一种调蓄池自动均匀补水系统和方法与流程

本发明涉及初期雨水处理技术领域，具体涉及一种调蓄池自动均匀补水系统和方法。

背景技术：

为了避免初期雨水对城市水体生态环境造成破坏，在城市排水系统末端设置调蓄池，将初期雨水予以拦蓄，并于降雨结束后再将雨水抽排入城市污水处理系统。由于雨水在调蓄池内静沉时间较长，水中的污染物容易在调蓄池内提前沉降，造成池底淤积，长此以往会妨碍调蓄池的正常运行。

为了减缓调蓄池的淤积，门式冲洗法被引入调蓄池设计。基于门式冲洗法的调蓄池被分割成数格长条形冲洗廊道，廊道始端设置储水池和冲洗门，末端设置出水收集渠和排水泵。调蓄池进水时，当水位漫过储水池墙顶时，雨水灌入储水池内，储存一定量的冲洗水。调蓄池排空时，冲洗门开启，冲洗水水流从冲洗门底部喷射而出，将调蓄池池底的沉积物卷起并冲流到调蓄池末端的收集渠，最终通过排水坑中的排水泵提升排出。

但是，门式冲洗法受冲洗水头和水量的制约，冲洗水头(即冲洗门两侧的液位差)通常为1.5至1.8m，在保证冲洗水头的情况下，如果要一次性存够多次冲洗的用水量，则储水池需要做得非常大，这将影响调蓄池的调蓄功能，且土建成本高。因此，基于门式冲洗法的储水池有效存水容积一般按单次冲洗用水量设计，而这样又将在污染物淤积严重时，难以实现反复冲洗。初期雨水污染程度重、有机物含量高，在存蓄期间易析出有毒有害、易燃易爆气体。另外，由于储水池、冲洗门和廊道一一对应，分格较多时易导致各储水池单元配水不均，从而导致各廊道的冲洗效果参差不齐，影响蓄水池的总体冲洗效果。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种调蓄池自动均匀补水系统和方法。

一方面，本发明提供了一种调蓄池自动均匀补水系统，该系统包括调蓄池，所述调蓄池包括冲洗廊道以及分别位于所述冲洗廊道两端的储水池和排水坑，所述储水池包括端墙和多个隔墙，所述端墙上设置有与所述冲洗廊道对应的出水口，所述出水口上设置有冲洗门，所述排水坑内设置有排水泵，该系统还包括设置于所述调蓄池上方的原水箱，所述原水箱通过补水管与所述调蓄池内的所述储水池连通，所述补水管上设置有补水电动阀，所述端墙的顶高程大于所述隔墙的顶高程，所述储水池内设置有储水池浮球液位计，所述储水池浮球液位计的动作水位位于所述端墙的顶高程与所述隔墙的顶高程之间，所述排水坑内设置有排水坑浮球液位计，所述排水坑浮球液位计的动作水位等于所述排水泵的停泵水位；所述储水池浮球液位计、所述排水坑浮球液位计、所述补水电动阀和所述冲洗门分别与控制装置电连接，所述控制装置用于：

确定所述排水坑的实际水位，当所述排水坑的实际水位大于所述排水坑浮球液位计的动作水位时，控制开启所述排水泵，当所述排水坑的实际水位小于或等于所述排水坑浮球液位计的动作水位时，控制关闭所述排水泵，关闭所述冲洗门，并开启所述补水电动阀。

确定所述储水池的实际水位，当所述储水池的实际水位小于所述储水池浮球液位计的动作水位时，控制关闭所述冲洗门，并开启所述补水电动阀，当所述储水池的实际水位大于或等于所述储水池浮球液位计的动作水位时，控制关闭所述补水电动阀。

另一方面，本发明提供了一种调蓄池自动均匀补水方法，应用于如上所述的调蓄池自动均匀补水系统，该方法包括如下步骤：

确定排水坑的实际水位，当排水坑的实际水位大于排水坑浮球液位计的动作水位时，控制开启排水泵，当排水坑的实际水位小于或等于排水坑浮球液位计的动作水位时，控制关闭排水泵，关闭冲洗门，并开启补水电动阀。

确定储水池的实际水位，当储水池的实际水位小于储水池浮球液位计的动作水位时，控制关闭冲洗门，并开启补水电动阀，当储水池的实际水位大于或等于储水池浮球液位计的动作水位时，控制关闭补水电动阀。

