所述水处理人工湿地处理后得到的净化水及所述库水自提升河道水库过滤净化后提升输送的清水。

3.根据权利要求1所述的次级水域海绵水循环系统，其特征在于，所述水净化腔的底部入口穿过所述水库拦河坝内壁而与水库连通，所述水净化腔还设有出口且出口通过排淤闸门穿过所述水库拦河坝的外壁连接坝外河道；水净化腔内的清水腔位于孔眼透水板的上方，积淤腔位于孔眼透水板的下方。

4.根据权利要求3所述的次级水域海绵水循环系统，其特征在于，还包括水力泵房，水力泵房由泵房和水轮机房上下叠置组成，所述水泵安装在泵房内，所述水轮机房内安装有水轮机，所述水泵的动力由水轮机提供，所述水轮机的水力由水库水提供，所述水轮机的出水设置为通往坝外河道出水口，所述水泵设置有清水进水管和淤泥输入管以及清水出水管和淤泥输出管，所述水泵的清水进水管和淤泥输入管以及清水出水管和淤泥输出管上分别设置转换阀来进行控制。