CN107190838B - 一种地下阶梯式链状雨水调蓄水池 - Google Patents
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Abstract
一种地下阶梯式链状雨水调蓄水池,整个阶梯式链状调蓄水池由N+1个单体池组成,首尾相接,按照所处位置的坡向,成一列,逐级阶梯式布置,第N+1个单体池为初雨收集池;其中N根据所述调蓄水池有效容积,综合考虑地形坡降,建设用地、雨水利用系统高程来综合确定,N大于等于1。规模上与传统蓄水池相当,但容积较小的单体池,开挖深度小,实施难度小。
Description
技术领域
本发明属于海绵城市(城市雨水)技术领域,具体涉及一种地下雨水调蓄池。
背景技术
雨水调蓄池也称雨水蓄水池,既可以是专用的人工构筑物如地上蓄水池、地下混凝土池,也可以是天然场所或已有设施如河道、池塘、人工湖等。蓄水池一般占地较大。传统的蓄水池常指人工构筑物蓄水池。
传统的雨水调蓄池是一种雨水收集设施,主要作用是雨水“削峰”,把雨水径流的高峰流量收入池内暂存,待降雨高峰过后,再将池内雨水放出。人工构筑物蓄水池类型分为地下封闭式、地上敞开式,地上封闭式、在线式、离线式、管道式等。
传统的雨水调蓄池设计为矩形结构,由于雨水蓄水池一般规模较大,所以矩形结构的蓄水池,高度大,埋深大,传统蓄水池通常设有进水管、出水管、溢流管各一根,池底一角设置积水坑,放置水泵,清理时,抽干积水。传统蓄水池还需设置人工清理通道,便于人工清掏作业,维护管理十分不便。传统蓄水池作用有二,第一,规避雨水洪峰;第二,有利于区域排水管理调度,另外,如果雨水蓄水池设置得当,规模合理,其下游的管网的管径设计标准也可适当降低。传统蓄水池的缺点是,占地大,开挖深度大,土石方量大,实施难度大,建设工期长,造价高,需设专门的人工清理通道,泥沙清理困难,功能单一,功效低。
发明内容
本发明提供了一种地下阶梯式链状雨水调蓄水池,由于其具备了一定的初级处理、雨水净化功能,所以也称为净蓄水池。该调蓄水池由多个较小的单体池组成,单体池呈阶梯式链状布置,组合使用。总体规模上与传统蓄水池相当,由于其容积分散在众多的单体池中,开挖深度小,实施难度小。
本发明提供的一种地下阶梯式链状雨水调蓄水池,整个阶梯式链状调蓄水池由N+1个单体池组成,首尾相接,按照所处位置的坡向,成一列,逐级阶梯式顺坡布置,第N+1个单体池为初雨收集池;其中N根据调蓄水池的有效容积,综合考虑地形,建设用地、雨水利用系统高程来综合确定,N大于等于1,该调蓄水池有效容积采用如下公式计算。
式中:V——调蓄池有效容积(m3);
α——脱过系数,取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比;
Q——调蓄池上游设计流量(m3/min);
b、n——暴雨强度公式参数;
t——降雨历时(min);
t=t1+t2
t1——地面集水时间(min),应根据地形坡度、汇水距离和地面种类计算确定,一般采用5~15min;
t2——管渠内雨水流行时间(min)。
本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,布置于地面以下,深度不限,条件允许的情况下,为降低工程土石开挖方量,可紧贴地面表层布置。
本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,将多个单体池首尾相接,成为链状,随地形坡向,逐级向下,阶梯式布置。雨水由高到低,顺序通过各个单体池。使蓄水池具备了沉砂池的净化功能,最末端的单体池为初雨收集池,可利用闸板阀将初雨封存池内,闸板阀采用浮球开关自动控制,以极小的代价解决了困扰业界多年的“初雨分离”问题。
本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,按照冲刷要求、势能核算,将单体池由传统的矩形设计为六边形或菱形,满足冲刷不淤、不留死水以及下级池动力负荷的水力条件,实现了仅靠高差势能提供的动力推动运行,做到了高效节能。
本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,最末一级单体水池(初雨收集池)设置沉砂槽,沉砂槽开放式设计,沉砂槽底面为凹面。实现机械清淤,解决了传统蓄水池维护清淤难的问题。
