2003年09月SHUILI XUEBAO第9期
文章编号：0559-9350 (2003) 09-0071-06
朱贵良，王浙彬，王炳飞，李发展
（华北水利水电学院信息工程系，河南郑州 450008）
高压油管
摘要：以开展城市雨水综合利用为目的，本文介绍了由雨水入水口截污套件、下渗型雨水管涵和用于雨水检查井的截污清污装置组成的一种新型城镇道路雨水截污下渗系统。对各组件的背景技术，实现原理与设计方案、功能与特点进行了分析和详细论述。组件1能够拦截直径≥2mm的异形固体污垢，改善雨水水质，预防因污垢沉淀造成的排水管道堵塞。组件2能够实现地下水源补给，提升排水管道泄流能力，减轻泄洪河道下游压力和实现废物利用。组件3能够实现雨水泄流过程中的第2次截污和大幅度提高雨水检查井的清污效率。该系统提倡配套使用，也可独立使用，广泛适用于城镇道路雨水排水管网的设计与改造。关键词：城市雨水；雨水利用；雨水截污；雨水下渗
中图分类号：X703.3 文献标识码：A
1 系统背景技术
1.1 雨水入水口截污套件背景技术我国城市道路雨水入水口的截污装置，采用的多为500mm×300mm 或750mm×500mm的标准铁箅。该标准中的单个无底入水槽的尺寸为200mm×25mm。由于标准中的铁箅入水槽尺寸过大，无论是雨水期还是非雨水期，各种小于该尺寸的杂物均容易通过入水槽进入雨水入水口，经雨水冲刷进入雨水窨井和雨水管涵。沉淀后的污垢会使管涵泄流面积减小，设计泄水能力下降，严重时可导致雨水管涵堵塞，甚至会造成个别路段大面积积水。混杂在雨水中的污垢不但严重影响雨水水质，加大雨水综合利用成本；而且还会增加清污次数，清污工作量和清污成本。清理出来的污垢所散发的臭味也会对城市空气造成严重污染。
1.2 下渗型雨水管涵背景技术城市雨水排放工程中采用的雨水排放管，一般为混凝土或钢筋混凝土预制构件。其内径在300～2400mm之间。按照GB11836-89（混凝土和钢筋混凝土排水管）标准进行生产制造。雨水排放工程中采用的雨水方涵为一方型通道，通道底部一般为水泥浆硬化结构，两侧为砌砖墙体，顶部为水泥预制盖板构件。标准件雨水管涵仅起到单一的泄流作用，没有考虑通过下渗结构对雨水资源的利用问题，与本实用新型相比，还存在泄流能力差、原材料消耗多、制作成本高与安装难度大等缺陷。
1.3 雨水检查井广口折叠式清污装置背景技术雨水检查井与污水检查井，俗称窨井，简称为雨水井或污
水井，是城市排水系统的一种基本设施。由于雨水井的结构与污水井的结构基本相同，因此本文中所涉及到的设计方案与设计及功能同样适用于污水检查井。雨、污水检查井除具有管道泄流和流量转输功能外，另外一项重要功能，就是用于检查排水管涵是否堵塞和清污。
目前各城市建设的雨、污水检查井，其基本构造包括出口、井室、流槽、上下游排水管和位于井壁一
收稿日期：2003-03-11
基金项目：河南省2002年重点科技攻关计划资助项目(022*******)
建筑机械化作者简介：朱贵良(1950-)，男，河南中牟人，副教授，主要研究方向为软件工程、雨水利用。
2003年09月SHUILI XUEBAO第9期
侧的踏梯。出口安有铸铁井盖及盖座，井盖的直径多为700mm。井室是井底到地面的通道。流槽位于井室底部，是井室内的主要构筑物。流槽底部用混凝土构制与上下游排水管的内径持平。踏梯固定于井壁一侧，为一铸钢件，以方便人员出入井室上下攀登。该种结构的缺陷是，当上下游排水管的水流速度低缓时或流入管道的固体比重过大时，都会沉淀于管道底部或流槽，久而久之，即会造成某一管段或流槽沉淀物过多，轻则导致管道泄流能力下降，重则会导致管道堵塞。如果是污水管道，会导致污水经污水检查井溢出路面，阻碍交通，污染环境。如果是雨水管，则会导致雨水入水口因泄流不畅
