一种地下阶梯式链状雨水调蓄水池的制作方法

本发明属于海绵城市(城市雨水)技术领域，具体涉及一种地下雨水调蓄池。

背景技术：

雨水调蓄池也称雨水蓄水池，既可以是专用的人工构筑物如地上蓄水池、地下混凝土池，也可以是天然场所或已有设施如河道、池塘、人工湖等。蓄水池一般占地较大。传统的蓄水池常指人工构筑物蓄水池。

传统的雨水调蓄池是一种雨水收集设施，主要作用是雨水“削峰”，把雨水径流的高峰流量收入池内暂存，待降雨高峰过后，再将池内雨水放出。人工构筑物蓄水池类型分为地下封闭式、地上敞开式，地上封闭式、在线式、离线式、管道式等。

传统的雨水调蓄池设计为矩形结构，由于雨水蓄水池一般规模较大，所以矩形结构的蓄水池，高度大，埋深大，传统蓄水池通常设有进水管、出水管、溢流管各一根，池底一角设置积水坑，放置水泵，清理时，抽干积水。传统蓄水池还需设置人工清理通道，便于人工清掏作业，维护管理十分不便。传统蓄水池作用有二，第一，规避雨水洪峰；第二，有利于区域排水管理调度，另外，如果雨水蓄水池设置得当，规模合理，其下游的管网的管径设计标准也可适当降低。传统蓄水池的缺点是，占地大，开挖深度大，土石方量大，实施难度大，建设工期长，造价高，需设专门的人工清理通道，泥沙清理困难，功能单一，功效低。

技术实现要素：

本发明提供了一种地下阶梯式链状雨水调蓄水池，由于其具备了一定的初级处理、雨水净化功能，所以也称为净蓄水池。该调蓄水池由多个较小的单体池组成，单体池呈阶梯式链状布置，组合使用。总体规模上与传统蓄水池相当，由于其容积分散在众多的单体池中，开挖深度小，实施难度小。

本发明提供的一种地下阶梯式链状雨水调蓄水池，整个阶梯式链状调蓄水池由n+1个单体池组成，首尾相接，按照所处位置的坡向，成一列，逐级阶梯式顺坡布置，第n+1个单体池为初雨收集池；其中n根据调蓄水池的有效容积，综合考虑地形，建设用地、雨水利用系统高程来综合确定，n大于等于1，该调蓄水池有效容积采用如下公式计算。

式中：v——调蓄池有效容积(m³)；

α——脱过系数，取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比；

q——调蓄池上游设计流量(m³/min)；

b、n——暴雨强度公式参数；

t——降雨历时(min)；

t＝t1+t2

t1——地面集水时间(min)，应根据地形坡度、汇水距离和地面种类计算确定，一般采用5～15min；

t2——管渠内雨水流行时间(min)。

本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池，布置于地面以下，深度不限，条件允许的情况下，为降低工程土石开挖方量，可紧贴地面表层布置。

本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池，将多个单体池首尾相接，成为链状，随地形坡向，逐级向下，阶梯式布置。雨水由高到低，顺序通过各个单体池。使蓄水池具备了沉砂池的净化功能，最末端的单体池为初雨收集池，可利用闸板阀将初雨封存池内，闸板阀采用浮球开关自动控制，以极小的代价解决了困扰业界多年的“初雨分离”问题。

本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池，按照冲刷要求、势能核算，将单体池由传统的矩形设计为六边形或菱形，满足冲刷不淤、不留死水以及下级池动力负荷的水力条件，实现了仅靠高差势能提供的动力推动运行，做到了高效节能。

本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池，最末一级单体水池(初雨收集池)设置沉砂槽，沉砂槽开放式设计，沉砂槽底面为凹面。实现机械清淤，解决了传统蓄水池维护清淤难的问题。

本发明提供的地下阶梯式链状雨水调蓄水池，各单体池随地形坡向，阶梯式布置，让处于高位的单体池内雨水灌溉下游草坪绿地，由高到低，逐级利用，可使单体池作为灌溉系统的高位水池来使用，实现雨水综合利用的功能。

附图说明

图1为阶梯式链状调蓄水池平面图

图2为阶梯式链状调蓄水池剖面图

具体实施方式

为进一步说明本发明的内容及特点，结合附图实施例进行阐述，本实施例是用于说明本发明，而不限于限制本发明的范围。实施例中的实施条件可以根据具体厂家设备的情况进行调整。

本实施例选择在某城市滨河绿化带下实施本发明的调蓄水池。地形坡度约为0.6％。

调蓄水池属于雨水调蓄构筑物。其容积规模计算方法主要有两类：以池容当量的经验公式法和基于排水系统模型的频率分析法。本发明根据控制径流污染以及消减洪峰流量的不同情况，考虑所在地区的降雨强度、雨型、历时、频率以及雨水的泥沙裹挟能力等因素的影响。调蓄水池有效容积(各池体有效容积之和)采用如下公式计算。

