NL1027708C2

NL1027708C2 - Siphon weir for draining water onto fields, comprises U bend at upstream end connected via vertical and horizontal pipes leading to downstream end

Info

Publication number: NL1027708C2
Application number: NL1027708A
Authority: NL
Inventors: Cornelis Jan De Haan
Original assignee: Cornelis Jan De Haan
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-13

Abstract

Water flows into a U-bend (3) from the upstream end of the weir and the level of water at the downstream end (4) of the U-bend increases until it flows down a vertical pipe (1) containing air. At the bottom of this pipe is the entrance (6) to a horizontal pipe section leading to the downstream end (7) of the weir. The water level inside the pipe can vary.

Description

Beschrijving: Op insluiting van lucht gebaseerd zelfregelend watersysteemDescription: Air-based self-regulating water system

Methodische inrichting van een zelfregelend systeem, met behulp van voorzieningen die in werking treden door het ontstaan van een insluiting van lucht, voor de afvoer van schoon en / of verontreinigd water met als doel, afhankelijk van de optredende lokale hydraulische situaties, 5 lokaal de instroom en/of doorstroom gedeeltelijk of geheel te beperken waardoor uitstroom op ongewenste locaties wordt voorkomen, de aanwezige berging van het systeem en op het maaiveld vrijwel volledig kan worden benut en het water op het maaiveld en/of het water dat in bovenstrooms gelegen delen van het systeem of op het maaiveld aanwezig is naar andere gebieden of delen van het systeem kan worden geleid.Methodical design of a self-regulating system, with the aid of provisions that come into effect as a result of the inclusion of air, for the drainage of clean and / or contaminated water with the purpose, depending on the local hydraulic situations occurring, locally the inflow and / or to limit flow partially or completely so that outflow at undesired locations is prevented, the available storage of the system and at ground level can be used almost completely and the water at ground level and / or the water that is present in parts of the upstream area of the system or ground level is present to other areas or parts of the system.

1010

De uitvinding heeft betrekking op het toepassen van in serie en/of parallel geplaatste voorzieningen. Een individuele voorziening is zodanig ontworpen dat bij een laag watemiveau aan de benedenstroomse zijde van de voorziening, het water ongehinderd door de voorziening kan passeren, maar dat bij een stijging van het water aan de benedenstroomse zijde van de 15 voorziening de doorstroom van water verminderd en dat er bij verdere stijging op een bepaald moment zelfs helemaal geen water meer wordt doorgelaten. Kenmerkend voor de toegepaste voorziening is dat als deze laatste situatie is ontstaan, het watemiveau aan de bovenstroomse zijde van de voorziening aanzienlijk hoger kan worden dan het watemiveau aan de benedenstroomse zijde van de voorziening. Daarnaast is kenmerkend voor de werking van de 20 voorziening dat deze is gebaseerd op het ontstaan van een insluiting van lucht, in het vervolg aangeduid als luchtinsluiting tussen twee watemiveau’s.The invention relates to the use of arrangements placed in series and / or in parallel. An individual device is designed such that with a low water level on the downstream side of the device, the water can pass unimpeded through the device, but that with an increase in the water on the downstream side of the device the flow of water decreases and that with a further rise at some point no water is even allowed through at all. Characteristic of the applied facility is that if this last situation arises, the water level on the upstream side of the facility can become considerably higher than the water level on the downstream side of the facility. In addition, the operation of the facility is characterized by the fact that it is based on the occurrence of an enclosure of air, hereinafter referred to as air enclosure between two water levels.

Het toepassen van voorzieningen die gebruik maken van een luchtinsluiting, is kenmerkend voor de uitvinding en wordt geclaimd. Kenmerkend is tevens dat de luchtinsluiting in hoofdzaak 25 ontstaat doordat benedenstrooms van de voorziening de waterstand is gestegen. Voor het ontstaan en in standhouden van de luchtinsluiting wordt voornamelijk gebruikt gemaakt van al aanwezige lucht in de voorziening en/of benedenstrooms gelegen leiding.The use of features that make use of an air containment is characteristic of the invention and is claimed. It is also characteristic that the air containment mainly arises because the water level has risen downstream of the facility. For the creation and maintenance of the air containment, use is mainly made of air that is already present in the facility and / or downstream pipe.