造成路面大面积积水，形成城市雨洪灾害。现在采用的雨、污水管道清污方式，效率极低，作业环境恶劣，劳动强度极大。贴于井壁一侧的固定式踏梯严重影响提吊井下污垢。井下和管涵中清理出来的污垢在道路两侧堆放时间过长，既造成空气污染，又影响市容环境。
2 雨水入水口截污套件
正比例应用题2.1 原理与设计新型雨水入水口截污套件由托架、截污铁箅、截污挂篮3个部分和相应配件组成。如图1、图2所示。该套件依据城市水利学和城市环境工程学的原理，解决背景技术存在问题的技术方案是：设计一种新型的雨水入水口截污铁箅、截污挂篮和托架匹配成套，用于拦截尺寸≥2mm以上的颗粒状或异形固体污垢。清污工人可在路面上很方便的打开截污铁箅，提出截污挂篮进行清污。从而达到高效截污与清污目的。雨水入水口截污套件的各部分结构设计是：(1)截污铁箅钻有多排倒锥形雨水径流排放孔，倒锥形孔的作用在于加大雨水排放流速及减缓对截污挂篮的冲击力，延长挂篮使用寿命。截污铁箅可拦截≥6mm以上的大径污垢。铁箅通过螺栓、螺母、连接孔与托架相连。铁箅一侧开有启闭孔，以方便打开铁箅进行清污。安装在启闭孔一侧的防盗锁，可以防止盗窃。防盗锁的钥匙孔内为一三棱形钥匙插销，以方便通用、开锁与闭锁。制作铁箅材料可选用扁豆形花纹钢板或铸铁件。(2)托架坐落在水泥台上，并与水泥台牢固地粘连在一起。托架上有上下两个台阶和两个与铁箅相连的连接环。托架上台阶用来放置截污铁箅，下台阶用来放置截污挂篮。托架为铸铁件。(3)截污挂篮为一上部平面面积与底部平面面积比为3∶2.5的开口式立体矩形筐，此比例的目的在与方便截污挂篮出入
雨水入水口。截污挂篮外侧面有多道加强筋，以提高截污挂篮承重强度。截污挂篮，四壁与底部开有泄流孔，可拦截颗粒≥2mm以上的固体污垢。截污挂篮底部盖有厚度适中的吸垢海绵，以缓冲水流及拦截更细小的污垢颗粒。挂篮的上部边缘是一环型卡槽，槽内镶嵌环状方棱型橡胶垫圈，以减缓水流冲击，延长挂篮使用寿命。挂篮纵向中部装有双向提柄，清污工人可以通过提柄将挂篮提出清污，省时省力，使用简单方便。截污挂篮可用硬PVC、不锈钢或其它材料制作。
图1 截污铁箅结构图2 截污挂篮结构
2.2 功能与特点该套件设计充分考虑了与国家相关标准的吻合性；截污与清污的功能性与实用性；制造、安装、维护与使用过程中的简易性。广泛适用于城市道路雨水入水口的截污与方便清污装置。能够100%拦截随雨水流入雨水入水口直径≥2mm以上的颗粒状固体污垢。可大幅度减少雨水窨井与雨水管涵的沉淀
2003年09月SHUILI XUEBAO第9期物，相对延长雨水管涵的泄流设计能力。减少雨水入水口及雨水窨井的清污次数，清污工作量、清污劳动强度及清污成本，为提高雨水水质及雨水综合利用打下良好基础。
城市环境设计该装置的主要特点是：（1）结构简单新颖、设计合理，其主要技术指标与参数计算严密，产品构件及配件符合国家相关标准。是雨水入水口截污与清污、提高雨水水质的实用性装置。（2）三大构件及配件取材容易、制造技术成熟、易于生产制造。（3）装配、维护与使用简单方便。（4）外观更加美观漂亮。
3 下渗型雨水管涵