式中：v——调蓄池有效容积(m³)；

α——脱过系数，取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比；

q——调蓄池上游设计流量(m³/min)；

b、n——暴雨强度公式参数；

t——降雨历时(min)；

t＝t1+t2

t1——地面集水时间(min)，应根据地形坡度、汇水距离和地面种类计算确定，一般采用5～15min；

t2——管渠内雨水流行时间(min)。

依据计算结果，该城市滨河绿化带下的调蓄水池有效容积确定为5000吨，综合考虑地形坡降，建设用地、雨水利用系统高程，来综合确定各单体池容积和数目，n为5，即起净化、调蓄作用的单体池为5个，单体池1-5的规模为1000吨，最末的单体池6为初雨收集池，不计入容积规模，该地下阶梯式链状雨水调蓄水池的6座单体池，随地形坡降链状建设。单体池设计为六边形，池底坡度设定为3％，单体池1-6池长20米，宽12米，池深4米，相邻水池之间设有3米的高差(利于冲刷)，单体池间采用矩形井相连，闸板阀管理。

如图1所示，整个阶梯式链状调蓄水池由单体池1～6组成，首尾相接，成链状布置。6座单体池1～6，按照坡向，成一列，逐级阶梯式顺坡布置。

调蓄水池池深为4米，依地形坡度，明挖施工，将整个调蓄水池置于地表以下，每个单体池的埋深h＝4～4.5米。

为了方便雨水的利用，本实施例雨水调蓄水池设置在城市绿化带19旁边，通过回用管线15将雨水输送至绿化带19的灌溉系统。

雨水由城市雨水主干管经进水管7进入首座单体池1，逐级向下陆续通过单体池2-5，最后进入单体池6，即初雨收集池。

调蓄水池的各个单体池1、2、3、4、5、6阶梯式布置，单体池1、2、3、4、5之间高程差均为3米。采用阶梯式布置的池体，在雨水利用方面有较大的优势，对于附近的绿地19，处于上游较高位置的单体池，分别用作下游绿地的高位水池。拿单体池1来说，单体池1通过回用管线15连接至灌溉系统14，回用水管15由单体池1末端底部位置开孔27接出，进入灌溉系统14，由于单体池1的池底与灌溉系统14之间存在3米的高差，池中雨水可自流进入灌溉系统14，实现重力输水灌溉。如此，各池体与处于下游的灌溉系统，一级对应一级，池体2、3、4、5分别对应灌溉系统21、22、23、24，单体池2-5的池底与相应的灌溉系统21-24之间存在2-3米的高差，实现雨水在绿化灌溉方面的节能利用。

初雨通过单体池1、2、3、4、5的挤压式冲刷，到达初雨收集池6，雨水量上升到一定高度，初雨基本被收纳后，浮球开关控制初雨收集池6的闸板阀落下，初雨被封存，泥沙沉积在沉积槽12。

在进水管7与首个单体池1之间设置闸井8，闸井8内设计双层闸板阀9，管理雨水流和泥沙流。在单体池之间也设置闸井8，闸井8内设计双层闸板阀9，管理流向下一级单体池的雨水流和泥沙流。

在进水管7与首个单体池1之间设置的闸井8的井底比进水管7下沉50cm，单体池末端的闸井8的井底比该单体池的池底下沉50cm，可以拦截部分颗粒较大的泥沙，通过输砂管25，进入沉沙井11。

遇到超过调蓄水池储蓄规模的降雨时，雨水通过单体池1和单体池5上设置的溢流管10进入附近水系或排水系统。

初雨收集池6内收集封存的初雨，待降雨停止后，开启管理阀26，初雨经管道20排入市政污水系统，进污水厂处理，如图1，管理阀26设置在初雨收集池末端一侧的管理闸井内，方便对初雨的管理。

初雨收集池6采用局部开放式设计，如图2，初雨收集池6的中部，在池底设置沉砂槽12，沉砂槽12正上方、初雨收集池6顶部设置活动盖板18。沉砂槽12底面设计为下凹型曲面，方便车辆进出，将初雨收集池6内的初雨排尽后，打开活动盖板18，机械车(如推土机)进入沉砂槽12内，清理沉积的泥沙。

在初雨收集池6内设置沉砂槽12，沉砂槽两边的池底设有3％的坡度。本发明不需设置人工清理通道，即可采用机械清理泥砂，节约了人力成本，便捷高效。

本发明解决了蓄水池在池体冲洗、初雨分离、雨水净化回用方面困扰业界多年的难题，既实现池体的零耗能自动冲洗，又实现了对初雨的分离管理，方便了对收集隔离的初雨送厂处理。更难得的是，水池清洗、泥沙清理工作量大大减少，除了最末一级水池，其他水池内蓄积的雨水基本上不需再处理即可回用。本发明实现了初雨收集分离，雨水调蓄、净化、回用在一组构筑物内完成。使蓄水池在“调蓄”、“净化”、“利用”几个顺序工序节点实现一体化，赋予了传统蓄水池全新的概念，提升了蓄水池的效率。