CN113152626A - 一种用于海绵城市的排水箱涵和排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海绵城市的排水箱涵和排水系统。本发明的排水箱涵包括上下设置的两个排水口，且在下排水口处设置有单向阀门，可以根据外部水位的情况，将排水箱涵内的水通过不同的排水口排出，能在一定程度上防止倒灌，满足不同情况的排水需求。本发明的排水系统，能够将排水管道中的水根据实际的情况排放至河道，且能够起临时蓄水的作用，缓解汛期河道的压力。

Description

一种用于海绵城市的排水箱涵和排水系统

技术领域

本发明涉及排水工程领域，尤其涉及一种用于海绵城市的排水箱涵和排水系统。

背景技术

在城市排水装置中，通常采用排水箱涵作为中转装置，即在排水管道和河道之间设置排水箱涵，雨水通过排水管道流入排水箱涵内，然后经排水箱涵的排水口排入河道中。

相关技术中，排水箱涵功能单一，难以满足不同情况下的排水需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于海绵城市的排水箱涵，通过在排水箱涵上设置第一排水口和第二排水口，能够使排水箱涵内的水通过不同的排水口及时排出，能够防止倒灌且缓解汛期河道的压力。

本发明还提出一种具有上述用于海绵城市的排水箱涵的排水系统。

根据本发明的第一方面实施例的排水箱涵，包括，

箱体本体，所述箱体本体限定出用于容纳水的腔体，所述箱体本体设置有进水口、第一排水口和第二排水口，所述第一排水口和所述第二排水口设置在所述箱体本体的侧部，所述第二排水口位于所述第一排水口的上方；所述第一排水口处设置有单向阀门，所述单向阀门能够使所述排水箱涵内的水从所述所述腔体流出。

根据本发明实施例的用于海绵城市的排水箱涵，至少具有如下有益效果：能够不同水位的情况下，通过不同的排水口将排水箱涵内的水流排出，能够防止倒灌且能缓解汛期河道的压力。

根据本发明的一些实施例，还包括，

旋转闸门，所述旋转闸门设置在所述箱体本体内部，当所述旋转闸门处于关闭状态，能够防止所述排水箱涵内部的水从所述第一排水口排出。

根据本发明的一些实施例，所述腔体包括第一腔体和第二腔体，当所述旋转闸门处于开启状态，所述第一腔体与所述第二腔体连通；当所述旋转闸门处于关闭状态时，所述旋抓闸门截断所述第一腔体和所述第二腔体，所述第一排水口与所述第一腔体连通，所述第二排水口与所述第二腔体连通。

根据本发明的一些实施例，所述第一排水口的面积小于所述第二排水口的面积。

根据本发明的一些实施例，所述第二排水口处也设置有单向阀门。

根据本发明的第二方面实施例的排水系统，包括排水管道和上述第一方面各实施例的排水箱涵，所述排水管道与所述排水箱涵通过所述进水口相连通，所述第一排水口和所述第二排水口用于将进入所述排水箱涵的水排入河道。

根据本发明实施例的排水系统，至少具有如下有益效果：通过在排水管道和河道之间设置排水箱涵，能够在不同情况下通过不同的排水口将水排出，且能够防止倒灌的情况的发生。

根据本发明的一些实施例，还包括湿地过滤装置，所述湿地过滤装置设置在所述排水箱涵和所述河道之间，所述湿地过滤装置位于所述第一排水口的下方。

根据本发明的一些实施例，包括至少两级所述湿地过滤装置，至少两级所述湿地过滤装置呈阶梯状分布。

根据本发明的一些实施例，所述湿地过滤装置为多层层叠结构，包括植物层、防冲刷固定层、粗颗粒过滤层和细颗粒过滤层。

根据本发明的一些实施例，所述排水箱涵的上部设置有行人通道。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明排水系统中排水箱涵在低水位时工作状态示意图；

图2为本发明排水系统中排水箱涵在高水位时工作状态示意图；

图3为本发明排水系统中湿地过滤装置的结构示意图。

附图标记：

排水箱涵100、箱体本体110、进水口111、第一排水口112、第二排水口113、旋转闸门120、第一腔体130、第二腔体140；

湿地过滤装置200、植物层210、防冲刷固定层220、粗颗粒过滤层230、细颗粒过滤层240；

行人通道300、河岸延伸栈道310；

排水管道A。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面结合图1和图2来描述本发明第一方面实施例的排水箱涵100的结构，排水箱涵100包括箱体本体110，箱体本体110限定出用于容纳水的腔体，箱体本体110设置有进水口111、第一排水口112和第二排水口113，第一排水口112和第二排水口113设置在箱体本体110的侧部，第二排水口113位于第一排水口112的上方，第一排水口112和第二排水口113处均设置有单向阀门，单向阀门用于使排水箱涵100内的水从腔体流出。

