一种挡潮、防堵、检修便捷、可冲砂清淤的干沟式截流系统及方法与流程

本发明涉及一种挡潮、防堵、检修便捷、可冲砂清淤的干沟式截流系统及方法，尤其是分流制排水体系末端收集治理的截流系统，属于市政公共设施领域。

背景技术：

中国城市排水系统经过几十年的建设，目前多数城市已形成了较为完善的分流制排水体系。但是由于历史原因，仍有部分“城中村”及老城区雨污分流不彻底，且由于阳台排水、管道错接混乱或缺乏必要的养护及污水收集系统不完善等原因，造成污水进入雨水箱涵的现象仍很普遍。在雨天的降雨初期，大气、地表和马路冲洗水等携带着有机物、氮、磷等污染物通过雨水进入雨水箱涵。据调查，初期雨水中的污染物浓度甚至远高于城市生活污水。这些污水通过雨水箱涵进入江河湖海等自然水体，造成的城市面源污染，对城市的水环境质量造成较大影响。但是，城市排水系统的完全改造工程复杂，实施难度大，投资高，历时长，对城市交通会造成较为严重影响，无法在短期内缓解水体污染状况。

为解决以上的问题，近几年各地研发和实施了多种污水截流方案及措施：中国专利文献cn102808447a公开了通过截污管集中转输初期雨水，将截流的旱流污水截入污水处理厂、雨水截入调蓄管的方法；中国专利文献cn203188340u公开了截流式综合排水体制下的城市排水系统，将雨水管道中的污水及截流倍数的雨水排到污水处理厂的方法；中国专利文献cn203200889u公开了将雨水管与初期雨水管高低错落布置，初期雨水直接通过初期雨水管流到污水处理系统，后期雨水则通过雨水管排出的方法；中国专利文献cn102505749a公开了合流制污水管网错时分流控制单元，将生活污水和暴雨雨水在合流制管网内实施错时分流；中国专利文献cn203569619u公开了收集初期雨水、晴天错接污水的短管截流系统，污水和初期雨水通过截流井、截流短管进入截流干管的方法；中国专利文献cn101967841a公开了在雨水口两侧增设浮球控制室和主弃流室，在市政管网系统中实现初期雨水截流的方法。

上述已公开的方法中均基本能实现晴天污水和雨天初期雨水的截流，但还存在以下问题未能解决：(1)采用源头控制，即在雨水收集口或雨水管道上设置截流系统，该方法需建造多处截流系统，且铺设相应截流管道较长，投资大，建设内容多，工期长；(2)排水系统中存在大量泥砂和垃圾，现有技术中，截流系统未设置清砂、防堵设施，易造成排水系统堵塞，或导致截流闸门无法关闭等问题，需进行人工清砂，一方面影响排水系统防汛排涝能力，另一方面影响截流功能发挥；(3)未考虑自然水体倒灌、渗漏问题，尤其在沿海城市或地势较低的地区，多数截流点的位置与海岸或下游水体相隔较近，雨水箱涵的管底高程低于平均海水潮位或下游水位，在水位上升时易被淹没，水进入截流系统及污水处理系统，易造成管线设备腐蚀，影响污水处理的正常运行；(4)系统构成复杂，控制方式繁琐，闸门开启不稳定，一旦部分设备故障，需关停截流系统，影响系统截流功能的正常运行。因此，如何在现有排水系统基础上进行简单改造，以不影响原有排水系统的行洪能力为原则，研究一种可有效阻挡海潮，防止海水渗漏，清砂效果好，安全、可靠、便于检修的截流系统，具有显著的现实意义。

技术实现要素：

本发明主要针对现有晴天污水和雨天初期雨水的截流技术的局限性，在不影响原有排水系统行洪能力的基础上，通过末端收集治理，对现有排水系统进行简单改造，提出一种可有效挡潮，防止下游水倒灌、渗漏，冲砂清淤效果好，安全、可靠、便于检修、可实现雨水管涵干沟的截流系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

