申请日20200507
公开(公告)日20200814
IPC分类号E03F5/10; E03F5/02
摘要
本发明提供了一种防污水溢流式截流井及其控制方法，包括合流井室和污水井室。合流井室的连通有合流进水管和合流出水管，合流井室的内部设置有堰板伸缩结构，堰板伸缩结构用于控制合流进水管和合流出水管的连通状态。污水井室通过过水圆孔与合流井室连通，污水井室通过污水出水管将污水排出，污水井室内设置有闸门伸缩结构，闸门伸缩结构位于过水圆孔处用于控制过水圆孔的连通状态。利用雨量计实时监测降雨数据，结合检查井内设置的液位仪、流量仪数据，通过控制模块智能控制堰板、闸门启闭度，调整管道水流状态，实现多种工况下的排水需求，同时可调蓄储存排水，最大程度截流污水，防止截污干管中污水通过截流井溢流，提高排入河湖水系水质。
权利要求书
1.一种防污水溢流式截流井，其特征在于，包括合流井室和污水井室;
所述合流井室的两侧分别连通有合流进水管和合流出水管，所述合流井室的内部设置有堰板伸缩结构，所述堰板伸缩结构用于控制合流进水管和合流出水管的连通状态;
污水井室通过过水圆孔与合流井室连通，污水井室通过污水出水管将污水排出，污水井室内设置有闸门伸缩结构，所述闸门伸缩结构位于过水圆孔处用于控制过水圆孔的连通状态。
2.根据权利要求1所述的防污水溢流式截流井，其特征在于，
所述自动伸缩堰板包括2部第一可浸水式电机、4块内嵌式可伸缩堰板、导轨凹槽及2根螺纹伸缩杆;
所述2部第一可浸水式电机位于可伸缩堰板的上部与合流井室的内壁固定设置，所述2根螺纹伸缩杆底端与4块内嵌式可伸缩堰板顶端固定，2部可浸水式电机分别与2根螺纹伸缩杆任意位置通过齿轮咬合螺纹连接，导轨凹槽位于合流井室内壁的两侧，4块内嵌式可伸缩堰板与所述导轨凹槽滑移连接;
所述2部第一可浸水式电机通过齿轮咬合螺纹伸缩杆表面螺纹，用于控制螺纹伸缩杆上下移动，进而带动可伸缩堰板位于导轨凹槽内进行滑移实现4块内嵌式可伸缩堰板的伸缩。
3.根据权利要求1所述的防污水溢流式截流井，其特征在于，
所述合流井室通过检查井筒与地面连通，在检查井筒的上部设置有检查井盖。
4.根据权利要求1所述的防污水溢流式截流井，其特征在于，
所述闸门伸缩结构包括1块矩形闸板、1部第二可浸水式电机、导轨及1根螺纹伸缩杆;
所述1部第二可浸水式电机位于过水圆孔的上部与污水井室的内壁固定设置，所述1部第二可浸水式电机与所述1根螺纹伸缩杆任意位置通过齿轮咬合螺纹连接，所述1根螺纹伸缩杆的下部与所述1块矩形闸板顶部中心固定，所述导轨位于过水圆孔的两侧与污水井室的内壁固定设置，所述1块矩形闸板与所述导轨滑移连接;
所述1部第二可浸水式电机通过齿轮咬合螺纹伸缩杆表面螺纹，用于控制螺纹伸缩杆上下移动，进而带动矩形闸板进行竖直方向上的位移控制过水圆孔的连通状态。
5.根据权利要求1所述的防污水溢流式截流井，其特征在于，
所述污水井室通过检查井筒与地面连通，在检查井筒的上部设置有检查井盖。
6.根据权利要求2所述的防污水溢流式截流井，其特征在于，
所述4块内嵌式可伸缩堰板构成自动伸缩堰板，所述自动伸缩堰板的最长伸长度为h，最短缩短度为h/4。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的防污水溢流式截流井，其特征在于，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括检测装置和控制装置;
所述检测装置包括雨量计、液位仪1、液位仪2、液位仪3以及流量仪;
所述雨量计设置于检查井附近的地表处，用于实时检测下雨量并输出雨量数据;
所述液位仪1设置于合流井室内靠近合流进水管的位置处，用于检测合流进水管处的液位并输出进水液位数据;
所述液位仪2设置于合流井室内靠近合流出水管的位置处，用于检测合流出水管处的液位并输出出水液位数据;
