CN207905069U - 分析强排系统接河分布的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分析强排系统接河分布的系统，包括雨水管网，所述雨水管网包括干管和连接所述干管的若干支管，若干所述支管与所述干管连通，所述支管上间隔设置若干检查井，每一所述检查井内均设有检查井液位计；所述干管与集水池连接，所述集水池通过水泵将其内的雨水外排，所述集水池上设有集水池液位计；还包括河道，所述河道上设有河道液位计。本技术方案通过在检查井内设置液位计，长期收集液位数据，结合水力计算分析，以一种更经济更安全的方式判断管道接河位置的水流条件，为管道更新改造提供数据支持。

Description

分析强排系统接河分布的系统

技术领域

本实用新型涉及雨水管道接河技术，特别涉及一种分析强排系统接河分布的系统。

背景技术

雨水通过管道收集排入河道或倚靠水泵排入后续管网。随着雨水管道服务年限增长，河道液位变化，或是由于管网沉降等原因，雨水管道接入河道时可能发生河水倒灌现象。雨水管道接入河流是雨水管网日常运行管理中面临的重要问题。河水倒灌会导致管网内积水长时间停留，无法排出，降低管道输水能力，缩短管道使用寿命，恶化水质。甚至在雨水泵开启后，河水很快又重新进入管网，导致雨水泵频繁开启，缩短水泵使用寿命，浪费电能。

目前用于判断雨水管道接河位置的常见方法为人工排查和CCTV检测(排水管道电视检测)：

人工排查是通过人员进入大管径管道直接检查记录，人工排查方法的缺点是排水管道内情况复杂，存在一定浓度的有毒有害气体，可能对工作人员的安全和健康造成威胁。

对于人员无法进入的管道，可使用CCTV检测。CCTV检测系统由三部分组成，即主控器、操纵线缆架、带摄像镜头的机器人爬行器，主控器安装在爬行器上，操作员通过主控器控制爬行器在管道内的前进速度和方向，并控制摄像头将管道内部的视频图象通过线缆传输到主控器显示屏上，操作员可实时监测管道内部状况，同时将原始图象记录存储下来，做进一步的分析。当完成CCTV的外业工作后，根据检测的录象资料进行管道缺陷的编码和抓取缺陷图片，编写检测报告，并根据用户的要求对CCTV影像资料进行处理，提供录象带或者光盘存档，指导未来的管道修复工作。CCTV检测的缺点是设备昂贵，操作过程较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分析强排系统接河分布的系统，通过在检查井内设置液位计，长期收集液位数据，结合水力计算分析，以一种更经济更安全的方式判断管道接河位置的水流条件，为管道更新改造提供数据支持。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种分析强排系统接河分布的系统，包括雨水管网，所述雨水管网包括干管和连接所述干管的若干支管，若干所述支管与所述干管连通，所述支管上间隔设置若干检查井，每一所述检查井内均设有检查井液位计；

所述干管与集水池连接，所述集水池通过水泵将其内的雨水外排，所述集水池上设有集水池液位计；

还包括河道，所述河道上设有河道液位计。

较佳地，所述检查井液位计包括检查井主机设备和检查井天线，所述检查井主机设备设置在所述检查井的井壁上；

所述检查井的外侧地面上设有一坑洞，所述检查井天线设置在所述坑洞内，所述坑洞的底部通过开设一通孔与所述检查井连通，所述检查井天线一头的连接器从所述通孔穿入所述检查井内；

所述检查井天线的连接器与所述检查井主机设备电连接，所述检查井主机设备还与一外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述检查井主机设备上传的所述检查井内的数据。

较佳地，所述检查井主机设备水平设置在所述检查井的井壁上，所述液位计的线缆从其探头端测量1.5m处做一标记，所述标记与所述检查井主机设备的下表面在同一水平线上。

较佳地，所述天线的上表面与地面持平。

较佳地，所述河道液位计和集水池液位计均包括一主机设备和一天线，所述河道旁和集水池旁分别栽种一钢管，所述钢管上均固设一钣金件，一所述主机设备固定在一所述钣金件上，一所述天线设置在一所述钣金件里面，同一钢管上的天线的连接器与主机设备电连接，所述主机设备还与所述外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述主机设备上传的所述河道内和集水池内的数据。