具体的，排水箱涵100包括箱体本体110，箱体本体110限定出用于容纳水的腔体，箱体本体110的外形可以为正方体或长方体，箱体的外形还可以是圆柱形。以正方体或长方体外形的箱体来描述第一排水口112和第二排水口113的布置方式。第一排水口112设置在正方体或长方体的侧面上，第一排水口112临近正方体或长方体的底面设置。第一排水口112有单向阀门，单向阀门能够使排水箱涵100内的水从腔体流出。单向阀门可以是拍门结构，拍门结构仅允许水从排水箱涵100向外部流出。当排水箱涵100外部的水位上升没过第一排水口112时，外部的水与导向箱涵内的水作用在拍门上的力相等且方向相反，因此拍门处于关闭状态，外部的水流无法通过第一排水口112进入排水箱涵100内，可以在外部水位较高的情况下，防止外部水流通过第一排水口112进入排水箱涵100内的情况发生，即可以有效的避免倒灌的情况发生。

若仅有第一排水口112，如图2所示，当外部的水位处于高水位时，即水位高于第一排水口112时，排水箱涵100内的水无法排出，会造成城市内涝。为了解决这样的问题，在排水箱涵100的箱体上设置了第二排水口113，第二排水口113同样也设置在正方体或长方体的侧面上，第二排水口113可与第一排水口112位于同一侧面上，第二排水口113位于第一排水口112的上方，即第二排水口113距离箱体底面的高度大于第一排水口112距离箱体底面的高度。当外部水位高于第一排水口112时，第一排水口112处的拍门关闭，排水箱涵100内的水量会不断的增大从而使排水箱涵100内的水位不断的升高，当排水箱涵100内的水位到达第二排水口113时，排水箱涵100内的水会将第二排水口113排入河道。可以理解的，本实施例中的第一排水口112和第二排水口113并不是仅限于两个排水口，还可以设置两个以上的排水口，例如三个、四个等，各排水口之间呈一定的高度差分布，使排水箱涵100内的水根据河道的水位高度通过不同的排水口及时的排出且排水箱涵100能够储存一定量的水，能够在在一定程度上缓解河道的压力。

在本发明的一些具体实施例中，还包括旋转闸门120，旋转闸门120设置在箱体本体110的内部，当旋转闸门120处于关闭状态，能够防止排水箱涵100内部的水从第一排水口112排出。

具体的，旋转闸门120可设置在第一排水口112处，旋转闸门120旋转至开启状态，排水箱涵100内的水可通过第一排水口112排出，旋转闸门120旋转至关闭状态，旋转闸门120将第一排水口112关闭，排水箱涵100内的水无法通过第一排水口112排出。旋转闸门120的开启和闭合可以通过动力装置实现，例如电机。电机根据如下情况打开或关闭旋转闸门120，例如当排水箱涵100外部的水位升高至接近第一排水口112时，电机控制旋转闸门120关闭，排水箱涵100内的水无法从第一排水口112中排出，排水箱涵100内的水位超过第二排水口113后通过第二排水口113将排水箱涵100内的水排出。在一些特殊时期例如汛期期间，排水箱涵100能够存储一定量的雨水，仅在水位高出第二排水口113时排水，能够在缓解河道的压力。当河道的水位下降，即排水箱涵100外部的水位低于第一排水口112时，电机控制旋转闸门120打开，使排水箱涵100内部的水通过第一排水口112排出。旋转闸门120的开启和闭合还可以通过人工操作，以便在电机出现故障的情况下，旋转闸门120仍能开启或关闭，保障排水箱涵100的正常使用。通过设置旋转闸门120，能够在排水箱涵100外的水位即将到达第一排水口112时能够及时关闭第一排水口112，确保排水箱涵100排水工作的可靠性且能够缓解河道水位压力。

在本发明的一些具体实施例中，腔体包括第一腔体130和第二腔体140，当旋转闸门120处于开启状态，第一腔体130和第二腔体140连通；当所述旋转闸门处于关闭状态时，所述旋抓闸门截断所述第一腔体和所述第二腔体，所述第一排水口112与所述第一腔体130连通，所述第二排水口113与所述第二腔体140连通。

