CN106988267B - 一种岸壁式自助推流系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种岸壁式自助推流系统及方法，通过径流收集单元收集地表径流，并将其储存在径流储存单元中，通过导流单元将其引入河道中，地表径流中蕴含的能量被转盘装置接收，并推动转盘装置转动，转盘装置进而带动动水装置转动，动水装置的转动能够带动河道中的水运动，由此实现自助式推流，能够改善河道水体的流动性，促进水体环境状况的改善，一方面本发明的自助推流系统简单，操作方面，可控性强，另一方面，自助推流方式无需外加电力，节省建造以及运行成本。

Description

一种岸壁式自助推流系统及方法

技术领域

本发明涉及生态环境工程技术领域，具体涉及一种岸壁式自助推流系统及方法。

背景技术

当前城市河道水体的滞流状态是影响河道水质的重要因素之一，通过在河道里安装推流或曝气设备可改善河道水体的流动性，并能促进水体环境状况的改善。河道推流设备的传统动力来自外部电网或太阳能转化而来的电力，此种动力方式所需设备复杂，建造及运行成本较高。

当前随着城市的快速发展，城市雨水排向河道的径流量也在增加，为了降低雨水径流对城市内涝和河道水环境的影响，一些大城市已经或正在建设雨水调蓄池，通过雨水调蓄池起到了削减雨水径流洪峰和面污染物对内涝和水环境的影响，但其中蕴含的能量却并没有得到充分利用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种岸壁式自助推流系统及方法，用于解决现有技术中河道推流所需动力来自外部电网或太阳能转化而来的电力，此种动力方式所需设备复杂，建造及运行成本较高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种岸壁式自助推流系统，至少包括：

径流收集单元，位于河道外部的陆域，用于收集地表径流；

径流储存单元，位于河道外部的陆域，与所述径流收集单元相连通，用于储存径流收集单元所收集的地表径流；

导流单元，连通于径流储存单元与河道，用于将径流储存单元中储存的地表径流引入河道中；

转盘装置，位于河道内，且位于导流单元的下方，通过一推流转轴与河道岸壁相连接，接收从导流单元引入河道中的地表径流，并在地表径流的推动下绕所述推流转轴的纵向中心线转动，所述推流转轴随着转盘装置的转动绕其自身的纵向中心线相对河道岸壁转动；

动水装置，其下部位于河道的河水中，通过一动水转轴与转盘装置相连接，并与所述动水转轴一起随着转盘装置的转动绕所述动水转轴的纵向中心线转动，动水装置转动时，带动河道中的水运动。

优选地，所述径流收集单元包括多个收集支单元，其出水端接入径流储存单元。

优选地，径流储存单元为储存池结构，其底面向河道的方向倾斜。

优选地，所述导流单元为导流管，其一端为入口端，从径流储存单元接出，另一端为出口端，从河道岸壁穿出至河道中，且位于出口端与河道岸壁之间的导流管上设置有导流开关，用于控制径流储存单元中的地表径流从导流管的流出以及流出量。

优选地，所述转盘装置的外廓为圆形，包括转盘竖轴、水斗、转盘轴套，转盘竖轴为多个，其一端与所述转盘轴套相连接，另一端安装水斗，所述多个转盘竖轴沿转盘轴套的圆周方向均匀分布，所述转盘轴套的中间开有一轴套孔，所述动水转轴的一端插接在所述转盘轴套的轴套孔中，所述水斗位于导流单元的出口端的下方，用于接收从导流单元引入河道中的地表径流，并在地表径流的推动下绕动水转轴的纵向中心线转动。

优选地，所述动水装置包括动水竖轴、拨片，所述动水竖轴的一端连接在所述动水转轴的外侧面上，另一端安装拨片，所述拨片为长条状，与所述动水竖轴的纵向方向呈一夹角。

优选地，所述动水竖轴为多个，沿所述动水转轴的纵向分布，且相邻两个动水竖轴在所述动水竖轴的横向截平面上的投影之间的夹角相等。

优选地，河道岸壁开设有岸壁内洞，岸壁内洞的端口安装有一岸壁轴承，所述岸壁轴承包括同心的外圈、内圈、设置在内外圈之间的转珠，外圈固定连接在岸壁内洞内，所述推流转轴的一端插接在所述转盘轴套的轴套孔中，另一端插接在岸壁轴承的内圈中。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种采用如前所述的岸壁式自助推流系统进行岸壁式自助推流的方法，其特征在于，包括如下步骤：地表径流经径流收集单元收集并进入径流储存单元中进行储存，达到预定的储存量后，由导流单元引入河道中并被转盘装置接收，转盘装置在地表径流的推动下转动，通过动水转轴带动动水装置转动，动水装置的转动带动河道中的水运动。

