一种城市新区初期雨水控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种城市新区初期雨水控制装置，尤其是一种城市新区不同时段雨水分类排入城市雨污管网的装置，属于城市水利设施领域。

背景技术：

由现有研究可知，城市初期降雨量10mm之前的雨水，为含有一定地面灰尘、杂质、油污、轮胎橡胶粉尘的污水，应将其排入污水管道并进行净化处理。在城市地面已被冲刷干净、降雨量达到10mm之后降落的雨水，可将其作为自然雨水排入雨水管道并流入河流中。但是现有技术尚未有初期雨水分离的装置，对城市的初期降雨进行分离，现有的雨水落水井和排水槽都无法将初期雨水从雨水管中分离出来并转入污水管道。初期雨水分流对于旧城改造难度比较大，但是对于城市新区或者新城建设，采用初期雨水分流装置可以有效地降低初期雨水进入河道带来的污染。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型公开一种城市新区初期雨水控制装置。具体技术方案为：

一种城市新区初期雨水控制装置，包括：排水槽、雨水井篦孔、污水收集箱、雨水管、过水槛。

上述的排水槽为长方体，宽不小于100cm，长不小于150cm，深不小于30cm，下沉式埋置在公路两侧；所述的排水槽上部设有雨水篦孔，雨水通过雨水篦孔进入排水槽。

上述的雨水管直径为市政管网通用直径，雨水管直接与排水槽接通，排水槽中的水可以直接进入雨水管，在雨水管周围设置一圈直径略大于雨水管的过水槛，过水槛高度不低于15cm；过水槛与雨水管同心。

所述的污水收集箱顶部开口在排水槽一端，底部与污水管相连，污水管连通污水总管，污水管开口内径比活塞底部直径大0.5-1cm，从污水管开口位置算起，长度50cm以下过渡为市政污水管直径；污水收集箱顶部开口为方形，长宽均不小于40cm，所述的污水收集箱为1m³立方体结构，箱内包括：平衡杠杆、浮块、活塞、侧排水孔。所述的杠杆一侧采用软绳吊装浮块，另一侧与采用螺栓与支杆相连，支杆下端与活塞相连；所述侧排水孔设置在浮块下，在浮块没有浮起时侧排水孔处于被浮块堵塞状态，所述的侧排水孔直径为15cm，与污水管相连；

所述浮块为空心结构，体积为长20cm×宽20cm×高60cm，质量为12kg，重心在高度为10cm处。

所述活塞为两个不同直径的圆柱相互连接在一起，下面的圆柱直径略小于污水管内径，高30cm，上面的圆柱直径略大于污水管内径，高5cm，活塞质量6kg；活塞中空侧面设进水孔，下面设排水孔，侧面孔径5cm，下面孔径2cm。

没有降雨的初始时刻，平衡杠杆倾向浮块一侧，浮块覆盖侧排水管，活塞被吊起，活塞下边缘仍在污水管内；

降雨初始时刻，雨水从地面汇流进入雨水篦孔，流经雨水篦孔进入排水槽，由于过水槛的阻拦，雨水不能进入雨水管，只能进入污水收集箱。由于侧排水管口被浮块覆盖，活塞下边缘仍在污水管内，水流通过活塞与污水管之间的缝隙排向污水管，随着降雨量加大，水体逐渐被滞留在污水收集箱中。

随着时间的推移，污水收集箱中的水位开始上涨，当水位上涨到接近30cm时，浮块所受浮力超过6kg，软绳提供另外6kg拉力，平衡杠杆向活塞倾斜，侧排水管开始被放开，但是此时活塞向下运动逐步堵塞侧排水管的出口，由于活塞半径为20cm，污水管内径为20.5cm，因此侧排水管仍能少量排水。

当侧排水管排水速率小于降雨汇流强度时，污水收集箱中水面继续上升，直到活塞顶盖全部覆盖污水管，此时活塞进水孔与侧排水管的出口对接，污水收集箱开始小流量排水；当水位上升到过水槛顶高程时，污水收集箱中水体总量相当于汇水区内降雨10mm。此时后期大量降水汇流后通过过水槛溢流到雨水管中。污水收集箱中保存了降雨初期降下的10mm雨水，并且先进入污水收集箱较脏的水体通过侧排水管缓慢向污水管中排放。

当侧排水管排水速率和过水槛溢流流量大于降雨汇流强度时，污水收集箱水位开始下降，当水位低于过水槛时，不再溢流，只有侧排水管将污水收集箱中的污水低流量排出。

当水位下降到30cm以下时，浮块所受浮力小于重力和活塞的合力，浮块落在水中，活塞被拉高，活塞与污水管之间的空隙暴露出来，开始在活塞与污水管之间的缝隙排水直至污水排完。

本实用新型具有以下有益效果：

1.可将降雨量10mm前后的雨水分类收集，前期雨水作为污水集中收集处理，后期雨水作为自然雨水排入雨水管道进行处理，将城市新区不同时段雨水分类排入城市雨污管网，对雨水进行分类处理利用，减少雨水处理成本；