本发明提供的调蓄池自动均匀补水系统和方法的有益效果是，在蓄水池内储水池的冲洗水不足时，可通过原水箱进行补充，由于将储水池分为多个单元的端墙的高度高于隔墙的高度，且储水池浮球液位计的动作水位位于二者之间，则可以使储水池在补充冲洗水时，使各储水池单元均匀配水，进而保证对冲洗廊道的总体冲洗效果。另外，在冲洗模式中，当排水坑的实际水位大于排水坑浮球液位计的动作水位时，则控制开启排水泵，当排水坑的实际水位小于或等于排水坑浮球液位计的动作水位时，则控制关闭排水泵，关闭冲洗门，并开启补水电动阀，对储水池进行补水；同时，当储水池的实际水位小于储水池浮球液位计的动作水位时，则控制关闭冲洗门，并开启补水电动阀，当储水池的实际水位大于或等于储水池浮球液位计的动作水位时，控制关闭补水电动阀，准备下一次冲洗。由于冲洗模式可以自动循环进行，可实现对调蓄池的多次冲洗，有效避免淤积。

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，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的调蓄池的俯视示意图；

图2为本发明实施例的调蓄池自动均匀补水系统的截面示意图；

图3为本发明实施例的调蓄池自动均匀补水系统的截面示意图；

图4为本发明实施例的调蓄池自动均匀补水系统的局部结构示意图；

图5为本发明实施例的调蓄池自动均匀补水方法的流程示意图；

图6为本发明实施例的调蓄池自动均匀补水方法的执行示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、储水池，11、端墙，12、隔墙，13、冲洗门，14、储水池浮球液位计，15、堰板，20、冲洗廊道，30、排水坑，31、排水泵，32、排水坑浮球液位计，33、调坡，34、集水渠，40、原水箱，41、进水管，42、进水电动阀，43、低位浮球液位计，44、高位浮球液位计，50、补水管，51、补水电动阀，60、溢水管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图3所示，本发明实施例的一种调蓄池自动均匀补水系统包括调蓄池，调蓄池包括冲洗廊道20以及分别位于冲洗廊道20两端的储水池10和排水坑30，储水池10包括端墙11和多个隔墙12，端墙11上设置有与冲洗廊道20对应的出水口，出水口上设置有冲洗门13，排水坑30内设置有排水泵31。冲洗水裹挟着积泥通过冲洗廊道20末端的集水渠34进入排水坑30。

该系统还包括设置于调蓄池上方的原水箱40，原水箱40通过补水管50与调蓄池内的储水池10连通，补水管50上设置有补水电动阀51，端墙11的顶高程大于隔墙12的顶高程，储水池10内设置有储水池浮球液位计14，储水池浮球液位计14的动作水位位于端墙11的顶高程与隔墙12的顶高程之间，排水坑30内设置有排水坑浮球液位计32，排水坑浮球液位计32的动作水位等于排水泵31的停泵水位；储水池浮球液位计14、排水坑浮球液位计32、补水电动阀51和冲洗门13分别与控制装置电连接，控制装置用于：

确定排水坑30的实际水位，当排水坑30的实际水位大于排水坑浮球液位计32的动作水位时，控制开启排水泵31，当排水坑30的实际水位小于或等于排水坑浮球液位计32的动作水位时，控制关闭排水泵31，关闭冲洗门13，并开启补水电动阀51。

确定储水池10的实际水位，当储水池10的实际水位小于储水池浮球液位计14的动作水位时，控制关闭冲洗门13，并开启补水电动阀51，当储水池10的实际水位大于或等于储水池浮球液位计14的动作水位时，控制关闭补水电动阀51。

在本实施例中，在蓄水池内储水池10的冲洗水不足时，可通过原水箱40进行补充，由于将储水池10分为多个单元的端墙11的高度高于隔墙12的高度，且储水池浮球液位计14的动作水位位于二者之间，则可以使储水池10在补充冲洗水时，使各储水池单元均匀配水，进而保证对冲洗廊道20的总体冲洗效果。另外，在冲洗模式中，当排水坑30的实际水位大于排水坑浮球液位计32的动作水位时，则控制开启排水泵31，当排水坑30的实际水位小于或等于排水坑浮球液位计32的动作水位时，则控制关闭排水泵31，关闭冲洗门13，并开启补水电动阀51，对储水池10进行补水；同时，当储水池10的实际水位小于储水池浮球液位计14的动作水位时，则控制关闭冲洗门13，并开启补水电动阀51，当储水池10的实际水位大于或等于储水池浮球液位计14的动作水位时，控制关闭补水电动阀51，准备下一次冲洗。由于冲洗模式可以自动循环进行，可实现对调蓄池的多次冲洗，有效避免淤积。

