1.本发明属于城市雨水系统技术领域,尤其涉及一种兼具污染控制和错峰排放功能的雨水口。
2.
背景技术:3.雨水口是城市管道排水系统汇集地表径流雨水的设施,在雨水管渠上收集雨水的地面以下构筑物,是雨水进入地下排水管道的入口。传统的雨水口一般由进水篦子、井筒、连接管三部分组成。
4.近些年,国家大力推进海绵城市建设和内涝治理工作。随之已经工程化应用了有新型立体涡轮雨水口、lid型溢流式雨水口、新型联合式雨水口、截污挂篮雨水口、防蚊除臭型雨水口和智能检测型雨水口等,这些新型雨水口的出现和发展基本满足了排水泄流、截污除杂的要求,能与海绵城市建设相结合,实现良好的环境效益,但仍存在一些问题需要进一步研究与解决。初期径流雨水弃流装置作为一种分流手段,能有效地分离初期径流雨水和中后期径流雨水,控制雨水径流中大部分污染物。初期径流雨水弃流装置有多种分类,根据安装方式的不同可分为管道安装式、埋地式,根据控制方式又可分为自控型、电控型。但很少有在雨水口中直接进行弃流的装置。随着城市的快速发展,硬化路面不断增加导致雨水径流增加,且初期径流雨水污染严重。传统的雨水口存在因垃圾、泥沙冲刷进入导致堵塞问题;初期径流雨水冲刷路面的污染物质带来的非点源污染问题;在极端降雨情况下,雨水口的直接排放方式会使整体雨水管道系统某一时段内处于超负荷的运行状态,从而产生雨水口冒溢的情况,且不能及时排放路面雨水,导致城市内涝积水问题。为解决城市内涝问题,可进行海绵城市建设、调蓄池建设以及雨水管道提标改造等,但工程量都比较大。
5.综上所述,如何实现对初期径流雨水的弃流,以及高效利用雨水口空间对雨水进行短暂储蓄,达到一定量后错峰排出,同时不影响雨水口的正常排水功能,从而降低初期径流雨水对河湖水系污染,降低城市内涝风险,已经成为亟需解决的问题。
6.
技术实现要素:7.针对上述技术问题,本发明旨在提供一种兼具污染控制和错峰排放功能的雨水口,该雨水口系统中的截污挂篮可对一些垃圾、树叶、泥沙等进行拦截,防止雨水管道因其产生堵塞和淤积的问题;该雨水口系统在雨天可以将初期径流雨水进行截流,排放到污水管道;防止高污染的雨水和污水进入到雨水管道从而流入河湖水系中;整个城市雨水系统中内涝风险较低区域可设置为该雨水口,井筒底部的储水室可以把一定量雨水进行短暂储存,可根据在雨水管道系统中设置此雨水口的数量不同程度减轻城市雨水系统高负荷状态,也可以设置不同的虹吸弯头离储水室底部距离控制储水量,达到错峰排放的目的,使雨水管道的峰值降低、峰现时间延后。
8.为了实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种兼具污染控制和错峰排放功能的雨水口,设置于雨水井18中,包括雨水管口16、污水管口17、过滤系统、发电感知系统3、弃流系统以及虹吸排水系统,所述过滤系统、发电感知系统3、弃流系统以及虹吸排水系统从上至下依次设置,所述雨水管口16和所述污水管口17均设置于雨水口的侧壁上,所述污水管口17位于所述雨水管口16的上方;其中,所述过滤系统用于截流较大的杂物;所述发电感知系统3用于发电储能、感知雨水径流开始和结束时间;所述弃流系统用于对初期径流雨水和中后期径流雨水进行分流排放;所述虹吸排水系统用于雨水的暂时储存和错峰排放。
9.优选的,所述过滤系统包括雨水篦子1和截污挂篮2,所述截污挂篮2包括过滤板21、溢流口22和排水孔口23,所述截污挂篮2设置在所述雨水篦子1下方并卡在雨水井18侧壁上,所述过滤板21设置在所述溢流口22上方,所述排水孔口23设置于所述截污挂篮2的底部;所述过滤板21用于对较大杂物进行截流以防止所述排水孔口23被堵塞,所述截污挂篮2的底部向发电感知系统3倾斜以保证所述发电感知系统3对雨水径流的准确感知;中后期径流雨水量大时,所述溢流口22对雨水进行溢流;所述排水孔口23用于对水量较小的初期径流雨水的下排,部分中后期雨水也通过排水孔口(23)持续流出为发电感知系统(3)持续提供水力进行发电。
