CN111305359A - 一种水力型截流井及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水力型截流井及其使用方法，所述水力型截流井包括墙形截流结构、截流孔以及出水井，所述截流孔设置在所述墙形截流结构的来水方向的一侧，所述截流孔与所述出水井的进水结构连通；所述进水结构的出水侧设置有水力型防倒灌结构。通过本发明，在水力型截流井的出水井的进水结构中的出水侧设置水力型防倒灌结构，从而在水力型截流井周边无可靠外部电源的情况下，依然能够实现截流防倒灌的功能，并且运行成本低，维护简单。

Description

一种水力型截流井及其使用方法

技术领域

本发明涉及排水管网技术领域，具体而言，涉及一种用于升级排水管网系统，进行水环境污染控制的水力型截流井及其使用方法。

背景技术

在排水管网系统中，截流井可用来拦截旱流污水及部分初期雨水。现有截流井通常分为动力型与水力型。在实际工程项目中有些截流井周边无法提供可靠的电源，此时不具备建设动力型常规截流井的条件，可以选择水力型截流井。

如何实现现有水力型截流井使用于截流区和溢流区都易发生倒灌的情况，以及截流量可控、控制溢流污染、防倒灌功能，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种水力型截流井及其使用方法，以至少解决现有技术中水力型截流井的截流倒灌问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种水力型截流井及其使用方法，所述水力型截流井包括墙形截流结构、截流孔以及出水井，所述截流孔设置在所述墙形截流结构的来水方向的一侧，所述截流孔与所述出水井的进水结构连通；所述进水结构的出水侧设置有水力型防倒灌结构。

可选地，所述水力型防倒灌结构用于在所述进水结构的出水侧的水力液位驱动下，开启、关闭或调整所述进水结构的开口。

可选地，所述水力型防倒灌结构为浮动式可调堰或拍门。

可选地，所述水力型截流井设置有挡墙，所述挡墙将所述水力型截流井分成外侧的溢流区和内侧区，所述内侧区包括进水区和截流区；所述截流区构成所述出水井；

所述进水区和所述截流区共用隔墙，所述隔墙设置有开孔；所述截流孔与所述进水结构共用所述开孔；所述进水区设置有进水管和溢流孔；

所述溢流区与所述进水区之间的挡墙构成所述墙形截流结构，所述溢流孔设置在所述墙形截流结构。

可选地，所述溢流孔的出水侧设置有水力可调堰。

可选地，所述溢流孔的进水侧设置有格栅。

上述水力型截流井的使用方法包括以下步骤：

(1)来水从所述进水管流入进水区；

(2)当所述进水区液位高于截流区液位时，所述浮动式可调堰或方形低阻拍门自动打开相应角度，来水通过所述截留孔、浮动式可调堰/方形低阻拍门进入截流区，再从所述截流出水管流到市政污水管网，等待污水处理厂处理；

(3)所述进水区液位升高到设定液位时，所述水力可调堰打开，来水经过所述溢流孔和水力可调堰进入溢流区，最终溢流排河；

(4)所述进水区液位降低到设定液位时，所述水力可调堰关闭，停止溢流排河；

(5)当所述进水区液位低于截留区液位时，所述浮动式可调堰随着截流区液位升高而升高，最后完全关闭，或方形低阻拍门自动关闭，从而防止倒灌。

可选地，所述进水结构的进水侧设置有旋流式限流器。

可选地，所述水力型截流井还包括设备井；所述设备井设置有导流槽，所述导流槽的一端连接所述截流孔，所述导流槽的另一端连接所述旋流式限流器。

可选地，所述墙形截流结构设置在排水管网系统的管渠或箱涵内，在所述管渠或箱涵的侧壁上设置所述截流孔。

可选地，所述墙形截流结构为截流堰，所述截流孔的进水端设置有格栅。

上述水力型截流井的使用方法包括以下步骤：

(1)来水经过所述管渠或箱涵，被所述截流堰挡住，通过截流孔进水端的格栅和导流槽后，流向所述旋流式限流器；

(2)来水经过所述旋流式限流器后，以恒定的流量，从所述拍门流入出水井，再从所述截流出水管流到市政污水管网，等待污水处理厂处理；

(3)来水不断增多，一部分来水以恒定流量经所述旋流式限流器、出水井后，排向市政污水管网；另一部分来水被所述截流堰拦截，截流堰前的液位超过截流堰的堰高时，来水超过截流堰而溢流，最终排河；

(4)当所述出水井内液位超过设备井内液位时，所述拍门因水压自动关闭，从而防止倒灌。

应用本发明的技术方案，通过在水力型截流井的出水井的进水结构中的出水侧设置水力型防倒灌结构，从而在水力型截流井周边无可靠外部电源的情况下，依然可以实现截流防倒灌的功能，并且运行成本低，维护简单。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种可选的水力型截流井的主视图；

