CN217923870U - 一种雨源性河流的生态补水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种雨源性河流的生态补水系统，包括水厂取水系统、补水管道系统、补水综合利用系统和雨水蓄用系统。水厂取水系统包括并列的溢流井出水系统以及闸门井出水系统；补水综合利用系统包括有四种水利用方式，包括河道上游补水口、人工湿地和小湖塘库以及预留后期补水接口，人工湿地和小湖塘库最终出水通过管道连接至河道，补水管道系统和小湖塘库分别有预留后期补水接口。补水管道系统出水管网采用主系统形成环形管路、支系统采用枝状管网流入各出口的布置方式。雨水蓄用系统包括雨水蓄水模块，雨水流经沉泥弃流井至雨水蓄水模块。采用本实用新型的技术方案，不仅可以实现流域补水，而且还能够针对不同情形提高流域活水充沛、水质清澈达标效果。

Description

一种雨源性河流的生态补水系统

技术领域

本实用新型涉及河道水域环境治理领域，具体涉及一种雨源性河流的生态补水系统。

背景技术

随着城市的加剧发展，流域从清至浊，其中，雨源性河流在城市发展中扮演着必不可少的角色，雨源性河流流量主要来源于降雨，环境容量小，水动力不足，自净能力较差，并且容易导致流域黑臭，引发流域污染问题。随着国家对生态环境的重视，流域治理成为了不可或缺的部分，包括解决基流匮乏、流域水质等问题。在水资源匮乏的情况下，目前大多采用水库等水源来补水从而改善水质，但这种方式成本较高。或者，如CN200610062548.4所公开的，利用河流本身河道调取下游河口外水源，给城市河流补水，在城市河流中河道河口处为起点，设置间隔坝，将河道一段间隔成两个独立的河道，在两个独立的河道河口处，分别设置水闸和泵站，在水闸的挡水作用下，靠海潮潮汐自然力或人工泵站将两个独立的河道水位提高到一定程度后，开启其中一边水闸，开启水闸河道的河水开始向下游流动，而关闭水闸河道的河水在两个独立的河道水位差的作用下，给河流上游补水，并绕过间隔坝，经开启水闸的河道向下游流动。然而，这种方式只能实现循环使用，难以实现水质改善、污水治理的效果，封闭了生物通道，破坏了生态型河流。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供以一种针对雨源性流域将污水厂出水资源化，实现流域补水的同时还能够提高流域活水充沛、水质清澈达标效果的生态补水系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种雨源性河流的生态补水系统，包括水厂取水系统、补水管道系统、补水综合利用系统和雨水蓄用系统；水厂取水系统包括并列的溢流井出水系统以及闸门井出水系统；其中，溢流井出水系统的主路为溢流井出水通过泵站进水管连接泵站，泵站内含集水池及提升泵室，水流通过提升泵将集水池的水提升至补水管道系统；辅路为主路旁侧将溢流井出水系统以及闸门井出水系统尾水直接通过管道连接至河道；补水综合利用系统包括有四种水利用方式，包括河道上游补水口、人工湿地和小湖塘库以及预留后期补水接口，人工湿地和小湖塘库最终出水通过管道连接至河道，补水管道系统和小湖塘库分别有预留后期补水接口；

雨水蓄用系统包括雨水蓄水模块，雨水流经沉泥弃流井至雨水蓄水模块，雨水蓄用系统也可分为三种3种水利用方式，分别为河道上游补水口补水、人工湿地补水和小湖塘库补水；

生态补水系统对于溢流井出水系统的进水和出水、集水池的进水、沉泥弃流井的进水设置手电两用启闭闸门，用于执行生态补水单体的补水控制策略；

河道上游入河口及人工湿地、小湖塘库进水口设置调流调压井，用于执行补水区域所需水量水压的调节策略；

人工湿地的出水、小湖塘库设置闸门及水质监测口，用于执行生态补水水质控制策略。

进一步的，水厂取水系统的出水水质标准不低于地表水Ⅳ类标准。

进一步的，水厂出水管道分为两路，分别与溢流井出水系统及闸门出水系统连接；闸门出水系统的出水直接进入原尾水排放管道系统后端；溢流井出水系统设置溢流井，溢流井一侧为溢流井出水管道，流入原尾水排放系统，一侧通过泵站进水管流入所述集水池，溢流井设置溢流堰，溢流堰紧邻溢流井出水管道,且溢流井进水管道与溢流井出水管道处均设置进水手电两用启闭闸门。