10.优选的,所述截污挂篮2开口尺寸比雨水篦子1尺寸大,保证初期径流雨水不会通过溢流口22排出;所述排水孔口23的直径为40-60mm。
11.优选的,所述发电感知系统3包括传动轴31、转动叶片32、发电感知模块33和导流板34,水流自上方的所述排水孔口23重力流流出后,带动所述转动叶片32转动并通过所述传动轴31传入发电感知模块33中,产生电量并进行储存;所述转动叶片32的尺寸和排水孔口23的直径相匹配,保证从排水孔口23重力流流出后的水流带动转动叶片32持续转动;所述发电感知模块33通过转动叶片32感知雨水径流进入后开始发电并储存,发电感知模块33记录雨水径流产生时间;转动叶片32停止转动后表示降雨已经结束一段时间,发电感知模块33记录径流停止时间。
12.优选的,弃流系统包括从上而下设置的三棱柱42、转动汇水板4、连接线7、弃流室9、自动球阀10和堵塞塞11,所述虹吸排水系统包括储水室13、虹吸排水管14和泄水口15,所述三棱柱42设置在发电感知系统3的正下方,所述转动汇水板4的中间设有转轴6,转动汇水板4通过转轴6控制路面雨水径流在第一状态和第二状态之间切换排放,其中,在所述第一状态下,所述转动汇水板4的上方处于打开状态,所述弃流室9的排污口位于污水管口17的最上方,所述堵塞塞11位于泄水口15上方;在所述第二状态下,所述转动汇水板4上方处于闭合状态,所述弃流室9的排污口位于污水管口17内,所述堵塞塞11正好堵住泄水口15;两侧的转动汇水板4之间连接有弹簧5,弹簧5为转动汇水板4提供从第二状态恢复到第一状态的弹力;连接线7的上端连接转动汇水板4内壁上的连接点41,下端连接对侧弃流室9边璧顶部中的轴承91;所述弃流室9两侧分别设置两个内嵌于井筒侧壁的滑轨92,滑轨92用于弃流室9的上下滑动;所述发电感知模块33和自动球阀10之间设置有伸缩螺旋电线8,所述伸缩螺旋电线8用于传递发电感知系统3的指令,控制弃流室9中自动球阀10的开闭;所述弃流室9底部设有排污口,所述自动球阀10设置于所述排污口处,弃流室9中储存的初期径流雨水通过自动球阀10控制排放到污水管口17中;堵塞塞11通过连接杆12连接在弃流室9底部,用
于第二状态下对储水室13中部分雨水储存;弃流室9的底部向自动球阀10倾斜以保证水全部排空。
13.优选的,根据实际计算得到初期径流雨水量,通过计算得出的初期径流雨水量设计弃流室9的设计阈值容积,结合雨水口实际情况设计弃流室9的尺寸,保证所有初期径流雨水都能在第一状态下进入到弃流室9中,从而排入污水管道中;弹簧5需要根据弃流室9的设计而设计,首先保证弃流室9中水量达到设计阈值后,通过连接线7在重力带动下使转动汇水板4达到第二状态,其次保证弃流室9中雨水排空后弹簧5能够通过弹力使转动汇水板4上端抵住井筒内壁,通过连接线7带动弃流室9上升到初始位置,同时通过连接杆12带动堵塞塞11提升排放储存的雨水;当储水室13中无水、弃流室9中水为设计阈值容积时,弃流系统受力需要保证第二状态下,使弃流室9中水排空后弃流系统恢复至第一状态;当储水室13中有水、弃流室9中水为排空状态时,弃流系统受力需要保证第二状态下,使克服系统重力和水对堵塞塞11的压力使系统上升,由弹簧5提供,f
下1
与f
下2
