一种沟渠防堵塞回灌过滤装置

摘要

本发明公开了一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，属于含水层补给即地下水人工回灌技术领域，包括沟渠、迷宫堰结构、斜板过滤结构和清淤井，迷宫堰结构铺设于沟渠斜坡上，迷宫堰结构包括多个迷宫堰单体，迷宫堰单体包括滤板一和滤板二，滤板一与滤板二均设有多个进水孔，滤板一和滤板二以及沟渠斜坡包围形成蓄水腔，蓄水腔沿沟渠斜坡竖向设置，斜板过滤结构的一端与迷宫堰结构连通，斜板过滤结构远离迷宫堰结构的一端通过设有多个通水孔的集水管与清淤井连通。本发明无需占用河道面积，不会影响水流，避免淤积的泥沙堵塞过滤装置，提高了过滤效率。

权利要求

1.一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，包括迷宫堰结构、斜板过滤结构和清淤井，迷宫堰结构铺设于沟渠斜坡上，迷宫堰结构包括多个迷宫堰单体，迷宫堰单体包括滤板一和滤板二，滤板一与滤板二均设有多个进水孔，滤板一和滤板二以及沟渠斜坡包围形成蓄水腔，蓄水腔沿沟渠斜坡竖向设置，斜板过滤结构的一端与迷宫堰结构连通，斜板过滤结构远离迷宫堰结构的一端通过设有多个通水孔的集水管与清淤井连通。

2.根据权利要求1所述的一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，所述斜板过滤结构是由多个斜板堆叠形成的斜板垛，斜板之间相互平行，斜板过滤结构靠近迷宫堰结构的一端高于斜板过滤结构远离迷宫堰结构的一端。

3.根据权利要求2所述的一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，所述斜板过滤结构从上到下依次分为上层斜板、中层斜板和下层斜板，上层斜板之间填充细滤料，中层斜板之间填充中细滤料，下层斜板之间填充粗滤料。

4.根据权利要求3所述的一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，所述细滤料的D50为2mm，中细滤料的D50为4mm，粗滤料的D50为6mm。

5.根据权利要求1所述的一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，所述沟渠底面靠近迷宫堰结构的一侧设有清淤槽。

6.根据权利要求1所述的一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，所述集水管采用高密度聚乙烯双壁波纹管，集水管靠近斜板过滤结构的一端高于集水管靠近清淤井的一端。

7.根据权利要求1所述的一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，所述斜板过滤结构在靠近迷宫堰结构的一端和斜板过滤结构在远离迷宫堰结构的一端均设有过滤膜，过滤膜与斜板过滤结构连接。

8.根据权利要求7所述的一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，所述过滤膜为土工布、塑料布中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其特征在于，所述土工布的规格为200-400g/m2。

说明书

一种沟渠防堵塞回灌过滤装置

技术领域

[0001] 本发明涉及地下水人工回灌技术领域，具体涉及到一种沟渠防堵塞回灌过滤装置。

背景技术

[0002] Managed Aquifer Recharge——可管理的含水层补给，简称MAR，是有目的地将水储存到适宜的含水层中的技术方法，并采用一系列管理措施确保人体健康和环境安全不受损害，有助于生态环境的改善，通过回采解决水资源短缺问题尤其是季节性水资源短缺，以获得可观的经济效益。

[0003] 在解决人工回灌方面的问题上，中国专利申请CN201210003853公开了一种地下水回灌促渗方法，在高渗透性土层上人工挖掘修建回灌池，在回灌池内充填粗滤料作为反滤回填料，并通过加设排气管及抽气装置，可以在进行地下水人工回灌时，将回灌井的平均入渗速率提高4-5倍。为解决回灌堵塞问题，中国专利申请CN201120432424公开了一种用于防止地下水回灌井堵塞的装置，通过多级管路、转换箱与除砂器相连，来解决回灌井堵塞造成单井水量越灌越少的问题。但是，上述两种技术都没有同时解决回灌过程中的回灌效率、堵塞和能耗问题。