De toegepaste voorzieningen kunnen, afhankelijk van de locaties van toepassing, de dimensies 30 van de voorzieningen en de hydraulische condities, in voornamelijk bovenstrooms gelegen delen van het systeem tot gevolg hebben dat het water op het maaiveld zal blijven staan, over het maaiveld zal wegstromen naar andere gebieden, of bovenstrooms zal stagneren. Dit in tegenstelling tot de gangbare inrichting van systemen voor de afvoer van water, deze zijn ontworpen om juist al het water dat op het maaiveld en in bovenstroomse delen van het systeem 35 aanwezig is zo snel mogelijk ongehinderd en/of onbeperkt te laten in-, en doorstromen. De 1027708- % 2 mogelijkheid om water op het maaiveld en in bovenstroomse gebieden en / of delen van het systeem te laten stagneren of laten afstromen via andere delen van het systeem / gebieden wordt beschouwd als zeer gewenst effect en is kenmerkend voor de uitvinding.The facilities used may, depending on the locations of application, the dimensions of the facilities and the hydraulic conditions, in parts of the system located mainly upstream, cause the water to remain at ground level, to flow over ground level to other areas, or upstream. This is in contrast to the conventional arrangement of systems for the drainage of water, these are designed to allow all the water present on the ground level and in upstream parts of the system 35 to be introduced as quickly as possible without hindrance and / or without restriction. and move on. The ability to cause water to stagnate at ground level and in upstream areas and / or parts of the system or drain off through other parts of the system / areas is considered a highly desirable effect and is characteristic of the invention.

5 De genoemde manier van inrichten toegepast op rioolstelsels biedt grote voordelen ondermeer omdat het de mogelijkheid biedt om het eerste hemelwater dat tijdens buien op het maaiveld valt samen met het al aanwezige water in het rioolsysteem kan worden geborgen, en waarvan kan worden voorkomen dat het uitstroomt ter plaatse van ondermeer overstorten, kolken en putdeksels. Het hemelwater dat vervolgens nog naar het stelsels wordt geleid via het maaiveld 10 en/of aansluitleidingen kan via het maaiveld naar andere gebieden worden geleid of op het maaiveld tijdelijk worden geborgen. Vooral als het maaiveld als integraal onderdeel wordt meegenomen in het ontwerp van een stedelijk systeem voor waterafvoer biedt de voorgestelde manier van inrichten ondermeer milieukundige en economische voordelen. Bij rioolstelsels is het door toepassing van de genoemde voorziening tussen leidingen en inrichting van het systeem 15 ook mogelijk om het eerste water dat tijdens neerslag valt in het vuilwater en/of gemengde systeem te laten stromen en het hemelwater dat vervolgens nog valt via een buizensysteem of maaiveld naar een infiltratiesysteem of een systeem voor de afvoer van hemelwater te laten stromen zonder dat vermenging met het al aanwezige en/of vuile water optreedt. Deze manier van inrichten van een rioolsysteem valt binnen het te claimen gebied.The aforementioned method of fitting applied to sewer systems offers great advantages, among other things, because it offers the possibility of storing the first rain water that falls on the ground level during showers together with the water already present in the sewer system, and which can prevent it from flowing out at the site of, among other things, overflows, swirls and manhole covers. The rainwater that is subsequently fed to the systems via ground level 10 and / or connecting lines can be led via the ground level to other areas or temporarily stored on ground level. Particularly if the ground level is included as an integral part in the design of an urban system for water drainage, the proposed method of designing offers environmental and economic benefits, among other things. In sewer systems, it is also possible by applying the aforementioned provision between pipes and device system 15 to allow the first water that falls during precipitation to flow into the waste water and / or mixed system and the rainwater that subsequently falls via a pipe system or ground level to an infiltration system or a rainwater drainage system without mixing with the already present and / or dirty water. This method of setting up a sewer system falls within the area to be claimed.

