一种陡峭石质山体雨水外集内蓄系统及其拦污栅沉淀池的制作方法

本实用新型属于雨水集蓄的小型水利工程技术领域，具体地说，涉及一种陡峭石质山体雨水外集内蓄系统及其拦污栅沉淀池。

背景技术：

雨水集蓄利用作为小微型水利工程，是对大中型水利工程的有效补充，近年来，雨水集蓄利用工作取得了良好的成效，为山区发展旱作林果业和旱作农业，以及促进植被生态修复提供了重要技术手段，特别是雨水集蓄技术在促进山区经济社会发展中已经发挥了重要的作用。但是，由于山区地形地质条件复杂、降雨强度变化较大、技术体系不够完整、费时费工等因素的影响，造成雨水集流效率与利用效率均偏低，最终使得雨水集蓄利用技术在山区的应用并不十分广泛。特别是在陡峭石质山体方面，由于传统蓄水装置位于山体表面，缺乏合理的位置而应用更为缺乏。尤为突出的是雨水收集后的沉淀，雨水汇流后夹杂着山石、泥沙等，含有山石、泥沙等的雨水对后续的浇灌作业中的水泵造成损坏。

技术实现要素：

本实用新型提供一种陡峭石质山体雨水外集内蓄系统及其拦污栅沉淀池，拦污栅沉淀池有效沉淀雨水汇流后夹杂的山石、泥沙等，以避免集水中的杂物造成蓄水窖储存能力逐渐降低，且避免浇灌水泵的机械密封造成损坏。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种陡峭石质山体雨水外集内蓄系统，该系统包括自山顶而下构建的集雨面、汇流沟、沉淀池和蓄水池；其中，所述集流面直接采用陡峭石质山体的自然坡地；所述汇流沟包括农沟、斗沟、支沟、干沟并构成树形分支结构；所述农沟纵向呈等高线分布，横向呈倒坡，若干农沟汇流至斗沟，若干斗沟汇流至支沟，若干支沟汇流至干沟，干沟通向沉淀池；所述沉淀池位于汇流沟的末端和蓄水窖的前端；所述蓄水窖依照深挖洞、广集水、年调节、常供水的标准，采用岩体开挖的作业方法构建于山体内部；在所述汇流沟和沉淀池之间构建用于过滤和排除杂质的拦污栅；所述杂质包括枯枝落叶和泥沙砾石。

进一步的，所述蓄水窖位于山体内部，与山体侧表面的间距≥5m；蓄水窖的上部构建为拱形结构，下部四周岩体垂直下落横截面呈矩形结构。

一种用于陡峭石质山体雨水外集内蓄系统的拦污栅沉淀池，包括位于干沟的出口管下方的沉淀筒，所述出口管的出口朝向沉淀筒的顶部开口，于沉淀筒的侧壁的上部连通有出水管，于沉淀筒的下部转动安装有在外力驱动下以沉淀筒的直径为轴翻转的密封底板。

进一步的，所述出口管的出口端构造成大径端朝向沉淀筒的喇叭口。

进一步的，于所述沉淀筒的内部固设有隔板，所述隔板将沉淀筒分为沉淀腔和出水腔，所述出水管连通于出水腔的上部，所述隔板包括位于上部的斜板，和位于斜板下端并沿竖向向密封底板延伸的竖板，所述斜板的上端固设于出水管的上方。

进一步的，所述密封底板固定于转轴上，所述转轴的两端沿沉淀筒的径向延伸并与沉淀筒的周壁转动连接，于所述转轴的一端安装有手轮，所述手轮位于沉淀筒外。

进一步的，所述密封底板倾斜设置。

进一步的，于所述沉淀筒的上部安装有过滤网，所述出口管位于过滤网的上方。

进一步的，所述过滤网的网面为朝向出口管凸起的圆弧面。

进一步的，于所述过滤网的边沿构造有安装环，于沉淀筒上构造有用于支撑安装环的凸缘，且所述安装环安装于凸缘上并经若干螺栓固连于沉淀筒上。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：与全国其他七大江河，华北海河流域具有河短沟深、比降大的特性，由中山、低山、丘陵过渡到平原，在东西不足300多公里的范围内，落差2000多米；决定了这一地理区域存在严重的旱涝与防洪压力。另一方面，海河流域的短距离高落差特点，在地形地貌上形成了诸多坡度陡峭的山体。对于坡度陡峭的石质山体，由于难于在山体表面构建集雨池，按照以往的经验无法进行人工雨水集蓄。

