專利名稱：平流式水力自控初期雨水棄流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及初期雨水自動棄流方法和裝置，特別涉及平流式水力自控初期雨水棄流裝置及棄流方法，屬于雨水綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國是一個水資源相對貧乏的國家，人均水資源為世界人均的1/4，而且水資源時空分布不均，南方多北方少，北方大部分地區(qū)人均水資源量更低。華北地區(qū)河海流域的人均占有量更少，只有全國平均量的1/9。北方干旱半干旱地區(qū)，全年的降水量主要集中在7、8、9三個月，這使得可以利用的水資源尤其顯得不足。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，城市的缺水問題尤為突出，由于缺水每年影響工業(yè)產(chǎn)值2000多億元人民幣。我國城市一方面缺水十分嚴(yán)重，另一方面大量的降雨又白白流失，浪費了大量的可利用資源。若將我國每年約60000億立方米的雨水充分利用起來，我國水資源緊缺將得到緩解。但是由于大氣中，以及導(dǎo)致雨水徑流的地面、道路、屋頂?shù)群写罅康奈廴疚镔|(zhì)，因此降雨初期形成的徑流中污染比較嚴(yán)重，水質(zhì)條件比較差，往往不符合雨水收集利用的要求。因此，在雨水收集過程中一般傾向于將初期雨水棄流處理，以利于后期潔凈雨水的收集利用。國外對雨水收集和利用研究已開展多年。我國的部分缺水嚴(yán)重的城市也已經(jīng)開展了這方面的工作。但是目前很多棄流裝置仍然存在一些問題，使其推廣使用時受到限制⑴某些棄流池規(guī)模過大，比如名稱為一種初期雨水棄流的雨水收集裝置(ZL201220004704.2)的中國專利，為了計量水量，設(shè)置計量箱將全部初期雨水儲存后再排放。這不僅導(dǎo)致棄流池規(guī)模過大，而且由于初期雨水在棄流室中停留時間較長，初期雨水中固體顆粒雜質(zhì)沉淀，由于無沖洗措施，雜質(zhì)易淤積導(dǎo)致裝置容易堵塞；⑵棄流室內(nèi)積存的雨水需要人工放空，由于降雨的隨機性，棄流池的放空工作存在一定困難，尤其在人員不便達(dá)到的地方，例如北京建筑工程學(xué)院車伍等人研究實用新型的分流式雨水自動棄流方法與裝置(ZL 02155637. 7)，其缺點是每一場降雨后的棄流室內(nèi)積存的雨水需要人工放空，才能用作下一場雨水利用的初期雨水棄流收集；⑶現(xiàn)有的絕大部分棄流裝置都存在一個問題雨水棄流裝置進水管與出水管、棄流管之間落差較大，比如申請?zhí)枮?01010225783. 5，名為一種初期雨水棄流裝置的中國專利，其雨水出水管和棄流管都與雨水進水管有較大落差，這不僅使得雨水出水管后端的雨水蓄水池埋深增加較大,增加土建成本,而且導(dǎo)致初期雨水通過重力自流排出的可能性大大降低，需要增設(shè)提升設(shè)備，增加運營成本和維護工作量。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無需人工作業(yè)、自動化程度高、體積小的平流式水力自控雨水棄流方法及裝置，該裝置雨水出水管、棄流管與雨水進水管之間無落差。降雨過程中能自動將不宜直接使用的污染重的初期雨水棄流，將中后期能直接應(yīng)用的雨水收集利用；同時在完成初期雨水棄流后，自動為下一場雨水收集做好初期雨水棄流準(zhǔn)備。為了達(dá)到上述目的，釆用的技術(shù)方案是一種平流式水力自控雨水棄流裝置，其特征在于裝置本體一端與雨水進水管相連，另一端與干凈雨水出水管相連通，底部置有棄流排水管接口 ；裝置本體的分流室內(nèi)，置有一個垂直設(shè)置的擋水板，將所述分流室分隔成相互連通的雨水收集通道及棄流控制區(qū)；所述棄流控制區(qū)的底部置有一軟管，所述軟管的出水口通過管接頭與所述棄流排水管連接，所述軟管的進水口端部置有與磁鐵或鐵片連成一體的浮球；在棄流控制區(qū)的兩側(cè)，所述擋水板或裝置本體的內(nèi)側(cè)面，設(shè)置有上磁鐵和下磁鐵，所述上磁鐵位置對應(yīng)于所述軟管進水口端部的浮球在高水位時能浮起達(dá)到的最高位置，所述下磁鐵位置與所述軟管上浮球下落至棄流控制區(qū)底部位置吻合一致；在所述分流室內(nèi)，干凈雨水出水管之前置有溢流堰。