2020

De genoemde manier van inrichten toegepast op een systeem voor open waterlopen zoals een systeem van sloten beekjes, en / of kanalen biedt de mogelijkheid om gedurende en na zware neerslag de wateroverlast te spreiden over een groter gebied en hierdoor bijvoorbeeld bovenstrooms water te infiltreren. Dynamisch peilbeheer wordt door deze voorziening te 25 integreren mogelijk zonder gebruik te maken van bewegende objecten.The aforementioned method of designing applied to a system for open watercourses such as a system of ditches, and / or channels offers the possibility of spreading the flooding of water over a larger area during and after heavy precipitation and thereby infiltrating upstream water, for example. Dynamic level management becomes possible by integrating this feature without using moving objects.

De toe te passen voorziening heeft tevens als voordelen dat er geen bewegende onderdelen zijn die kunnen beschadigen en het feit dat de voorziening zelfstandig zonder hulpmiddelen in werking treedt. Het gedrag van de toegepaste voorziening en het systeem is sterk afhankelijk van 30 ondermeer de hydraulische condities en de geometrie. Het ontwerp van voorzieningen en systeem van voorzieningen kan worden geoptimaliseerd. Om te optimaliseren kunnen ook extra elementen in het systeem worden geïntegreerd zoals ondermeer interne overstorten, bezinkingsconstructies en olieafscheiders. Voor goed functioneren van het systeem zijn in een aantal situaties aanvullende en/of anders ingerichte overstroombeveiligingen en/ of 35 ontluchtingsvoorzieningen noódzakelijk.The provision to be applied also has the advantages that there are no moving parts that can be damaged and the fact that the provision is activated independently without aids. The behavior of the applied device and the system is highly dependent on, among other things, the hydraulic conditions and the geometry. The design of facilities and system of facilities can be optimized. To optimize, additional elements can also be integrated into the system, such as internal overflows, sedimentation structures and oil separators. For a proper functioning of the system, additional and / or differently designed overflow protection devices and / or venting facilities are necessary in a number of situations.

f027708-f027708-

Hieronder wordt het ontstaan van een insluiting van lucht waarop de toe te passen voorzieningen zijn gebaseerd uitgelegd aan de hand van een schematisch voorbeeld. In figuur 1 staat een langsdoorsnede van een buiselement (1) met daarin de tussensituatie geschematiseerd zoals deze optreedt na toediening van een constant laag debiet en een lage benedenstroomse waterstand.Below the emergence of an air containment on which the provisions to be applied are based is explained on the basis of a schematic example. Figure 1 shows a longitudinal section of a tubular element (1) with the intermediate situation schematized as it occurs after application of a constant low flow and a low downstream water level.

5 Met de stippellijn is het watemiveau in de tussensituatie weergegeven. Het ontstaan van deze situatie wordt hieronder uitgelegd. In eerste instantie bevat dit buiselement geen water maar alleen lucht. Vervolgens wordt aan de bovenstroomse opening (2) van dit element een klein constant debiet toegevoerd. Dit water zal eerst het gedeelte ter plaatse van (3) vullen. Vervolgens zal op een bepaald moment het piëzometrisch niveau ter plaatse van 3 zodanig zijn dat dit boven 10 de onderkant van de buis ter plaatse van punt 4 zal komen te liggen. Op dat moment zal er water ter plaatse van punt 4 gaan stromen en doorstromen naar punt 5 en 6 en verder benedenstrooms. Zolang ter plaatse van de benedenstroomse zijde (7) de waterstand niet hoger wordt kan de af voer aanzienlijk groot worden. Ter plaatse van 4,5 en 6 is relatief veel lucht en relatief weinig water aanwezig. In figuur 1 is door middel van een stippellijn schematisch de hydraulische 15 situatie weergegeven die nu optreedt.5 The dotted line indicates the water level in the intermediate situation. The occurrence of this situation is explained below. In the first instance this tube element contains no water but only air. A small constant flow is then applied to the upstream opening (2) of this element. This water will first fill the portion at (3). Subsequently, at a certain moment, the piezometric level at the location of 3 will be such that it will come to lie above the bottom of the tube at the location of point 4. At that moment, water will start flowing at point 4 and continue to point 5 and 6 and further downstream. As long as the water level at the location downstream side (7) does not rise, the discharge can become considerably large. Relatively much air and relatively little water are present at the 4.5 and 6 locations. Figure 1 schematically shows the hydraulic situation that now occurs by means of a dotted line.

