一种海绵城市雨水塘水力自控装置及水位调节方法与流程

本发明涉及水位调节，尤其涉及一种海绵城市雨水塘水力自控装置及水位调节方法。

背景技术：

1、雨水塘(如附图1)是海绵城市建设项目中一种常用的低影响开发设施，主塘一般包括常水位以下的储存容积和调节容积；储存容积一般根据所在区域相关规划提出的“单位面积控制容积”确定；具有峰值流量削减功能为调节容积，其一般由控制面积及年径流总量控制率确定；为保证在下一场雨来临前雨水塘仍具有足够的控制容积，一般要求其应在24-48h内排空。

2、目前控制调节水位措施一般为常规的溢流井，高位调节水位通过溢流井上部溢流堰控制，低位调节水位一般由挡板或电动阀门控制。用挡板控制时(即采用人工控制方式)，由于雨水塘一般建设于野外且溢流井距离岸边有一定的距离，人工控制容易发生安全事故，且需要定时开启和关闭，操作繁琐且容易不按照规定操作，以至于达不到控制效果；用电动控制时，一般需要接市电及联网，且需要在溢流井附近安装控制柜，野外用电联网存在困难且造价高。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种海绵城市雨水塘水力自控装置及水位调节方法，为了实现上述目的，采用以下技术方案。

2、根据本发明的一个技术方案，一种海绵城市雨水塘水力自控装置，包括排水管，所述排水管固定设置在雨水塘中，排水管的顶端伸出水面之上，用于在雨水塘泄洪时排出雨水塘内最低水位线以上的水，还包括球箱、浮球、连接组件及排水阀，所述球箱固定连接在排水管的侧壁上并与水面相通，所述浮球设置在所述球箱内，所述连接组件分别与浮球和排水阀连接，雨水塘水面升降带动浮球的升降，浮球上升与下降的过程通过连接组件分别带动排水阀由关闭到开启及逐渐关闭。

3、更进一步的，所述排水阀包括出水口、阀板及滑槽，所述出水口开设在排水管的侧壁上，所述滑槽竖向并列设置在出水口的两侧，所述阀板与滑槽滑动连接。

4、更进一步的，所述滑槽内固定连接有弹簧，所述弹簧的末端固定连接有抵板，所述抵板与阀板相抵触。

5、更进一步的，所述球箱与排水阀分别位于排水管相对的两侧时，所述连接组件包括第一连接杆、第二连接杆、矩形框杆及转动座，所述第一连接杆的一端与排水阀铰接，另一端与矩形框杆的一端铰接，第二连接杆的一端与矩形框杆的另一端铰接，另一端与浮球铰接，所述矩形框杆套设在排水管外侧，并通过转动座转动安装在排水管的外壁上，所述转动座与排水管转动连接。

6、更进一步的，所述第一连接杆为二连杆，所述排水阀上方设置有竖向的挡板，所述挡板固定在排水管上，所述二连杆的铰轴与挡板相抵触。

7、更进一步的，所述二连杆的铰轴上固定安装有滚轮，所述滚轮在挡板上滚动。

8、更进一步的，所述球箱与排水阀位于排水管的同一侧时，所述连接组件包括第三连接杆、横杆及第四连接杆，所述第三连接杆的一端与排水阀铰接，另一端与横杆铰接，所述横杆的两端与第四连接杆的一端固定连接，所述第四连接杆的另一端分别与一个浮球固定连接。

9、更进一步的，所述排水管的顶端固定安装有防堵篦子。

10、根据本发明的另一个技术方案，一种海绵城市雨水塘水位调节方法，使用如上所述的水力自控装置，包括以下步骤：

11、在雨水塘水量增加初期，浮球低于雨水塘的最低水位，排水阀关闭，雨水塘处于蓄水期；

12、雨水塘水量持续增加，雨水塘水位超过最低水位，在水位增加的过程中，浮球上浮，浮球通过连接杆组件带动阀板慢慢开启，使阀板遮挡出水口的面积慢慢减小，从而使出水口进行排水；