其中，为了收集冲洗水，保证冲洗水对冲洗廊道20的冲洗效果，可将冲洗廊道的坡度设计为1:1.5。同时，还可在储水池10底部设置坡体结构，该坡体结构的坡度可设计为1:5，且坡脚不低于储水池10出水口下缘，以进一步改善冲洗效果。

优选地，原水箱40的进水管41上设置有进水电动阀42，原水箱40内设置有低位浮球液位计43和高位浮球液位计44，低位浮球液位计43的动作水位等于补水管50与原水箱40接口的上缘高程，高位浮球液位计44的动作水位等于溢流管60与原水箱40接口的下缘高程；进水电动阀42、低位浮球液位计43和高位浮球液位计44分别与控制装置电连接，控制装置还用于：

确定原水箱40的实际水位，当原水箱40的实际水位小于或等于低位浮球液位计43的动作水位时，控制开启进水电动阀42，当原水箱40的实际水位大于或等于高位浮球液位计44的动作水位时，控制关闭进水电动阀42。

具体地，原水箱40与调蓄池可分建，也可合建，原水箱40设置于蓄水池上方，可利用自然高差重力配水。为了避免补水管电动阀51的启闭过于频繁，原水箱40的有效容积大于或等于补水管50的5分钟出水量。

令低位浮球液位计43的动作水位为h1下，高位浮球液位计44的动作水位为h1上。高位浮球液位计44的高程依据原水箱40最高水位设计，用于控制进水电动阀42的关闭，低位浮球液位计43的高程依据原水箱40最低水位设计，用于控制进水电动阀42的开启。此种设计方式可有效避免原水箱40的进水电动阀42的频繁启闭。

优选地，原水箱40的进水管41包括自来水进水管和中水进水管，自来水进水管和中水进水管上均设置有进水电动阀42。

具体地，原水箱40的进水管41包括自来水进水管和中水进水管，分别连接调蓄池所在厂区的自来水系统和中水系统，冲洗时可选择相应水源，保证对冲洗水的补充是充足的，并可以减少自来水的耗量，保障厂区自来水水质安全。

优选地，溢流管60用于连通补水管50与原水箱40，其用于排除原水箱40内超过设计水位的水量，溢流管60的一端设置于补水电动阀51远离原水箱40的一侧，溢流管60的另一端设置于原水箱40上，溢流管60与原水箱40的接口高于补水管50与原水箱40的接口且低于进水管41与原水箱40的接口。

具体地，溢流管60与原水箱40的接口上缘距离原水箱40的进水管41下缘的净距大于或等于0.15m，从而能够在原水箱40内形成空气隔断，预防回流污染的发生，保证用水安全。

在原水箱40的进水管41对角线方向底部安装补水管50，用以向储水池10补水，该布排方式可以削弱原水箱40内进出水的短流影响，提高原水箱40内存水的更新效率。

优选地，隔墙12的断面采用坡向两侧的双刃脚形式，端墙11的断面采用坡向外侧的单刃脚形式。

具体地，如图4所示，端墙11面向冲洗廊道20的侧面顶端设置为刃脚结构，类似于机械加工中的倒角，角度不宜小于沉积物的安息角，可设计为60°(安息角一般指和水平方向的夹角)。相应地，隔墙12的两侧面顶端均设置为刃脚结构，角度同样不宜小于沉积物的安息角，可设计为60°。刃脚结构可以使水中的污染物在重力作用下自行滑落，起到防止墙顶积泥的效果。同时，端墙11的单刃脚面向池外，一方面可便于端墙11和隔墙12的衔接，另一方面可便于另一面堰板15的安装。

优选地，端墙11面向储水池10的一侧顶端设置有可上下调节的堰板15。

具体地，堰板15安装于端墙11的内侧，可上下调整0.05m的高度。受施工水平的影响，端墙11墙顶的平整度难以保证，无法准确控制调蓄池廊道的冲洗水头，且混凝土结构一旦建成便无法轻易改动。在端墙11上安装可调节的堰板15，既便于施工找平，又可为冲洗水头的调整预留一定的空间，对保证冲洗效果具有促进作用。

令储水池浮球液位计14的动作水位为h2，为了实现储水池10各单元的均匀配水，隔墙12顶部设计高程与池内设计水位平齐，且低于储水池浮球液位计14的动作水位0.07m，端墙11顶部设计高程高于池内设计水位0.2m。