由弃流系统重力、弃流水重力以及储水室13中水对堵塞塞11的压力提供,其中,弹簧5提供向上的力为,其中n为弹簧数量,k为弹性系数,为形变量,为转动汇水板4和竖直方向的夹角;,为已知,根据实际设计情况得出,由可推出对弹簧5的要求;=,为水密度,为重力加速度,为虹吸排水管14弯头距储水室13底部距离,为堵塞塞11面积,由和推出,再推出。
14.优选的,污水管口17的上方开口,便于弃流室9中自动球阀10上下活动,同时也能使未达到弃流室9设计阈值容积的水排放;弃流室9中水量在达到设计阈值容积时,通过雨水自身和弃流系统在重力作用下下沉并压缩弹簧5,通过连接线7带动转动汇水板4切换到第二状态,堵塞塞11随弃流室9下沉而堵塞储水室13底部泄水口15;弃流室9中的水排放后,整个弃流系统的重力降低,弃流室9会通过弹簧5的恢复力带动转动汇水板4回复到第一状态最初形式,同时通过连接线7提升弃流室9,堵塞塞11随弃流室9上升而上升,打开对储水室13底部泄水口15的堵塞。
15.优选的,所述虹吸排水系统用于排放第二状态下经转动汇水板4汇入的中后期径流雨水,此状态下,堵塞塞11堵塞泄水口15,雨水不断积累,储水室13中雨水达到虹吸排水管14弯头高度后,虹吸排水管14管口以上的雨水会在虹吸作用下快速排入雨水管口16;雨水径流结束后,通过发电感知系统3控制弃流室9中自动球阀10打开,弃流系统上升带动堵塞塞11打开,从而排放储存的雨水。
16.优选的,所述截污挂篮2和所述弃流系统均为可拆卸式以便于清理,防止长期由雨水径流带入的杂物和泥沙进入到管道系统中对管道系统产生堵塞;所述发电感知系统3配备有用于监测雨水口径流情况的传输模块;虹吸排水管14的弯头高度决定储水室13中雨水的储蓄量,虹吸排水管14的管口距储水室13的底部距离决定雨后排水量的大小。
17.本发明的目的还在于提供一种兼具污染控制和错峰排放功能的雨水口的使用方
法,包括以下步骤:在旱天时,处于第一状态初始形态下,转动汇水板4上端为开口状态,弃流室9内无水并位于最高点,堵塞塞11位于最高点,泄水口15未被堵塞塞11堵住;在雨天时,雨水经雨水篦子1进入截污挂篮2,截污挂篮2通过底部排水孔口23向下排水,同时带动转动叶片32转动,由发电感知模块33进行发电储存和感应,雨水继续向下进入弃流室9,进入水量达到弃流室9设计容积阈值时,弃流室9下沉到最低点,通过连接线7带动转动汇水板4上端完全闭合,同时压缩弹簧5,同时泄水口15被堵塞塞11堵住;进入第二状态,中后期径流雨水在经过雨水篦子1和截污挂篮2后,在转动汇水板4的作用下直接进入储水室13,当雨水每达到虹吸弯头高度时,虹吸排水管14进口以上雨水通过虹吸排水管14排放;发电感知模块33在感知雨水停止流入20min后控制自动球阀10打开,弃流室9中雨水排出,同时整个弃流系统通过弹簧5弹力带动恢复到第一状态初始形态下,带动堵塞塞11打开,虹吸排水管14进口以下雨水通过泄水口15排放,发电感知模块33在感知雨水停止流入30min后控制自动球阀10关闭。
18.与现有技术相比,本发明具备以下有益效果:1)本发明中,过滤系统可以对较大杂物截流,解决杂物对雨水管道的堵塞问题,保证雨水管道在雨天正常工作,把杂物截流在截污挂篮便于清理,也可降低对雨水管道的维护成本;2)本发明中,雨水从截污挂篮底部流出带动转动叶片转动为系统提供电力,同时也能通过转动叶片的转动感知雨水径流的开始和结束时间,通过感知径流结束来控制弃流室中自动球阀的开启,进而控制储水室中雨水在降雨结束后的排放,该系统自身实现动能向电能的转化,节约能源,对弃流排放时间点进行控制,进而把储水室内雨水雨后排放达到“蓄”的作用,降低管道的负荷,降低因管道溢流造成的内涝风险;3)本发明中,转动汇水板能够控制雨水在第一状态和第二状态之间切换,通过进水量和弃流室中自动球阀的开启来控制第一状态与第二状态之间的切换。