所述液位仪3设置于污水井室内靠近过水圆孔的位置处，用于检测过水圆孔处的液位并输出污水液位数据;
所述流量仪设置于合流井室内合流进水管正上方位置处，用于检测合流进水管流量并输出流量数据;
所述控制装置分别与液位仪1、液位仪2、液位仪3、流量仪、第一可浸水式电机、第二可浸水式电机连接。
8.根据权利要求7所述的防污水溢流式截流井，其特征在于，
所述控制装置为处理器、单片机、FPGA以及控制器中的任意一种或多种。
9.一种防污水溢流式截流井的控制方法，包括上述权利要求7所述的防污水溢流式截流井，其特征在于，还包括以下步骤：
控制装置接收雨量数据数据后;
判断雨量数据为未降雨状态时，控制装置控制伸缩闸门上升，使过水圆孔处于连通状态，控制装置接收出水液位数据并判断出水管处存在液位高度时，控制装置控制自动伸缩堰板至h长度;
判断雨量数据为初期降雨状态，控制装置控制伸缩闸门上升，使过水圆孔处于连通状态，控制装置控制自动伸缩堰板至h长度，并且在进水液位数据和污水液位数据相同时控制伸缩闸门下降，使过水圆孔处于封闭状态;
判断雨量数据为中期降雨状态，进水液位数据和出水液位数据分别高于合流进水管和合流出水管的管顶时，控制装置控制自动伸缩堰板至h/4长度，并且在进水液位数据和污水液位数据相同时控制伸缩闸门下降，使过水圆孔处于封闭状态;
判断雨量数据为后期降雨状态，控制装置控制伸缩闸门上升，使过水圆孔处于连通状态，控制装置控制自动伸缩堰板至h长度，并且在进水液位数据和污水液位数据相同时控制伸缩闸门下降，使过水圆孔处于封闭状态。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，
所述雨量计输出的雨水数据为包括雨量和时间的函数;
当雨量为0时，控制装置判断为未降雨状态;
当雨量开始大于第一预设值时，控制装置判断为初期降雨状态;
当雨量开始大于第二预设值且大于第一时间后，控制装置判断为中期降雨状态;
当雨量开始小于第一预设值，控制装置判断为后期降雨状态。
说明书
防污水溢流式截流井及其控制方法
技术领域
本发明涉及市政排水安全技术领域，特别涉及一种防污水溢流式截流井及其控制方法。
背景技术
近年来，我国大部分城市单场降雨强度增强，年降雨量也有所增长，内涝灾害频发，2019年中国气象局气候变化中心发布《中国气候变化蓝皮书(2019)》，指出中国极端天气气候事件趋多趋强，气候风险水平呈上升趋势，中国平均年降水量呈微弱的增加趋势，且年代际变化特征明显。
目前国内大部分老城区(老县城)采用截流式合流制排水体制，在街道管渠中合流的生活污水、工业废水和雨水，一起排向沿河的截流干管，在晴天时截流干管将合流的水体全部输送到污水处理厂，雨天时混合水量超过设计截流倍数时，其超出部分通过溢流井泄入水体。这种排水体制在平均年降水量增加、单场降雨强度增强趋势下凸显出很大的环境弊端，容易出现污水溢流入至河道的问题。
发明内容
本发明提供一种防污水溢流式截流井，可调蓄储存排水，最大程度截流污水，防止截流干管中污水通过截流井溢流，提高排入河湖水系水质。
一种防污水溢流式截流井，包括合流井室和污水井室;
所述合流井室的两侧分别连通有合流进水管和合流出水管，所述合流井室的内部设置有堰板伸缩结构，所述堰板伸缩结构用于控制合流进水管和合流出水管的连通状态;
污水井室通过过水圆孔与合流井室连通，污水井室通过污水出水管将污水排出，污水井室内设置有闸门伸缩结构，所述闸门伸缩结构位于过水圆孔处用于控制过水圆孔的连通状态。
进一步的，所述自动伸缩堰板包括2部第一可浸水式电机、4块内嵌式可伸缩堰板、导轨凹槽及2根螺纹伸缩杆;
所述2部第一可浸水式电机位于可伸缩堰板的上部与合流井室的内壁固定设置，所述2根螺纹伸缩杆底端与4块内嵌式可伸缩堰板顶端固定，2部可浸水式电机分别与2根螺纹伸缩杆任意位置通过齿轮咬合螺纹连接，导轨凹槽位于合流井室内壁的两侧，4块内嵌式可伸缩堰板与所述导轨凹槽滑移连接;