优选地，通过导流开关控制径流储存单元的储存量。

如上所述，本发明的岸壁式自助推流系统及方法，具有以下有益效果：本发明通过收集雨水径流，并将其蕴含的能量用于水的推流中，实现自助式推流，进而改善河道水体的流动性，促进水体环境状况的改善，一方面本发明的自助推流系统简单，操作方面，可控性强，另一方面，自助推流方式无需外加电力，节省建造以及运行成本。

附图说明

图1显示为本发明的岸壁式自助推流系统及方法的系统结构俯视图。

图2显示为本发明的岸壁式自助推流系统及方法的系统结构侧面剖视图。

图3显示为本发明的岸壁式自助推流系统及方法的转盘装置剖面结构示意图。

图4显示为本发明的岸壁式自助推流系统及方法的水动装置剖面结构示意图。

图5显示为本发明的岸壁式自助推流系统及方法的推流转轴以及动水转轴剖面结构示意图。

图6显示为本发明的岸壁式自助推流系统及方法的岸壁轴承结构示意图。

图7显示为本发明的岸壁式自助推流系统及方法的转盘轴套结构示意图。

元件标号说明

1 径流收集单元

11 收集支单元

2 河道

21 河道岸壁

22 岸壁内洞

23 岸壁轴承

231 外圈

232 内圈

233 转珠

3 径流储存单元

4 导流单元

41 导流开关

5 转盘装置

51 转盘竖轴

52 水斗

53 转盘轴套

6 推流转轴

7 动水装置

71 动水竖轴

72 拨片

8 动水转轴

9 河道常水位

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供一种岸壁式自助推流系统及方法，如图1-图7所示，岸壁式自助推流系统至少包括：

径流收集单元1，位于河道2外部的陆域，用于收集地表径流；

径流储存单元3，位于河道2外部的陆域，与径流收集单元1相连通，用于储存径流收集单元1所收集的地表径流；

导流单元4，连通于径流储存单元3与河道2，用于将径流储存单元3中储存的地表径流引入河道2中；

转盘装置5，位于河道2内，且位于导流单元4的下方，通过一推流转轴6与河道岸壁21相连接，接收从导流单元4引入河道2中的地表径流，并在地表径流的推动下绕推流转轴6的纵向中心线转动，推流转轴6随着转盘装置5的转动绕其自身的纵向中心线相对河道岸壁21转动；

动水装置7，其下部位于河道2的河水中，通过一动水转轴8与转盘装置5相连接，并与动水转轴8一起随着转盘装置5的转动绕动水转轴8的纵向中心线转动，动水装置7转动时，带动河道2中的水运动。

本发明通过径流收集单元1收集地表径流，并将其储存在径流储存单元3中，通过导流单元4将其引入河道2中，地表径流中蕴含的能量被转盘装置5接收，并推动转盘装置5转动，转盘装置5进而带动动水装置7转动，动水装置7的转动能够带动河道2中的水运动，由此实现自助式推流，能够改善河道水体的流动性，促进水体环境状况的改善，一方面本发明的自助推流系统简单，操作方面，可控性强，另一方面，自助推流方式无需外加电力，节省建造以及运行成本。

其中：

一、径流收集单元

径流收集单元1包括多个收集支单元11，其出水端接入径流储存单元3。多个收集支单元11位于径流储存单元3的周边，并且设置为多个方向，各方向上的收集支单元11可独立运行。

所收集的地表径流多为雨水，收集支单元11为雨水管、排水渠、渗流管、雨水井等一般市政雨水收集设施，或由雨水管、排水渠、渗流管、雨水井等一般市政雨水收集设施进行组合构建而成，也可利用现有市政雨水收集系统改造后构建。

如图1-图2所示，收集支单元11的出水端接入径流储存单元3，各方向的收集支单元11接入径流储存单元3的接入口可不在同一水平面，但各收集支单元11对径流储存单元3的最高接入口与最低接入口的竖向高差不宜过大，以保障径流储存单元3的有效储存容积，同时也有利于降低径流储存单元3内的水体向收集支单元11的倒灌量。

二、径流储存单元

径流储存单元3为储存池结构，一般由钢筋混凝土浇筑而成；外型可根据地形条件确定，可以是圆柱体、长方体、或是不规则体等；其底面向河道2的方向倾斜，即其底部距河道近的一侧相对距河道远的一侧埋深要深，有利于径流的排出；顶面可根据地形条件确定是水平、或是倾斜，同时也可根据需要确定是否需要全部埋入土壤中，如图2所示，示例性给出径流储存单元3为地埋式。径流储存单元3需要具备较大的有效容积，以保障能够储存大量的径流，便于能量聚集形成的有效性。