具体的，如图1和图2所示，排水箱涵100的内部腔体分为第一腔体130和第二腔体140，当旋转闸门120处于开启状态时，第一腔体130和第二腔体140连通，当旋转闸门120处于关闭状态，旋转闸门120将第一腔体130和第二腔体140分隔开。降雨初期的雨水污染物含量高，如果排入河道，则会对河道造成污染，因此需要对初期的雨水进行处理后再排入河道，避免对河道造成污染，而下雨持续一段时间后，雨水是较为干净的雨水，是可以直接排入河道。因此在降雨初期，旋转闸门120开启，外部雨水经进水口111进入排水箱涵100内，一段时间后，将旋转闸门120关闭，大部分初期雨水都集中在第一腔体130内，后期的雨水则临时存储在第二腔体140内。第一腔体130的初期雨水通过第一排水口112流出，使初期雨水排到外部的湿地过滤装置200上进行充分的处理后排入河道，若不使用旋转闸门120将第一腔体130和第二腔体140截断，初期雨水和后期雨水会进行混合，且雨量较大，外部的湿地过滤装置200无法对雨水进行充分过滤，会对河道的水质造成污染。待第一腔体130内的初期雨水排放完毕，旋转闸门120再次开启，排水箱涵100内的干净雨水通过第一排水口112排出。通过这种方式，能够减少初期雨水和干净雨水的混合，避免将污染较大的雨水直接排放到河道。旋转闸门120可以是图1和图2中所示的方式沿着中间旋转轴转动，旋转闸门120可以呈多个开度，通过多个开度的调节，可以调节第一排水口112的排水量。

在本发明的一些具体实施例中，第一排水口112的面积小于第二排水口113的面积。具体的，第一排水口112的尺寸和第二排水口113的尺寸是根据不同的降雨强度下的流量来设计，第一排水口112的尺寸对应的一般雨量强度下的流量，第二排水口113的尺寸对应的是强降雨下的流量。第一排水口112的面积小，第二排水口113的面积大能够满足不同降雨情况下排水的需求。

在本发明的一些具体实施例中，第二排水口113处也设置有单向阀门。具体的，第二排水口113的单向阀门结构可以是拍门，当河道的水位高于第二排水口113时，第二排水口113处的拍门结构能够防止河道的水倒灌进入排水箱涵100内。

下面结合图1-图3来描述本发明第二方面实施例的排水系统，包括上述各实施例中的排水箱涵100，进水口111用于使排水管道A中的水进入排水箱涵100，第一排水口112和第二排水口113用于将进入排水箱涵100的水排入河道。

具体的，如图1和图2所示，排水箱涵100设置在排水管道A的末段和河道之间。排水管道A通过进水口111与排水箱涵100相连通，进入排水箱涵100内的水通过第一排水口112和第二排水口113排入河道。图1中示出了河道处于低水位，排水箱涵100内的水通过第一排水口112排进河道。图2示出了河道处于高水位，排水箱涵100内的水通过第二排水口113排入河道。通过将排水箱涵100设置在排水管道A和河道之间，即使河道的水位高于排水管道A出口，排水管道A内的水仍能排送到河道，能够避免由于排水不畅造成的内涝。

在雨季情况下，河道的水位不断的升高，当河道水位从图1中的低水位升高至第一排水口112时，旋转闸门120关闭，排水箱涵100内的雨水无法从第一排水口112排入河道，雨水在排水箱涵100内不断的聚集，直至排水箱涵100内的水位升高至第二排水口113，随后排水箱涵100内的水可以通过第二排水口113排入河道。第二排水口113的高度高于河道的洪水水位，即使河道水位再次上涨，超过第二排水口113，但是由于第二排水口113处为单向阀门结构，河道的水也无法进入排水箱涵100，从而能够有效的避免河水倒灌。

在本发明的一些具体实施例中，排水系统还包括湿地过滤装置200，湿地过滤装置200设置在排水箱涵100和河道之间，湿地过滤装置200位于第一排水口112的下方。

具体的，如图1和图2所示，湿地过滤装置200设置在河道和排水箱涵100之间，湿地过滤装置200位于第一排水口112的下方。从排水箱涵100的第一排水口112排出的水流经湿地过滤装置200，经湿地过滤装置200过滤后流入河道。湿地过滤装置200能够过滤掉雨水中的固体颗粒，且湿地植物能够分解和转化有机物和其他物质的能力，湿地植物通过吸收同化作用，能够直接从雨水中吸收可利用的营养物质，例如氮、磷，铵盐等均能被植物吸收。而初期雨水中氮氨浓度较高，即通过上述设置方式，湿地过滤装置200能够过滤掉雨水中的大部分有害物质，降低雨水对河道的污染。

在强降雨的情况下，雨水会快速的在排水箱涵100内聚集，降雨初期雨水和后期干净雨水会混合后迅速排出后快速的流经湿地过滤装置200，导致湿地过滤装置200无法对雨水进行有效的过滤，从而影响河道的水质。为了避免污染河道，在强降雨的情况下，排水管道中的雨水进入排水箱涵100后一段时间后，旋转闸门120关闭，初期雨水聚集在第一腔体130中，随后通过第一排水口112排出，并流经湿地过滤装置200后排入河道，后期雨水临时储存在排水箱涵100的第二腔体140中，待初期雨水排放完毕，旋转闸门120开启，从而使后期雨水也通过第一排水口112排出进入河道。通过上述设置方式，能够对不同阶段的雨水进行截流，使湿地过滤装置200充分有效的对初期雨水进行过滤，减少排放物对河道的污染。

