提高城市防澇標準和控制水污染的方法及設備的制作方法
【專利摘要】本發明提出一種提高城市防澇標準和控制水污染的方法，其在流域內主河道方向地面以下至少30m設置深層隧道系統，多個連接豎井分布于主體隧道上方，連接豎井的下端與主體隧道連接通，上端通過控制閥與城市淺層截污管道連接，排水泵站設于近主體隧道和城市下游水道以及城市排污水道旁，排空泵組通過管道將主體隧道與城市排污水道連通，排洪泵組通過管道將主體隧道與城市下游水道連通，利用降雨量的大小時空分布，并通過對深層隧道系統的調度運行，在大降雨量時主體隧道作為行洪通道提高流域防澇標準，在小雨量時主體隧道作為合流污水調蓄池發揮控制水污染的作用，本發明將排水主體隧道建設在地下深層空間，避免地面設施建設導致的房屋拆遷，降低投資。
【專利說明】提高城市防澇標準和控制水污染的方法及設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及城市內澇防治和水污染控制的方法，特別是涉及一種既能提高防澇標準、又能有效控制水污染的方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市的擴張和建設密度的加大,地面硬化率愈來愈高,原有的水庫、山體、湖泊、魚塘逐漸被侵占，河涌斷面越來越窄，城市的地表儲水、排水和自然凈化能力大大減弱，加上城市熱島效應導致極端天氣頻發，城市水浸和內澇嚴重威脅著城市居民的生命財產安全，內澇問題已成為城市治水難題。 [0003]極高的人口密度和城市建設密度使得城市面源污染負荷迅速加大，降雨期間，地表徑流初雨污染和合流制地區的溢流污染(CSO)日益嚴重，是城市水體污染的重要來源之
[0004]拓寬河道、建設大型排水渠道能提高城市排澇的標準，新增建設城市初雨和合流污水調蓄池是有效的水污染控制方法，但都會涉及大量的房屋拆遷和地下管線遷移，投資巨大。建筑密集和地下管線的復雜擁擠使得通過建設淺層地下排水管道來提高城市排水標準和完善截污系統變得異常困難。
【發明內容】
[0005]本發明的主要目的是提供一種既可提高城市防澇標準又能有效控制水污染的方法及設備，其一方面可克服現有排水系統建設中需要大量房屋拆遷的缺點，另一方面克服現有排水設施功能單一化的缺點。
[0006]本發明目的通過如下技術方案實現:
提高城市防澇標準和控制水污染的設備，包括:
建立城市深層隧道系統，深層隧道系統包括主體隧道、連接豎井和排水泵站，排水泵站設有排空泵組和排洪泵組，主體隧道水平設置于城市地面以下至少30m，多個連接豎井分布于主體隧道上方，連接豎井的下端與主體隧道連接通，連接豎井的上端通過控制閥與城市淺層截污管道連接，排水泵站設于近主體隧道和城市下游水道以及城市排污水道旁，排空泵組通過管道將主體隧道與城市排污水道連通，排洪泵組通過管道將主體隧道與城市下游水道連通。
[0007]采用上述設備提高城市防澇標準和控制水污染的方法:
在降雨量小時，開啟連接豎井控制閥，超過淺層截污管道能力的合流污水通過連接豎井進入主體隧道進行調蓄，在雨后開啟排空泵組，將調蓄到主體隧道的合流污水通過城市下游水道輸送到下游污水處理廠處理。
[0008]在降雨量大到超過了流域主河道的排澇標準時，同時開啟連接豎井控制閥和排洪泵組，洪水從淺層截污管道通過連接豎井進入主體隧道并由排洪泵組排出到下游水道，主體隧道作為分洪通道。[0009]與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的進步:
本發明將地下深層隧道用于排水工程，一方面，利用降雨量大小的變化特點，并通過對深層隧道的調度運行，使隧道在降雨量大的時候作為分洪通道排洪提高防澇標準，在降雨量小的時候作為合流污水調蓄池，控制水污染，使一條隧道設施利用降雨的時差分布兼具兩種功能，避免了重復投資。另一方面，將排水隧道建設在地下深層空間，除了連接豎井占據較少的用地外，沒有其他地面設施，避免了房屋拆遷。在流域內現有淺層河道排洪不及，存在內澇風險時，本發明將隧道作為流域的分洪通道，有效防止內澇發生，可以有效提高流域的防?勞標準。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的提高城市防澇標準和控制水污染的設備示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合實例計算對本發明作進一步說明。