雨天截流初期径流雨水,中后期径流雨水正常排放。高污染雨水和中后期径流雨水分开排放可以有效降低市政雨水管网的污染负荷,从而避免污染浓度较高雨水进入河湖水系;4)本发明中,虹吸排水系统通过虹吸排水管排放储水室中的雨水,雨水水面达到虹吸弯头高度才会排放,且只能排放虹吸入口端以上的雨水,而不是直接排放。虹吸弯头高度和虹吸入口端距储水室底部距离可根据不同情况独特设计,使雨天每个雨水口排放时间和排水量都不同。整个城市雨水系统中设置一定数量的此雨水口,如在内涝风险较低区域等,可储存一部分雨水,也可对雨水进行错峰排放,达到极端降雨条件下的雨水管道峰值降低、峰现时间延后的作用,从而降低因雨水管道排水能力不足造成的城市内涝问题。
19.附图说明
20.图1为本发明第一状态初始形态的内部结构示意正视图;图2为本发明第二状态的内部结构示意正视图;图3为本发明第二状态的内部结构示意侧视图;
图4为本发明的截污挂篮结构示意图;图5为本发明发电感知系统的结构示意图。
21.图中附图标记为:1-雨水篦子;2-截污挂篮;3-发电感知系统;4-转动汇水板;5-弹簧;6-转轴;7-连接线;8-伸缩螺旋电线;9-弃流室;10-自动球阀;11-堵塞塞;12-连接杆;13-储水室;14-虹吸排水管;15-泄水口;16-雨水管口;17-污水管口;18-雨水井;21-过滤板;22-溢流口;23-排水孔口;31-传动轴、32-转动叶片;33-发电感知模块;34-导流板;41-连接点;42-三棱柱;91-轴承;92-滑轨。
22.具体实施方式
23.为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
24.基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
25.下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明的一个宽泛实施例中,一种兼具污染控制和错峰排放功能的雨水口,设置于雨水井18中,包括雨水管口16、污水管口17、过滤系统、发电感知系统3、弃流系统以及虹吸排水系统,所述过滤系统、发电感知系统3、弃流系统以及虹吸排水系统从上至下依次设置,所述雨水管口16和所述污水管口17均设置于雨水口的侧壁上,所述污水管口17位于所述雨水管口16的上方;其中,所述过滤系统用于截流较大的杂物;所述发电感知系统3用于发电储能、感知雨水径流开始和结束时间;所述弃流系统用于对初期径流雨水和中后期径流雨水进行分流排放;所述虹吸排水系统用于雨水的暂时储存和错峰排放。
27.优选的,所述过滤系统包括雨水篦子1和截污挂篮2,所述截污挂篮2包括过滤板21、溢流口22和排水孔口23,所述截污挂篮2设置在所述雨水篦子1下方并卡在雨水井18侧壁上,所述过滤板21设置在所述溢流口22上方,所述排水孔口23设置于所述截污挂篮2的底部;所述过滤板21用于对较大杂物进行截流以堵塞所述排水孔口23被堵塞,所述截污挂篮2的底部向发电感知系统3倾斜以保证所述发电感知系统3对雨水径流的准确感知;中后期径流雨水量大时,所述溢流口22对雨水进行溢流;所述排水孔口23用于对水量较小的初期径流雨水的下排,部分中后期雨水也通过排水孔口(23)持续流出为发电感知系统(3)持续提供水力进行发电。
28.优选的,所述截污挂篮2开口尺寸比雨水篦子1尺寸大,保证初期径流雨水不会通过溢流口22排出;所述排水孔口23的直径为40-60mm。
29.优选的,所述发电感知系统3包括传动轴31、转动叶片32、发电感知模块33和导流