图2是图1的1-1剖面图；

图3是图1的2-2剖面图；

图4是根据本发明实施例的另一种可选的水力型截流井的主视图；

图5是图4的1-1剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

如图1-图5所示，本发明实施例提供一种水力型截流井，所述水力型截流井包括墙形截流结构、截流孔A7、B3以及出水井A3、B7，所述截流孔设置在所述墙形截流结构的来水方向的一侧，所述截流孔与所述出水井的进水结构连通；所述进水结构的出水侧设置有水力型防倒灌结构。其中，墙形截流结构可以是挡墙A12，也可以是截流堰B2。

本发明实施例中在水力型截流井的出水井的进水结构中的出水侧设置水力型防倒灌结构，从而可以在水力型截流井周边无可靠外部电源的情况下，可以有效的避免水力型截流井的截流防倒灌问题，有效降低水力型截流井的截流防倒灌的实现成本，并且运行成本低，维护简单。

其中，在一些实施方式中，所述水力型防倒灌结构用于在所述进水结构的出水侧的水力液位驱动下，开启、关闭或调整所述进水结构的开口。

例如，所述水力型防倒灌结构为浮动式可调堰或拍门，拍门包括方形低阻拍门或圆形低阻拍门。在所述进水结构的进水侧液位不低于所述进水结构的出水侧液位时，所述水力型防倒灌结构处于开启状态；在所述进水结构的进水侧液位低于所述进水结构的出水侧液位时，浮动式可调堰随着出水侧液位的升高而升高，以减小所述进水结构的开口或关闭所述进水结构。

由此可见，本发明实施例中无需外部电源，通过在截流出水管侧增加水力型防倒灌结构，利用井内水力驱动，以实现截流量可控、防倒灌功能，进而有效降低水力型截流井的截流防倒灌的实现成本，并且运行成本低，维护简单。

在一些实施方式中，所述水力型截流井设置有挡墙A12，所述挡墙A12将所述水力型截流井分成外侧的溢流区A2和内侧区，所述内侧区包括进水区A1和截流区A3；所述截流区A3构成所述出水井；

所述进水区A1和所述截流区A3共用隔墙，所述隔墙设置有开孔；所述截流孔A7与所述进水结构共用所述开孔；所述进水区设置有进水管A4和溢流孔A9；

所述溢流区A2与所述进水区A1之间的挡墙构成所述墙形截流结构，所述溢流孔A9设置在所述墙形截流结构。

详细地，本实施方式通过水力可调堰和水力型防倒灌结构结合从而可以应用在周边无可靠外部电源的排水管道截流井，且截流出水管、溢流管均需要考虑防倒灌场合。可通过设置混凝土挡墙将所述水力型截流井分成外侧的溢流区A2和内侧区，所述内侧区包括进水区A1和截流区A3；进水区A1和截流区A3通过混凝土隔墙分隔，从而将截流井分为三个功能单元，分别为进水区A1、溢流区A2、截流区A3。进水区设置进水管A4，污水从进水管流入截流井；溢流区设置出水管A5，溢流污水通过出水管A5流向自然水体；截流区A3设置截流出水管A6，截流污水通过截流出水管A6流向市政污水管网。

进水区至截流区混凝土隔墙上设置截流孔A7，截流孔尺寸需满足(n+1)倍旱流污水过流量以及设备安装要求。

截流孔截流侧(即出水侧)设置水力型防倒灌结构，例如浮动式可调堰A8或方形低阻拍门。当下游管道液位较低(即截流井内进水区液位高于截流区液位)时，进水通过浮动式可调堰/方形低阻拍门进入截流出水管，截流污水正常自流到下游管道。当下游液位较高(即截流井内进水区液位低于截流区液位)发生倒灌时，浮动式可调堰随着截流区液位升高而升高，最后完全关闭，或方形低阻拍门自动关闭，从而防止倒灌。

进水区至溢流区混凝土挡墙设置溢流孔A9，孔内底标高可根据截流区最高液位确定。溢流孔尺寸需满足进水管最大设计流量以及设备安装要求，且溢流孔面积不应小于进水管截面积，溢流孔出水侧设置水力可调堰A10，用于防止下游河水倒灌，水力可调堰也可通过增加或减少配重，调节溢流液位。

溢流孔进水侧可以根据项目要求选配人工格栅(简称格栅)A11，将合流制管网中的漂浮物拦截下来，漂浮物通过截流孔和截流出水管流至市政污水管网，最终通过污水处理厂处理，因此对溢流污水可适当管控。

