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雨水收集池怎么設計

日期:2020-03-25/ 人氣:

雨水收集池是雨洪利用系統中收集的終點,處理系統的起點,是一個承上啟下的重要環節。從目前國內對整個雨洪利用系統的研究來看,這部分的設計和措施還不完善和成熟。在大多數雨水利用項目中,收集池的位置、大小、結構和運行管理問題是影響系統工作的重要因素。

一、雨水收集池的主要功能
本項目中設置雨水收集池的主要目的是:
(1)雨水收集和存儲。由于雨水的收集和使用總是不同步的,所以雨水收集池用于平衡雨水收集量和使用量。
(2)初期雨水棄流。初期雨水(前3~5mm或前幾分鐘)的污染物含量很高,在整個降雨帶來的雨水污染物總量中占有很大比例,如果將這部分雨水排除,就可以大幅度減輕處理設備的負擔甚至可不對后續雨水做處理而直接回用。因為初期棄流相當于收集開始的一個過濾器,所以我們在本次設計中決定將初期雨水的棄流設施集成在雨水收集池中。
(3)雨水原水供水。在本項目中,雨水靠自流處理回用是不可能的,必須有雨水泵送系統,為了減少機房數量,雨水收集池和處理機房分開建設,因此將雨水供水泵也集成在雨水收集池中。
二、雨水收集池的設計控制參數選擇
雨水收集池的某些設計控制參數對池體結構設計有重大影響,必須首先確定。這些參數不同于基本設計參數,需要根據具體情況通過計算和分析來確定。
2.1雨水收集池和棄流池容積
盡管理輪上有最大可能降雨量的說法,但在工程建設中不能利用這個數據確定雨水收集池的容積,以免造成浪費。一般來講,應按某個重現期的降雨量來計算雨水收集池的容積,沒有必要選擇過高的重現期。本項目中心場地區域采用5a重現期降雨強度收集雨水,其他區域采用2a重現期收集雨水。5a重現期的情況下,24h最大連續降雨為144mm2a重現期的情況下,24h最大連續降雨為86mm除去4mm的初期雨量,雨水收集量應分別按140mm82mm計算。各區域雨水收集池和棄流池容積見表1

2.2雨水供水泵選型和集水坑設計
雨水收集池內雨水供水泵選型主要受雨水回用系統的影響,和雨水收集池容積等因素關系不大。本工程選用了2套40m³/h的雨水處理系統,合計處理能力為80m³/h,所以選取2h的雨水處理量作為雨水供水泵的公司量。雨水供水泵采用11備。
雨水供水泵設置于雨水收集池內的集水坑,集水坑的容積過大而收集雨量少的時候,由于水位很低使該系統無法啟動,另一方面也不能太小,必須能夠容納水泵的布置并留有操作空間,而且容積太小會造成在降雨時間長但降雨量較小時,水泵啟動頻繁。本工程選用每個收集池負擔的流域面積內1mm降雨的徑流量作為集水坑的容積V1,具體見圖1,采用下式計算。

經過計算復核,這個容積大于雨水供水泵的5min流量。集水坑還需要一定的深度,受潛水泵吸水高度的影響,取500mm為不可泵送的水深,取不可泵送水量占集水坑容積的30%,可得集水坑深度為1600mm(見圖1)。

2.3雨水收集池池底設計
為了便于池底的清潔和防止沉淀物淤積,雨水收集池的池底應有一定的坡度,但如果按自潔坡度設計顯然是不現實的。坡度的設計非常關鍵,由于沒有現成的依據,經過分析和研究,決定按以下方法確定。
根據文獻1中的數據,可回收降雨的平均每場降雨為16.73mm,則平均每場可回收降雨為12.73mm。把此部分降雨量定位最常用的收集容積,這個容積應該正好填滿有坡度的池底(包括V1)把坡度池底區域的容積定位V2(見圖1)則;

在確定平面面積和保證低坡不小于10%的情況下,可以通過計算來確定池底的坡度。
2.4標高控制
雨水收集池必須設置溢流管,溢流管直徑大于或等于進水管直徑,其管內底的標高應高于水池內最高儲水位100mm,這些都是常規做法。本工程的雨水收集池與普通水池不同之處在于溢流管和雨水進水管的管徑都非常大,一般在900mm1000mm,這樣打的管徑對池體結構會產生相當大的影響。因為雨水管依靠重力排水,所以雨水收集管和溢流管的埋深都是受控的。
整個雨水收集池各個部分的標高都受限于雨水收集管和溢流管的標高。在這個有限的高差范圍內,必須實現初期雨水棄流、初期棄流和收集流的隔斷、溢流水位控制等。為了方便幾個雨水收集池統一結構形式和尺寸,本工程中對B/C/D/E/F幾個雨水收集池的標高控制統一為雨水收集管道和溢流管道內底高差,即2 450mm(見圖2