所述分流室內(nèi)底面與所述溢流堰的上邊沿呈光滑平緩斜面連接，所述分流室內(nèi)底面與二側(cè)面結(jié)合部呈光滑的弧形曲面連接。所述擋水板的下部邊線與分流室底面之間留空，不相連接，間距略小于所述軟管的直徑。所述平流式水力自控雨水棄流裝置的棄流方法其特征在于(I)裝置安裝準(zhǔn)備根據(jù)使用地區(qū)的多年降雨資料分析，估算確定初期雨水棄流總量、對應(yīng)的雨水徑流流量，確定軟管的口徑、所述軟管進水口端部的浮球浮力、以及擋水板上的上磁鐵和下磁鐵的磁力，安裝棄流裝置，軟管的出水口通過管接頭與棄流排水管相連接;要求上磁鐵吸力 > (浮球重力+軟管重力)-浮球未被完全淹沒時的浮力；上磁鐵吸力〈浮球重力+軟管重力；下磁鐵吸力 > 浮球未被完全淹沒時的浮力-(浮球重力+軟管重力)；下磁鐵吸力〈浮球完全淹沒時的浮力-(浮球重力+軟管重力)；(2)初期雨水棄流軟管在重力作用下，緊貼棄流裝置底板，并且被下磁鐵吸引住，使得初期雨水進入棄流裝置時能夠順利地從軟管排出；而隨著降雨的進行，雨水徑流量會在短時間內(nèi)增加，液位升高，直至淹沒浮球，在不斷增大的浮力作用下軟管進水口擺脫下磁鐵而向上浮起，浮球浮起過程中，棄流流量隨之減小，直至將浮球抬高到最高點接觸到上磁鐵，致使軟管進水口方向朝上、且高出棄流裝置液面時棄流結(jié)束。(3)雨水收集階段隨著降雨的繼續(xù)進行，雨水徑流量會在長時間內(nèi)保持較高的狀態(tài)，此時軟管進水口被上磁鐵吸力固定，不會因水流的擾動而上下浮動；此時軟管進水口方向朝上、且高出棄流裝置液面，能夠避免干凈雨水從軟管排走，雨水進入穩(wěn)定收集階段。(4)自動復(fù)位在降雨結(jié)束時，雨水徑流量減小，棄流裝置內(nèi)液位降低，直至液位低于浮球，沒有了浮力的作用，軟管進水口在重力作用下脫離上磁鐵而跌落至底部重新被下磁鐵吸引，并將少量積存在棄流裝置中的雨水排出，至此所述棄流裝置完成自動復(fù)位，為下一場雨水的收集做好初期雨水棄流的準(zhǔn)備。本實用新型的優(yōu)點是1.雨水進水管與干凈雨水出水管、棄流排水管間無落差，依靠重力即可對初期雨水進行棄流排除；整個裝置體積很小，不需儲水倉，大大節(jié)省土建開挖施工費用，經(jīng)濟價值聞。2.可根據(jù)降雨量變化規(guī)律和軟管端部浮球上升和下落位置，實現(xiàn)水力自控棄流開始與結(jié)束。使降雨過程中不宜直接使用的污染重的初期雨水自動棄流，在棄流結(jié)束后軟管端部浮球上升，自動關(guān)閉排水口。對中后期能直接應(yīng)用的雨水充分收集利用不浪費；降雨結(jié)束時浮球下落到底部位置，自動復(fù)位至下一次降雨開始再一次棄流與收集過程。3.工作過程無需其他能源，安全節(jié)能。結(jié)構(gòu)簡單，故障率極低。4.所述分流室內(nèi)底面與所述溢流堰的上邊沿呈光滑平緩斜面連接，所述分流室內(nèi)底面與二側(cè)面結(jié)合部呈光滑的弧形曲面連接，裝置內(nèi)部無死角，能充分利用雨水的沖刷作用使內(nèi)部無沉淀雜質(zhì)淤積。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型的平流式水力自控雨水棄流裝置的平面配置圖；圖2為
圖1中棄流控制區(qū)放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為
圖1的A-A向結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為軟管進水口磁鐵或鐵片脫離下磁鐵，還未到達(dá)上磁鐵時的狀態(tài)圖圖5為軟管進水口磁鐵或鐵片到達(dá)上磁鐵并被吸住的狀態(tài)圖。圖中1-雨水進水管，2-擋水板，3-分流室，4-雨水收集通道，5-棄流控制區(qū)，6-底面，7-溢流堰，8-集水區(qū)，9-干凈雨水出水管，10-棄流排水管，11-下磁鐵，12-磁鐵或鐵片，13-浮球，14-軟管，15-上磁鐵，16-管接頭。