进一步的，集水池包括泵站进水手电两用启闭闸门、整流墙，整流墙设置过水孔，集水池上方设置通气帽及人孔；

集水池旁设置所述提升泵室，提升泵室设置离心泵，通过离心泵的吸水管连接集水池与离心泵，出水管通过补水管道系统连接补水综合利用系统。

进一步的，人工湿地，小湖塘库进出水口增设闸门井，控制水的进出，且作为水质监测口，定期检测水质，判断水质未被污染后方可进入河道。

进一步的，河道接出点位置设置调流调压井。

进一步的，雨水蓄水模块采用PP蓄水模块，PP蓄水模块地埋，沉泥弃流井内设置拦渣网，进一步去除杂质，沉泥弃流井对于通向PP蓄水模块的雨水出水管设置阀门，控制蓄水模块的使用，沉泥弃流井还设置弃流管，当蓄水模块达到最大蓄水量时，关闭阀门，雨水从弃流管溢流回原雨水系统；拦渣网位于所述雨水进水管的出口下方，弃流管高于所述雨水出水管。

进一步的，溢流井内的进水管与出水管同高；泵站进水管的进口高度远低于溢流井进出水管以及泵站停泵水位；溢流堰堰顶高于溢流井内的进水管与出水管标高。

进一步的，补水管道系统出水管网采用主系统形成环形管路、支系统采用枝状管网流入各出口的布置方式。

本实用新型的有益效果：

(1)在缺水城市，利用污水厂达标出水进行补水，将污水厂出水用作为河道补水，既解决了缺水城市河道水质匮乏问题及雨源性河流水质差、河流污染、自净能力不足，又使污水资源化。

(2)在起点端利用上游雨水补水，一方面，水质净化厂的处理水量不足时，充分利用雨水资源调蓄进行河道应急补水；另一方面，沉泥弃流井进一步削减进入河流终的杂质及泥沙，保证了模块内及河道水质；且无需动力设备加压，具备一定的经济型，PP蓄水模块地埋，不占用城市空间，沉泥井使用挂钩连接拦渣网，提升去除杂质，便于人工不用下井，直接岸上操作且内部设置闸门有效的控制蓄水模块的进水，手电两用可结合当地情况采取电动或者手动。

(3)溢流井内含溢流井出水管且高于泵站进水管，使溢流井进水优先进入泵站，超过泵站最高提升量时，为保证系统可靠，多余的水从溢流井出水管流出至原尾水排放通道。溢流井内堰顶高于溢流井出水管，有效避免河道水倒灌问题。

(4)泵站进水管低于泵站停泵水位，溢流井进水管不低于停泵水位，有效的利用水位压力差，时溢流井水流入泵站，在保证泵站进水管充分进水的前提下，也保证了工程的覆土深度，相比泵站进水管高于启闭水位的设计，有效的降低泵站集水池深度，降低一次性投资。

(5)采用地埋式集水池或PP蓄水模块，上面覆土，增设通气帽，充分利用地下空间，上面可进行适当绿化，满足工程措施的基础上，也提升了生态游憩环境，将实用工程与景观提升合二为一。

(6)整流墙中间过水孔数等于泵台数，充分考虑水量的平均分配，使水流均匀规律稳定分配。墙体两边预留小过水孔，减小水力对墙体的冲刷力。

(7)为了保障系统的稳定、安全、可靠性，且符合经济性，管道系统采主系统为环状，支系统为枝状，通过管网平差为管网系统设计提供最佳方案，补水量通过水动力模拟，采用景观需水量；管材选择上，开槽施工使用球墨铸铁管，顶管使用钢管，管桥，明敷采用钢管，牵引采用PE管。