技术方案一：

一种挡潮、防堵、检修便捷、可冲砂清淤的干沟式截流系统，其包括：

一截流井构筑物，截流井构筑物内具有一与雨水管涵末端贯通的入水口、一与自然水体贯通的排水口、一道横向设于入水口与排水口之间的横向挡墙；所述横向挡墙与入水口之间的截流井构筑物一侧内壁下部设有一污水截流口，所述污水截流口管底高程低于雨水管涵内底高程；污水截流口前设有进水闸门，污水截流口后与延伸到污水泵站的截流干管相连；所述横向挡墙下部设有至少一闸孔，上部设有至少一溢流孔，所述溢流孔底高程高于平均高潮水位或下游水位；所述闸孔上设有截流闸门，截流闸门前后设有液位计；所述截流闸门底的高程不低于入水口管底高程；所述横向挡墙与排水口之间，由挡墙分隔成至少一的独立闸室，独立闸室内横向挡墙的一侧为截流闸门、溢流孔的出口，独立闸室内设有闸门检修系统。

以及，一手电两用智能控制单元，其根据液位计监测的液位来控制进水闸门和截流闸门的启闭。

在本发明的一优选实施案例中，所述截流闸门、溢流孔和独立闸室数量相同，每个独立闸室设一截流闸门、一溢流孔以及一闸门检修系统。

在本发明的一优选实施案例中，所述挡墙与进水口之间的截流井构筑物底部，沿污水截流口方向设有一定坡度，坡度>0.2％；所述污水截流口管底高程低于雨水管涵内底高程，可保证污水因重力，沿坡度方向流向污水截流口，从而被截流至污水处理系统。

在本发明的一优选实施案例中，所述进水闸门前端设有一道固定式人工格栅，格栅栅距为5-10cm，可有效阻挡木头、砖块等大块垃圾进入污水处理系统，保护后续工艺设施。

在本发明的一优选实施案例中，所述闸孔的有效面积不小于原雨水管涵的过水断面面积，可保证不影响排水系统原有行洪能力；所述溢流孔底高程高于平均高潮水位或下游水位，防止下游水体倒灌进入截流系统。

在本发明的一优选实施案例中，所述截流闸门安装于不利条件水流方向，即泄水量较小一侧；所述截流闸门采用316l不锈钢或球墨铸铁材质、附壁式安装，其密封座及楔块采用铸造锡青铜制成，密封泄漏量<1.25l/min·m。

在本发明的一优选实施案例中，所述截流闸门底的高程不低于入水口管底高程；截流闸门前后的下部各设置有一积砂坑，积砂坑净高≥0.5m，且截流闸门下沿与积砂坑上沿留0.2-0.5m的距离，避免大块硬物抵住闸门造成设备损坏，确保闸门启闭安全。

在本发明的一优选实施案例中，所述闸门检修系统包括检修闸门、闸门导轨和检修平台，所述闸门导轨设于闸室两侧内壁上；所述检修平台位于闸室上方，设有闸门起吊运输装置；所述检修闸门为叠梁闸，日常备于检修平台上，在检修时安装于闸门导轨内使用。

技术方案二：

一种挡潮、防堵、检修便捷、可冲砂清淤的干沟式截流方法，包括以下几个内容：

6)在晴天时，进水闸门开启，截流闸门关闭，雨水管涵内的污水通过进水闸门进入后续污水处理系统处理，雨水管涵内水深降低，使距离截流系统50m的上游雨水管涵内水深≤30cm；；

7)在雨季，降雨初期进水闸门开启，截流闸门关闭，雨水管涵中的初期雨水通过进水闸门进入后续污水处理系统处理，自然水体由截流闸门阻挡，不进入截流系统；将于一段时间后，经液位计监测，截流井内水位高于设置值时，系统自控控制进水闸门关闭，截流闸门开启，雨水通过闸孔排入自然水体，防止雨水管涵溢流；降雨停止后，经液位计监测，当截流井内水位低于设置值时，系统自动控制进水闸门开启，截流闸门关闭，雨水管涵内的污水或雨水则再次通过进水闸门进入污水处理系统；

8)截流闸门发生故障未能开启时，雨水通过挡潮闸门上方的溢流孔，溢流进入自然水体，保障排水系统正常行洪功能；

9)截流闸门故障检修或进行日常维护时，通过检修平台的闸门起吊运输装置，将检修闸门安装在闸门导轨中，在截流井内形成一个无水的检修空间，技术人员下井维修；

10)雨水管涵冲砂清淤时，切换截流系统为手动控制状态，保持进水闸门、截流闸门关闭，将雨水储存于管涵中直至水深为管径的1/2-2/3，开启截流闸门，利用上游水压力和水的冲刷能力，以及管涵中通畅的水力条件，实现水流速度≥0.5m/s，使距离截流系统50m的上游雨水管涵内淤泥深度≤30cm，排洪沟口硫化氢浓度≤0.3ppm，实现雨水管涵冲砂清淤，降低臭味浓度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该截流系统系在原有雨水管涵末端实施工程建设，工程建设内容少、投资少、工期短。

