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雨水收集池怎么设计

日期:2020-03-25/ 人气:

雨水收集池是雨洪利用系统中收集的终点,处理系统的起点,是一个承上启下的重要环节。从目前国内对整个雨洪利用系统的研究来看,这部分的设计和措施还不完善和成熟。在大多数雨水利用项目中,收集池的位置、大小、结构和运行管理问题是影响系统工作的重要因素。

一、雨水收集池的主要功能
本项目中设置雨水收集池的主要目的是:
(1)雨水收集和存储。由于雨水的收集和使用总是不同步的,所以雨水收集池用于平衡雨水收集量和使用量。
(2)初期雨水弃流。初期雨水(前3~5mm或前几分钟)的污染物含量很高,在整个降雨带来的雨水污染物总量中占有很大比例,如果将这部分雨水排除,就可以大幅度减轻处理设备的负担甚至可不对后续雨水做处理而直接回用。因为初期弃流相当于收集开始的一个过滤器,所以我们在本次设计中决定将初期雨水的弃流设施集成在雨水收集池中。
(3)雨水原水供水。在本项目中,雨水靠自流处理回用是不可能的,必须有雨水泵送系统,为了减少机房数量,雨水收集池和处理机房分开建设,因此将雨水供水泵也集成在雨水收集池中。
二、雨水收集池的设计控制参数选择
雨水收集池的某些设计控制参数对池体结构设计有重大影响,必须首先确定。这些参数不同于基本设计参数,需要根据具体情况通过计算和分析来确定。
2.1雨水收集池和弃流池容积
尽管理轮上有最大可能降雨量的说法,但在工程建设中不能利用这个数据确定雨水收集池的容积,以免造成浪费。一般来讲,应按某个重现期的降雨量来计算雨水收集池的容积,没有必要选择过高的重现期。本项目中心场地区域采用5a重现期降雨强度收集雨水,其他区域采用2a重现期收集雨水。5a重现期的情况下,24h最大连续降雨为144mm2a重现期的情况下,24h最大连续降雨为86mm除去4mm的初期雨量,雨水收集量应分别按140mm82mm计算。各区域雨水收集池和弃流池容积见表1

2.2雨水供水泵选型和集水坑设计
雨水收集池内雨水供水泵选型主要受雨水回用系统的影响,和雨水收集池容积等因素关系不大。本工程选用了2套40m³/h的雨水处理系统,合计处理能力为80m³/h,所以选取2h的雨水处理量作为雨水供水泵的公司量。雨水供水泵采用11备。
雨水供水泵设置于雨水收集池内的集水坑,集水坑的容积过大而收集雨量少的时候,由于水位很低使该系统无法启动,另一方面也不能太小,必须能够容纳水泵的布置并留有操作空间,而且容积太小会造成在降雨时间长但降雨量较小时,水泵启动频繁。本工程选用每个收集池负担的流域面积内1mm降雨的径流量作为集水坑的容积V1,具体见图1,采用下式计算。

经过计算复核,这个容积大于雨水供水泵的5min流量。集水坑还需要一定的深度,受潜水泵吸水高度的影响,取500mm为不可泵送的水深,取不可泵送水量占集水坑容积的30%,可得集水坑深度为1600mm(见图1)。

2.3雨水收集池池底设计
为了便于池底的清洁和防止沉淀物淤积,雨水收集池的池底应有一定的坡度,但如果按自洁坡度设计显然是不现实的。坡度的设计非常关键,由于没有现成的依据,经过分析和研究,决定按以下方法确定。
根据文献1中的数据,可回收降雨的平均每场降雨为16.73mm,则平均每场可回收降雨为12.73mm。把此部分降雨量定位最常用的收集容积,这个容积应该正好填满有坡度的池底(包括V1)把坡度池底区域的容积定位V2(见图1)则;

在确定平面面积和保证低坡不小于10%的情况下,可以通过计算来确定池底的坡度。
2.4标高控制
雨水收集池必须设置溢流管,溢流管直径大于或等于进水管直径,其管内底的标高应高于水池内最高储水位100mm,这些都是常规做法。本工程的雨水收集池与普通水池不同之处在于溢流管和雨水进水管的管径都非常大,一般在900mm1000mm,这样打的管径对池体结构会产生相当大的影响。因为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。
整个雨水收集池各个部分的标高都受限于雨水收集管和溢流管的标高。在这个有限的高差范围内,必须实现初期雨水弃流、初期弃流和收集流的隔断、溢流水位控制等。为了方便几个雨水收集池统一结构形式和尺寸,本工程中对B/C/D/E/F几个雨水收集池的标高控制统一为雨水收集管道和溢流管道内底高差,即2 450mm(见图2