较佳地，所述河道主机设备水平设置。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：

本实用新型提供一种分析强排系统接河分布的系统，通过在检查井内设置液位计，长期收集液位数据，结合水力计算分析，判断管道是否接河以及接河位置的水流条件，以一种更经济更安全的方式判断管道接河位置的水流条件，为管道更新改造提供数据支持。

附图说明

图1为本实用新型对应的分析强排系统接河分布的方法的流程图；

图2为本实用新型的雨水管网接河时检查井液位示意图；

图3为本实用新型的在T₀时雨水管和集水池液位示意图；

图4为本实用新型的在T₁时雨水管和集水池液位示意图；

图5为本实用新型的在T₂时雨水管和集水池液位示意图；

图6为本实用新型的在T₃时雨水管和集水池液位示意图；

图7为本实用新型的在T₄时雨水管和集水池液位示意图；

图8为本实用新型的在T₅时雨水管和集水池液位示意图；

图9为本实用新型的在雨水管网接河时雨水管道液位示意图；

图10为本实用新型一种可实施例中分析强排系统接河分布的系统中雨水管网的纵面图；

图11为本实用新型一种可实施例中分析强排系统接河分布的系统平面图；

图12为本实用新型一种可实施例中分析强排系统接河分布的系统中雨水管网施工图。

具体实施方式

以下将结合图1至图12对本实用新型提供的分析强排系统接河分布的系统进行详细的描述，其为本实用新型可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

雨水管网由支管收集雨水进入干管，干管收集的雨水进入集水池，这时集水池标高较低，雨水无法靠重力外排，依靠水泵抽水外排。

然而在施工或者设计后环境后发生改变等原因，雨水管网可能会某段支管接河导致河水倒灌，此时会发生无论水泵如何抽水，管网内仍有积水存在的情况，因此需要找到管网接河的位置。

本实用新型还提供一种分析强排系统接河分布的系统，请参考图10，包括雨水管网，所述雨水管网包括干管1和连接所述干管1的若干支管2，若干所述支管2与所述干管1连通，所述支管2上间隔设置若干检查井3，每一所述检查井3内均设有检查井液位计4；所述干管1与集水池7连接，所述集水池7通过水泵9将其内的雨水外排，所述集水池7上设有集水池液位计8。

在本实用新型中，还包括一河道10，所述河道10设置在雨水管网附近，所述河道10上设有河道液位计11，本实用新型主要是判断某支管2的某段是否和河道接通。

请参考图11和12，作为一种实施例，所述检查井液位计4优选雷达液位计，所述检查井液位计4包括检查井主机设备和检查井天线，所述检查井主机设备设置在所述检查井3的井壁上；

所述检查井3的外侧地面上设有一坑洞5，所述检查井天线设置在所述坑洞5内，所述坑洞5的底部通过开设一通孔6与所述检查井3连通，所述检查井天线一头的连接器从所述通孔6穿入所述检查井3内；

所述检查井天线的连接器与所述检查井主机设备电连接，所述检查井主机设备还与一外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述检查井主机设备上传的所述检查井内的数据。

较佳地，所述检查井主机设备水平设置在所述检查井3的井壁上，所述液位计的线缆从其探头端测量1.5m处做一标记，所述标记与所述检查井主机设备的下表面在同一水平线上。

较佳地，所述天线的上表面与地面持平。

作为一种实施例，集水池液位计8和河道液位计11的结构和安装方式相同，即所述河道液位计11和集水池液位计8分别包括一主机设备和一天线，所述河道旁和集水池旁分别栽种一钢管，所述钢管上均固设一钣金件，一所述主机设备固定在一所述钣金件上，一所述天线设置在一所述钣金件里面，同一钢管上的天线的连接器与主机设备电连接，所述主机设备还与所述外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述主机设备上传的所述河道内和集水池内的数据，详细内容如下：

所述河道液位计11优选雷达液位计，所述河道液位计11包括河道主机设备和河道天线，所述河道7旁栽种一钢管，所述钢管上固设一钣金件，所述河道主机设备固定在钣金件上，所述河道天线设置在所述钣金件里面，所述河道天线的连接器与所述河道主机设备电连接，所述河道主机设备还与所述外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述河道主机设备上传的所述河道内的数据。

较佳地，所述河道主机设备水平设置。

所述集水池液位计8包括集水池主机设备和集水池天线，所述集水池7旁栽种一钢管，所述钢管上固设一钣金件，所述集水池主机设备固定在钣金件上，所述集水池天线设置在所述钣金件里面，所述集水池天线的连接器与所述集水池主机设备电连接，所述集水池主机设备还与所述外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述集水池主机设备上传的所述集水池内的数据。