[0004] 对此，中国专利申请CN201410423788公开了一种高效防堵塞的含水层补给装置，属于含水层补给即地下水人工回灌技术领域。该装置包括沟渠，沿沟渠垂直分布的若干个滤水清淤装置，每个滤水清淤装置包括前置过滤装置、后置清淤井、以及连通前置过滤装置、后置清淤井的一条密布有通水孔的地下滤水管；前置过滤装置设置在沟渠的底部，后置清淤井位于滤水管的另一端。该发明具有设计结构简单，占地很少，补给地下水效率高，不耗能、施工方便，成本低等显著优点。但是，该发明将过滤装置放置于河道底部会占用河道面积，影响水流，泥沙淤积时会堵塞过滤网、降低过滤效率。

发明内容

[0005] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，本发明无需占用河道面积，不会影响水流，避免淤积的泥沙堵塞过滤装置，提高了过滤效率。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0007] 一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，包括迷宫堰结构、斜板过滤结构和清淤井，迷宫堰结构铺设于沟渠斜坡上，迷宫堰结构包括多个迷宫堰单体，迷宫堰单体包括滤板一和滤板二，滤板一与滤板二均设有多个进水孔，滤板一和滤板二以及沟渠斜坡包围形成蓄水腔，蓄水腔的长度方向与垂直于沟渠水流方向的沟渠截面上的沟渠斜坡平行，斜板过滤结构的一端与迷宫堰结构连通，斜板过滤结构远离迷宫堰结构的一端通过设有多个通水孔的集水管与清淤井连通。

[0008] 进一步的，所述斜板过滤结构是由多个斜板堆叠形成的斜板垛，斜板之间相互平行，斜板过滤结构靠近迷宫堰结构的一端高于斜板过滤结构远离迷宫堰结构的一端。

[0009] 更进一步的，所述斜板过滤结构从上到下依次分为上层斜板、中层斜板和下层斜板，上层斜板之间填充细滤料，中层斜板之间填充中细滤料，下层斜板之间填充粗滤料。

[0010] 更进一步的，所述细滤料的D50为2mm，中细滤料的D50为4mm，粗滤料的D50为6mm。D50为滤料筛分样颗粒组成中，过筛重量累计为50％的最大颗粒直径。

[0011] 进一步的，所述沟渠的底面靠近迷宫堰结构的一侧设有清淤槽。

[0012] 进一步的，所述集水管采用高密度聚乙烯双壁波纹管，集水管靠近斜板过滤结构的一端高于集水管靠近清淤井的一端。

[0013] 进一步的，所述斜板过滤结构在靠近迷宫堰结构的一端和斜板过滤结构在远离迷宫堰结构的一端均设有过滤膜，过滤膜与斜板过滤结构连接。

[0014] 更进一步的，所述过滤膜为土工布、塑料布中的一种或多种。

[0015] 更进一步的，所述土工布的规格为200-400g/m2。

[0016] 本发明具有的有益效果：

[0017] 1、第一、因为迷宫堰结构铺设于沟渠斜坡上，所以迷宫堰结构不占用河道面积，不会影响水流；第二、因为迷宫堰单体包括均设有多个进水孔的滤板一和滤板二，所以与河水接触的滤板一和滤板二能够过滤河水，而且，因为包括了多个迷宫堰单体的迷宫堰结构与河水的接触面积远远大于被迷宫堰结构覆盖住的沟渠斜坡面积，所以设置迷宫堰结构，增大了滤水面积，提高了滤水量和滤水速度，提高了滤水效率，也提高了回灌效率，增加了地下水补给量；另一方面，河水不断冲刷迷宫堰结构，使得河水中的泥沙即使落到迷宫堰结构上，也会被河水冲刷下来，使迷宫堰结构上难以淤积泥沙，所以预防了堵塞现象的发生，也避免了过滤效率不佳的现象；并且，沟渠的斜坡是倾斜的，设置在沟渠斜坡上的迷宫堰结构也是倾斜的，落到迷宫堰结构上的泥沙会因为泥沙自身重力作用，从迷宫堰结构上滑落到沟渠底，也能实现清淤的作用，可大大提高过滤效率，可防止出现因泥沙淤积产生的堵塞现象；第三，本装置可回灌、可排水，集水管不仅能够渗漏补给地下水，还起到输水的作用，同时还作为输沙的通道，与集水管连通的清淤井不仅可以接纳集水管输送的泥沙，并沉积到井底，还可以人工抽水保持一定水位差，使水流冲刷掉集水管管壁沉积的泥沙，并沉积到井底，定时清理，能够有效防止泥沙对集水管的堵塞，且集水管可以相互连接成管网，有效的提高了地下水回灌补给效果，扩大了地下水补给范围，对地下水漏斗恢复具有重要作用。