具體實施方式
圖1為本實用新型的平流式水力自控雨水棄流裝置的平面配置圖，圖2為
圖1中棄流控制區(qū)放大結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為
圖1的A-A向結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，一種平流式水力自控雨水棄流裝置，其特征在于裝置本體一端與雨水進水管I相連，另一端與干凈雨水出水管2相連通，底部6置有棄流排水管10 ;裝置本體的分流室3內(nèi)，置有一個垂直設(shè)置的擋水板2，將所述分流室3分隔成相互連通的雨水收集通道4和棄流控制區(qū)5 ;所述棄流控制區(qū)5的底部置有一軟管14,所述軟管14的出水口通過管接頭16與所述棄流排水管10連接，所述軟管14的進水口端部置有與磁鐵或鐵片12連成一體的浮球13 ;在棄流控制區(qū)5的兩側(cè)，所述擋水板2或裝置本體的內(nèi)側(cè)面,設(shè)置有上磁鐵15和下磁鐵11,所述上磁鐵15位置對應(yīng)于所述軟管14端部的浮球13在高水位時能浮起的最高位置，所述下磁鐵11位置與所述軟管14上浮球13下落至棄流裝置底部位置吻合一致；在所述分流室3內(nèi)，干凈雨水出水管9之前置有溢流堰7，所述分流室3內(nèi)底面與所述溢流堰7的上邊沿呈光滑平緩斜面連接，所述分流室3內(nèi)底面與二側(cè)面結(jié)合部呈光滑的弧形曲面連接。設(shè)置擋水板2的目的是保護棄流控制區(qū)5內(nèi)的軟管14及其浮球13升降被控制在棄流控制區(qū)5內(nèi)，使其在雨水徑流量較大時，軟管14及其浮球13的正常工作不會受到干擾。同時為了避免所述擋水板2在分流室3底部形成死角，擋水板2的下部邊線與分流室3底面之間留空，不相連接，間距應(yīng)略小于所述軟管14的直徑。在所述分流室3內(nèi)，干凈雨水出水管9之前置有溢流堰7，用于在初期雨量較小時將初期污染嚴(yán)重的雨水阻攔在棄流裝置中，從棄流排水管10排出。溢流堰7的高度以與軟管14直徑相當(dāng)或略高于軟管直徑為宜，以保證降雨停止后軟管14能夠回落至棄流控制區(qū)5底部并被下磁鐵11吸住。分流室3內(nèi)底面與溢流堰7的上邊沿呈光滑平緩斜面連接，分流室3內(nèi)底面與二側(cè)面結(jié)合部呈光滑的弧形曲面連接，沒有死角，以便在降雨后期雨量較大時可將棄流裝置中少許殘留的沉積物全部沖走，使棄流裝置內(nèi)無淤積殘留不堵塞。由于雨水中的垃圾及個體較大的雜質(zhì)在進入棄流裝置之前就已經(jīng)被格柵除去，因此只有部分細(xì)小顆粒物進入棄流裝置。其中，進入棄流裝置的細(xì)小顆粒物中絕大部分已隨初期棄流雨水從軟管14中排出，只有在初期雨水棄流完畢，棄流軟管14浮球13浮起之后，進入棄流裝置的雨水所攜帶的少量細(xì)小沉積物不能從軟管14排出進入雨水集水區(qū)8，最終中后期雨水進入干凈雨水出水管9，其中所含細(xì)小顆粒物量很少，對收集到干凈雨水出水管9的干凈雨水影響很小。平流式水力自控雨水裝置的棄流方法(I)裝置安裝準(zhǔn)備根據(jù)使用地區(qū)的多年降雨資料分析，估算確定初期雨水棄流總量、對應(yīng)的雨水徑流流量，確定軟管的口徑、所述軟管進水口端部的浮球浮力、以及擋水板上的上磁鐵和下磁鐵的磁力，安裝棄流裝置，軟管的出水口通過管接頭與棄流排水管相連接;要求上磁鐵15吸力 > (浮球13重力+軟管14重力)-浮球13未被完全淹沒時的浮力；上磁鐵15吸力〈浮球13重力+軟管14重力；下磁鐵11吸力 > 浮球13未被完全淹沒時的浮力_(浮球13重力+軟管14重力)；下磁鐵11吸力〈浮球13完全淹沒時的浮力-(浮球13重力+軟管14重力)；(2)初期雨水棄流(圖3、4):軟管14在重力作用下，緊貼棄流裝置底板，并且被下磁鐵11吸引住，使得初期雨水進入棄流裝置時能夠順利從軟管14排出；而隨著降雨的進行，雨水徑流量會在短時間內(nèi)增加，液位升高，直至淹沒浮球，在不斷增大的浮力作用下軟管14進水口擺脫下磁鐵11而向上浮起，直至將浮球13抬高到最高點而接觸到上磁鐵15，致使軟管進水口方向朝上、且高出棄流裝置液面時棄流結(jié)束；浮球13浮起過程中，棄流流量隨之減小。