较佳地，所述集水池主机设备水平设置。

在本实用新型中，集水池液位计8和河道液位计11的安装事宜以及安装步骤相同，以下不再对集水池液位计8的安装做详细描述。

(一)检查井液位计4的安装事宜

一、安装准备

1.查看井盖上是否有用来标识的喷漆，若没有则联系看点人员确认是否为该点位；

2.确认后用十字镐打开井盖，打开井盖后等待2分钟，观察井内情况是否符合安装条件。

二、安装条件：

A.井壁坚固，可用来承重终端设备，且膨胀螺栓不容易松动；

B.需要井内气体气味在可接受的范围；

C.如果井内有梯，确认梯子不会干扰设备雷达测量数据；

D.从井口到井底的深度要大于2m；

E.确认井内水位可以安装设备，终端安装位置到水面距离最少大于60cm；

F.能够进行安装施工。

3.符合安装条件时，打开电脑，用串口调试工具测试场强强度，找到天线最佳安装点；

4.对终端安装附近标志性建筑物、井内情况进行拍照，对标识建筑物的拍照应在不同方向各拍一张；

5.用卷尺测量井口直径。

三、安装步骤

1.从包装箱中取出设备，确认设备及备件完整且无损坏；

2.将主机设备的全部插座等用纸塞住，防止在安装时渣土掉落将插座堵塞；

3.在天线的预安装位置，靠近井圈且天线长度可及范围(避开金属井圈)，用工具在路面向下打100mm(直径)X100mm(深度)的圆柱形坑洞，在坑洞底部中心位置开凿直径不小于22mm的通孔不井内相通，用以放置天线；

4.取出天线，将天线一头的连接器(不要取下保护套)从通孔穿入井中，同时将天线平整的放置于坑洞内；

5.用填埋材料将坑洞内天线上部周围及下部的空间填实，天线的表面务必和地面持平，并清理天线表面多余的填埋材料，填埋时注意不要损坏天线连接器；

6.按照膨胀螺栓规格选用钻头，在距离井口大于30cm的位置用打孔工具根据安装支架的孔位分布情况打孔；

7.在各个安装孔中固定膨胀螺栓，安装设备支架并紧固，支架需与井壁水平；

8.在支架安装孔10cm外选取一个位置打孔固定膨胀挂钩，用于固定液位计；

9.安装主机设备，并紧固，主机设备还需要用水平仪校准水平；

10.将液位计线缆从探头一端开始测量1.5m处做一个记号，然后将液位计固定在膨胀挂钩上，需要保证液位计线缆上的记号和主机设备的下表面(透波板)在同一水平线位置；

11.如果液位计的探头被淹没在水中，需要将探头提升放置在空气中；

12.取出天线连接器的保护套，在主机设备对应位置插入天线、液位计；

13.将天线线缆放置在设备支架里面，防止线缆悬挂造成插头松动；

14.用测量工具测量井内水面到设备下端的距离，然后和在平台上查看终端上传的数据进行对比，确认现场数据正确，上传的数据可能有很多，比较对时后采集的数据准确性；

15.(将液位计投入水中)；

16.在插座接口处涂上防水漆；

17.安装结束，盖好井盖，尽量不要让井盖的开盖孔正对设备上方，整理工具，再一次确认终端是否正常通信(从盖上井盖开始至少要看2组数据)。

(二)河道液位计的安装事宜

一、安装步骤

1.到达已选择的点位，查看是否有用来标识的喷漆，若没有则联系看点人员确认是否为该点位；

2.在已选择的河道点位旁边挖一个长1米、宽1米、深0.5米的坑，并用黄沙、水泥、石子搅拌做混凝土；

3.将两根钢条分别插入钢管顶部与底部的通孔内，顶部钢条需与河岸平行，底部钢条为防止钢管转动，将钢管垂直放置在已挖好的坑内；

4.将搅拌好的混凝土倒入坑内，并用铁锹将混凝土压实，压实后将混凝土表面磨平；

5.将水平仪贴在钢管表面上，校准钢管水平，如不平可适当调整；

6.等待48小时后，混凝土凝固；

7.开始安装支架，将铁箍安装在钢管上相应的通孔内，用钢条固定，然后将横杆安装在钢管顶部，用钢条插入相应通孔固定，再将支撑杆一端固定在横杆上，另一端固定在钢管中间的铁箍上；