一般情况下，水力可调堰A10的位置会相对较低，若截流区液位较高，而水力可调堰的位置较低或配重较少，那么旱天污水将直接通过水力可调堰最终排河，增加溢流污染。因此，当截流区液位较高时，为能够实现旱天污水全部截流，同时在设计截流井利用上游管道富余空间作为污水短时间存储空间，可以适当将水力可调堰的设计位置抬高或将配重设计的高一些，以调控进水区内液位高于截流区下游管网液位，实现自流。此类截流井建议使用在截流区和溢流区都易发生倒灌、对行洪要求不高、周边无可靠电源，但又需要进行溢流管控的场合。

上述水力型截流井的使用方法包括以下步骤：

(1)来水从进水管流入进水区；

(2)当进水区液位高于截流区液位时，浮动式可调堰或方形低阻拍门自动打开相应角度，来水通过截留孔、浮动式可调堰/方形低阻拍门进入截流区，再从截流出水管流到市政污水管网，送至污水处理厂处理；

(3)进水区液位升高到设定液位时，水力可调堰打开，来水经过溢流孔和水力可调堰进入溢流区，最终溢流排河；

(4)进水区液位降低到设定液位时，水力可调堰关闭，停止溢流排河；

(5)当进水区液位低于截留区液位时，浮动式可调堰随着截流区液位升高而升高，最后完全关闭，或方形低阻拍门自动关闭，从而防止倒灌。

也就是说，晴天或降雨初期，来水经过进水区，通过浮动式可调堰或方形低阻拍门后经过截流区的截流出水管流向市政污水管网，最终进入污水处理厂；降雨后期，进水井液位不断升高，当达到设定液位时，水力可调堰打开，雨水溢流排河；降雨停止后，进水区液位不断降低，当降低到设定液位时，水力可调堰关闭，截流井恢复晴天状态。

当截流区液位较高发生倒灌时，浮动式可调堰随着截流区液位升高而升高，最后完全关闭，或方形低阻拍门自动关闭，从而防止倒灌。进水区液位持续升高，当进水区液位高于截流区液位时，浮动式可调堰或方形低阻拍门可自动打开相应角度，截流污水正常自流到截流区。

在一些实施方式中，所述进水结构的进水侧设置有旋流式限流器B6。可选地，所述水力型截流井还包括设备井B4；所述设备井B4设置有导流槽B9，所述导流槽B9的一端连接所述截流孔B3，所述导流槽B9的另一端连接所述旋流式限流器B6。其中，所述排水管网系统的管渠或箱涵内设置所述墙形截流结构，在所述管渠或箱涵的侧壁上设置所述截流孔。

详细地，本实施方式可以应用在周边无可靠外部电源的排水管渠或箱涵截流井，且需要实现截流量可控、截流出水管防倒灌要求的场合。

在管渠/箱涵B1内设置钢筋混凝土截流堰B2，截流堰前端(即来水方向)的现有管渠/箱涵侧壁设置截流孔B3，截流堰可将(n+1)倍旱流污水通过截流孔截至设备井B4。

截流孔进水端设置人工格栅(简称格栅)B5，人工格栅可拦截旱流污水中的较大漂浮物，从而防止旋流式限流器B6堵塞。

截流孔尺寸需满足(n+1)倍旱流污水过流量，截流孔出水侧设置设备井及出水井B7，设备井和出水井通过安装墙B8隔开，设备井、出水井和安装墙均为钢筋混凝土制成。

设备井内设置导流槽B9及旋流式限流器，导流槽一端连接截流孔出水侧，一端连接旋流式限流器，导流槽可将旱流污水导流至旋流式限流器，避免淤积；旋流式限流器可通过其内部形成的涡流产生较高的水力流阻，从而使截流污水量最终保持恒定。

安装墙开孔，安装墙开孔进水侧连接旋流式限流器末端；安装墙开孔出水侧，设置圆形低阻拍门B10，防止下游污水倒灌。

出水井设置截流出水管B11，来水通过箱涵进入截流孔，经过设备井和出水井中的设备，最终通过截流出水管流向下游市政管网。

当来水超过(n+1)倍旱流污水时，截流堰前的液位会持续升高，最终通过截流堰排河。

本实施方式无需外部电源，运行成本低，维护简单。设备组合灵活，能根据不同项目具体要求(截流量控制、防倒灌、控制溢流污染)组合成为不同解决方案。

该水力型截流井的使用方法包括以下步骤：

(1)来水经过管渠或箱涵，被截流堰挡住，通过截流孔进水端的格栅和导流槽后，流向旋流式限流器；

(2)来水经过旋流式限流器后，以恒定的流量，从拍门流入出水井，再从截流出水管流到市政污水管网，送至污水处理厂处理；

(3)来水不断增多，一部分来水以恒定流量经旋流式限流器、出水井后，排向市政污水管网；另一部分来水被截流堰拦截，截流堰前的液位超过截流堰的堰高时，来水超过截流堰而溢流，最终排河；