In figuur 2 staat een langsdoorsnede van hetzelfde buiselement (1) als in figuur 1 maar nu met daarin de eindsituatie geschematiseerd zoals deze optreedt na toediening van een constant laag debiet en een verhoging van de benedenstroomse waterstand. Het ontstaan van deze situatie 20 wordt hieronder uitgelegd vanaf de situatie zoals hiervoor besproken en schematisch weergegeven in figuur 1. Door het debiet ter plaatse van 2 constant te houden maar de i waterstand ter plaatse van 7 te verhogen zal het debiet ter plaatse van 4 verminderen worden en afhankelijk van de hoogte van 2 ten opzichte van 4 en de diameter van 1. Afhankelijk van de geometrie en hydraulische situatie ontstaat hierdoor op een bepaald moment een luchtinsluiting, i 25 schematisch is het dan optredende watemiveau weergegeven in figuur 2. Deze luchtinsluiting blokkeert afhankelijk van de hydraulische situatie de doorstroom van water. Afhankelijk van de geometrie en hydraulische situatie ontstaat hierdoor zal er op een bepaald moment water uit 2 stromen terwijl de waterstand bij 7 significant lager is. In figuur 2 is door middel van een stippellijn schematisch de hydraulische situatie weergegeven die optreedt. Van het ontstane 30 verschil in watemiveau en/of doorstroombeperking wordt gebruik gemaakt voor het ontwerp van de voorzieningen en het toepassen van deze voorzieningen is kenmerkend voor de uitvinding.Figure 2 shows a longitudinal section of the same tubular element (1) as in Figure 1, but now schematically showing the end situation as it occurs after administration of a constant low flow rate and an increase in the downstream water level. The occurrence of this situation 20 is explained below from the situation as discussed above and schematically shown in Figure 1. By keeping the flow rate at the location of 2 constant but increasing the water level at the location of 7, the flow rate at the location of 4 will decrease and depending on the height of 2 with respect to 4 and the diameter of 1. Depending on the geometry and hydraulic situation, this results in an air containment at a certain moment, schematically the water level occurring then is shown in Figure 2. This air containment blocks depending on the hydraulic situation, the flow of water. Depending on the geometry and hydraulic situation, water will flow from 2 at a certain moment, while the water level at 7 is significantly lower. Figure 2 shows schematically the hydraulic situation that occurs by means of a dotted line. The resulting difference in water level and / or flow limitation is used for the design of the facilities and the use of these facilities is characteristic of the invention.

Van de beschreven voorziening zijn eenvoudigere en complexere versies mogelijk. Afhankelijk van de situatie kan door het op de juiste wijze positioneren van een enkele buis met een enkele 3 5 knik of een enkele bocht al het beoogde effect worden behaald. De besproken voorziening kan 1027708- •i 4 ook door ook door combinaties van onderlaat- en overlaat constructies worden gecreëerd. Maar dit kan bijvoorbeeld ook door een buis die uitkomt in een ruimte waarin zich lucht bevindt onder en die wordt afgesloten als het watemiveau nabij/in deze ruimte stijgt. Kenmerkend voor de toegepaste voorzieningen is echter dat er lucht wordt ingesloten tussen twee watemiveau’s 5 waarbij de doorstroom verminderd en/of een niveauverschil wordt gegenereerd.Simpler and more complex versions of the described feature are possible. Depending on the situation, the intended effect can be achieved by correctly positioning a single pipe with a single bend or a single bend. The discussed feature can also be created through combinations of under and over structures. But this can also be done, for example, through a pipe that opens into a space in which air is located underneath and which is closed off when the water level rises near / in this space. Characteristic of the facilities used, however, is that air is enclosed between two water levels 5, whereby the through-flow is reduced and / or a level difference is generated.

Een mogelijkheid om de uitvinding in praktijk te brengen is om een element gelijkvormig aan het hiervoor besproken in figuur 1 in te sluiten tussen twee waterlopen. Bij een systeem van gesloten waterlopen kan dit eventueel door middel van verloopstukken van de aansluitende 10 waterlopen naar de voorziening. Bij een systeem van open waterlopen kan dit door een gelijkwaardig element geïntegreerd in een scheidingswand tussen twee verschillende watemiveaus en/of segmenten te plaatsen en verloopstukken toe te passen.A possibility of putting the invention into practice is to enclose an element similar to the one discussed above in Figure 1 between two watercourses. With a system of closed watercourses this can possibly be done by means of reducers from the connecting watercourses to the facility. With a system of open water courses this can be done by placing an equivalent element integrated in a partition between two different water levels and / or segments and using reducers.