2.本实用新型完全采用机械装置不使用传感器和控制器，成本较低，可靠性高，适合广泛使用；

3.本实用新型在每一次降水过程活塞与污水管道间都会发生一次抽提，使得树叶泥沙等杂物很容易直接排入污水管道，不会堵塞侧排水管；

4.本实用新型提出了活塞与污水管道之间缝隙的设置方法，使得在大多数情况下均能满足整个降水过程排出的就是最为污染的初期雨水，不会有过多的较干净的雨水进入污水管道。

附图说明

图1为本实用新型降雨前剖视图；

图2为本实用新型降雨初期剖视图；

图3为本实用新型降雨排水期剖视图；

图4为本实用新型活塞排水孔局部示意图；

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

一种城市新区初期雨水控制装置，包括：排水槽1、雨水井篦孔2、污水收集箱3、雨水管4、过水槛5。

上述的排水槽1为长方体，宽不小于100cm，长不小于150cm，深不小于30cm，下沉式埋置在公路两侧；所述的排水槽1上部设有雨水篦孔2，雨水通过雨水篦孔2进入排水槽1。

上述的雨水管4直径为市政管网通用直径，雨水管4直接与排水槽1接通，排水槽1中的水可以直接进入雨水管4，在雨水管4周围设置一圈直径略大于雨水管的过水槛5，过水槛5高度不低于15cm；过水槛5与雨水管4同心。

所述的污水收集箱3顶部开口为方形，长宽均不小于40cm，所述的污水收集箱3为立方体结构，体积1m³，箱内包括：平衡杠杆31、浮块32、活塞33、侧排水管34。所述的杠杆31一侧采用软绳吊装浮块32，另一侧与采用螺栓与支杆相连，支杆与活塞33相连；所述侧排水管孔34设置在浮块32下，在浮块32没有浮起时侧排水孔34处于被浮块32堵塞状态，所述的侧排水孔34直径为15cm，与污水管6相连；所述的污水收集箱3顶部开口在排水槽1一端，底部与污水管6相连，污水管6连通污水总管，污水管6开口内径略大于活塞33底部直径，在长度50cm以下过渡为市政污水管直径；

所述浮块32为空心结构，体积为长20cm×宽20cm×高60cm，质量为12kg，重心在高度为10cm处。

所述活塞33为两个不同直径的圆柱相互连接在一起，下面的圆柱直径略小于污水管6内径，高30cm，上面的圆柱直径略大于污水管6内径，高5cm，活塞33质量6kg；活塞33中空侧面设进水孔，下面设排水孔，侧面孔径5cm，下面孔径2cm。

没有降雨的初始时刻，平衡杠杆31倾向浮块32一侧，浮块32覆盖侧排水管孔34，活塞33被吊起，活塞33下边缘仍在污水管6内；

降雨初始时刻，雨水从地面汇流进入雨水篦孔2，流经雨水篦孔2进入排水槽1，由于过水槛5的阻拦，雨水不能进入雨水管4，只能进入污水收集箱3。由于侧排水管孔34被浮块覆盖，活塞33下边缘仍在污水管6内，水流通过活塞33与污水管6之间的缝隙排向污水管6，随着降雨量加大，水体逐渐被滞留在污水收集箱3中。

随着时间的推移，污水收集箱3中的水位开始上涨，当水位上涨到接近30cm时，浮块32所受浮力超过6kg，软绳提供另外6kg拉力，平衡杠杆31向活塞33倾斜，侧排水管孔34开始被放开，但是此时活塞向下运动逐步堵塞侧排水管34的出口，由于活塞33半径为20cm，污水管6内径为20.5cm，因此侧排水管34仍能少量排水：

当侧排水管34排水速率小于降雨汇流强度时，污水收集箱3中水面继续上升，直到活塞33顶盖全部覆盖污水管6，此时活塞33进水孔与侧排水管34的出口对接，污水收集箱3开始小流量排水；当水位上升到过水槛5顶高程时，污水收集箱3中水体总量相当于汇水区内降雨10mm。此时后期大量降水汇流后通过过水槛5溢流到雨水管4中。污水收集箱3中保存了降雨初期降下的10mm雨水，并且先进入污水收集箱3较脏的水体通过侧排水管34缓慢向污水管6中排放。

当侧排水管34排水速率和过水槛5溢流流量大于降雨汇流强度时，污水收集箱3水位开始下降，当水位低于过水槛5时，不再溢流，只有侧排水管34将污水收集箱3中的污水低流量排出。

当水位下降到30cm以下时，浮块32所受浮力小于自重和活塞33拉力的合力，浮块32落在水中，活塞33被拉高，活塞33与污水管6之间的空隙暴露出来，开始在活塞33与污水管6之间的缝隙排水直至污水排完。