收集支单元11与径流储存单元3的各接入口，优选地，位于径流储存单元3的中上部或是直接从倾斜的顶面接入。

三、导流单元

导流单元4选用导流管，其一端为入口段，从径流储存单元3接出，另一端为出口端，从河道岸壁21穿出至河道2中。导流管穿出河道岸壁21后，其出口端距离岸壁有10cm以上距离。位于出口端与河道岸壁21之间的导流管上设置有导流开关41，用于控制径流储存单元3中的地表径流从导流管的流出以及流出量，以此来控制径流储存单元3内径流的流出和流出量，并且导流开关41的设置还能够防止河道水位暴涨后河道倒灌进入径流储存单元3中。导流管从径流储存单元3的接出口位于径流储存单元3侧面的贴近其底部的下部。导流管的安装具有一定坡度，导流管穿出河道岸壁21的出口端优选低于径流储存单元3的接出端。导流管的内径由径流储存单元3的有效容积和系统需要的运行时间确定。出口的下方为转盘装置的水斗，导流单元4的出流通过其自身的重力以及下落时产生的能量驱动转盘装置5的转动。

四、转盘装置

如图3所示，转盘装置5的外廓为圆形，包括转盘竖轴51、水斗52、转盘轴套53，转盘竖轴51为多个，其一端与转盘轴套53相连接，另一端安装水斗52，多个转盘竖轴51沿转盘轴套53的圆周方向均匀分布，即任意两个相邻转盘竖轴之间的夹角相等，其纵向延长线交于转盘轴套53的中心。优选地，转盘竖轴51为片状结构，其数量在8个以上，纵向长度均相等，横向宽度均相等，纵向长度由转盘装置5的安装需求确定，横向宽度根据导流单元4的出流量确定。转盘竖轴51由轻质材料制成，以利于水流的推动。水斗52位于远离转盘轴套53的一端，优选地，水斗52的开口所在平面与转盘竖轴的侧面平行，有利于水斗52中的水对转盘竖轴51产生作用力，水斗52的底部沿转盘竖轴51纵向方向的长度等于转盘竖轴51纵向长度的1/3，沿转盘竖轴51横向方向的宽度与转盘竖轴51的横向宽度相同。水斗52的一侧面与转盘竖轴51的远离转盘轴套53的一端的端面在同一平面内。水斗的高度由有利于转盘装置旋转为控制条件，优选地大于10cm。

如图7所示，转盘轴套53的中间开有一轴套孔531，动水转轴8的一端插接在转盘轴套53的轴套孔531中，水斗52位于导流单元4的出口端的下方，用于接收从导流单元4引入河道2中的地表径流，并在地表径流的推动下绕动水转轴8的纵向中心线转动。转盘轴套53的厚度大于转盘竖轴51的横向宽度，其厚度大于10cm。

五、动水装置

动水装置7的外廓为圆形，包括动水竖轴71、拨片72，动水竖轴71的一端连接在动水转轴8的外侧面上，另一端安装拨片72，拨片72为长条状，与动水竖轴71的纵向方向呈一夹角。动水竖轴71为多个，沿动水转轴8的纵向分布，且相邻两个动水竖轴71在动水竖轴71的横向截平面上的投影之间的夹角相等。动水竖轴71的数量优选为8个以上，纵向长度均相等，横向宽度均相等，纵向长度优选为转盘竖轴51的纵向长度的两倍以上，横向宽度根据推流需求确定。动水竖轴71由轻质材料制成，拨片72由轻质材料制成，拨片72与动水竖轴71纵向方向之间的安装夹角根据推流需求确定，优选大于90°，拨片72的横向宽度与动水竖轴71的横向宽度相等，纵向长度根据推流需求确定。动水装置7的下部位于河道2的河水中，转动时即可带动河水运动。

五、河道岸壁

河道岸壁21一般为河道硬质护岸，在河道常水位9附近或以上位置开设有岸壁内洞22，岸壁内洞22的端口安装有一岸壁轴承23。如图6所示，岸壁轴承23包括同心的外圈231、内圈232、设置在内外圈之间的转珠233，外圈231固定连接在岸壁内洞22内，岸壁轴承23沿岸壁内洞22的纵向上的厚度大于10cm。