[0018] 2、通过设置斜板过滤结构，能够利用层流原理、提高了过滤处理能力，因为斜板过滤结构加大了过水断面的过滤湿周，同时减小水力半径，为此在同样的水平流速时，可以大大降低雷诺数，从而减少水的紊动，促进过滤；而且斜板过滤结构强度高，结构结实，斜板不会因为挤压而变形，其既有强度，又能过滤，保证了其过滤效率和整体性；通过让斜板过滤结构靠近迷宫堰结构的一端高于斜板过滤结构远离迷宫堰结构的一端，能够使进入斜板过滤结构的河水依靠自身重力作用从高往低流动，进入集水管中，无需耗用其他动力驱动设备。

[0019] 3、通过在上层斜板之间、中层斜板之间和下层斜板之间分别填充细滤料、中细滤料和粗滤料作为滤料，能够适应沟渠内河水由浅至深浊度由小变大的特性，使填充了滤料的斜板过滤结构不易堵塞，提高本发明装置的使用周期，减少了后期维护花费的人力物力。

[0020] 4、通过让细滤料的D50为2mm，中细滤料的D50为4mm，粗滤料的D50为6mm，D50为滤料筛分样颗粒组成中，过筛重量累计为50％的最大颗粒直径，实现更好的过滤效果。

[0021] 5、设置清淤槽，能够接收由于自身重力沉降下来的泥沙颗粒，一方面，便于泥沙的汇集清理；再一方面，设置清淤槽，相当于加深了沟渠的深度，使得位于沟渠斜坡上的迷宫堰结构更不易被积累的淤泥堵塞，所以无需频繁清理清淤槽，降低维护强度。

[0022] 6、因为集水管是高密度聚乙烯双壁波纹管，所以集水管具有高密度聚乙烯双壁波纹管的优秀性能，高密度聚乙烯双壁波纹管具有抗外压能力强、化学稳定性优异、耐老化和耐环境应力开裂能力强、优秀的挠曲度，使用寿命长，工程造价低的优点；此外，因为高密度聚乙烯双壁波纹管的外壁呈环形波纹状结构，使得集水管与周围土壤的接触面积增大，使集水管在土壤中更加牢固，而且增加了回灌水的渗透面积；通过让集水管靠近斜板过滤结构的一端高于集水管靠近清淤井的一端，能够使进入集水管的河水依靠自身重力作用，从集水管内流入清淤井中，无需耗用其他动力驱动设施，并且，进入集水管中的泥沙也能被河水冲走，不会积留在集水管中，减少后期维护的人力和物力。

[0023] 7、通过在斜板过滤结构靠近迷宫堰结构的一端设有过滤膜，能够让即将进入斜板过滤结构的河水得到过滤，河水中的泥沙被过滤膜阻挡，为防止斜板过滤结构堵塞提供了一重防护，而且，被过滤膜阻挡的泥沙能够被蓄水腔中的河水不断冲刷，使泥沙被河水冲刷下来沉积到清淤槽中，避免了被过滤膜阻挡的泥沙淤积在过滤膜上，使过滤膜和斜板过滤装置失效；通过在斜板过滤结构在远离迷宫堰结构的一端设有过滤膜，一方面能够让即将进入集水管的河水得到进一步的过滤，另一方面，更能避免斜板过滤结构内的滤料因为河水的流动，而被冲走，过滤膜还起到了防护阻拦滤料的作用。

