用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统的制作方法

本发明涉及一种城市雨水利用系统，属于市政工程领域，尤其涉及一种用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统。

背景技术：

2015年国务院办公厅印发的《关于推进海绵城市建设的意见》(国办发﹝2015﹞75号)要求，“综合采用‘渗、滞、蓄、净、用、排’等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，至2020年，将70％的降雨就地消纳和利用”。目前，在海绵城市建设过程中，大多蓄水措施是采用新建地下蓄水设施(常用塑料模块蓄水和地下蓄水池两种形式)等方式增加城市蓄水能力。

新建蓄水设施，一是需要占用地下或地上空间，蓄水量受可利用空间限制；二是可能涉及征迁补偿(含占绿及恢复绿地费用)；三是需要开挖土石方、蓄水设施四周及地板砌筑与防渗，以及加盖顶板等，投资较大，导致新建蓄水设施技术可行，但经济方面受限制。因此，没能有效利用和发挥原有的市政雨水设施，以提高城市的拦水、蓄水能力。

如中国专利(授权公告号CN 204849894U)公开了一种“市政雨水蓄水系统”，其包括蓄水池和多个水井；在所述蓄水池的底面上铺设有防渗水地膜，在所述蓄水池的开口处设置有防蒸发地膜，在所述防蒸发地膜上设置有沙层，在所述沙层上方铺设有固沙网眼地膜；所述蓄水池通过引水导流管与所述水井连通。本发明的市政雨水蓄水系统通过蓄水池实现蓄水功能，所述蓄水池所蓄的雨水可以通过水井抽出，用于绿地养护等市政用水，使得雨水能够被充分利用。当所述蓄水池所处于的区域具有下凹式立交桥等容易积水的道路时，所述容易积水的路段能将雨水排入所有的蓄水池，提高了城市的防涝水平。该系统虽然能将雨水及蓄存至外部的蓄水池，但没有有效利用市政暗渠或管网本身的拦水和调蓄水能力，因此，依然存在建设成本较高、效果不足的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，用于解决现有技术中的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，包括拦水系统和蓄水系统，其特征在于，所述拦水系统包括至少一道拦水装置，拦水装置中设有闸门，闸门底部以及两侧通过底水封和侧水封与雨水暗渠或管道检查井配合；所述蓄水系统包括蓄水池，蓄水池由拦水装置与雨水暗渠或管网构成，拦水设施上设有用于打开或关闭闸门的启闭机构。

为了实现本发明的目的，还可以采用如下技术方案：

如上所述的用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，所述闸门采用底横轴翻转门型式，闸门下部设置底横轴，所述启闭机构为电机、液压或气压驱动的底横轴翻转设备。

如上所述的用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，所述闸门采用升卧型式，闸门两侧及上端设置升卧式导轨，所述启闭机构为电机、液压或气压驱动的升卧式启闭设备，升卧式启闭设备安装在闸门的上方。

如上所述的用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，所述闸门采用支臂上翻型式，闸门与支臂连接，所述启闭机构为电机、液压或气压驱动的支壁上翻式启闭设备。

如上所述的用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，所述闸门采用支臂下卧型式，闸门与支臂连接，闸门底部设置支柱，所述启闭机构为电机、液压或气压驱动的下卧式启闭设备，下卧式启闭设备设在闸门的上方并可以带动闸门翻转与支柱接触。

如上所述的用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，所述闸门采用人字形型式，闸门从中部分设为两个半扇，所述启闭机构为电机、液压或气压驱动的人字形启闭设备，人字形启闭设备包括伸缩式推杆，伸缩式推杆的一端与雨水暗渠或管道检查井壁连接，其另一端与闸门的半扇铰接。

如上所述的用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，所述闸门中间设有竖向转轴，转轴上端与螺杆连接，所述启闭机构为电机、液压或气压驱动的立式旋转启闭设备。

如上所述的用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，所述拦水系统或蓄水系统中设有水位传感器、流速传感器、闸门位置传感器，水位传感器、流速传感器、闸门位置传感器分别与主控制器的信号输入端连接，主控制器的信号输出端连接电机、液压或气压驱动装置的信号输入端，系统工作电源为主控制器和电机、液压或气压驱动装置供电，所述主控制器接收水位、流速度和闸门位置信号并控制电机、液压或气压驱动装置动作，所述雨水暗渠或管网中还设置有远程视频系统、红外检测系统。