2、该截流系统截污彻底，实现了晴天污水和雨季时初期雨水的全截流，保证污水和初期雨水不排入自然水体，提升了城市水环境质量。

3、该系统增加了原排水系统过水断面，提高城市防汛排涝能力。

4、截流装置可实现雨水管涵、排洪沟内少积水、干沟化，杜绝了传统截流系统因臃水而厌氧产生的臭气，有效控制了蚊蝇滋生环境，提升城市卫生条件。

5、由于检修人员可以进入截流系统进行检修和日常维护，且不影响截流功能的正常运行，提高了城市排水系统的安全性，降低“马路陷阱”现象发生。

6、将雨水储存在截流系统及雨水管涵中，利用上游水压和水的冲刷力冲洗管涵内的积砂和淤泥，冲砂清淤效果明显，节省人工清淤的人力和物力。

附图说明

图1为本发明截流系统的下部平面图；

图2为图1沿a-a线的剖面图；

图3为图1沿b-b线的剖面图；

图4为图1沿c-c线的剖面图。

图中标号：1、截流井；2、入水口；3、排水口；4、横向挡墙；5、污水截流口；6、进水闸门；7、截流干管；8、格栅；9、爬梯；10、闸孔；11、溢流孔；12、截流闸门；13、积砂坑；14、检修闸门；15、闸槽；16、闸门起吊运输装置；17、纵向挡墙。

具体实施方式

为了是使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

参见图1至图4所示的一种挡潮、防堵、检修便捷、可冲砂清淤的干沟式截流系统，包括一截流井构筑物，截流井1平面尺寸为10.1m×7.1m，井深5.14m。截流井1内具有一与雨水管涵末端贯通的入水口2、一与自然水体贯通的排水口3、一道横向设于入水口2和排水孔3之间的横向挡墙4。雨水管涵为两根dn2500的钢筋混凝土管，管内底标高为0.62m。横向挡墙4与入水口2之间的截流井1一侧内壁下部设有一污水截流口5，污水截流口5前设有dn1000铸铁进水闸门6。污水截流口5后接有污水截流干管7，截流干管7管底标高为0.12米，低于雨水箱涵管底高程，截流干管7采用dn1000的hdpe缠绕增强管与下游污水泵站连接。进水闸门6前端设有一道固定式人工格栅8，格栅8栅距为10cm。与污水截流口5相对的截流井1内壁上设有钢制爬梯9。所述挡墙4与入水口2之间的截流井1底部，沿污水截流口5方向设有一定坡度，坡度为0.2％。

截流井内横向挡墙4上设置有三个2.5m×2m的闸孔10，闸孔10的有效面积为15m³，大于原雨水箱涵的过水断面面积。闸孔10上方对应设有三个2.0m×1.78m的溢流孔11，闸孔10靠近排水口3一侧对应设置三道2.5m×2m的截流闸门12。截流闸门12底的高程为0.62m，不低于入水口2的管底高程。溢流孔10底的高程为3.52米，略高于当地平均高潮水位，可使截流系统正常运行时，有效防止自然水体倒灌进入截流系统。截流闸门12的前后的下部各设置有积砂坑13，积砂坑13净高0.5m，可防止因积砂导致闸门无法闭合，从而保证闸门正常启闭。截流闸门12下沿与积砂坑13上沿留0.2m的距离，避免大块硬物抵住闸门造成设备损坏，确保闸门启闭安全。

截流闸门12整体采用球墨铸铁浇筑，其楔块和密封座采用铸造锡青铜(zcusn5pb5zn5)制成，其余连接附件等采用不锈钢材质制成。截流闸门12采用附壁式安装，具有良好的密封性能，在最大正、反向工作水头时，密封泄漏量<1.25l/min.m，有效防止海水渗透进入截流井。