(3)雨水收集過程(圖4、5):隨著降雨的繼續(xù)進行，雨水徑流量會在長時間內(nèi)保持較高的狀態(tài)，此時軟管14進水口被上磁鐵15吸力固定，不會因水流的擾動而上下浮動；此時軟管進水口方向朝上、且高出棄流裝置液面，能夠避免干凈雨水從軟管14排走，雨水進入穩(wěn)定收集階段。(4)自動復(fù)位在降雨結(jié)束時，雨水徑流量減小，棄流裝置內(nèi)液位降低，直至液位低于浮球，沒有了浮力的作用，軟管14在重力作用下脫離上磁鐵15而跌落至底部重新被下磁鐵11吸引，并將少量積存在棄流裝置中的雨水排出，至此完成了本棄流裝置的自動復(fù)位，為下一場雨水的收集做好初期雨水棄流的準(zhǔn)備。本實用新型在降雨初期中能自動將不宜直接使用的污染重的初期雨水棄流，在完成初期雨水棄流后，自動關(guān)閉軟管進水口，收集利用中后期能直接應(yīng)用的雨水不浪費；降雨結(jié)束后軟管進水口自動下落復(fù)位，能自動為下一場雨水收集做好初期雨水棄流準(zhǔn)備，無需人工作業(yè)，自動化程度高、工作可靠無故障，并且具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低等優(yōu)點。
權(quán)利要求1.一種平流式水力自控初期雨水棄流裝置，其特征在于裝置本體一端與雨水進水管相連，另一端與干凈雨水出水管相連通，底部置有棄流排水管接口 ；裝置本體的分流室內(nèi)， 置有一個垂直設(shè)置的擋水板，將所述分流室分隔成相互連通的雨水收集通道及棄流控制區(qū)；所述棄流控制區(qū)的底部置有一軟管，所述軟管的出水口通過管接頭與所述棄流排水管連接，所述軟管的進水口端部置有與磁鐵或鐵片連成一體的浮球；在棄流控制區(qū)的兩側(cè)，所述擋水板或裝置本體的內(nèi)側(cè)面，設(shè)置有上磁鐵和下磁鐵，所述上磁鐵位置對應(yīng)于所述軟管進水口端部的浮球在高水位時能浮起達(dá)到的最高位置，所述下磁鐵位置與所述軟管上浮球下落至棄流控制區(qū)底部位置吻合一致；在所述分流室內(nèi)，干凈雨水出水管之前置有溢流堰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述平流式水力自控初期雨水棄流裝置，其特征在于所述分流室內(nèi)底面與所述溢流堰的上邊沿呈光滑平緩斜面連接，所述分流室內(nèi)底面與二側(cè)面結(jié)合部呈光滑的弧形曲面連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述平流式水力自控初期雨水棄流裝置，其特征在于所述擋水板的下部邊線與分流室底面之間留空，不相連接，間距略小于所述軟管的直徑。
專利摘要本實用新型涉及平流式水力自控初期雨水棄流裝置及棄流方法，屬雨水綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于裝置本體的分流室內(nèi)，置有一垂直設(shè)置的擋水板，將分流室分隔成相互連通的雨水收集通道及棄流控制區(qū)；棄流控制區(qū)的底部置有一軟管，軟管的出水口通過管接頭與棄流排水管連接，進水口置有與磁鐵或鐵片連成一體的浮球；擋水板設(shè)置有上磁鐵和下磁鐵，其位置分別與軟管進水口端部的浮球在高水位時的位置、底部位置相吻合；在分流室內(nèi)，干凈雨水出水管之前置有溢流堰。積極效果是；整個裝置體積小，可對初期雨水自動進行棄流；棄流結(jié)束后軟管端部浮球上升，自動關(guān)閉排水口，對中后期雨水收集利用不浪費；降雨結(jié)束時浮球下落自動復(fù)位，自動化程度高。
文檔編號E03F1/00GK202882094SQ201220597700
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者艾軍 申請人:上海立高環(huán)保工程有限公司