如上所述的用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，所述闸门为金属、木材、玻璃钢、塑料或混凝土材料制成的空心或实心体；所述闸门与雨水暗渠或管道检查井顶部留有溢流间隙，所述启闭机构的执行装置设在暗渠或管道检查井外部。

所述蓄水池中设有自动清淤装置，自动清淤装置包括外筒和滤网筒，外筒下部为漏斗状，其上部为圆筒状，滤网筒固定在外筒上部内侧，滤网筒与外筒之间设置环形的滤网片，外筒上端迎向水流一侧高度低于背向水流的高度，滤网筒下方安装旋转电机，旋转电机的下方通过转轴安装旋流叶片，旋转电机通过支架与外筒固定；所述外筒底部设有清淤口，清淤口上安装通往蓄水池下游的清淤管，清淤管上端位于蓄水池水面以上并连接清淤泵，清淤泵的出口位于蓄水池外。

本发明的优点是：

1、本系统的优点是将水利工程领域的成熟理念科学应用到市政工程领域中，只需要对市政雨水设施进行改进，在保留其排放雨水功能的基础上，新增加蓄水功能，并配套智能化监控与控制设施，实现对汇集到市政雨水设施中的雨水进行梯级自动调蓄，既不需要占地或占用空间，也不需要花费较大投资去新建蓄水池、雨水罐等蓄水设施，同时又挖掘出市政雨水设施的新功能，提升了投资价值。

2、与新建地下蓄水设备相比，采用本系统，一是不需要新占地下或地上空间，即可实现大规模蓄水，同时避免了新建蓄水设施可能需要办理的土地、规划等前期手续，缩短了建设周期；二是避免了征迁补偿问题，节约了费用和前期征迁协调时间；三是不需要开挖土石方，也不需要砌筑蓄水设施四周及地板、顶板，只需要安装智能梯级拦水与调蓄水设施，并根据需要对市政雨水设施进行防渗加固，即可获得梯级设置的多个蓄水池，与新建蓄水设施比较，节约直接投资的比例非常可观；四是通过改进现有及规划市政雨水设施，挖掘出其潜在的新功能，极大提高了其价值。

3、本系统与新建地下蓄水设备相比，折合到储存每立方米水的工程造价约为新建地下蓄水设备方式的1/5，因此，可极大的降低成本、节约的投资，有助于海绵城市蓄水目标的实现，实现城市环境改善和保护。

4、本系统在由拦水装置与雨水暗渠或管网构成的蓄水池中设置有自动清淤装置，用于解决雨水携带泥沙或其他杂物进入雨水暗渠或管网中而导致蓄水池集淤或堵塞的问题，方便使用和维护，包括外筒和滤网筒，滤网筒设置在外筒内侧上部，滤网筒外周通过滤网片与外筒固定，即可将外筒的上端开口完全覆盖过滤网，进而可隔离较大的杂物进入外筒并堵塞清淤管，同时由于外筒引向水流的一侧要高于背向水流的一侧，因此携带泥沙的雨水流经过滤网筒并经过背向水流一侧的外筒内壁阻挡，由于泥沙比水重，即可利用重力使其产生第一次分离，从而能够分离、积聚到外筒的下部，然后由于在滤网筒的下方设有旋转电机驱动的旋流叶片，利用旋流叶片带动水和泥沙和外筒内壁碰撞形成快速的第二次分离，通过二次分离，泥沙等杂物从清淤口通过清淤管被清淤泵吸出蓄水池外。除此外，由于清淤管相对于外筒等设置在蓄水池的下游，在雨水暗渠或管网中在闸门打开后，水位在高度上有一定的落差，进而可以利用水流的推流自动将泥沙等杂物带出蓄水池外。

5、本系统可配合使用于市政暗渠、管网、检查井，具有多种灵活的安装和实施结构和方式，因而能最大限度的利用已有的城市市政雨水排放设备的拦水和蓄水能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。