8.将钣金件安装在设备遮雨板上，然后将准备好的设备固定在钣金件上，将天线放置在钣金件里面，用扎带扎起，再将主机设备部分安装在已装好的横杆上，最后安装保护壳；

9.主机设备安装好后，用水平仪贴近设备下端，查看设备是否水平，如有偏差则调整至水平；

10.用测量工具测量水面到设备下端的距离，然后和在平台上查看终端上传的数据进行对比，确认现场数据正确，上传的数据可能有很多，比较对时后采集的数据准确性；

11.完成剩下的《设备安装工作单》填写，将卡号设备信息、天线状态为埋地或裸露、现场测量与数据库数据等填写；

12.结束安装后，拍下设备安装整体环境照片，整理工具，再次确认设备数据上传正常后离开现场。

请参考图1，对应于上述系统的分析强排系统接河分布的方法，包括以下几个步骤：

S1、管道分组并安装液位计；

S2、筛选检查井液位数据；

S3、预判断雨水管道是否接河；

S4、判断管道是否接河，若接河，则判断接河位置。

在步骤S1中，将雨水管网、污水管网中的每一条支管分为一组管道，每组管道的上游检查井编号记为i，下游管道编号记为i+1，在每组管道上的若干检查井内以及河道上分别安装液位计。

在步骤S2中，选取连续多日晴天且下游水泵未开启时的检查井液位数据，要求液位曲线平滑，液位数据可信。

在步骤S3中，预判断雨水管道是否接河：检查井i-1、i、i+1的液位记为H_i-1、H_i、H_i+1，河道内的液位记为H_he，当雨水管网接河时，检查井液位见图2，液位满足H_i-1＝H_i＝H_i+1＝H_he，所以当雨水管网内的检查井液位与附近河道水位相等或液位曲线符合潮汐特征时，该片区雨水管道有接河可能，需进行下一步判断。

计算未接河时，晴天泵站集水池抽水，理论管道上下游液位差最大值ΔH_max，理。当晴天时，用小流量水泵从集水池中抽水，假设雨水管网未接河，则检查井内理论液位变化如下：

阶段一，从水泵开启时刻开始计时，当t＝0时，管网内液位仍为初始状态，如图3所示。此时所有检查井与集水池液位相同，为H_i-1，0＝H_i，0＝H_i+1，0＝H_ji，0＝H_he，0：

阶段二：水泵开启后，雨水管网和集水池液位开始变化，T₁、T₂时刻检查井和集水池液位如图4、5所示，图中，检查井i-1、i、i+1的液位记为H_i-1、H_i、H_i+1，以检查井i和i+1为上下游检查井的管段流量记为Q_i，液位差记为ΔH_i＝H_i-H_i+1，以检查井i为例，T₁、T₂时刻的液位记为H_i，1、H_i，2，以此类推；

只考虑沿程水头损失，而忽略管道中局部水头损失，管道上下游液位差ΔH_i如下计算：

式中，λ——沿程水头损失系数；

l——管段长度，m

d——管段管径，m

v——管段流速，m/s

g——重力加速度，9.8m/s²

由此可得管道上下游液位差ΔH_i和管道内流量Q_i之间的关系为：

对于同一管段来说，管道上下游液位差ΔH_i和管道内流量Q₁的平方成正比关系；

当水泵开启，t＝T₁时，水泵以流量Q_pump从集水池中抽水，集水池液位下降，检查井i+1的上下游产生液位差，因此产生流量Q_i+1，1，继而检查井i+1液位也将下降，检查井及集水池液位H_i-1，1＝H_i，1＞H_i+1，1＞H_ji，1，流量Q_pump＞Q_i+1，1＞Q_i，1＞Q_i-1，1＝0：

当水泵开启，t＝T₂时，水泵继续以流量Q_pump从集水池中抽水，集水池和检查井液位继续下降，与T₁时段相同，最终导致检查井i液位下降，检查井及集水池液位H_i-1，2＞H_i，2＞H_i+1，2＞H_ji，2，流量Q_pump＞Q_i+1，2＞Q_i，2＞Q_i-1，2，离集水池越近的检查井液位下降越快；管道内流量由0开始变大，且离集水池越近的管道内流量越大；管道上下游液位差由0开始变大；