Door middel van wijzigingen in de geometrie kan het element geoptimaliseerd worden voor het 15 doel. Belangrijke parameters zijn ondermeer de lengte, ruimtelijke oriëntatie van buizen, diameter en vergrotingen / vernauwingen van de verschillende onderdelen en vorm van verloopstukken. De vormgeving kan de luchtmeevoering die kan optreden aanzienlijk beperken. Essentieel is dat de voorzieningen voldoende vormvast, waterdicht en luchtdicht zijn daar anders de werking sterk zal verslechteren en / of de constructie kan beschadigen. Aanvullende 20 voorzieningen om extra lucht toe te voegen / vast houden om de werking van de voorziening te optimaliseren en / of verbeteren worden ook geclaimd. Vuilwerende uitbreidingen, vereenvoudigingen van de constructie, vormoptimalisatie ten behoeve van vermindering sedimentatie / bezinking / kans op verstopping worden voor de beschreven inrichting van het systeem geclaimd. Toepassing van de uitvinding kan tot gevolg hebben dat het systeem 25 stankafsluitende is. Andere uitvoeringsvarianten kunnen ook door in combinatie met toepassing van andere instroombeperkende voorzieningen worden gerealiseerd, deze worden ook geclaimd.The element can be optimized for the purpose by means of changes in geometry. Important parameters include the length, spatial orientation of pipes, diameter and enlargements / narrowings of the various components and the shape of reducers. The design can considerably limit the air entrainment that can occur. It is essential that the facilities are sufficiently form-retaining, watertight and airtight, as otherwise the operation will deteriorate considerably and / or damage the structure. Additional provisions to add / retain extra air to optimize and / or improve the operation of the facility are also claimed. Dirt-resistant extensions, simplifications of the construction, shape optimization for the reduction of sedimentation / sedimentation / chance of blockage are claimed for the described system design. Application of the invention may result in the system being odor-tight. Other implementation variants can also be realized in combination with the application of other inflow-limiting provisions, these are also claimed.

De integratie van de voorzieningen met als doel water op te stuwen in een systeem voor afvoer van al dan niet verontreinigd water valt binnen het te claimen gebied. Uit de hierboven 30 beschreven mogelijkheden volgt dat de uitvinding op verschillende wijzen kan worden uitgevoerd en van toepassing is voor verschillende systemen voor de afvoer van water en/of interacties tussen verschillende systemen. Een van de zaken om de werking van het systeem te garanderen kan het toepassen van voorzieningen voor ont-, beluchting via de inspectiekokers zijn.The integration of the facilities with the aim of propelling water into a system for discharging contaminated or non-contaminated water falls within the area to be claimed. From the possibilities described above it follows that the invention can be implemented in different ways and is applicable to different systems for draining water and / or interactions between different systems. One of the things to guarantee the functioning of the system can be the application of ventilation and ventilation facilities through the inspection ducts.

1027708-1027708-

Claims

-------------------------------- ---------__________________ ____________. . _ ___ Λ Methodical design of a self-regulating system, with the aid of provisions that come into effect as a result of the containment of air, for the discharge of clean and / or contaminated water with the aim of depending on the local hydraulic situations occurring, 5 locally or partially restricting the inflow and / or throughflow so that outflow at undesired locations is prevented, the available storage of the system and at ground level can be almost fully utilized and the water at ground level and / or the water located upstream parts of the system or ground level is present to other areas or parts of the system can be guided. A system that is set up based on the above is claimed. The use of facilities that operate on the basis of air containment are characteristic of the invention. The functionality of said features can be improved or simplified by means of changes in geometry and / or by additions to the feature, the application of such features falls within the area to be claimed. Versions and / or apparatus of a water discharge system that behave similarly to the system described above can be recognized as similar by those skilled in the art, and these embodiments / apparatuses of the system are therefore within reach of the invention and are claimed. 1027708-