图1是本发明第一种实施方式的所述拦水系统结构示意图；

图2是本发明第一种实施方式的所述启闭机构的结构示意图；

图3是本发明第二种实施方式的所述拦水系统结构示意图；

图4是本发明第二种实施方式的所述启闭机构的结构示意图；

图5是本发明第三种实施方式的所述拦水系统结构示意图；

图6是本发明第三种实施方式的所述启闭机构的结构示意图；

图7是本发明第四种实施方式的所述拦水系统结构示意图；

图8是本发明第四种实施方式的所述启闭机构的结构示意图；

图9是本发明第五种实施方式的所述拦水系统结构示意图；

图10是本发明第五种实施方式的所述启闭机构的结构示意图；

图11是本发明第六种实施方式的所述拦水系统结构示意图；

图12是本发明第六种实施方式的所述启闭机构的结构示意图；

图13是本发明控制系统的原理图；

图14是本发明自动清淤装置的结构示意图；

图15图14的左视图。

附图标记：1-暗渠，2-闸门，3-蓄水池，4-启闭机构，41-底横轴，42-导轨，43-支壁，44-支柱，45-伸缩推杆，5-管道，6-管道检查井，61-井筒，62-启闭机构机架梁，63-螺杆，7-自动清淤装置，71-外筒，72-滤网筒，73-滤网片，74-旋流叶片，75-旋转电机，76-支架，77-清淤口，78-清淤管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图12所示，本发明开了用于市政雨水管网的梯级拦水与调蓄水系统，包括拦水系统和蓄水系统，拦水系统包括至少一道拦水装置，拦水装置中设有闸门，闸门底部以及两侧通过密封结构与雨水暗渠或管网配合；蓄水系统包括蓄水池，蓄水池由拦水装置与雨水暗渠或管网构成，拦水设施上设有打开或关闭闸门的启闭机构。

具体的，本发明可对现有及规划市政雨水设施进行改进，根据暗渠、管道等市政雨水管网的长度、坡度等因素，合理增设多级拦水装置，并配套智能控制系统，实现自动对汇集到市政雨水设施的雨水进行梯级集蓄，对设施运行情况与水量进入、储存、排放等情况实现远程监控，并根据蓄水量和进水情况进行全天候的智能调节与控制；当梯级蓄水全满后，开始水从拦水设施上方漫流溢出；当进水较快，且达到一定深度后，拦水设施根据设定和实际情况逐步打开放水，直至完全打开，全部恢复市政雨水设施的排放能力；遇到台风天气等特殊情况，可人工操作，确保不影响雨水的排放与行洪。

实施例一：

如图1、图2所示，本实施例在闸门的下部设置底横轴41，启闭机构4为电机、液压或气压驱动的底横轴翻转设备，底横轴翻转设备与闸门对应，设置在暗渠1的外侧，使用时如图1中闸门2的箭头所示，底横轴翻转设备带动闸门向一侧翻转，从而打开各级闸门之间的蓄水池3，实现调蓄水或排放。

本实施例的底横轴翻转设备应用于暗渠1中，当然，其也可以使用在管道等市政雨水管网中，此时，闸门2的形状需要和管道的横截面配合。

如图13所示，本实施例在拦水系统或蓄水系统中设有智能控制系统，包括水位传感器、流速传感器、闸门位置传感器，水位传感器、流速传感器、闸门位置传感器分别与主控制器的信号输入端连接，主控制器的信号输出端连接电机、液压或气压驱动装置的信号输入端，系统工作电源为主控制器和电机、液压或气压驱动装置供电，主控制器接收水位、流速度和闸门位置信号并控制电机、液压或气压驱动装置动作，雨水暗渠或管网中还设置有远程视频系统、红外检测系统。

智能控制系统通过光纤或无线网络传输设备与区域或总监控中心互联互通，以提高本系统的智能化，便于管理和控制。智能控制系统中的主控制器与启闭机构的执行机构电连接，以实现自动、远程或手动开启启闭机构，从而控制闸门打开或关闭，方便使用和管理；启闭机构也即根据不同闸门型式配套设置的电机、液压或气压驱动装置，可根据现场需要或条件安装在暗渠或管网外部。主控制器可以根据水位、水位上升速度、流速的数据自动控制启闭机构的执行机构动作，开启或关闭闸门，闸门的开启和关闭位置数据主要通过位置传感器或位置开关等获得，系统工作电源主要为主控制器、启闭机构中的执行机构等供电。为了实现远程和集中管理，还可以在智能控制系统中集成远程视频系统、红外检测系统。