本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,各单体池随地形坡向,阶梯式布置,让处于高位的单体池内雨水灌溉下游草坪绿地,由高到低,逐级利用,可使单体池作为灌溉系统的高位水池来使用,实现雨水综合利用的功能。
附图说明
图1为阶梯式链状调蓄水池平面图
图2为阶梯式链状调蓄水池剖面图
具体实施方式
为进一步说明本发明的内容及特点,结合附图实施例进行阐述,本实施例是用于说明本发明,而不限于限制本发明的范围。实施例中的实施条件可以根据具体厂家设备的情况进行调整。
本实施例选择在某城市滨河绿化带下实施本发明的调蓄水池。地形坡度约为0.6%。
调蓄水池属于雨水调蓄构筑物。其容积规模计算方法主要有两类:以池容当量的经验公式法和基于排水系统模型的频率分析法。本发明根据控制径流污染以及消减洪峰流量的不同情况,考虑所在地区的降雨强度、雨型、历时、频率以及雨水的泥沙裹挟能力等因素的影响。调蓄水池有效容积(各池体有效容积之和)采用如下公式计算。
式中:V——调蓄池有效容积(m3);
α——脱过系数,取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比;
Q——调蓄池上游设计流量(m3/min);
b、n——暴雨强度公式参数;
t——降雨历时(min);
t=t1+t2
t1——地面集水时间(min),应根据地形坡度、汇水距离和地面种类计算确定,一般采用5~15min;
t2——管渠内雨水流行时间(min)。
依据计算结果,该城市滨河绿化带下的调蓄水池有效容积确定为5000吨,综合考虑地形坡降,建设用地、雨水利用系统高程,来综合确定各单体池容积和数目,N为5,即起净化、调蓄作用的单体池为5个,单体池1-5的规模为1000吨,最末的单体池6为初雨收集池,不计入容积规模,该地下阶梯式链状雨水调蓄水池的6座单体池,随地形坡降链状建设。单体池设计为六边形,池底坡度设定为3%,单体池1-6池长20米,宽12米,池深4米,相邻水池之间设有3米的高差(利于冲刷),单体池间采用矩形井相连,闸板阀管理。
如图1所示,整个阶梯式链状调蓄水池由单体池1~6组成,首尾相接,成链状布置。6座单体池1~6,按照坡向,成一列,逐级阶梯式顺坡布置。
调蓄水池池深为4米,依地形坡度,明挖施工,将整个调蓄水池置于地表以下,每个单体池的埋深h=4~4.5米。
为了方便雨水的利用,本实施例雨水调蓄水池设置在城市绿化带19旁边,通过回用管线15将雨水输送至绿化带19的灌溉系统。
雨水由城市雨水主干管经进水管7进入首座单体池1,逐级向下陆续通过单体池2-5,最后进入单体池6,即初雨收集池。
调蓄水池的各个单体池1、2、3、4、5、6阶梯式布置,单体池1、2、3、4、5之间高程差均为3米。采用阶梯式布置的池体,在雨水利用方面有较大的优势,对于附近的绿地19,处于上游较高位置的单体池,分别用作下游绿地的高位水池。拿单体池1来说,单体池1通过回用管线15连接至灌溉系统14,回用水管15由单体池1末端底部位置开孔27接出,进入灌溉系统14,由于单体池1的池底与灌溉系统14之间存在3米的高差,池中雨水可自流进入灌溉系统14,实现重力输水灌溉。如此,各池体与处于下游的灌溉系统,一级对应一级,池体2、3、4、5分别对应灌溉系统21、22、23、24,单体池2-5的池底与相应的灌溉系统21-24之间存在2-3米的高差,实现雨水在绿化灌溉方面的节能利用。
初雨通过单体池1、2、3、4、5的挤压式冲刷,到达初雨收集池6,雨水量上升到一定高度,初雨基本被收纳后,浮球开关控制初雨收集池6的闸板阀落下,初雨被封存,泥沙沉积在沉积槽12。
在进水管7与首个单体池1之间设置闸井8,闸井8内设计双层闸板阀9,管理雨水流和泥沙流。在单体池之间也设置闸井8,闸井8内设计双层闸板阀9,管理流向下一级单体池的雨水流和泥沙流。
在进水管7与首个单体池1之间设置的闸井8的井底比进水管7下沉50cm,单体池末端的闸井8的井底比该单体池的池底下沉50cm,可以拦截部分颗粒较大的泥沙,通过输砂管25,进入沉沙井11。
遇到超过调蓄水池储蓄规模的降雨时,雨水通过单体池1和单体池5上设置的溢流管10进入附近水系或排水系统。
初雨收集池6内收集封存的初雨,待降雨停止后,开启管理阀26,初雨经管道20排入市政污水系统,进污水厂处理,如图1,管理阀26设置在初雨收集池末端一侧的管理闸井内,方便对初雨的管理。