(8)泵的匹配结合管道充分考虑冗余设计，为突发性污染事件做充分准备，以及充分为远期补水量补水提供条件。

(9)再生水利用系统，可将再生水有效利用，包括使用到河道上游补水、预留后期补水接口以及最终回归到河道的小湖塘库补水、人工湿地补水，使水资源得到充分的利用。

(10)人工湿地，小湖塘库进出水口增设闸门，可有效控制水的进出，且在出水口闸门位置定期检测水质，判断水质未被人为污染后方可进入河道，可有效保障水质安全问题。

(11)预留后期补水接口为后期补水预留通道，考虑长远发展，避免二次建设。

(12)河道上游接出点位置设置调流调压阀，对接出的的水量水压进行有效的控制。

附图说明

图1为本实用新型的系统布置图。

图2为本实用新型泵站的平面图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本实用新型溢流井的剖视图。

图5为本实用新型沉泥弃流井的平面图。

图6为图5的C-C剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

参照附图。本实施例包括位于河道下游处的水厂取水系统1、位于河道上游处的补水综合利用系统2和雨水蓄用系统4，以及连接水厂取水系统1和补水综合利用系统2及雨水蓄用系统4的补水管道系统3。水厂取水系统1包括并列的溢流井出水系统以及闸门井出水系统。其中，溢流井出水系统的主路为溢流井6 出水通过泵站进水管8连接泵站9，泵站9内含集水池13及提升泵室14，水流通过提升泵将集水池13的水提升至补水管道系统2；辅路为主路旁侧将溢流井出水系统以及闸门井出水系统尾水直接通过管道连接至河道。水厂取水系统的出水水质标准不低于地表水Ⅳ类标准。

具体的，水厂出水管道5分为两路，分别与溢流井出水系统及闸门出水系统连接。闸门出水系统的出水直接进入原尾水排放管道系统后端，溢流井出水系统设置溢流井6，溢流井6一侧为溢流井出水管道7，流入原尾水排放系统，一侧通过泵站进水管8流入集水池13，溢流井6设置溢流堰12，溢流堰12紧邻溢流井出水管道7,且溢流井进水管道5与溢流井出水管道7处均设置进水手电两用启闭闸门11。

集水池13包括泵站进水手电两用启闭闸门16、整流墙17，整流墙设置若干过水孔18，过水孔18不限于900×1200mm。集水池13上方设置通气帽19及人孔20，通气帽19露出地面外。集水池13为地埋式，充分利用地下空间，降低对周边环境的影响。集水池13中水停留时间不限于5min。集水池13旁设置所述提升泵室14，提升泵室设置离心泵21，通过离心泵的吸水管连接集水池13与离心泵21，出水管通过补水管道系统2连接补水综合利用系统3。在本实施例中，离心泵21选用干式离心泵，整流墙中间的过水孔数与离心泵数量相同且间隔对应离心泵之间的间隔距离，以此充分考虑水量的平均分配，使水流均匀规律稳定分配。为了减少水里对墙体的冲刷力，整流墙17两侧边上可以预留直径小于过水孔的次过水孔。泵站进水手电两用启闭闸门16尺寸匹配泵站进水管8，且位于泵站进水管8上。

特别的，溢流井6内的进水管与出水管同高；泵站进水管8的进口高度远低于溢流井进出水管以及泵站停泵水位；溢流堰12堰顶高于溢流井6内的进水管与出水管标高。泵站进水管8高度降低充分考虑了管道深埋，有利于节约管道包封等一次性投资；同时启泵水位不高于污水处理厂出水口标高，从而充分利用水位高差压力到达泵的启停水位，节约泵站集水池覆土深度，降低一次性投资。

补水综合利用系统3包括有四种水利用方式，包括河道上游补水口22、人工湿地24和小湖塘库23以及预留后期补水接口25，人工湿地24和小湖塘库23 最终出水通过管道连接至河道，补水综合利用系统2的管网和小湖塘库23分别有预留后期补水接口25。其中，人工湿地24，小湖塘库23进出水口增设闸门井，控制水的进出，且作为水质监测口，定期检测水质，判断水质未被污染后方可进入河道。河道接出点位置设置调流调压井35。