3.1 原理与设计新型下渗型雨水管涵为一散体组装结构，分上、中、下3个部分。上部为半圆拱形高强度钢筋混凝土承压拱，中部为对称性高强度混凝土承重墙体和无砂大孔混凝土墙体，下部由波形污物隔断层和铺料层组成。如图3、图4所示。该装置依据水力学和混凝土结构力学的原理，解决背景技术
存在问题的技术方案是：(1)雨水管涵结构的上部为半圆拱形高强度钢筋混凝土结构，主要起承重承压作用。在标准件雨水管涵和实用新型雨水管涵泄流通道截面面积相同的前提下，其抗压强度和抗剪性能均优于标准件雨水管涵，超过国家相关标准技术指标。(2)雨水管涵结构的中部为雨水泄流通道，通道两侧结构为对称性高强度混凝土承重墙体和无砂大孔混凝土墙体组成。高强度混凝土承重墙体主要是在垂直方向起承重抗压作用。由于不需要加入钢筋，因此能够降低制作成本。无砂大孔混凝土墙体除承担附属承重抗压功能外，其主要功能是在泄流过程中实现雨水侧渗和透气。在雨水管涵满流时，可向外透出水中气体，具有提高管涵泄流和向两侧渗水的作用。(3)雨水管涵结构的下部由波形污物隔断层和铺料层组成。波形污物隔断层处于铺料层的上层，可用硬PVC或其它材料制作为波形构件。铺料层由透水层、缓冲层和渗水层组成。透水层由块径大小均匀的碎石铺就，也可使用经过简单加工块径大小均匀的碎石或废弃碎石、碎水泥块或碎砖块。从而实现废物利用，净化城市环境设计要求。缓冲层采用比透水层块径更细小的碎石或废弃碎石、碎水泥块、碎砖块进行铺设。其作用主要是缓流、向下透水和拦截颗粒更细小的污垢。渗水层采用大砂和细沙原料铺设，直接与土壤接触，其作用是减小水流对土壤的冲刷，向土壤层渗水和进一步过滤水中杂质。
图3 下渗型雨水管涵纵向墙体剖面图4 下渗型雨水管涵高强度混凝土墙体横剖面
3.2 功能与特点下渗型雨水管涵的主要功能是在满足管涵泄流基本需求的基础上，实现雨水下渗和侧渗，在雨水管涵满流时，向外透出水中气体。通过废弃碎石等辅料利用，达到节省原材料和净化城市环境作用。新型雨水管涵的主要优点是：(1)新型雨水管涵能够在雨水泄流过程中通过下渗，对地下水进行有效补给，既能加快雨水管涵上游雨水入水口的排水速度，又能减轻雨水管涵下游出水口及泄洪河道的泄洪压力。（2）能够对废弃碎石、碎水泥块或碎砖块实现废物利用，起到节省原材料和净化城市环境作用。（3）提高泄流能力，节省雨水管涵制作原材料。用制作标准件雨水管的材料制作新型雨水管涵，在高度和宽度
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相同的情况下，新型雨水管涵可比标准件雨水管提高泄流面积13.7%，比制作标准件雨水管可节省材
料18.1%。（4）新型雨水管涵结构简单新颖，设计合理，计算精确，方便施工，符合国家相关标准，适用范围广泛，可以替代GB 11836-89标准中内径为300～2400mm的所有雨水排放管。
下渗型雨水管涵泄流过程中的下渗与侧渗能力计算与评价，与入渗层的土壤类型（包括深层的变化）、夯实密度、下渗面大小；水流压力变化、过流能力大小、径流时间与距离远近等因素密切相关。是一个非常复杂的问题，需要进行大量的分析和实验，才能导出具有普遍适用意义的分析模型。该问题研究与进展，因篇幅所限，择文另述。
4 雨水检查井广口折叠式清污装置
4.1 原理与设计本实用新型装置的用途在于实现雨、污水管道截污和井下清污。采用的技术方案是：由沉淀池、广口折叠式清污袋（以下简称为清污袋）、贴壁式折叠踏梯、不锈钢弹簧卡槽和上下游排水管凹槽组成一个适用于雨水井的截污与清污系统。系统设计结构与构件如图5～图8所示。