截流系统采用手电两用智能控制，截流闸门12前后均设置超声波液位计，其根据液位计监测的液位来控制进水闸门6和截流闸门12的启闭。在必要时也可切换至手动控制状态，由工作人员控制进水闸门6和截流闸门12的启闭。

所述横向挡墙4与排水口3之间，由纵向挡墙17分隔成三个独立闸室，闸室内朝向排水口3的一侧设有闸门检修系统；闸门检修系统包括检修闸门14、闸槽15和闸门起吊运输装置16，闸槽15设于闸室两侧内壁上；所述闸门起吊运输装置16位于闸室上方；所述检修闸门14日常备于闸室上方的平台上，在检修时安装于闸槽15内使用；闸室内壁上设有检修人员攀爬的钢制爬梯9。

所述检修闸门14为三套2.5m×3.74m的叠梁闸，采用铝合金制成，可承受最大正、反向压力0.1mpa。叠梁闸由上板、中板和下板组成，安装时一块一块放置，提取时可一并去取出。每块闸板设有提升手柄和挂勾，两侧设有弹性ω型密封条，底部为发泡橡胶，形成闸板与闸槽间的垂直密封及上下闸板间和槽底间的水平密封，泄漏量≤1l/min.m。

实施例2：

厦门历年最低潮位-3.33米，历史最高潮位为4.54m，平均高潮位2.44米，平均低潮位-1.54米。一临近海域的淡水水库截流工程，截流箱涵为4m×2.5m的三孔截流闸，截流点箱涵内底标高为1.263m，需配合截流闸门才可避免海水倒灌进入截流系统，保证晴天污水和初期雨水不排入海水造成污染。对原有截流系统进行改造，建设一种挡潮、防堵、检修便捷、可冲砂清淤的干沟式截流系统，截流倍数为2，设计规模3万m³/d。该截流系统控制过程如下：

1)在晴天时，进水闸门6开启，截流闸门12关闭，雨水管涵内的污水通过进水闸门6进入后续污水处理系统处理，杜绝污水进入海域造成污染；同时降低雨水管涵内水深，使距离截流系统50m的上游雨水管涵内水深≤30cm，保证雨水管涵内少积水、干沟化，从而杜绝雨水管涵内因臃水造成的蚊蝇滋生和臭味的产生。

2)在雨季的降雨初期，保持进水闸门6开启，截流闸门12关闭，雨水管涵中的初期雨水通过进水闸门进入后续污水处理系统处理，海水由截流闸门12阻挡，不进入截流系统。

3)该水库地势较高，截流箱涵内雨污水流速较快，雨天时箱涵上的截流闸需及时开启，否则超过截流能力时雨水可能从泵站内冒出地面，造成地面积水。因此在雨季降雨一段时间后，经液位计监测，截流井内水位高于控制水位时，且水位上升速度较快，或进水侧水位高于排水侧水位时，系统自控控制进水闸门6关闭，截流闸门12开启，雨水通过闸孔排入海域，防止雨水管涵溢流。

4)降雨停止后，经液位计监测，当截流井内水位低于控制水位时，且进水侧水位低于排水侧水位时，系统自动控制进水闸门6开启，截流闸门12关闭，雨水管涵内的污水或雨水则再次通过进水闸门6进入污水处理系统。

5)挡潮闸门故障未能开启时，雨水通过挡潮闸门上方的溢流孔，溢流进入海域保障雨水管网的正常泄洪功能。

6)挡潮闸门故障检修或进行日常维护时，通过检修平台的闸门起吊运输装置，将检修闸门14安装在闸门导轨中，在截流井内形成一个无水的检修空间，便于技术人员下井维修，提高检修效率，同时保证海水不倒灌进入污水系统，而排洪沟中的生活污水和初期雨水仍可全截流进入污水系统进行处理。

7)雨水管涵冲砂清淤时，切换截流系统为手动控制状态，保持进水闸门、截流闸门关闭，将雨水储存于管涵中直至水深为管径的1/2-2/3，开启截流闸门，利用上游水压力和水的冲刷能力，以及管涵中通畅的水力条件，实现水流速度≥0.5m/s，使距离截流系统50m的上游雨水管涵内淤泥深度≤30cm，排洪沟口硫化氢浓度≤0.3ppm，实现雨水管涵冲砂清淤，降低臭味浓度。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。