2.5弃流池和阀门井布置
为了尽量减少室外埋地构筑物的数量,降低系统的复杂程度,本项目将雨水弃流池和阀门井与雨水收集池设计成一个整体,依靠雨水收集池内部的分隔实现不同的功能空间,保持整个构筑物外形上的规则和整齐。同时,将弃流池和雨水收集池的集水坑布置在对角位置的阀门井下方(见图3),由于弃流池顶板与雨水收集池顶板有高差,这种布置方式有利于水池内部的通风。


2.6池体开洞要考虑的问题
当降雨累积达到水池溢流水位时,为避免阀门井被灌水,将雨水收集池上需要开的洞都集中在雨水收集池的溢流水位之上(见图4)其中控制线路的穿孔尽量靠近水池或检查井的顶板,都采用防水套管,且尽量保证所有的套管和孔洞不会与水直接接触。


三、雨水收集池细部设计要点
3.1冲洗系统
为了防止沉淀物在水池内聚集,设计了冲洗系统。该系统是一个从潜水泵出水管连出的管道系,靠近水池底部沿着周边呈环形布置,在管道上等距离分布着具有导向水流作用的喷水口。这些喷水口与水平呈45°夹角,既可以冲刷池底,也可以对水池水进行扰动,使其产生环形的流动,扩大搅动的范围。弃流池内和分割顶板上也设置有这套系统。
3.2格栅系统
雨水中可能存在很多漂浮物和大型颗粒物,为了防止这些杂物进入水池内部,在弃流池和雨水收集池的入口处都设置了格栅(见图5)


雨水先进入设置在雨水收集管口下的第一级格栅(粗格栅),孔径为10mm,设置在入口雨停计量装置的上方,其高度高于二级格栅,防止水位升高时将粗格栅中的杂物冲出,第二级格栅(细格栅)设置在雨水收集池的入口处,孔径为3~5mm,主要目的是防止大颗粒悬浮物进入雨水收集池。
收集的雨水经过这两级格栅系统,基本上能够过滤掉雨水中大颗粒悬浮物。为了方便清理和维护,一级格栅设计为一个方形的篮子,垂直对这一组地面检修改版,当格栅需要清理时,可以打开盖板,将格栅篮吊出地面清理,二级格栅垂直安装,位于弃流池分割顶板之上,并且向弃流池内部以一定角度凸出,这样就保证了悬浮物不会悬挂在格栅上而是沉积到分割顶板上,可通过人工进入弃流池内部进行清理。

3.3液位控制仪表
本工程设置了多套液位控制仪表以实现自动监测,为了防止雨水中的污染物影响检测效果,这些液位控制仪表采用压力传感器。
在弃流池和雨水收集池的液位控制中,采用超声波液位控制器,其中弃流池采用三位控制,雨水收集池采用四位控制。在入口雨量计停装置中,采用电子液位计,只控制最低水位。
3.4安全设施
由于雨水收集池全部为地下构筑物,深度较大,而且储存了大量的水,为了方便维护管理,保证系统正常运行和操作人员安全,在细节上采取了许多安全措施。
(1)雨水收集池和弃流池的地坡较大,为了防止维护人员进入池内时滑到,跌入集水坑摔伤,在集水坑周边高于地面150mm处设置了一圈冲洗管道,可以起到一些围护和缓冲作用。 (2)考虑到液位计的玻璃管强度较低,容易被破坏泄露,而且在水池满水时可能从顶部冒水,所以规定在贴临室内房间建设时不准设置液位计。 (3)在较深的检查井中间设置了检修平台,并将经常需要操作的阀门设置在人站在检修平台上容易操作的高度。
结语
雨水收集池的设计是雨水收集利用系统中比较关键的环节,由于缺乏成熟的参考资料和工程实例,我们在这部分设计中做了一些大胆的尝试和创新。这些尝试和创新是否符合实际需要,是否具有广泛的推广意义,还需要实践检验。
尽管向大家展现的仅是这个特殊工程的特殊做法,但一些在设计和研究中总结的雨水收集池的设计原则是有一定通用性的,希望能为广大的雨水利用设计、研究和实施者提供有益的参考。

 

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