图5 雨水检查井清污装置的结构
图6 雨水检查井清污袋主视图7 雨水检查井清污袋侧视
（1）沉淀池。在不改变流槽底部以上井室基本结构的基础上，沿流槽向下扩建一个容积为 1m3左右的沉淀池。沉淀池的作用是减缓来自上游排水管的流速，沉淀流体中的固体污垢，其次是与位于沉淀池中的清污袋作为沉淀污垢的容器。沉淀池四壁与底部为防渗混凝土结构。
（2）广口折叠式清污袋。清污袋是一具有一定抗拉强度、耐腐蚀、耐磨损的软体载污容器。是雨水
2003年09月SHUILI XUEBAO第9期检查井截污与清污的关键构件。使用时，将清污袋固定在上下游排水管端的凹槽和流槽上部四周，袋体放入沉淀池。当上游排水管来水时，挟携污垢的流体进入并沉淀于清污袋。当清污袋积满污垢时，通过清污袋上的起吊索吊到地面，倒入拉圾车，从而实现截污和清污目的。
清污袋主要由袋体、起吊索、上下游排水管端凹槽固定索、拉伸弹簧、提柄和与固定于流槽上部四周的不锈钢弹簧卡槽及相配套的不锈钢弹簧卡构成。
ttv清污袋分广口段、过渡段和折叠段三部分。广口段固定在流槽顶部四周和上下游排水管端的凹槽，主要用于截污。广口段的最上缘的环道内装有提吊索（绳）。两个提吊索（绳）的出口位于与管道纵向成90度夹角的位置，出口边缘装有不锈钢防摩卡环，以减少在提吊时环道出口与提吊索（绳）的摩擦力。固定索（带，绳）与缺口部分缝制在一起。用于将清污袋的缺口部分固定在上下游管端的凹槽。
过渡段用于连接广口段和折叠段，在提
能。过渡段为上径大下径小的倒圆台袋状
体，四周制有透水孔。用于连接广口段和折
叠段，在提吊过程中能使污垢顺利滑入折叠
段，并将污水透出。
折叠部分主要用于容纳污垢和提吊过
程中透水。折叠段为一夹层袋，直径应≤
680mm，夹层内装有与折叠段直径相当的不
锈钢伸拉弹簧，当向上提升时，弹簧拉长，
当将污垢倒出时，弹簧收缩，以收缩清污袋
袋体。折叠段底部内外装有用铆钉固定的圆
形不锈钢钢板，由于钢板具有一定重量，在
沉淀池满水时，可以保证将清污袋袋体沉入
沉淀池底部。钢板上钻有若干透水孔，钢板外侧中心部分装有活动提柄，以方便倒污，折叠段夹层袋外侧
装有若干对称的活动提柄，以方便人工井上提拉与倒出袋内污垢。
（3）贴壁折叠式踏梯。现有的雨、污水检查井室一侧一般都装有固定式踏梯。由于踏梯和井盖座的内径一侧垂直在同一平面，所以踏梯势必影响清污袋的向上提吊。解决这一问题的技术方案是：在垂直
井壁的外侧开一踏梯槽，用于安装踏梯。
踏梯为一折叠式结构，由踏架、固定架和拉杆组成。需要时可松开处于井盖座上的拉杆式提柄，放下踏梯，使所有踏梯处于一个与井壁垂直的平面，以方便人员上下井室。当提起提柄时，拉杆收缩，所有踏梯便紧贴在井壁上，从而使清污袋可以畅通无阻地从沉淀池提出井口。
（4）上下游排水管端凹槽。为方便将清污袋固定在上下游排水管端，在上下游排水管管端预制一深浅适度、槽宽等距的环型凹槽，环型凹槽的功能在于固定清污袋。
4.2 功能与特点本装置由沉淀池、清污袋、上下游排水管预制环型凹槽、贴壁折叠式踏梯等部件构成的雨水井截污与清污系统。该系统能够有效沉淀上游排水管水体携带的比重大于1的固体污垢，当打开系于上下游排水管端的固定索（绳）后，即可通过位于井口上面的提吊装置一次性将装满污垢的清污袋吊出井口，倒入垃圾车，从而实现截污与清污目的。郑州都市村庄
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