初雨收集池6采用局部开放式设计,如图2,初雨收集池6的中部,在池底设置沉砂槽12,沉砂槽12正上方、初雨收集池6顶部设置活动盖板18。沉砂槽12底面设计为下凹型曲面,方便车辆进出,将初雨收集池6内的初雨排尽后,打开活动盖板18,机械车(如推土机)进入沉砂槽12内,清理沉积的泥沙。
在初雨收集池6内设置沉砂槽12,沉砂槽两边的池底设有3%的坡度。本发明不需设置人工清理通道,即可采用机械清理泥砂,节约了人力成本,便捷高效。
本发明解决了蓄水池在池体冲洗、初雨分离、雨水净化回用方面困扰业界多年的难题,既实现池体的零耗能自动冲洗,又实现了对初雨的分离管理,方便了对收集隔离的初雨送厂处理。更难得的是,水池清洗、泥沙清理工作量大大减少,除了最末一级水池,其他水池内蓄积的雨水基本上不需再处理即可回用。本发明实现了初雨收集分离,雨水调蓄、净化、回用在一组构筑物内完成。使蓄水池在“调蓄”、“净化”、“利用”几个顺序工序节点实现一体化,赋予了传统蓄水池全新的概念,提升了蓄水池的效率。
Claims (10)
1.一种地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:所述地下阶梯式链状雨水调蓄水池由N+1个单体池组成,首尾相接,按照所处位置的坡向,排成一列,逐级阶梯式布置,第N+1个单体池为初雨收集池;其中N根据所述调蓄水池有效容积,综合考虑地形坡降,建设用地、雨水利用系统高程来综合确定,N大于等于1,
该调蓄水池有效容积采用如下公式计算:
式中:V——调蓄水池有效容积(m3);
α——脱过系数,取值为调蓄水池下游设计流量和上游设计流量之比;
Q——调蓄水池上游设计流量(m3/min);
b、n——暴雨强度公式参数;
t——降雨历时(min);
t=t1+t2
t1——地面集水时间(min),应根据地形坡度、汇水距离和地面种类计算确定,采用5~15min;
t2——管渠内雨水流行时间(min)。
2.如权利要求1所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:所述调蓄水池还包括进水管,所述进水管与首座单体池连接,雨水由城市雨水主干经所述进水管,逐级向下陆续通过N个单体池,最后进入所述初雨收集池。
3.如权利要求1所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:在首个单体池和第N个单体池设置溢流管,当遇到超过调蓄水池储蓄规模的降雨时,雨水通过单体池上设置的溢流管进入附近水系或排水系统。
4.如权利要求1所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:初雨收集池采用局部开放式设计,在收集池的底部设置下凹部,作为沉砂槽使用,初雨收集池顶部设置活动盖板;沉砂槽底面设计为下凹型曲面,方便车辆进出,将初雨收集池内的初雨排尽后,打开活动盖板,机械车进入清理沉砂槽内沉积的泥沙。
5.如权利要求1所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:在进水管与首个单体池之间、在N个单体池之间设置闸井,闸井内设计双层闸板阀,管理雨水流和泥沙流。
6.如权利要求1所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:在初雨收集池末端设置管理阀,管理阀打开后,雨水经管道排入市政污水系统。
7.如权利要求1至6中任一项所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:单体池为六边形或菱形。
8.如权利要求1至6中任一项所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:所述调蓄水池设置在城市绿地或水系旁。
9.如权利要求8所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:首座单体池至第N个单体池分别通过回用管线将雨水输送至绿化带灌溉系统。
10.如权利要求9所述的地下阶梯式链状雨水调蓄水池,其特征在于:所述N个单体池与灌溉系统一一对应。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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