板34,水流自上方的所述排水孔口23重力流流出后,带动所述转动叶片32转动并通过所述传动轴31传入发电感知模块33中,产生电量并进行储存;所述转动叶片32的尺寸和排水孔口23的直径相匹配,保证从排水孔口23重力流流出后的水流带动转动叶片32持续转动;所述发电感知模块33通过转动叶片32感知雨水径流进入后开始发电并储存,发电感知模块33记录雨水径流产生时间;转动叶片32停止转动后表示降雨已经结束一段时间,发电感知模块33记录径流停止时间。
30.优选的,弃流系统包括从上而下设置的三棱柱42、转动汇水板4、连接线7、弃流室9、自动球阀10和堵塞塞11,所述虹吸排水系统包括储水室13、虹吸排水管14和泄水口15,所述三棱柱42设置在发电感知系统3的正下方,所述转动汇水板4的中间设有转轴6,转动汇水板4通过转轴6控制路面雨水径流在第一状态和第二状态之间切换排放,其中,在所述第一状态下,所述转动汇水板4的上方处于打开状态,所述弃流室9的排污口位于污水管口17的最上方,所述堵塞塞11位于泄水口15上方;在所述第二状态下,所述转动汇水板4上方处于闭合状态,所述弃流室9的排污口位于污水管口17内,所述堵塞塞11正好堵住泄水口15;两侧的转动汇水板4之间连接有弹簧5,弹簧5为转动汇水板4提供从第二状态恢复到第一状态的弹力;连接线7的上端连接转动汇水板4内壁上的连接点41,下端连接对侧弃流室9边璧顶部中的轴承91;所述弃流室9两侧分别设置两个内嵌于井筒侧壁的滑轨92,滑轨92用于弃流室9的上下滑动;所述发电感知模块33和自动球阀10之间设置有伸缩螺旋电线8,所述伸缩螺旋电线8用于传递发电感知系统3的指令,控制弃流室9中自动球阀10的开闭;所述弃流室9底部设有排污口,所述自动球阀10设置于所述排污口处,弃流室9中储存的初期径流雨水通过自动球阀10排放到污水管口17中;堵塞塞11通过连接杆12连接在弃流室9底部,用于第二状态下对储水室13中部分雨水储存;弃流室9的底部向自动球阀10倾斜以保证水全部排空。
31.优选的,根据实际计算得到初期径流雨水量,通过计算得出的初期径流雨水量设计弃流室9的设计阈值容积,结合雨水口实际情况设计弃流室9的尺寸,保证所有初期径流雨水都能在第一状态下进入到弃流室9中,从而排入污水管道中;弹簧5需要根据弃流室9的设计而设计,首先保证弃流室9中水量达到设计阈值后,通过连接线7在重力带动下使转动汇水板4达到第二状态,其次保证弃流室9中雨水排空后弹簧5能够通过弹力使转动汇水板4上端抵住井筒内壁,通过连接线7带动弃流室9上升到初始位置,同时通过连接杆12带动堵塞塞11提升排放储存的雨水;当储水室13中无水、弃流室9中水为设计阈值容积时,弃流系统受力需要保证第二状态下,使弃流室9中水排空后弃流系统恢复至第一状态;当储水室13中有水、弃流室9中水为排空状态时,弃流系统受力需要保证第二状态下,使克服系统重力和水对堵塞塞11的压力使系统上升,由弹簧5提供,f
下1
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由弃流系统重力、弃流水重力以及储水室13中水对堵塞塞11的压力提供,其中,弹簧5提供向上的力为,其中n为弹簧数量,k为弹性系数,为形变量,为转动汇水板4和竖直方向的夹角;,为已知,根据实际设计情况得出,由可推出对弹簧5的要求;=,为水密度,为重力加速度,为虹吸排水管14弯头距储水室
13底部距离,为堵塞塞11面积,由和推出,再推出。