基于上述表述可见，本发明首次开创性的提供了一种面向陡峭石质山体的雨水外集内蓄系统构建方法，实现了对陡峭石质山体水利开发技术瓶颈的突破。具体的，本发明首次提出了在坡度陡峭的石质山体内部构建蓄水系统的思想和理念，在山体内部采用岩体开挖的方式，构建人工储水介质，不占用额外空间，并基于此完成了整个雨水集蓄系统的构建，实现了对于陡峭山体雨水集蓄技术难题的突破。

除了技术思想的突破之外，本发明提供的陡峭石质山体雨水外集内蓄系统及方法还具有结构稳定、便于操作、集流效率高、省力、成本低的优点，对于海河流域乃至等同地理区域具有广泛的实用性和适用性！本发明的广泛施用，能够步加强干旱缺水山区降水调控能力、水源涵养能力、防洪能力及抗旱能力，促进山区生态修复与生态产业高质量发展。该系统基于陡峭石质山体最小的改变，不需要垒砌、浆砌、封顶，进行降水资源的季节调控与跨年度调节，在流域源头发挥山体自身消减洪峰和保障供水的双重作用。

汇集的雨水通过干沟的出水管通过沉淀筒的上方流入沉淀筒，雨水中的杂质逐渐沉降至密封底板上，去杂后的雨水通过出水管排进蓄水窖内；当密封底板上的杂质沉积较多时，可人工将密封底板翻转，密封底板的底面转变为顶面，积聚于密封底板上的杂质在重力作用下与密封底板分离，部分粘结在密封底板上的杂质通过铁锹等将其铲离；由此可知，本实用新型有效沉淀雨水汇流后夹杂的山石、泥沙等，以避免集水中的杂物造成蓄水窖储存能力逐渐降低，且避免浇灌水泵的机械密封造成损坏。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型拦污栅沉淀池实施例的结构示意图；

图2为本实用新型拦污栅沉淀池实施例的结构剖视图；

图3为本实用新型拦污栅沉淀池实施例另一结构剖视图；

图4为图3中a部位的放大图；

图5为图3中b部位的放大图；

图6为陡峭石质山体雨水外集内蓄系统的整体结构示意图，左图为正立面图，右图为侧立面图；

图7为汇流沟树形结构示意图。

标注部件：1-沉淀筒，2-密封底板，3-转轴，4-手轮，5-凸台，6-锁紧螺母，7-过滤网，8-安装环，9-螺栓，10-凸缘，11-出水管，12-出口管，13-喇叭口，14-斜板，15-竖板，16-沉淀层，17-沉淀腔，18-出水腔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型公开了一种陡峭石质山体雨水外集内蓄系统，面向陡峭石质山体的雨水外集内蓄系统构建方法，针对由于坡度陡峭而无法进行雨水集蓄的石质山体，自山顶而下构建集雨面、汇流沟、沉淀池和蓄水池；在汇流沟和沉淀池之间构建用于过滤和排除杂质的拦污栅；杂质包括枯枝落叶和泥沙砾石；集流面直接采用陡峭石质山体的自然坡地；汇流沟包括农沟、斗沟、支沟、干沟并构成树形分支结构；农沟纵向呈等高线分布，横向呈倒坡，若干农沟汇流至斗沟，若干斗沟汇流至支沟，若干支沟汇流至干沟，干沟通向沉淀池；沉淀池位于汇流沟的末端和蓄水窖的前端；蓄水窖依照深挖洞、广集水、年调节、常供水的标准，采用岩体开挖的作业方法构建于山体内部。