如图14、图15所示，为解决雨水携带泥沙或其他杂物进入雨水暗渠或管网中而导致蓄水池集淤或堵塞的问题，方便使用和维护。本实施例在蓄水池3中设有自动清淤装置7，自动清淤装置7包括外筒71和滤网筒72，外筒71下部为漏斗状，其上部为圆筒状，滤网筒72固定在外筒71上部内侧，滤网筒72与外筒71之间设置环形的滤网片73，外筒71上端迎向水流一侧高度低于背向水流的高度，滤网筒72下方安装旋转电机75，旋转电机75的下方通过转轴安装旋流叶片74，旋转电机75通过支架76与外筒71固定；外筒71底部设有清淤口77，清淤口77上安装通往蓄水池3下游的清淤管78，清淤管78上端位于蓄水池3水面以上并连接清淤泵，清淤泵的出口位于蓄水池3外。滤网筒72外周通过滤网片73与外筒71固定，即可将外筒71的上端开口完全覆盖过滤网，进而可隔离较大的杂物进入外筒并堵塞清淤管78，同时由于外筒71引向水流的一侧要高于背向水流的一侧，因此携带泥沙的雨水流经过滤网筒72并经过背向水流一侧的外筒71内壁阻挡，由于泥沙比水重，即可利用重力使其产生第一次分离，从而能够泥沙分离、积聚到外筒71的下部；然后由于在滤网筒72的下方设有旋转电机75驱动的旋流叶片74，利用旋流叶片74带动水和泥沙和外筒71内壁碰撞形成快速的第二次分离，通过二次分离，泥沙等杂物从清淤口77通过清淤管78被清淤泵吸出蓄水池3外。

实施例二：

如图3、图4所示，本实施例中闸门2的上部设置升卧式导轨42，启闭机构4为电机、液压或气压驱动的升卧式启闭设备，升卧式启闭设备设置在闸门的上方。启闭机构4带动闸门2沿升卧式导轨42上移，类似于现有的卷帘门或车库滑动门的结构、动作。使用时，升卧式启闭设备通过拉杆或、拉索或链条等带动闸门2上移，闸门2沿升卧式导轨42从竖向至弯曲或水平状态，从而打开蓄水池3。升卧式导轨42可以设置在闸门2的上侧或者从闸门2的上端向外侧倾斜，即闸门2可以控制在下部打开或者整体打开蓄水池进行调蓄水。

实施例三：

如图5、图6所示，本实施例中闸门2与支臂43连接，启闭机构4为电机、液压或气压驱动的支臂上翻式启闭设备。使用时，支臂上翻式启闭设备通过拉杆或、拉索或链条等带动支臂43动作，支臂43带动闸门向上旋转，从而打开蓄水池3。本实施例的支臂43可以采用1套或多套，支臂43相对于闸门2的连接端与暗渠1侧壁铰接安装。

实施例四

如图7、图8所示，本实施例在闸门2底部下游侧设有支柱44，支柱44下端与雨水暗渠、管道、管道检查井等固定安装，启闭机构4为电机、液压或气压驱动的下卧式启闭设备，下卧式启闭设备设置在闸门2的上方并可以带动闸门翻转。本实施例中的闸门2与实施例一中的闸门动作方式相同，区别在于，此处的闸门2由安装在暗渠顶部的启闭机构4带动，同时，为了给闸门2向下翻转时提供支撑、限位，在其外侧安装支柱44。

实施例五：

如图9、图10所示，本实施例中闸门2从中部分设为2个半扇，启闭机构4为电机、液压或气压驱动的人字形启闭设备，人字形启闭设备包括伸缩式推杆45，伸缩式推杆45的一端与雨水暗渠或管道检查井壁连接，其另一端与闸门半扇的相对侧铰接。

实施例六：

如图11、图12所示，本实施例在闸门2中间设有竖向转轴，转轴上端与螺杆63连接，启闭机构为电机、液压或气压驱动的立式旋转启闭设备。本实施例用于市政雨水排放系统的管道中，并利用检测井6安装启闭机构，为了给启闭机构4、闸门2提供支撑，在井筒61的上端口安装启闭机构机架梁。

进一步的，闸门为金属、木材、玻璃钢、塑料或混凝土材料制成的空心或实心体；闸门与雨水暗渠或管道或管道检查井顶留有溢流间隙。

本系统与新建地下蓄水设备相比，折合到储存每立方米水的工程造价约为新建地下蓄水设备方式的1/5，因此，可极大的降低成本、节约的投资，有助于海绵城市蓄水建设和目标实现，改善和保护城市环境。本系统具有多种灵活的安装和实施结构和方式，因而能最大限度的利用已有的城市市政雨水排放设备的拦水和蓄水能力。

本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。