雨水蓄用系统4包括雨水蓄水模块，雨水流经沉泥弃流井27至雨水蓄水模块26，雨水蓄用系统也可分为三种3种水利用方式，分别为河道上游补水口22 补水、人工湿地24补水和小湖塘库23补水。具体的，雨水蓄水模块26采用 PP蓄水模块，PP蓄水模块地埋，沉泥弃流井27内设置拦渣网28，进一步去除杂质。沉泥弃流井27对于通向PP蓄水模块的雨水出水管29设置阀门32，控制雨水蓄水模块26的使用，沉泥弃流井27还设置弃流管30，当雨水蓄水模块达到最大蓄水量时，关闭阀门32，雨水从弃流管30溢流回原雨水系统；拦渣网28 位于所述雨水进水管的出口31下方，弃流管30高于雨水出水管29。因此，当雨水蓄水模块26达到最大蓄水量时，雨水将从弃流管30溢流回原雨水系统。特别的，拦渣网28可以通过设置的链条提升出沉泥弃流井外，方便工作人员的清理。

本实施例的生态补水系统对于溢流井出水系统的进水和出水、集水池的进水、沉泥弃流井27的进水设置手电两用启闭闸门，用于执行生态补水单体的补水控制策略。河道上游入河口及人工湿地24、小湖塘库23进水口设置调流调压井35，用于执行补水区域所需水量水压的调节策略。人工湿地24的出水、小湖塘库23 设置闸门及水质监测口，用于执行生态补水水质控制策略。

补水管道系统2出水管网采用主系统形成环形管路、支系统采用枝状管网流入各出口的布置方式。其中，管径通过补水量的补水量通过水动力模拟，采用景观最小需水量设计后，并且考虑冗余设计结合扬程进行管网平差为管网系统设计提供最佳方案。

本实施例的生态补水方法如下：

关闭阀门井10，将建于河道下游附近的城市污水处理厂处理后的出水通过溢流井6优先排至泵站9的集水池13，通过提升泵室14内的离心泵21将集水池13的水提升至补水管道系统2，补水管道系统2将水输送到达补水综合利用系统3，补水综合利用系统3中利用调流调压阀调节水流，最终河道上游补水口 22、人工湿地24和小湖塘库23的水，进入人工湿地24和小湖塘库23的水最后流入河道；

在补水系统故障或者溢流井检修或者无需补水时，关闭通向溢流井6中的水手电两用启闭闸门11，水质净化厂尾水通过闸门井10直排至河道下游，避免尾水排放不畅，引起内涝；

在水质净化厂出水水量远远大于生态补水需水量的情况下，打开溢流井出水管道7上的手电两用启闭闸门11，多余的水量通过溢流进入直排河道下游；

河道紧急缺水情况下，通过闸门控制，泵站9的生态补水直接排到河道上游，若为局部雨后区域污染浓度增大，或者突发性污染事故时，可使水集中流到重点污染区域，通过控制调流调压阀将该区域的所经系统的水量水压提到最高。有效降低污染物浓度；缩短水质改善时间；

当河道缺水缓解后，对河道补水分为两路，一路直接补水到河道上游，一路通过人工湿地24或小湖塘库23过渡最终排到河道上游，同时实现了人工湿地 24、小湖塘库23以及河道的补水；

当水厂水质出现不稳定情况时且无法阻止水流排出时，关闭流入河道上游的阀门35，水流入人工湿地24、或者小湖塘库23，经过水质植物净化，通过小湖塘库23及人工湿地24的尾水检测后流入河道，改善入河水质。

当泵站9的生态补水无法满足河道补水时，通过管路闸门的控制，调用雨水蓄用系统4的蓄水向上游补水口补水22，水量富余情况下，如人工湿地24、小湖塘库23也需补水，则雨水蓄用系统4的蓄水同时也向人工湿地24或小湖塘库 23补水，雨水进入沉泥弃流井27，杂质通过拦渣网28去除，泥沙沉淀，打开井 27内阀门，雨水溢流进入PP蓄水模块4进行蓄水，当蓄水模块4满了，雨水通过沉泥弃流井溢流进入原雨水系统，也可关闭井内阀门，保持蓄水模块4满水，需要应急补水时，打开出水通道，进行应急补水；避免水长期沉积，也可一段时间后且雨季时，打开进出阀门进行模块换水。

这里PP蓄水模块4出水可以通过在PP蓄水模块4后方设置阀门井控制PP 蓄水模块4出水，进出水方式都可以设置为电动或者手动，该方法可视需要自行切换。也可以用过PP蓄水模块4配套的控制柜进行控制，此方法需用电，可结合当地情况选择控制方式。

应当指出，上述描述了本实用新型的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型范围的前提下本实用新型还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (9)