(4)当出水井内液位超过设备井内液位时，拍门因水压自动关闭，从而防止倒灌。

也就是说，晴天或降雨初期，旱流污水经过箱涵，被截流堰挡住，通过截流孔外侧的人工格栅后流向旋流式限流器，然后进入出水井中的截流出水管，最终排向市政管网。

降雨后期，来水不断增多，一部分恒定流量的来水经旋流式限流器排向市政管网，另一部分被截流堰拦截，因此截流堰前的液位会持续升高，当液位超过截流堰堰高时，来水超过截流堰溢流，最终排河。

当出水井液位超过设备井内液位时，拍门因水压将自动关闭，从而防止倒灌。

综上所述，本发明实施例无需外部电源，运行成本低，维护简单。各实施方式组合灵活，能根据不同项目具体要求(截流量控制、防倒灌、控制溢流污染)组合成为不同解决方案。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种水力型截流井，其特征在于，所述水力型截流井包括墙形截流结构、截流孔以及出水井，所述截流孔设置在所述墙形截流结构的来水方向的一侧，所述截流孔与所述出水井的进水结构连通；所述进水结构的出水侧设置有水力型防倒灌结构。

2.根据权利要求1所述的水力型截流井，其特征在于，所述水力型防倒灌结构用于在所述进水结构的出水侧的水力液位驱动下，开启、关闭或调整所述进水结构的开口。

3.根据权利要求1或2所述的水力型截流井，其特征在于，所述水力型防倒灌结构为浮动式可调堰或拍门。

4.根据权利要求1所述的水力型截流井，其特征在于，所述水力型截流井设置有挡墙，所述挡墙将所述水力型截流井分成外侧的溢流区和内侧区，所述内侧区包括进水区和截流区；所述截流区构成所述出水井；

所述进水区和所述截流区共用隔墙，所述隔墙设置有开孔；所述截流孔与所述进水结构共用所述开孔；所述进水区设置有进水管和溢流孔；

所述溢流区与所述进水区之间的挡墙构成所述墙形截流结构，所述溢流孔设置在所述墙形截流结构。

5.根据权利要求4所述的水力型截流井，其特征在于，所述溢流孔的出水侧设置有水力可调堰；所述溢流孔的进水侧设置有格栅。

6.根据权利要求1所述的水力型截流井，其特征在于，所述墙形截流结构设置在排水管网系统的管渠或箱涵内，在所述管渠或箱涵的侧壁上设置所述截流孔；

所述进水结构的进水侧设置有旋流式限流器。

7.根据权利要求6所述的水力型截流井，其特征在于，所述水力型截流井还包括设备井；所述设备井设置有导流槽，所述导流槽的一端连接所述截流孔，所述导流槽的另一端连接所述旋流式限流器。

8.根据权利要求6-7任意一项所述的水力型截流井，其特征在于，所述墙形截流结构为截流堰，所述截流孔的进水端设置有格栅。

9.权利要求1-5所述的水力型截流井的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

(1)来水从所述进水管流入进水区；

(2)当所述进水区液位高于截流区液位时，所述浮动式可调堰或方形低阻拍门自动打开相应角度，来水通过所述截留孔、浮动式可调堰/方形低阻拍门进入截流区，再从所述截流出水管流到市政污水管网，等待污水处理厂处理；

(3)所述进水区液位升高到设定液位时，所述水力可调堰打开，来水经过所述溢流孔和水力可调堰进入溢流区，最终溢流排河；

(4)所述进水区液位降低到设定液位时，所述水力可调堰关闭，停止溢流排河；

(5)当所述进水区液位低于截留区液位时，所述浮动式可调堰随着截流区液位升高而升高，最后完全关闭，或方形低阻拍门自动关闭，从而防止倒灌。

10.权利要求1-3和6-8所述的水力型截流井的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

(1)来水经过所述管渠或箱涵，被所述截流堰挡住，通过截流孔进水端的格栅和导流槽后，流向所述旋流式限流器；

(2)来水经过所述旋流式限流器后，以恒定的流量，从所述拍门流入出水井，再从所述截流出水管流到市政污水管网，送至污水处理厂处理；

(3)来水不断增多，一部分来水以恒定流量经所述旋流式限流器、出水井后，排向市政污水管网；另一部分来水被所述截流堰拦截，截流堰前的液位超过截流堰的堰高时，来水超过截流堰而溢流，最终排河；

(4)当所述出水井内液位超过设备井内液位时，所述拍门因水压自动关闭，从而防止倒灌。

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