2.5棄流池和閥門井布置
為了盡量減少室外埋地構筑物的數量,降低系統的復雜程度,本項目將雨水棄流池和閥門井與雨水收集池設計成一個整體,依靠雨水收集池內部的分隔實現不同的功能空間,保持整個構筑物外形上的規則和整齊。同時,將棄流池和雨水收集池的集水坑布置在對角位置的閥門井下方(見圖3),由于棄流池頂板與雨水收集池頂板有高差,這種布置方式有利于水池內部的通風。


2.6池體開洞要考慮的問題
當降雨累積達到水池溢流水位時,為避免閥門井被灌水,將雨水收集池上需要開的洞都集中在雨水收集池的溢流水位之上(見圖4)其中控制線路的穿孔盡量靠近水池或檢查井的頂板,都采用防水套管,且盡量保證所有的套管和孔洞不會與水直接接觸。


三、雨水收集池細部設計要點
3.1沖洗系統
為了防止沉淀物在水池內聚集,設計了沖洗系統。該系統是一個從潛水泵出水管連出的管道系,靠近水池底部沿著周邊呈環形布置,在管道上等距離分布著具有導向水流作用的噴水口。這些噴水口與水平呈45°夾角,既可以沖刷池底,也可以對水池水進行擾動,使其產生環形的流動,擴大攪動的范圍。棄流池內和分割頂板上也設置有這套系統。
3.2格柵系統
雨水中可能存在很多漂浮物和大型顆粒物,為了防止這些雜物進入水池內部,在棄流池和雨水收集池的入口處都設置了格柵(見圖5)


雨水先進入設置在雨水收集管口下的第一級格柵(粗格柵),孔徑為10mm,設置在入口雨停計量裝置的上方,其高度高于二級格柵,防止水位升高時將粗格柵中的雜物沖出,第二級格柵(細格柵)設置在雨水收集池的入口處,孔徑為3~5mm,主要目的是防止大顆粒懸浮物進入雨水收集池。
收集的雨水經過這兩級格柵系統,基本上能夠過濾掉雨水中大顆粒懸浮物。為了方便清理和維護,一級格柵設計為一個方形的籃子,垂直對這一組地面檢修改版,當格柵需要清理時,可以打開蓋板,將格柵籃吊出地面清理,二級格柵垂直安裝,位于棄流池分割頂板之上,并且向棄流池內部以一定角度凸出,這樣就保證了懸浮物不會懸掛在格柵上而是沉積到分割頂板上,可通過人工進入棄流池內部進行清理。

3.3液位控制儀表
本工程設置了多套液位控制儀表以實現自動監測,為了防止雨水中的污染物影響檢測效果,這些液位控制儀表采用壓力傳感器。
在棄流池和雨水收集池的液位控制中,采用超聲波液位控制器,其中棄流池采用三位控制,雨水收集池采用四位控制。在入口雨量計停裝置中,采用電子液位計,只控制最低水位。
3.4安全設施
由于雨水收集池全部為地下構筑物,深度較大,而且儲存了大量的水,為了方便維護管理,保證系統正常運行和操作人員安全,在細節上采取了許多安全措施。
(1)雨水收集池和棄流池的地坡較大,為了防止維護人員進入池內時滑到,跌入集水坑摔傷,在集水坑周邊高于地面150mm處設置了一圈沖洗管道,可以起到一些圍護和緩沖作用。 (2)考慮到液位計的玻璃管強度較低,容易被破壞泄露,而且在水池滿水時可能從頂部冒水,所以規定在貼臨室內房間建設時不準設置液位計。 (3)在較深的檢查井中間設置了檢修平臺,并將經常需要操作的閥門設置在人站在檢修平臺上容易操作的高度。
結語
雨水收集池的設計是雨水收集利用系統中比較關鍵的環節,由于缺乏成熟的參考資料和工程實例,我們在這部分設計中做了一些大膽的嘗試和創新。這些嘗試和創新是否符合實際需要,是否具有廣泛的推廣意義,還需要實踐檢驗。
盡管向大家展現的僅是這個特殊工程的特殊做法,但一些在設計和研究中總結的雨水收集池的設計原則是有一定通用性的,希望能為廣大的雨水利用設計、研究和實施者提供有益的參考。

 

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