本实用新型的工作原理为，当发生降雨时，降雨首先在陡峭石质山体的自然坡地上产生地表径流，其次雨水径流通过汇流沟进入到拦污栅和沉淀池，再次净化后的雨水径流进入山体内部的蓄水窖中储存起来，供人们使用。

作为本实用新型一个优选的实施例，汇流沟的农沟宽度在30-50cm，深度在30-50cm，纵向呈与等高线平行分布，纵向坡度在1/500-1/300，横向呈倒坡5-10°；汇流沟的斗沟宽度在50-80cm，深度在30-50cm，纵向呈与等高线垂直分布，纵向坡度根据地形而定；汇流沟的支沟宽度在100-120cm，深度在50-60cm，纵向呈与等高线平行分布，纵向坡度在1/500-1/300；汇流沟的干沟宽度在100-120cm，深度在50-60cm，纵向呈与等高线垂直分布，纵向坡度根据地形而定。

作为本实用新型一个优选的实施例，蓄水窖的横截面上部为一半圆，下部为一长方形，上部半圆的直径与下部长方形的长边相同；对于山体自身岩质结构稳定性不达标的蓄水窖，按照如下方法进行加固处理：对蓄水窖上部进行锚钉加固、钢环加固、波纹钢板加固；对于山体自身岩质渗透性不达标的蓄水窖，按照如下方法进行防渗处理：在蓄水窖底部及侧壁铺设防渗膜、防渗布、防渗板。

作为本实用新型一个优选的实施例，以石灰岩山体为例，坡面宽200米，长75米，面积为22亩，坡度为60度，垂直投影面位为11亩。集流面为自然坡地，地表长有灌草等低矮植被，不需进行处理。汇流沟的单条农沟长度为25米，宽度为30cm，深度为30cm，纵向呈与等高线平行分布，纵向坡度为1/500，横向呈倒坡5°。汇流沟的单条斗沟长度为50米，宽度为50cm，深度在30cm，纵向呈与等高线垂直分布，纵向坡度为60度。汇流沟的支沟长度为150米，宽度为100cm，深度为50cm，纵向呈与等高线平行分布，纵向坡度在1/500。汇流沟的干沟长度为10米，宽度为100cm，深度在50cm，纵向呈与等高线垂直分布，纵向坡度60度。拦污栅的宽度为100cm，高度为60cm。沉淀池的宽度为100cm，长度为200cm，深度为100cm。蓄水窖横截面的上部半圆的直径为6米，下部长方形的长边为6米，短边为3米，横截面积为32平方米。蓄水窖的长度为12米，蓄水窖的体积为385立方米。蓄水窖的上部进行钢环加固处理，下部进行喷涂速凝橡胶沥青防水涂料防渗处理。最大可蓄水量为385立方米，适宜可蓄水量为216立方米。

本实用新型还公开了一种用于陡峭石质山体雨水外集内蓄系统的拦污栅沉淀池，如图1-5所示，包括沉淀筒1，该沉淀筒1位于干沟的出口管12的下方，该出口管12的出口朝向沉淀筒1的顶部开口，在沉淀筒1的侧壁的上部连通有出水管11，在沉淀筒1的下部转动安装有密封底板2，密封底板2在外力驱动下可以沉淀筒1的直径为轴翻转，雨水中的杂质沉降在密封底板2上并形成沉淀层16。本实用新型的工作原理为：汇集的雨水通过干沟的出水管11通过沉淀筒1的上方流入沉淀筒1，雨水中的杂质逐渐沉降至密封底板2上，去杂后的雨水通过出水管11排进蓄水窖内；当密封底板2上的杂质沉积较多时，可人工将密封底板2翻转，密封底板2的底面转变为顶面，积聚于密封底板2上的杂质在重力作用下与密封底板2分离，部分粘结在密封底板2上的杂质通过铁锹等将其铲离。本实用新型的优势在于：有效沉淀雨水汇流后夹杂的山石、泥沙等，以避免集水中的杂物造成蓄水窖储存能力逐渐降低，且避免浇灌水泵的机械密封造成损坏。