13、雨水塘水量增加超过最高水位，浮球带动阀板遮挡出水口面积为零，出水口处于最大排量状态，持续增加的水位没过排水管的顶端，水从排水管顶端经过排水管排水；

14、雨水塘水量下降时，浮球下降，带动阀板遮挡出水口的面积慢慢增大，直至排水阀关闭，雨水塘水位恢复到正常水位，进而实现调节雨水塘的容积。

15、更进一步的，出水口面积a根据雨水塘调节容积即雨水塘水面面积s与调节水位h的乘积要求按以下公式确定：

16、

17、式中：t--要求排空时间；

18、h--雨水塘调节水位即最高水位与最低水位的差；

19、μ--流量系数；

20、dh--雨水塘调节水位h的微分；

21、g--重力加速度。

22、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

23、1、可通过雨水塘水位变化，实现自动控制排水阀的开启与闭合，相较于人工开启闭合阀门更安全且容积控制更有效，相较于电控阀门投资小且操作简便；

24、2、通过建立调控容积与出水口之间的水位、容积关系，可直接查对应表，选择合适的装置型号，以满足排空时间的要求。

技术特征：

1.一种海绵城市雨水塘水力自控装置，包括排水管，所述排水管固定设置在雨水塘中，排水管的顶端伸出水面之上，用于在雨水塘泄洪时排出雨水塘内最低水位线以上的水，其特征在于，还包括球箱、浮球、连接组件及排水阀，所述球箱固定连接在排水管的侧壁上并与水面相通，所述浮球设置在所述球箱内，所述连接组件分别与浮球和排水阀连接，雨水塘水面升降带动浮球的升降，浮球上升与下降的过程通过连接组件分别带动排水阀由关闭到开启及逐渐关闭。

2.如权利要求1所述的一种海绵城市雨水塘水力自控装置，其特征在于，所述排水阀包括出水口、阀板及滑槽，所述出水口开设在排水管的侧壁上，所述滑槽竖向并列设置在出水口的两侧，所述阀板与滑槽滑动连接。

3.如权利要求2所述的一种海绵城市雨水塘水力自控装置，其特征在于，所述滑槽内固定连接有弹簧，所述弹簧的末端固定连接有抵板，所述抵板与阀板相抵触。

4.如权利要求1～3任一项所述的一种海绵城市雨水塘水力自控装置，其特征在于，所述球箱与排水阀分别位于排水管相对的两侧时，所述连接组件包括第一连接杆、第二连接杆、矩形框杆及转动座，所述第一连接杆的一端与排水阀铰接，另一端与矩形框杆的一端铰接，第二连接杆的一端与矩形框杆的另一端铰接，另一端与浮球铰接，所述矩形框杆套设在排水管外侧，并通过转动座转动安装在排水管的外壁上，所述转动座与排水管转动连接。

5.如权利要求4所述的一种海绵城市雨水塘水力自控装置，其特征在于，所述第一连接杆为二连杆，所述排水阀上方设置有竖向的挡板，所述挡板固定在排水管上，所述二连杆的铰轴与挡板相抵触。

6.如权利要求5所述的一种海绵城市雨水塘水力自控装置，其特征在于，所述二连杆的铰轴上固定安装有滚轮，所述滚轮在挡板上滚动。

7.如权利要求1所述的一种海绵城市雨水塘水力自控装置，其特征在于，所述球箱与排水阀位于排水管的同一侧时，所述连接组件包括第三连接杆、横杆及第四连接杆，所述第三连接杆的一端与排水阀铰接，另一端与横杆铰接，所述横杆的两端与第四连接杆的一端固定连接，所述第四连接杆的另一端分别与一个浮球固定连接。

8.如权利要求1所述的一种海绵城市雨水塘水力自控装置，其特征在于，所述排水管的顶端固定安装有防堵篦子。

9.一种海绵城市雨水塘水位调节方法，其特征在于，使用如权利要求1～8所述的水力自控装置，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的一种海绵城市雨水塘水位调节方法，其特征在于，出水口面积a根据雨水塘调节容积即雨水塘水面面积s与调节水位h的乘积要求按以下公式确定：

技术总结
本发明提供了一种海绵城市雨水塘水力自控装置，包括排水管，所述排水管固定设置在雨水塘中，排水管的顶端伸出水面之上，用于在雨水塘泄洪时排出雨水塘内最低水位线以上的水，还包括球箱、浮球、连接组件及排水阀，所述球箱固定连接在排水管的侧壁上并与水面相通，所述浮球设置在所述球箱内，所述连接组件分别与浮球和排水阀连接，雨水塘水面升降带动浮球的升降，浮球上升与下降的过程通过连接组件分别带动排水阀由关闭到开启及逐渐关闭。本发明还提供了一种海绵城市雨水塘水位调节方法，实现自动控制排水阀的开启与闭合，相较于人工开启闭合阀门更安全且容积控制更有效，相较于电控阀门投资小且操作简便。

技术研发人员：潘玉洁,易志,贾伯阳,李程,潘成勇,陈彦霖,贾改革,余屿锋
受保护的技术使用者：重庆市三峡生态环境技术创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1