[0024] 8、使用土工布、塑料布中的一种或多种作为过滤膜，使过滤膜具有土工布强力高、耐腐蚀、透水性优秀、抗微生物好、材质轻的优点，当使用塑料布作为过滤膜时，过滤膜具有塑料膜柔韧性好、不易破裂，价格低廉的优点。

[0025] 9、通过使用规格为200-400g/m2的土工布，能够进一步提高过滤效果。

附图说明

[0026] 附图1是一种沟渠防堵塞回灌过滤装置的剖面图；

[0027] 附图2是一种沟渠防堵塞回灌过滤装置的俯视图；

[0028] 附图3是斜板过滤结构的结构示意图。

[0029] 附图标记说明：1-沟渠底面，2-清淤槽，3-迷宫堰结构，4-进水孔，5-沟渠斜坡，6-斜板过滤结构，7-集水支管，8-清淤井，9-细滤料，10-中细滤料，11-集水管，12-底板，13-粗滤料，14-过滤膜，15-滤板一，16-滤板二，17-蓄水腔。

[0030] 值得注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

具体实施方式

[0031] 为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明进行进一步的阐述。

[0032] 实施例1：

[0033] 一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，如图1和图2所示，包括迷宫堰结构3、斜板过滤结构6和清淤井8，迷宫堰结构3铺设于沟渠斜坡5上，迷宫堰结构3包括多个迷宫堰单体，迷宫堰单体包括滤板一15和滤板二16，滤板一15与滤板二16均设有多个进水孔4，滤板一15和滤板二16以及沟渠斜坡5包围形成蓄水腔17，蓄水腔17沿沟渠斜坡5竖向设置，斜板过滤结构6的一端与迷宫堰结构3的蓄水腔17连通，斜板过滤结构6远离迷宫堰结构3的一端通过设有多个通水孔的集水管11与清淤井8连通。具体的，滤板一15和滤板二16均为直板，滤板一15与滤板二16和沟渠斜坡5包围形成三棱柱形状的蓄水腔17，蓄水腔17的长度方向与垂直于沟渠水流方向的沟渠截面上的沟渠斜坡5平行，如图1所示，虚线ab代表蓄水腔17的长度方向。

[0034] 第一、因为迷宫堰结构3铺设于沟渠斜坡5上，所以迷宫堰结构3不占用河道面积，不会影响水流，无耗能，可保证本装置的安全性与耐用性。第二、因为迷宫堰单体包括均设有多个进水孔4的滤板一15和滤板二16，所以与河水接触的滤板一15和滤板二16能够过滤河水，而且，因为由多个迷宫堰单体拼接形成的迷宫堰结构3与河水的接触面积远远大于被迷宫堰结构3覆盖住的沟渠斜坡5面积，所以设置迷宫堰结构3，增大了滤水面积，提高了滤水量和滤水速度，提高了滤水效率，也提高了回灌效率，增加了地下水补给量；另一方面，河水不断冲刷迷宫堰结构3，使得河水中的泥沙即使落到迷宫堰结构3上，也会被河水冲刷下来，使迷宫堰结构3上难以淤积泥沙，所以预防了堵塞现象的发生，也避免了过滤效率不佳的现象；并且，沟渠的斜坡是倾斜的，设置在沟渠斜坡5上的迷宫堰结构3也是倾斜的，落到迷宫堰结构3上的泥沙会因为泥沙自身重力作用，从迷宫堰结构3上滑落到沟渠底，也能实现清淤的作用，可大大提高过滤效率，可防止出现因泥沙淤积产生的堵塞现象。第三，本装置可回灌、可排水，集水管11不仅能够渗漏补给地下水，还起到输水的作用，同时还作为输沙的通道，与集水管11连通的清淤井8不仅可以接纳集水管输送的泥沙，并沉积到井底，还可以人工抽水保持一定水位差，使水流冲刷掉集水管11管壁沉积的泥沙，并沉积到井底，定时清理，能够有效防止泥沙对集水管11的堵塞，且集水管11可以相互连接成管网，有效的提高了地下水回灌补给效果，扩大了地下水补给范围，对地下水漏斗恢复具有重要作用。