作为本实用新型一个优选的实施例，如图1所示，在沉淀筒1的上部安装有过滤网7，上述的出口管12位于过滤网7的上方，用于将汇集的雨水通过过滤网7流入沉淀筒1内，此过程中过滤网7将较大体积的碎石等过滤在沉淀筒1外。其中，为了防止碎石等在过滤网7上堆积，导致雨水较难进入沉淀筒1，或者进入沉淀筒1的过程中流量较小，导致雨水大量流至沉淀筒1外而浪费，过滤网7的网面为朝向出口管12凸起的圆弧面，由于圆弧面的设置，大部分碎石等会沿着过滤网7的坡面滚落沉淀筒1外，部分无法脱离过滤网7的碎石，可定期翻转密封底板2的同时进行人工清除。且本实施例过滤网7与沉淀筒1具体的连接方式为，如图3、图4所示，在过滤网7的边沿焊接有安装环8，在沉淀筒1上焊接有用于支撑安装环8的凸缘10，安装环8通过沉淀筒1的顶部装配在凸缘10上，在安装环8处的沉淀筒1的周壁上开有多个螺纹孔，多个螺栓9分别穿过相对应的螺纹孔后螺纹连接在安装环8上，进而使得安装环8固定在沉淀筒1上，实现了过滤网7的固定。

作为本实用新型一个优选的实施例，如图1所示，出口管12的出口端构造成大径端朝向沉淀筒1的喇叭口13，这样汇聚的雨水通过喇叭口13均匀地经过滤网7进入沉淀筒1内，一方面过滤网7上过滤的碎石均匀地分布在过滤网7上，避免过滤网7单侧过滤时碎石之间发生碰触而停留在过滤网7上，另一方面避免沉降的杂质集中在密封底板2的局部，密封底板2翻转周期缩短，且出现不易翻转的情况。

作为本实用新型一个优选的实施例，如图2所示，在沉淀筒1的内部固定焊接有隔板，该隔板将沉淀筒1分为沉淀腔17和出水腔18，出水管11连通在出水腔18的上部。密封底板2倾斜设置，且密封底板2的低端位于沉淀腔17的下方，高端位于出水腔18的下方，这样沉降的杂质大部分位于密封底板2的低端，便于密封底板2的翻转，且翻转后的密封底板2的低端位于沉淀腔17的下方，这样形成反复循环。本实施例为了防止进入沉淀腔17的雨水中的杂质扰乱出水腔18，隔板包括位于上部的斜板14，该斜板14的上端焊接在出水管11的上方，雨水中的杂质被斜板14阻挡而隔开至出水腔18外。位于斜板14下端焊接有沿竖向向密封底板2延伸的竖板15，竖板15的作用是隔离沉淀腔17和出水腔18的中部及中部偏下的位置，使得出水腔18底部以上的位置不会受到沉淀腔17的干扰，确保了出水腔18的水质。

作为本实用新型一个优选的实施例，如图3、图5所示，密封底板2固定在转轴3上，该转轴3的两端沿沉淀筒1的径向延伸并与沉淀筒1的周壁转动连接，在转轴3的一端安装有手轮4，该手轮4位于沉淀筒1外。在沉淀筒1的侧壁上焊接有凸台5，转轴3穿过凸台5并伸出沉淀筒1，在转轴3上螺纹连接有锁紧螺母6，当密封底板2与沉淀筒1保持位置不变时，锁紧螺母6紧紧抵接在凸台5上。可通过降雨量定期人工旋松锁紧螺母6，旋转转轴3，将沉降的杂质清除，再确保密封底板2的另一面和原先在沉淀筒1内的面替换，旋紧锁紧螺母6即可。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。