目前，普遍采用的设计形式为使隔墙顶和端墙顶平齐且都高于冲洗水头，由于管路自身的水力特性，这种设计在配水过程中难以保证储水池各单元补水均匀，如若以储水池所需冲洗水头作为控制冲洗门开启的依据，则会造成冲洗水的浪费，且无法保证廊道冲洗效果。但是，在本申请中，以h2作为控制冲洗门13开启的依据，可确保各廊道冲洗水头满足要求，隔墙12顶高程比h2低0.07m，使各储水池单元水位得以通过溢流自动调配，端墙11顶高程比h2高0.2m，可以防止补充水冲起的沉渣翻过墙顶时滑落在冲洗门13上以妨碍冲洗门13的正常起闭。此种结构设计形式既可以使各储水池单元水量相等，实现均匀补水，又能够保证廊道冲洗效果，且节约了水资源的耗量。

优选地，储水池浮球液位计14安装于储水池10的边缘区域。

具体地，储水池10的边缘区域应理解为补水管50最不利点对应的储水池10的一个单元区域内，也就是最不容易通过补水管50进行补水的区域，通常此区域的水位是最低的。储水池浮球液位计14用以采集储水池10内液位信息并据此向补水电动阀51发出相应控制信号，当储水池10内液位高出设计水位0.07m时，浮球开始动作，关闭补水电动阀51停止对储水池10进行补水。

优选地，在排水坑30内与冲洗廊道20相连的区域设置有调坡33。

具体地，调坡33形似倒置的灯台，以便于水流和沉积物向排水泵31吸入口汇聚。调坡33的坡度角不小于沉积物的安息角，可设计为60°。为保证排水泵31安装所必需的工作面及不额外增加排水坑30的深度，调坡33的深度宜为排水泵31的停泵水位。

令排水坑浮球液位计32的动作水位为h3。在排水坑30液位降至排水泵31停泵水位时，浮球开始动作，关闭冲洗门13并开启补水电动阀51，使储水池10重新进水。调蓄池廊道冲洗后，冲洗水裹挟着积泥通过廊道末端集水渠34进入排水坑30，当坑内水位超过排水泵31开机水位时，排水泵31开启以排除积水，当坑内水位降至停泵水位时，排水泵31停泵，廊道可进行再次冲洗。

本发明实施例的一种调蓄池自动均匀补水方法可应用于如上所述的调蓄池自动均匀补水系统，如图5所示，该方法包括如下步骤：

确定排水坑30的实际水位，当排水坑30的实际水位大于排水坑浮球液位计32的动作水位时，控制开启排水泵31，当排水坑30的实际水位小于或等于排水坑浮球液位计32的动作水位时，控制关闭排水泵31，关闭冲洗门13，并开启补水电动阀51。

确定储水池10的实际水位，当储水池10的实际水位小于储水池浮球液位计14的动作水位时，控制关闭冲洗门13，并开启补水电动阀51，当储水池10的实际水位大于或等于储水池浮球液位计14的动作水位时，控制关闭补水电动阀51。

优选地，该方法还如下步骤：

确定原水箱40的实际水位，当原水箱40的实际水位小于或等于低位浮球液位计43的动作水位时，控制开启进水电动阀42，当原水箱的实际水位大于或等于高位浮球液位计44的动作水位时，控制关闭进水电动阀42。

具体地，令原水箱40的实际水位为h1，储水池10的实际水位为h2，排水坑30的实际水位为h3。

如图6所示，在进行自动冲洗模式时。第一步，确认h3，如果h3＞h3，则开启排水泵31，h3会逐渐下降，当降至h3≤h3时，排水坑浮球液位计32动作，排水泵31关停，冲洗门13关闭，且补水电动阀51开启，对储水池10补水；如果h3≤h3，冲洗门13直接关闭，补水电动阀51直接开启，对储水池10补水。第二步，确认h2，如果h2＜h2，则关闭冲洗门13，并开启补水电动阀51，h2会逐渐上升，当升至h2≥h2时，储水池浮球液位计14动作，补水电动阀51关闭；如果h2≥h2，补水电动阀51直接关闭，冲洗门13直接开启。第三步，校正h1，如果h1≤h1下，低位浮球液位计43动作，开启进水电动阀42，h1会逐渐上升，当升至h1≥h1上时，高位浮球液位计44动作，进水电动阀42关闭；如果h1≥h1上，进水电动阀42直接关闭，原水水箱40停止进水。

调蓄池截留的初雨全部排空或其他需要清洗调蓄池的场合，开启该自动均匀补水系统的清洗模式，即可实现调蓄池的多次冲洗，冲洗模式下以上各步均可自动循环，从而对调蓄池进行有效清洗。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。