32.优选的,污水管口17的上方开口,便于弃流室9中自动球阀10上下活动,同时也能使未达到弃流室9设计阈值容积的水排放;弃流室9中水量在达到设计阈值容积时,通过雨水自身和弃流系统在重力作用下下沉并压缩弹簧5,通过连接线7带动转动汇水板4切换到第二状态,堵塞塞11随弃流室9下沉而堵塞储水室13底部泄水口15;弃流室9中的水排放后,整个弃流系统的重力降低,弃流室9会通过弹簧5的恢复力带动转动汇水板4回复到第一状态最初形式,同时通过连接线7提升弃流室9,堵塞塞11随弃流室9上升而上升,打开对储水室13底部泄水口15的堵塞。
33.优选的,所述虹吸排水系统用于排放第二状态下经转动汇水板4汇入的中后期径流雨水,此状态下,堵塞塞11堵塞泄水口15,雨水不断积累,储水室13中雨水达到虹吸排水管14弯头高度后,虹吸排水管14管口以上的雨水会在虹吸作用下快速排入雨水管口16;雨水径流结束后,通过发电感知系统3控制弃流室9中自动球阀10打开,弃流系统上升带动堵塞塞11打开,从而排放储存的雨水。
34.优选的,所述截污挂篮2和所述弃流系统均为可拆卸式以便于清理,防止长期由雨水径流带入的杂物和泥沙进入到管道系统中对管道系统产生堵塞;所述发电感知系统3配备有用于监测雨水口径流情况的传输模块;虹吸排水管14的弯头高度决定储水室13中雨水的储蓄量,虹吸排水管14的管口距储水室13的底部距离决定雨后排水量的大小。
35.本发明的目的还在于提供一种兼具污染控制和错峰排放功能的雨水口的使用方法,包括以下步骤:在旱天时,处于第一状态初始形态下,转动汇水板4上端为开口状态,弃流室9内无水并位于最高点,堵塞塞11位于最高点,泄水口15未被堵塞塞11堵住;在雨天时,雨水经雨水篦子1进入截污挂篮2,截污挂篮2通过底部排水孔口23向下排水,同时带动转动叶片32转动,由发电感知模块33进行发电储存和感应,雨水继续向下进入弃流室9,进入水量达到弃流室9设计容积阈值时,弃流室9下沉到最低点,通过连接线7带动转动汇水板4上端完全闭合,同时压缩弹簧5,同时泄水口15被堵塞塞11堵住;进入第二状态,中后期径流雨水在经过雨水篦子1和截污挂篮2后,在转动汇水板4的作用下直接进入储水室13,当雨水每达到虹吸弯头高度时,虹吸排水管14进口以上雨水通过虹吸排水管14排放;发电感知模块33在感知雨水停止流入20min后控制自动球阀10打开,弃流室9中雨水排出,同时整个弃流系统通过弹簧5弹力带动恢复到第一状态初始形态下,带动堵塞塞11打开,虹吸排水管14进口以下雨水通过泄水口15排放,发电感知模块33在感知雨水停止流入30min后控制自动球阀10关闭。
36.下面结合附图,列举本发明的优选实施例,对本发明作进一步的详细说明。
37.本发明提供了一种兼具污染控制和错峰排放功能的雨水口,包括过滤系统、发电感知系统3、弃流系统以及虹吸排水系统,过滤系统位于雨水篦子1下方,用于截流较大的杂物;发电感知系统3位于过滤系统下方,用于发电储能、感知雨水径流开始和结束时间,并控制弃流室9中自动球阀10的启闭;弃流系统雨天用于对初期径流雨水和中后期径流雨水进
行分流排放;虹吸排水系统用于雨水的暂时储存和错峰排放。
38.本优选实施例中,如图1-4所示,过滤系统包括雨水篦子1、截污挂篮2、过滤板21、溢流口22以及排水孔口23,截污挂篮2设置在雨水篦子1下方并卡在雨水井18筒侧壁上,且开口比雨水篦子1尺寸大,保证初期径流雨水不会通过溢流口22排出。过滤板21设置在溢流口22上方,对较大杂物进行截流防止进入截污挂篮2底部堵塞排水孔口23。
39.本优选实施例中,排水孔口23直径为40-60mm。
40.本优选实施例中,如图3所示,截污挂篮2底部向发电感知系统3倾斜,保证发电感知系统3能准确感知雨水径流,有水流入就会通过发电感知系统3。
