CN106894494A - 扩散汇集式反流消能跌水井 - Google Patents

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    • E03FSEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00Sewerage structures
    • E03F5/02Manhole shafts or other inspection chambers; Snow-filling openings; accessories

Abstract

本发明公开一种扩散汇集式反流消能跌水井,涉及排水和水利工程领域,特别涉及城市排水管道和水利工程跌水消能的构筑物。主要由井筒、进水管、出水管、配水槽、边孔板、中孔板、流槽、配水口组成。水流在跌水井内采取扩散、汇集的形式不断反复,水流扩散时将动能向四周分解,起到分散水流消能作用,跌到下一级时水流再从四周向中间汇集,在跌水井的中间形成水流对冲,各个方向的水流能量上大小相等方向相反,利用水流自身削减能量。适用于排水管道、水利工程中大流量、大落差的跌水构筑物。

Description

扩散汇集式反流消能跌水井
技术领域
[0001] 本发明涉及一种扩散汇集式反流消能跌水井,涉及排水工程和水利工程领域,特 别涉及城市排水管道和水利工程跌水消能的构筑物。
背景技术
[0002] 排水管道在落差较大时需要设置跌水井。现有技术排水管道设计中,跌水井一般 都是采用标准图,现行的国家标准图《06MS201市政排水管道工程及附属设施》中的跌水井, 管径7〇0〜1650mm的跌水井采用阶梯式跌水井,最大跌差2m,2m跌差的阶梯式跌水井,井内 长度达到4m。在实际工程中,上下游管道落差7〜8m的也很常见,加长阶梯的直线型阶梯跌 水井、折返式阶梯跌水井、旋流式阶梯跌水井应运而生。为了应对城市内涝,排水深隧也广 泛应用,排水深隧的落差有的达到10m以上,甚至落差达到20多m。加长阶梯的直线型阶梯跌 水井是将阶梯数量增加,折返式阶梯跌水井和旋流式阶梯跌水井是改变水流形式来减小跌 水井的尺寸。阶梯跌水井与竖井式直接跌水相比,每一级阶梯高度较小,使得每一级阶梯承 受水的冲击力减小,但同一高度处的水流朝着一个方向流动,对跌水阶梯的冲击依然较大。 跌水阶梯的消能作用,并不能将每一级阶梯高度水的势能落下后转变成的动能消耗殆尽, 残留的动能与下一级的势能叠加,水流的动能逐级增加。因此,上述的阶梯跌水井受到一定 落差的限制,不适应于排水深隧、水利工程引水大落差等工程中应用。
发明内容
[0003]本发明的目的是:提供一种扩散汇集式反流消能跌水井,适用于排水管道、水利工 程中大流量、大落差的跌水构筑物。水流在跌水井内采取扩散、汇集的形式不断反复,水流 扩散时将动能向四周分解,对跌水井的冲击减小,起到消能作用,然后水流再从四周向中间 汇集,在跌水井的中间形成水流对冲,各个方向上大小相等方向相反的水流能量相互抵消, 仅剩下相对于下一级的势能,没能量叠加积累。有益效果是:克服了现有技术大管径跌水井 水流朝向同一方向流动,能量不断叠加,跌水井落差受限的缺陷。跌水板采取水流方向依次 扩散和汇集交替的布置方式,利用水流自身作用消减水流的能量,没有能量叠加积累,适应 于排水管道、水利工程引水大落差等工程中应用。