在本发明的一些具体实施例中，包括至少两级湿地过滤装置200，至少两级湿地过滤装置呈阶梯状分布。

具体的，如图1和图2所示，湿地过滤装置200为两级过滤装置，靠近排水箱涵100的湿地过滤装置200即右侧湿地过滤装置高于左侧湿地过滤装置，通过第一排水口112排出的雨水可以依次经过右侧湿地过滤装置和左侧湿地过滤装置，通过设置两级过滤装置，能够提高湿地过滤装置的过滤能力，从而能够提高排入河道的水的水质，减少对河道的污染。可以理解的是，湿地过滤装置200还可根据实际的情况设置为三级、四级等。各级湿地过滤装置从右向左，高度不断降低，呈阶梯式分布，使排出的水流能够充分与湿地过滤装置作用。

在本发明的一些具体实施例中，湿地过滤装置200结构，包括植物层210、防冲刷固定层220、粗颗粒过滤层230和细颗粒过滤层240。

具体的，如图3所示，从上到下，湿地过滤装置200依次为植物层210、防冲刷固定层220、粗颗粒过滤层230和细颗粒过滤层240。植物层210位于湿地过滤装置200的最上层。在图2所示的河道处于高水位的情况下，河道的水会淹没湿地过滤装置200，因此选用耐水植物作为湿地过滤装置200中的植物层210，例如水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾等漂浮植物；或睡莲、荷花、马蹄莲等根茎类植物；或芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草等挺水草本植物。可以理解的是，可以根据过滤性能且兼顾美观性能，对各种植物进行景观搭配。

在本发明的一些具体实施例中，排水箱涵100的上部设置有行人通道300。具体的，排水箱涵100的上部可以行人通道为自行车道、人行道等轻载荷道路类型，可作为城市道路的一部分来使用。行人通道的宽度为3～10米。行人通道300还包括河岸延伸栈道310，河岸延伸栈道310由行人通道300向河道延伸形成。具体的，如图1所示，河岸延伸栈道310可延伸至湿地过滤装置200的上方。可以理解的，河岸延伸栈道310至少能够遮蔽第一排水口112和第二排水口113。行人通道可以采用木制材料铺设而成。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种用于海绵城市的排水箱涵，其特征在于，包括，

箱体本体，所述箱体本体限定出用于容纳水的腔体，所述箱体本体设置有进水口、第一排水口和第二排水口，所述第一排水口和所述第二排水口设置在所述箱体本体的侧部，所述第二排水口位于所述第一排水口的上方；所述第一排水口处设置有单向阀门，所述单向阀门能够使所述排水箱涵内的水从所述腔体流出。

2.根据权利要求1所述的一种用于海绵城市的排水箱涵，其特征在于，还包括，

旋转闸门，所述旋转闸门设置在所述箱体本体内部，当所述旋转闸门处于关闭状态，能够防止所述排水箱涵内部的水从所述第一排水口排出。

3.根据权利要求2所述的一种用于海绵城市的排水箱涵，其特征在于，

所述腔体包括第一腔体和第二腔体，当所述旋转闸门处于开启状态，所述第一腔体与所述第二腔体连通；当所述旋转闸门处于关闭状态时，所述旋转闸门截断所述第一腔体和所述第二腔体，所述第一排水口与所述第一腔体连通，所述第二排水口与所述第二腔体连通。

4.根据权利要求1所述的一种用于海绵城市的排水箱涵，其特征在于，所述第一排水口的面积小于所述第二排水口的面积。

5.根据权利要求1所述的一种用于海绵城市的排水箱涵，其特征在于，所述第二排水口处也设置有单向阀门。

6.一种排水系统，其特征在于，包括排水管道和权利要求1至5中任一项所述的一种用于海绵城市的排水箱涵，所述排水管道与所述排水箱涵通过所述进水口相连通，所述第一排水口和所述第二排水口用于将进入所述排水箱涵的水排入河道。

7.根据权利要求6所述的排水系统，其特征在于，还包括湿地过滤装置，所述湿地过滤装置设置在所述排水箱涵和所述河道之间，所述湿地过滤装置位于所述第一排水口的下方。

8.根据权利要求7所述的排水系统，其特征在于，包括至少两级所述湿地过滤装置，至少两级所述湿地过滤装置呈阶梯状分布。

9.根据权利要求7所述的排水系统，其特征在于，所述湿地过滤装置为多层层叠结构，包括植物层、防冲刷固定层、粗颗粒过滤层和细颗粒过滤层。

10.根据权利要求6所述的排水系统，其特征在于，所述排水箱涵的上部设置有行人通道。

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