41.本优选实施例中,如图4所示,截污挂篮2有溢流口22,可在中后期径流雨水量大时对雨水进行溢流,进入底部储水室13。
42.本优选实施例中,截污挂篮2底部有排水孔口23,用于对水量较小的初期径流雨水的下排,并且持续保持排水孔口23有水流出,为发电感知系统3持续提供水力进行发电,同时感知水流的开始和结束时间。
43.本优选实施例中,如图5所示,发电感知系统3包括传动轴31、转动叶片32、发电感知模块33和导流板34。水流自上方截污挂篮2的排水孔口23重力流流出后,带动转动叶片32转动,动力通过传动轴31传入发电感知模块33中,产生电量并进行储存,同时发电感知模块33中还有感应装置对水流进行动态实时感知,根据感知水流的停止通过伸缩螺旋电线8控制弃流室9中的自动球阀10打开。
44.本优选实施例中,转动叶片32尺寸应和排水孔口23直径相匹配,保证水流从排水孔口23重力流流出后可以带动转动叶片32持续转动。
45.本优选实施例中,发电感知模块33通过转动叶片32感知雨水径流进入后开始运行,进行发电并储存,发电感知模块33记录雨水径流产生时间;转动叶片32停止转动后说明降雨已经结束一段时间,发电感知模块33记录径流停止时间。发电感知模块33在雨水径流结束后20min后控制自动球阀10打开,在雨水径流结束后30min后控制自动球阀10关闭。
46.在本实时例中,如图1-3所示,弃流系统从上而下包括转动汇水板4、弹簧5、转轴6、连接线7、伸缩螺旋电线8、弃流室9、自动球阀10、堵塞塞11、连接杆12、轴承91、滑轨92以及污水管口17;转动汇水板4通过转轴6在第一状态和第二状态之间切换,弹簧5为转动汇水板4提供从第二状态恢复到第一状态的弹力;连接线7上端连接汇水板内壁上的连接点41,下端连接对侧弃流室9边璧顶部中的轴承91;滑轨92用于弃流室9的上下滑动;伸缩螺旋电线8用于传递发电感知系统3的指令,控制弃流室9中自动球阀10的开闭;弃流室9用于储存初期径流雨水,通过自动球阀10排放到污水管口17中;堵塞塞11通过连接杆12连接在弃流室9底部,用于第二状态下对储水室13中部分雨水储存。
47.本优选实施例中,如图3所示,弃流室9底部向自动球阀10倾斜,保证水可以全部排空。
48.本优选实施例中,根据实际计算得到初期径流雨水量,通过计算得出的初期径流雨水量设计弃流室9的设计阈值容积,结合雨水口实际情况设计弃流室9的尺寸,保证所有初期径流雨水都能在第一状态下进入到弃流室9中,从而排入污水管道中。
49.本优选实施例中,转动汇水板4之间的弹簧5需要根据弃流室9的设计而设计,保证弃流室9中水量达到设计阈值后,通过连接线7在重力带动下使转动汇水板4达到第二状态,
保证弃流室9中雨水排空后弹簧5可通过弹力使转动汇水板4恢复至第一状态最初形式(转动汇水板4上端抵住井筒内壁),通过连接线7带动弃流室9上升到初始位置,同时通过连接杆12带动堵塞塞11提升排放储存的雨水。
50.本优选实施例中,如图1-3所示,污水管口17需在上方开口,便于弃流室9中自动球阀10上下活动,同时也可使未达到弃流室9设计阈值容积的水排放。
51.弃流室9中水量在达到设计阈值容积时,通过雨水自身和弃流系统在重力下下沉,压缩弹簧5,通过连接线7带动转动汇水板4切换到第二状态,堵塞塞11随弃流室9下沉而堵塞储水室13底部泄水口15。
52.弃流室9中的水排放后,整个弃流系统的重力降低,弃流室9会通过弹簧5的恢复力带动转动汇水板4回复到第一状态最初形式,同时通过连接线7提升弃流室9,堵塞塞11随弃流室9上升而上升,打开对储水室13底部泄水口15的堵塞。