[0035] 进一步的，如图3所示，所述斜板过滤结构6是由多个斜板堆叠形成的斜板垛，斜板之间相互平行，斜板过滤结构6靠近迷宫堰结构3的一端高于斜板过滤结构6远离迷宫堰结构3的一端。具体的，斜板过滤结构6的前侧和后侧均设有挡板，斜板与挡板固定连接，这样设置，能够使多个斜板与挡板形成斜板之间留有空腔的斜板垛，空腔内用于填充滤料。斜板过滤结构6中的斜板连通着蓄水腔17。通过设置斜板过滤结构6，能够利用层流原理、提高了过滤处理能力，因为斜板过滤结构6加大了过水断面的过滤湿周，同时减小水力半径，为此在同样的水平流速时，可以大大降低雷诺数，从而减少水的紊动，促进过滤；而且斜板过滤结构6强度高，结构结实，斜板不会因为挤压而变形，其既有强度，又能过滤，保证了其过滤效率和整体性；通过让斜板过滤结构6靠近迷宫堰结构3的一端高于斜板过滤结构6远离迷宫堰结构3的一端，能够使进入斜板过滤结构6的河水依靠自身重力作用从高往低流动，进入集水管11中，无需耗用其他动力驱动设备。此外，为了提高斜板过滤结构6的稳定性，防止埋设到地下的斜板过滤结构6下陷，需要对斜板过滤结构6进行支撑，所以在斜板过滤结构6的下方设有底板12，斜板过滤结构6固定安装在底板12上。

[0036] 更进一步的，所述斜板过滤结构6从上到下依次分为上层斜板、中层斜板和下层斜板，上层斜板内填充细滤料9，细滤料9为细沙，中层斜板内填充中细滤料10，中细滤料10为中细沙，下层斜板内填充粗滤料13，粗滤料13为粗沙。通过在上层斜板之间、中层斜板之间和下层斜板之间分别填充细滤料9、中细滤料10和粗滤料13作为滤料，能够适应沟渠内河水由浅至深浊度由小变大的特性，使填充了滤料的斜板过滤结构6不易堵塞，提高本发明装置的使用周期，减少了后期维护花费的人力物力。

[0037] 更进一步的，所述细滤料9的D50为2mm，中细滤料10的D50为4mm，粗滤料13的D50为6mm，D50为滤料筛分样颗粒组成中，过筛重量累计为50％的最大颗粒直径。

[0038] 进一步的，所述沟渠底面1靠近迷宫堰结构3的一侧设有清淤槽2。设置清淤槽2，能够接收由于自身重力沉降下来的泥沙颗粒，一方面，便于泥沙的汇集清理；再一方面，设置清淤槽2，相当于加深了沟渠的深度，使得位于沟渠斜坡5上的迷宫堰结构3更不易被积累的淤泥堵塞，所以无需频繁清理清淤槽2，降低维护强度。

[0039] 进一步的，所述集水管11采用高密度聚乙烯双壁波纹管，集水管11靠近斜板过滤结构6的一端高于集水管11靠近清淤井8的一端。因为集水管11是高密度聚乙烯双壁波纹管，所以集水管11具有高密度聚乙烯双壁波纹管的优秀性能，高密度聚乙烯双壁波纹管具有抗外压能力强、化学稳定性优异、耐老化和耐环境应力开裂能力强、优秀的挠曲度，使用寿命长，工程造价低的优点；通过让集水管11靠近斜板过滤结构6的一端高于集水管11靠近清淤井8的一端，能够使进入集水管11的河水依靠自身重力作用，从集水管11内流入清淤井8中，无需耗用其他动力驱动设施。具体的，因为斜板过滤结构6是由多个斜板堆垛形成，所以为了能够让斜板过滤结构6内的河水汇入集水管11，在斜板过滤结构6的斜板通过集水支管7与集水管11连通。