推流转轴6的一端插接在转盘轴套53的轴套孔531中，另一端插接在岸壁轴承23的内圈232中，推流转轴6的外径为5cm以上，其一端穿过岸壁轴承23进入岸壁内洞22内，一端固定于转盘装置5的转盘轴套53上。岸壁内洞22的纵向长度大于30cm，其内径大于推流转轴6的外径。岸壁轴承23的内圈232的内径略大于推流转轴6的外径，并通过缝隙止水胶布将推流转轴6的外侧面与内圈232的内侧面固定。工作时，推流转轴6带动岸壁轴承23的内圈232运动，外圈231不动。推流转轴6进入岸壁内洞22的长度大于20cm。推流转轴6主要起到将转盘装置5固定于岸壁上的作用。转盘装置5转动时带动推流转轴6的转动，进而带动动水转轴8的转动，使得动水竖轴71以及拨片72绕动水转轴8的纵向中心线转动，拨动河水，使其运动。

采用前述的岸壁式自助推流系统进行岸壁式自助推流的方法，具体为：地表径流经各收集支单元11收集并进入径流储存单元3中进行储存，达到预定的储存量后，将导流开关41打开，地表径流由导流单元4引入河道2中并被位于其下方的水斗52接收，转盘竖轴51、水斗52在地表径流的推动下绕动水转轴8的纵向中心线转动，并带动动水转轴8以及推流转轴6转动，动水转轴8带动动水竖轴71转动，位于动水竖轴71末端的拨片72拨动河道水体运动。由此，实现自助式推流，达到改善河道水体的流动性，促进水体环境状况改善的目的。

以下给出一实施例对本发明的岸壁式自助推流系统及方法作进一步说明：

各收集支单元11接入径流储存单元3的最低点，使得径流储存单元3形成的有效容积为500m³，径流储存单元3的靠近河道岸壁21的一侧距离河道岸壁21的水平距离为5m。

导流单元4选用导流管，其长5.3m，内径20cm，导流管接入端的下侧外壁距离径流储存单元3底部的竖向距离为10cm。导流管的出口端穿出河道岸壁21，且其距离河道岸壁21的水平距离为15cm。

在位于导流管下方且距离导流管下侧外壁垂直距离1.0m、水平距离0.6m处的河道岸壁21上，开挖岸壁内洞22；岸壁内洞22向岸壁内部方向的长度为30cm，洞口直径9cm；洞口处安装岸壁轴承23，岸壁轴承23的外圈231固定于洞壁上，内圈232的内径为6cm。

推流转轴6的外径为5.8cm，其进入岸壁内洞22的长度为25cm，其从岸壁内洞22的洞口至转盘轴套53的与岸壁内洞22相对的端面的距离为5cm，进入转盘轴套53内的长度为5cm。

转盘轴套53厚10cm，转盘竖轴51为片状结构，设置8片，其一端固定在转盘轴套53外侧上，相邻两片之间的夹角为45°，每片宽10cm、长60cm。在单片转盘竖轴51的最外端安装水斗52，水斗52的尺寸为20cm长×10cm宽×10cm高。水斗52的开口所在平面平行于转盘竖轴51的侧面，水斗52的侧壁所在平面垂直于转盘竖轴51的侧面。

动水转轴8长35cm，其中一端进入转盘轴套53内的长度为5cm，另一端从端顶向转盘装置5的方向且沿动水转轴8的纵向方向错位布置8片动水竖轴，单片动水竖轴横向宽10cm、纵向长1.2m，相邻两片动水竖轴71在动水竖轴71的横向截平面上的投影之间的投影夹角为45°，8片动水竖轴71总的横向宽度为20cm。选用的拨片72纵向长20cm，横向宽10cm，一端与动水竖轴71的外端相连接，且与动水竖轴71纵向方向之间的夹角为100°。

降水形成的地表径流经各收集支单元11收集并进入径流储存单元3中进行储存，达到储存量500m³后，将导流开关41打开，将转盘装置5的一水斗52的开口设置在导流管出口端的下方，地表径流由导流管引入河道2中并被位于其下方的一水斗52接收，转盘竖轴51、水斗52在水斗52中的地表径流的推动下绕动水转轴8的纵向中心线转动，并带动动水转轴8以及推流转轴6转动，动水转轴8带动动水竖轴71转动，位于动水竖轴71末端的拨片72拨动河道水体运动。

综上所述，本发明通过收集雨水径流，并将其蕴含的能量用于水的推流中，实现自助式推流，进而改善河道水体的流动性，促进水体环境状况的改善，一方面本发明的自助推流系统简单，操作方面，可控性强，另一方面，自助推流方式无需外加电力，节省建造以及运行成本。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种岸壁式自助推流系统，其特征在于，所述岸壁式自助推流系统至少包括：