[0012]實施例1
廣州某流域，流域范圍12.47平方公里，流域主河道4.51公里，上游2.62公里覆蓋為暗渠，下游1.89公里為明涌，自北向南匯入珠江。流域內為合流制排水體制，流域內沿線合流管渠匯入主河道，雨季通過合流管渠和主河道排澇；主河道沿線設有截污管道，在合流管渠出口設有截污設施。經計算:現有主河道水利防澇標準為11年一遇，沿線合流管渠市政排水標準為3年一遇，流域內主要排水管道為0.5^1年一遇，主河道沿線截污管道截流倍數為1.0。沿線5個主要合流渠箱年溢流次數分別為68次、32次、22次、37次、43次，溢流污染約220噸COD/年。
[0013]參考圖1，采用本發明在下游河道方向自北向南地面以下30m設置I條內徑為5.3米的深層主體隧道2，沿主體隧道2上方設置四座連接豎井3，連接豎井3的下端與主體隧道2連接通，連接豎井3的上端通過控制閥11與城市淺層截污管道I連接，四座連接豎井3的最大入流量分別為31m3/s、4.8 m3/s、4.8 m3/s、23 m3/s,隧道系統調蓄能力為6.3萬立方米。
[0014]主體隧道2近末端設置一座泵站5，泵站5設有與主體隧道2連通的排水豎井4、排空泵組7和排洪泵組6，排空泵組7通過安裝于排水豎井4內的排空管道71與主體隧道2連通，排空泵組7的出水口近城市排污水道8上方，排空泵組7能力為0.89 m3 /s ;排洪泵組6通過安裝于排水豎井4內的排洪管道61與主體隧道2連通，排洪泵組6的出水口近城市下游河道9上方，排洪泵組6能力為48 m3/S。
[0015]采用上述設備控制水污染的方法，在降雨量小時，開啟連接豎井3上的控制閥11，超過淺層截污管道I能力的合流污水通過連接豎井3進入深層隧道的主體隧道2進行調蓄，在雨后開啟排空泵組7，將調蓄到主體隧道2的合流污水通過城市排污水道8輸送到下游污水處理廠處理。 [0016]采用上述設備提高城市防澇標準的方法，在降雨量大到超過了流域主河道的排澇標準時，同時開啟連接豎井3上的控制閥11和排洪泵組6，洪水從淺層截污管道I通過連接豎井3進入深層隧道的主體隧道2并被排洪泵組6排出到下游水道9，主體隧道2作為分洪通道。
[0017]經計算:主河道流域防澇標準提高到40年一遇，沿線合流管渠市政排水標準為10年一遇，流域內主要排水管道為5年一遇；根據2006年?2012年共7年的降雨資料進行計算，沿線5個主要合流渠箱年溢流次數大幅減少，分別為9次、6次、4次、3次、7次，削減溢流污染70%，減少溢流污染物約154噸COD/年。
[0018]實施例2
本實施例是實施例1的另一設計方案，采用本發明在下游河道方向自北向南地面以下30m設置I條內徑為7.7米的深層主體隧道2，沿線設置四座連接豎井3，四座連接豎井3的最大入流量分別為41 m3 /s>5.2 m3 /s>5.3 m3/s、26 m3/s,隧道系統調蓄能力為10.6萬立方米。
[0019]主體隧道2近末端設置一座泵站5，泵站5設有與主體隧道2連通的排水豎井4、排空泵組7和排洪泵組6，排空泵組7通過安裝于排水豎井4內的排空管道71與主體隧道2連通，排空泵組7的出水口近城市排污水道8上方，排空泵組7能力為1.7 m3/s ;排洪泵組6通過安裝于排水豎井4內的排洪管道61與主體隧道2連通，排洪泵組6的出水口近城市下游河道9上方，排洪泵組6能力55 m3/S。
[0020]采用上述設備控制水污染的方法，在降雨量小時，開啟連接豎井3上的控制閥11，超過淺層截污管道I能力的合流污水通過連接豎井3進入深層隧道的主體隧道2進行調蓄，在雨后開啟排空泵組7，將調蓄到主體隧道2的合流污水通過城市排污水道8輸送到下游污水處理廠處理。