1.一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：包括水厂取水系统(1)、补水管道系统(2)、补水综合利用系统(3)和雨水蓄用系统(4)；水厂取水系统(1)包括并列的溢流井出水系统以及闸门井出水系统；其中，溢流井出水系统的主路为溢流井(6)出水通过泵站进水管(8)连接泵站，泵站内含集水池(13)及提升泵室，水流通过提升泵将集水池的水提升至补水管道系统(2)；辅路为主路旁侧将溢流井出水系统以及闸门井出水系统尾水直接通过管道连接至河道；补水综合利用系统(3)包括有四种水利用方式，包括河道上游补水口(22)、人工湿地(24)和小湖塘库(23)以及预留后期补水接口(25)，人工湿地(24)和小湖塘库(23)最终出水通过管道连接至河道，补水管道系统(2)和小湖塘库(23)分别有所述预留后期补水接口(25)；

所述雨水蓄用系统(4)包括雨水蓄水模块，雨水流经沉泥弃流井(27)至雨水蓄水模块(26)，雨水蓄用系统(4)也分为三种3种水利用方式，分别为河道上游补水口(22)补水、人工湿地(24)补水和小湖塘库(23)补水；

所述生态补水系统对于溢流井出水系统的进水和出水、集水池的进水、沉泥弃流井(27)的进水设置手电两用启闭闸门，用于执行生态补水单体的补水控制策略；

河道上游入河口及人工湿地(24)、小湖塘库(23)进水口设置调流调压井(35)，用于执行补水区域所需水量水压的调节策略；

人工湿地(24)的出水、小湖塘库(23)设置闸门及水质监测口，用于执行生态补水水质控制策略。

2.根据权利要求1所述的一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：水厂取水系统(1)的出水水质标准不低于地表水Ⅳ类标准。

3.根据权利要求1所述的一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：水厂出水管道(5)分为两路，分别与溢流井出水系统及闸门出水系统连接；闸门出水系统的出水直接进入原尾水排放管道系统后端；溢流井出水系统设置溢流井(6)，溢流井(6)一侧为溢流井出水管道(7)，流入原尾水排放系统，一侧通过泵站进水管(8)流入所述集水池(13)，所述溢流井(6)设置溢流堰(12)，溢流堰(12)紧邻溢流井出水管道(7),且溢流井进水管道与溢流井出水管道(7)处均设置进水手电两用启闭闸门(11)。

4.根据权利要求1所述的一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：所述集水池(13)包括泵站进水手电两用启闭闸门(16)、整流墙(17)，所述整流墙设置过水孔(18)，集水池(13)上方设置通气帽(19)及人孔(20)；

所述集水池旁设置所述提升泵室(14)，所述提升泵室设置离心泵(21)，通过离心泵(21)的吸水管连接集水池与离心泵，出水管通过补水管道系统(2)连接补水综合利用系统(3)。

5.根据权利要求1所述的一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：所述人工湿地(24)，小湖塘库(23)进出水口增设闸门井，控制水的进出，且作为水质监测口，定期检测水质，判断水质未被污染后方可进入河道。

6.根据权利要求1所述的一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：所述河道接出点位置设置调流调压井(35)。

7.根据权利要求1所述的一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：所述雨水蓄水模块采用PP蓄水模块，PP蓄水模块地埋，沉泥弃流井(27)内设置拦渣网(28)，进一步去除杂质，沉泥弃流井(27)对于通向PP蓄水模块的雨水出水管(29)设置阀门(32)，控制雨水蓄水模块的使用，沉泥弃流井(27)还设置弃流管(30)，当蓄水模块达到最大蓄水量时，关闭阀门(32)，雨水从弃流管(30)溢流回原雨水系统；所述拦渣网(28)位于所述雨水出水管的出口(31)下方，所述弃流管(30)高于所述雨水出水管(29)。

8.根据权利要求3所述的一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：所述溢流井(6)内的进水管与出水管同高；所述泵站进水管(8)的进口高度远低于溢流井进出水管以及泵站停泵水位；所述溢流堰(12)堰顶高于溢流井(6)内的进水管与出水管标高。

9.根据权利要求1所述的一种雨源性河流的生态补水系统，其特征在于：补水管道系统(2)出水管网采用主系统形成环形管路、支系统采用枝状管网流入各出口的布置方式。

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