径流收集单元(1)，位于河道(2)外部的陆域，用于收集地表径流；

径流储存单元(3)，位于河道(2)外部的陆域，与所述径流收集单元(1)相连通，用于储存径流收集单元(1)所收集的地表径流；

导流单元(4)，连通于径流储存单元(3)与河道(2)，用于将径流储存单元(3)中储存的地表径流引入河道(2)中；

转盘装置(5)，位于河道(2)内，且位于导流单元(4)的下方，通过一推流转轴(6)与河道岸壁(21)相连接，接收从导流单元(4)引入河道(2)中的地表径流，并在地表径流的推动下绕所述推流转轴(6)的纵向中心线转动，所述推流转轴(6)随着转盘装置(5)的转动绕其自身的纵向中心线相对河道岸壁(21)转动；

动水装置(7)，其下部位于河道(2)的河水中，通过一动水转轴(8)与转盘装置(5)相连接，并与所述动水转轴(8)一起随着转盘装置(5)的转动绕所述动水转轴(8)的纵向中心线转动，动水装置(7)转动时，带动河道(2)中的水运动。

2.根据权利要求1所述的岸壁式自助推流系统，其特征在于：所述径流收集单元(1)包括多个收集支单元(11)，其出水端接入径流储存单元(3)。

3.根据权利要求1所述的岸壁式自助推流系统，其特征在于：径流储存单元(3)为储存池结构，其底面向河道(2)的方向倾斜。

4.根据权利要求1所述的岸壁式自助推流系统，其特征在于：所述导流单元(4)为导流管，其一端为入口端，从径流储存单元(3)接出，另一端为出口端，从河道岸壁(21)穿出至河道(2)中，且位于出口端与河道岸壁(21)之间的导流管上设置有导流开关(41)，用于控制径流储存单元(3)中的地表径流从导流管的流出以及流出量。

5.根据权利要求4所述的岸壁式自助推流系统，其特征在于：所述转盘装置(5)的外廓为圆形，包括转盘竖轴(51)、水斗(52)、转盘轴套(53)，转盘竖轴(51)为多个，其一端与所述转盘轴套(53)相连接，另一端安装水斗(52)，所述多个转盘竖轴(51)沿转盘轴套(53)的圆周方向均匀分布，所述转盘轴套(53)的中间开有一轴套孔(531)，所述动水转轴(8)的一端插接在所述转盘轴套(53)的轴套孔(531)中，所述水斗(52)位于导流单元(4)的出口端的下方，用于接收从导流单元(4)引入河道中的地表径流，并在地表径流的推动下绕动水转轴(8)的纵向中心线转动。

6.根据权利要求5所述的岸壁式自助推流系统，其特征在于：所述动水装置(7)包括动水竖轴(71)、拨片(72)，所述动水竖轴(71)的一端连接在所述动水转轴(8)的外侧面上，另一端安装拨片(72)，所述拨片(72)为长条状，与所述动水竖轴(71)的纵向方向呈一夹角。

7.根据权利要求6所述的岸壁式自助推流系统，其特征在于：所述动水竖轴(71)为多个，沿所述动水转轴(8)的纵向分布，且相邻两个动水竖轴(71)在所述动水竖轴(71)的横向截平面上的投影之间的夹角相等。

8.根据权利要求7所述的岸壁式自助推流系统，其特征在于：河道岸壁(21)开设有岸壁内洞(22)，岸壁内洞(22)的端口安装有一岸壁轴承(23)，所述岸壁轴承(23)包括同心的外圈(231)、内圈(232)、设置在内外圈之间的转珠(233)，外圈(231)固定连接在岸壁内洞(22)内，所述推流转轴(6)的一端插接在所述转盘轴套(53)的轴套孔(531)中，另一端插接在岸壁轴承(23)的内圈(232)中。

9.一种采用如权利要求1至8中任一项所述的岸壁式自助推流系统进行岸壁式自助推流的方法，其特征在于，包括如下步骤：地表径流经径流收集单元(1)收集并进入径流储存单元(3)中进行储存，达到预定的储存量后，由导流单元(4)引入河道(2)中并被转盘装置(5)接收，转盘装置(5)在地表径流的推动下转动，通过动水转轴(8)带动动水装置(7)转动，动水装置(7)的转动带动河道(2)中的水运动。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：当采用如权利要求4所述的岸壁式自助推流系统时，通过导流开关(41)控制径流储存单元(3)的储存量。