[0021]采用上述設備提高城市防澇標準的方法，在降雨量大到超過了流域主河道的排澇標準時，同時開啟連接豎井3上的控制閥11和排洪泵組6，洪水從淺層截污管道I通過連接豎井3進入深層隧道的主體隧道2并被排洪泵組6排出到下游水道9，主體隧道2作為分洪通道。
[0022]經計算:主河道流域防澇標準提高到50年一遇，沿線合流管渠市政排水標準為20年一遇，流域內主要排水管道為10年一遇；根據2006年?2012年共7年的降雨資料進行計算，沿線5個主要合流渠箱年溢流次數大幅減少，分別為7次、5次、3次、2次、6次，削減溢流污染89%，減少溢流污染物約195噸COD/年。
[0023]實施例3
本實施例是實施例2的另一設計方案，采用本發明在下游河道方向自北向南地面以下30m設置I條內徑為7.7米的深層主體隧道，沿線設置四座連接豎井3，四座連接豎井3的最大入流量分別為23 m3/s>4.8 m3/s>4.8 m3/s>23 m3/s,隧道系統調蓄能力為10.6萬立方米，排空泵組能力1.7 m3/s,排洪泵組能力48 m3/s。
[0024]采用上述設備控制水污染的方法，在降雨量小時，開啟連接豎井3上的控制閥11，超過淺層截污管道I能力的合流污水通過連接豎井3進入深層隧道的主體隧道2進行調蓄，在雨后開啟排空泵組7，將調蓄到主體隧道2的合流污水通過城市排污水道8輸送到下游污水處理廠處理。
[0025]采用上述設備提高城市防澇標準的方法，在降雨量大到超過了流域主河道的排澇標準時，同時開啟連接豎井3上的控制閥11和排洪泵組6，洪水從淺層截污管道I通過連接豎井3進入深層隧道的主體隧道2并被排洪泵組6排出到下游水道9，主體隧道2作為分洪通道。
[0026]經計算:主河道流域防澇標準提高到40年一遇，沿線合流管渠市政排水標準為10年一遇，流域內主要排水管道為5年一遇；根據2006年?2012年共7年的降雨資料進行計算，沿線5個主要合流渠箱年溢流次數大幅減少，分別為7次、5次、3次、2次、6次，削減溢流污染86%，減少溢流污染物約189噸COD/年。
[0027]上述僅為本發明的幾個【具體實施方式】，由于流域面積不同、河涌排澇能力不同、流域內排水設施不同，存在的水澇風險和污染問題也不同，流域內建設條件因素也是影響深層隧道的計算，因此在不違背本發明實質和所附權利要求范圍的前提下，可以對本發明的一些參數進行適當調整，以適應具體的情況。但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護范圍的行為。
【權利要求】
1.提高城市防澇標準和控制水污染的設備，其特征在于: 建立城市深層隧道系統，深層隧道系統包括主體隧道、連接豎井和排水泵站，排水泵站設有排空泵組和排洪泵組，主體隧道水平設置于城市地面以下至少30m，多個連接豎井分布于主體隧道上方，連接豎井的下端與主體隧道連接通，連接豎井的上端通過控制閥與城市淺層截污管道連接，排水泵站設于近主體隧道和城市下游水道以及城市排污水道旁，排空泵組通過管道將主體隧道與城市排污水道連通，排洪泵組通過管道將主體隧道與城市下游水道連通。
2.城市控制水污染的方法，其特征在于: 采用如權利要求1所述的設備，在降雨量小時，開啟連接豎井控制閥，超過淺層截污管道能力的合流污水通過連接豎井進入主體隧道進行調蓄，在雨后開啟排空泵組，將調蓄到主體隧道的合流污水輸通過城市下游水道送到下游污水處理廠處理。
3.提高城市防澇標準的方法，其特征在于: 采用如權利要求1所述的設備，降雨量大到超過了流域主河道的排澇標準時，同時開啟連接豎井控制閥和排洪泵組，洪水從淺層截污管道通過連接豎井進入深層隧道的主體隧道并由排洪泵組排出到下游水道，主體隧道作為分洪通道。
【文檔編號】E03F1/00GK103669547SQ201310575490
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】隋軍, 汪傳新, 牛櫻, 陳貽龍, 王廣華, 周建華, 李文濤 申請人:廣州市市政工程設計研究院