所述2部第一可浸水式电机通过齿轮咬合螺纹伸缩杆表面螺纹，用于控制螺纹伸缩杆上下移动，进而带动可伸缩堰板位于导轨凹槽内进行滑移实现4块内嵌式可伸缩堰板的伸缩。
进一步的，所述合流井室通过检查井筒与地面连通，在检查井筒的上部设置有检查井盖。
进一步的，所述闸门伸缩结构包括1块矩形闸板、1部第二可浸水式电机、导轨及1根螺纹伸缩杆;
所述1部第二可浸水式电机位于过水圆孔的上部与污水井室的内壁固定设置，所述1部第二可浸水式电机与所述1根螺纹伸缩杆任意位置通过齿轮咬合螺纹连接，所述1根螺纹伸缩杆的下部与所述1块矩形闸板固定，所述导轨位于过水圆孔的两侧与污水井室的内壁固定设置，所述1块矩形闸板与所述导轨滑移连接;
所述1部第二可浸水式电机通过齿轮咬合螺纹伸缩杆表面螺纹，用于控制螺纹伸缩杆上下移动，进而带动矩形闸板进行竖直方向上的位移控制过水圆孔的连通状态。
进一步的，所述污水井室通过检查井筒与地面连通，在检查井筒的上部设置有检查井盖。
进一步的，所述4块内嵌式可伸缩堰板构成自动伸缩堰板，所述自动伸缩堰板的最长伸长度为h，最短缩短度为h/4。
进一步的，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括检测装置和控制装置;
所述检测装置包括雨量计、液位仪1、液位仪2、液位仪3以及流量仪;
所述雨量计设置于检查井附近的地表处，用于实时检测下雨量并输出雨量数据;
所述液位仪1设置于合流井室内靠近合流进水管的位置处，用于检测合流进水管处的液位并输出进水液位数据;
所述液位仪2设置于合流井室内靠近合流出水管的位置处，用于检测合流出水管处的液位并输出出水液位数据;
所述液位仪3设置于污水井室内靠近过水圆孔的位置处，用于检测过水圆孔处的液位并输出污水液位数据;
所述流量仪设置于合流井室内合流进水管正上方位置处，用于检测合流进水管流量并输出流量数据;
所述控制装置分别与液位仪1、液位仪2、液位仪3、流量仪、第一可浸水式电机、第二可浸水式电机连接。
进一步的，所述控制装置为处理器、单片机、FPGA以及控制器中的任意一种或多种。
一种防污水溢流式截流井的控制方法，包括上述的防污水溢流式截流井，还包括以下步骤：
控制装置接收雨量、流量数据后;
判断雨量、流量数据为未降雨或者初期降雨状态时，控制装置控制伸缩闸门上升，使过水圆孔处于连通状态，控制装置接收出水液位数据并判断出水管处存在液位高度时，控制装置控制自动伸缩堰板升高，直至出水管处检测不到液位高度或自动伸缩堰板至h长度;
判断雨量数据为初期降雨结束或者中期降雨状态或者峰值降雨时，控制装置控制自动伸缩堰板至h/4长度，在进水液位数据和污水液位数据相同时控制伸缩闸门下降，使过水圆孔处于封闭状态;
判断雨量数据为后期降雨状态，控制装置控制伸缩闸门上升，使过水圆孔处于连通状态，控制装置控制自动伸缩堰板至h长度，并且在进水液位数据和污水液位数据相同时控制伸缩闸门下降，使过水圆孔处于封闭状态。
进一步的，所述雨量计输出的雨水数据为包括雨量和时间的函数;
当雨量为0时，控制装置判断为未降雨状态;
当雨量开始大于第一预设值时，控制装置判断为初期降雨状态;
当雨量开始大于第二预设值且大于第一时间后，控制装置判断为中期降雨状态;
当雨量开始小于第一预设值时，控制装置判断为后期降雨状态。
进一步的，所述流量计输出的雨水数据为包括流量和时间的函数;
当流量小于等于第一预设值时，控制装置判断为未降雨状态;
当雨量计有雨水数据输出，且流量大于第一预设值时，控制装置判断为初期降雨状态;
当雨量计有雨水数据输出，且流量大于第二预设值时，控制装置判断为初期降雨结束状态;
当流量等于第三预设值时，控制装置判断为峰值降雨状态。（发明人郭福龙;王豪勇;范翔;冯雨芹;刘丽倩;郭芸珲）