阶段三：检查井内液位以相同的速度下降，管道上下游液位差和流量保持不变，如图6所示。

当管道内流量增大至Q_pump后保持不变，管道上下游液位差由0增大至最大值后保持不变，最大值满足下式：

阶段四：雨水管网内积水由满管流向非满管流转变，如图7、8所示。

当t＝T₄时，水泵以Q_pump向集水池抽水，集水池液面下降，管段i+1，ji首先从满管流向非满管流转变，Q_i+1，4由Q_pump减小，导致上下游液位差ΔH_i+1，4也由ΔH_i，max开始减小；

当t＝T₅时，雨水管网变为非满管重力流，管道上下游液位差逐渐减小至0，直至排空；

整个抽水过程中，离集水池越近的检查井，液位越先下降，离集水池越远的检查井，液位越后下降；离集水池越近的管道，流量越先增大，离集水池越远的管道，流量越后增大；检查井的液位持续下降，管道内流量先增大，直至增大到水泵抽水流量后保持不变，最后减小；管道的上下游液位差先增大，增大至ΔH_i，max后保持不变，最后减小，因此，管道的上下游液位差和流量的变化趋势都是先增大后减小，有一个最大值，将理论管道上下游液位差最大值记为ΔH_max，理；

在本实施例中，晴天开泵时，监测获得管道上下游液位变化曲线，计算测得的最大上下游液位差，记为ΔH_max，测。

对比ΔH_max，理和ΔH_max，测的大小：

若雨水管道接河，那么管网中还有河流入的流量Q_he，如图9所示。此时，位于接河点下游的管道内最大流量大于未接河时的流量Q_pump，根据公式3，管道内上下游液位差也将大于未接河时的ΔH_max，理。位于接河点上游的管道内最大流量小于接河时的流量Q_pump管道内上下游液位差也小于未接河时的ΔH_max，理。

因此，若ΔH_max，测＜ΔH_max，理，则证明该雨水管道上游没有接河；若ΔH_max，测＞ΔH_max，理，则证明该雨水管道位于接河位置的下游；若某条管道上下游ΔH_max，测和ΔH_max，理的大小产生变化，则该管道接河。

输出河道混接一张图：从管网上游开始依次判断管道是否接河：若

ΔH_max，测＜ΔH_max，理，则证明该雨水管道上游没有接河，显示为蓝色。当从某一管段开始，变为ΔH_max，测＞ΔH_max，理，则证明该雨水管道接河，显示为红色，且该管道下游为常数。继续判断，若从某一管段开始的下游管道增大为另一常数，则说明该段管道也接河，显示为红色。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (6)

1.一种分析强排系统接河分布的系统，其特征在于，包括雨水管网，所述雨水管网包括干管和连接所述干管的若干支管，若干所述支管与所述干管连通，所述支管上间隔设置若干检查井，每一所述检查井内均设有检查井液位计；

所述干管与集水池连接，所述集水池通过水泵将其内的雨水外排，所述集水池上设有集水池液位计；

还包括河道，所述河道上设有河道液位计。

2.如权利要求1所述的分析强排系统接河分布的系统，其特征在于，所述检查井液位计包括检查井主机设备和检查井天线，所述检查井主机设备设置在所述检查井的井壁上；

所述检查井的外侧地面上设有一坑洞，所述检查井天线设置在所述坑洞内，所述坑洞的底部通过开设一通孔与所述检查井连通，所述检查井天线一头的连接器从所述通孔穿入所述检查井内；

所述检查井天线的连接器与所述检查井主机设备电连接，所述检查井主机设备还与一外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述检查井主机设备上传的所述检查井内的数据。

3.如权利要求2所述的分析强排系统接河分布的系统，其特征在于，所述检查井主机设备水平设置在所述检查井的井壁上，所述液位计的线缆从其探头端测量1.5m处做一标记，所述标记与所述检查井主机设备的下表面在同一水平线上。

4.如权利要求2所述的分析强排系统接河分布的系统，其特征在于，所述天线的上表面与地面持平。

5.如权利要求2所述的分析强排系统接河分布的系统，其特征在于，所述河道液位计和集水池液位计均包括一主机设备和一天线，所述河道旁和集水池旁分别栽种一钢管，所述钢管上均固设一钣金件，一所述主机设备固定在一所述钣金件上，一所述天线设置在一所述钣金件里面，同一钢管上的天线的连接器与主机设备电连接，所述主机设备还与所述外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述主机设备上传的所述河道内和集水池内的数据。

6.如权利要求5所述的分析强排系统接河分布的系统，其特征在于，所述主机设备水平设置。