53.本优选实施例中,当储水室13中无水、弃流室9中水为设计阈值容积时,弃流系统受力需要保证第二状态下,使弃流室9中水排空后弃流系统可恢复至第一状态。当储水室13中有水时,弃流室9中水为排空状态,弃流系统受力需要保证第二状态下,使可以克服系统重力和水对堵塞塞11的压力使系统上升。由弹簧5提供,由弃流系统重力、弃流水重力以及储水室13中水对堵塞塞11的压力提供。
54.本发明中弹簧5提供向上的力为,其中n为弹簧数量,k为弹性系数,为形变量,为转动汇水板4和竖直方向的夹角。弃流系统,为已知,根据实际设计情况得出,由可推出对弹簧5的要求。
55.弃流系统=,为水密度,为重力加速度,为虹吸排水管14弯头距储水室13底部距离,为堵塞塞11面积。由和推出,再推出。
56.本优选实施例中,如图1-2所示,虹吸排水系统包括储水室13、虹吸排水管14、泄水口15以及雨水管口16;虹吸排水系统主要用于排放第二状态下经转动汇水板4汇入的中后期径流雨水,此状态下堵塞塞11堵塞泄水口15,雨水不断积累,储水室13中雨水达到虹吸排水管14弯头高度后,虹吸排水管14管口以上的雨水会在虹吸作用下快速排入雨水管口16;雨水径流结束后,通过发电感知系统3控制弃流室9中自动球阀10打开,弃流系统上升带动堵塞塞11打开,从而把储存的雨水排放。
57.本发明的具有弃流和虹吸延时排放功能的雨水口系统的运行方法如下:在旱天时,装置处于第一状态初始形态下(如图1所示),转动汇水板4上端为开口状态,弃流室9内无水,位于最高点,堵塞塞11位于最高点,泄水口15未被堵塞塞11堵住。
58.在雨天时,雨水经雨水篦子1进入截污挂篮2,截污挂篮2通过底部排水孔口23向下排水,同时带动转动叶片32转动,由发电感知模块33进行发电储存和感应,雨水继续向下进入弃流室9,进入水量达到弃流室9设计容积阈值时,弃流室9下沉到最低点,重力通过连接线7带动转动汇水板4上端完全闭合,同时压缩弹簧5,同时泄水口15被堵塞塞11堵住。
59.进入第二状态(如图2所示),中后期径流雨水在经过雨水篦子1和截污挂篮2后,在转动汇水板4的作用下直接进入储水室13,当雨水每达到虹吸弯头高度时,虹吸排水管14进口以上雨水通过虹吸排水管14排放。发电感知模块33在感知雨水停止流入20min后控制自动球阀10打开,弃流室9中雨水排出,同时整个弃流系统通过弹簧5的弹力带动恢复到第一
状态初始形态下,带动堵塞塞11打开,虹吸排水管14进口以下雨水通过泄水口15排放,发电感知模块33在感知雨水停止流入30min后控制自动球阀10关闭。
60.本优选实施例中,截污挂篮2和弃流系统都可以提出雨水口进行清理,防止长期由雨水径流带入的杂物和泥沙进入到管道系统中,对管道系统产生堵塞。
61.本优选实施例中,发电感知系统3也可以设计传输模块,监测雨水口径流情况。
62.本优选实施例中,可根据实际情况设计虹吸排水系统,虹吸排水管14弯头高度决定储水室13中雨水的储蓄量,虹吸排水管14管口距储水室13底部距离决定雨后排水量的大小。在内涝风险较低点位和初期径流污染较高点位设置此雨水口,内涝风险较高点位设置传统直排雨水口,可大大降低城市雨水系统高负荷运行状态,解决初期径流雨水污染的问题。
63.本优选实施例中,雨水篦子1为铸铁件,截污挂篮2、过滤板21与弃流室9均采用pp塑料,转动汇水板4、连接杆12、传动轴31、转动叶片32与导流板34均采用工程塑料,三棱柱42采用混凝土材质,弹簧5、转轴6、连接线7与滑轨92均采用不锈钢材质,堵塞塞11采用橡胶材质,虹吸排水管114、雨水管口16与污水管口17均采用pvc材质,雨水井18为钢筋混凝土材质。
64.最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。