[0040] 进一步的，所述斜板过滤结构6在靠近迷宫堰结构3的一端和斜板过滤结构6在远离迷宫堰结构3的一端均设有过滤膜14，过滤膜14与斜板过滤结构6连接。具体的，是将过滤膜14包裹住斜板过滤结构6的两端。通过在斜板过滤结构6靠近迷宫堰结构3的一端设有过滤膜14，能够让即将进入斜板过滤结构6的河水得到过滤，河水中的泥沙被过滤膜14阻挡，为防止斜板过滤结构6堵塞提供了一重防护，而且，被过滤膜阻14挡的泥沙能够被蓄水腔17中的河水不断冲刷，使泥沙被河水冲刷下来沉积到清淤槽2中，避免了被过滤膜14阻挡的泥沙淤积在过滤膜14上，使过滤膜14和斜板过滤结构6失效；通过在斜板过滤结构6在远离迷宫堰结构3的一端设有过滤膜14，一方面能够为即将进入集水管11的河水得到进一步的过滤，另一方面，更能避免斜板过滤结构6内的滤料因为河水的流动，而被冲走，过滤膜14还起到了防护阻拦滤料的作用。

[0041] 更进一步的，所述过滤膜14为土工布。

[0042] 更进一步的，所述土工布的规格为300g/m2。

[0043] 实施例2：

[0044] 一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其结构组成与实施例1相同，不同之处在于：

[0045] 其中，细滤料9的D50为1mm，中细滤料10的D50为3mm，粗滤料13的D50为5mm。其中土工布的规格为200g/m2。

[0046] 实施例3：

[0047] 一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其结构组成与实施例1相同，不同之处在于：其中，细滤料9的D50为3mm，中细滤料10的D50为5mm，粗滤料13的D50为7mm。其中土工布的规格为400g/m2。

[0048] 实施例4：

[0049] 一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其结构组成与实施例1相同，不同之处在于：其中，其中土工布的规格为150g/m2。

[0050] 实施例5：

[0051] 一种沟渠防堵塞回灌过滤装置，其结构组成与实施例1相同，不同之处在于：其中，其中土工布的规格为450g/m2。

[0052] 实施例6：

[0053] 实施例1-3中细滤料9、中细滤料10和粗滤料13的过滤效果，如下所示，

[0054] 表1实施例1-3细滤料9过滤效果与过水量对比表

[0055]

[0056]

[0057] 表2实施例1-3中细滤料10过滤效果与过水量对比表

[0058]

[0059] 表3实施例1-5粗沙13过滤效果对比表

[0060]

[0061] 根据表1-3所示，可知，当细滤料9的D50为2mm时，过滤效果和过水量均优秀，当细滤料9的D50为1mm时，虽然过滤效果更好，但是过水量小了，当细滤料9的D50为3mm时，虽然过水量更大了，但是过滤效果降低了；当中细滤料10的D50为4mm时，过滤效果和过水量均优秀，当中细滤料10的D50为3mm时，虽然过滤效果更好，但是过水量小了，当中细滤料10的D50为5mm时，虽然过水量更大了，但是过滤效果降低了；当粗滤料13的D50为4mm时，过滤效果和过水量均优秀，当粗滤料13的D50为5mm时，虽然过滤效果更好，但是过水量小了，当粗滤料13的D50为7mm时，虽然过水量更大了，但是过滤效果降低了。

[0062] 表4实施例1-5土工布过滤效果对比表

[0063]规格(g/m2) 150 200 300 400 450
过滤效果 良好 优秀 优秀 优秀 良好

[0064] 根据表4可知，土工布的规格为200-400g/m2时，土工布的过滤效果更好。

[0065] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域研究人员来说，在不脱离本发明的前提下，可以做出若干改进，这些改进均属于本发明的保护范围。