[0004]本发明是通过以下技术实现的:扩散汇集式反流消能跌水井主要由井筒丨、进水管 2、出水管3、配水槽4、边孔板5、中孔板6、流槽7、配水口 8组成。井筒1的上部与进水管2连接 处设置配水槽4,配水槽4围绕井体1 一周,配水槽4朝向井筒1的中心设有配水口 8,配水口 8 的数量为至少四个的偶数,配水槽4正对进水管2的位置设有导流堰11。水流从进水管2流入 井体1后,流向环形布置的配水槽4,导流堰11可以起到较好的分流作用,水流沿配水槽4分 向两侧流动,在配水口 8处均匀地流向下一级跌水板。 _5]配水槽4的下方为边孔板5,边孔板5中心为向上凸起的曲面圆锥,边孔板5的四周 均匀布置有边孔9,边孔9的数量为至少四个的偶数。从配水口 8流下来的水,落在边孔板5中 央凸起的曲面上,由于曲面的引导,水流向四周扩散,水流流至边孔板5的边孔9时,边孔9均 匀分布在边孔板5的一周,且是对称布置的偶数,从边孔9流向下一级中孔板6的水流也是均 匀分布的。
[0006] 边孔板5的下方为中孔板6,中孔板6为边缘高中心低呈碗状的凹形曲面,中心有一 个中孔10。从上一级边孔板5的边孔9流下的水流落在中孔板6的边缘。凹形曲面引导水流向 中心汇集,水流的能量大小相等反向相反,在中孔板6的中央水流对冲,相互抵消了水流的 动能。向下依次为边孔板5和中孔板6交替设置,边孔板5和中孔板6的数量相等,一个边孔板 5和一个中孔板6组合成一组,大落差跌水井可根据高度选择适当组数。最下方的一块为中 孔板6,在井筒1的下部为流槽7,流槽7的上部与中孔板6衔接,流槽7另一侧连接出水管3。 [0007] 水流在边孔板5上由中心向四周扩散,在中孔板6上由四周向中心汇集,水流方向 相反,利用水流自身削减能量,构成扩散汇集式反流消能跌水井。
附图说明
[0008] 图1为本发明立面图; 图2为图1的A—A (配水槽位置)剖面图; 图3为图1的B—B (边孔板位置)剖面图; 图4为图1的C—C (中孔板位置)剖面图; 图5为图1的D—D (流槽位置)剖面图。
[0009] 图中:1一井筒,2—进水管,3—出水管,4一配水槽,5—边孔板,6—中孔板,7—流 槽,8—配水口,9一边孔,10 —中孔,11 一导流堰。
具体实施方式
[0010]本发明的实施,要根据上下游管道的管径、落差确定跌水井的构造尺寸,跌水井采 用混凝土浇筑或砖砌,应根据井的深度和周边土质情况计算井壁厚度。
[0011]本发明立面图见图1。扩散汇集式反流消能跌水井主要由井筒1、进水管2、出水管 3、配水槽4、边孔板5、中孔板6、流槽7、配水口8组成。井筒1的上部与进水管2连接处设置配 水槽4,配水槽4围绕井体1 一周,配水槽4朝向井筒1的中心设有配水口 8,配水口 8的数量为 至少四个的偶数,配水槽4正对进水管2的位置设有导流堰11。配水槽4的平面图见图2,是图 1的A—A剖面。水流从进水管2流入井体1后,流向环形布置的配水槽4,导流堰11可以起到较 好的分流作用,水流沿配水槽4分向两侧流动,在配水口 8处向下泄流,水流在配水槽4内流 至进水管2相对的一侧,两股水流对冲,消减了部分能量,配水槽4内维持在与进水管2相同 的水位,水从配水口 8均匀地流向下一级跌水板。
[0012] 配水槽4的下方为边孔板5,边孔板5的平面图见图3,是图1的B — B剖面。从图1、图3 可以看出,边孔板5中心为向上凸起的曲面圆锥,边孔板5的四周均匀布置有边孔9,边孔9的 数量为至少四个的偶数。从配水口 8流下来的水,落在边孔板5中央凸起的曲面上,水流不是 与边孔板5垂直平面接触,而是圆滑的曲面,水流的冲击力相对较小,由于曲面的引导,水流 向四周扩散,将水流的能量分解后流向井筒1的内壁,消减了对内壁的冲刷,水流流至边孔 板5的边孔9时,边孔9是均匀分布在边孔板5的一周,且是对称布置的偶数,从边孔9流向下 一级中孔板6的水流也是均匀分布的。
[0013] 边孔板5的下方为中孔板6,中孔板6的平面图见图4,是图1的C—C剖面。从图1、图4 可以看出,中孔板6为边缘高中心低呈碗状的凹形曲面,中心有一个中孔i〇。从上一级边孔 板5的边孔9流下的水流落在中孔板6的边缘,由于水流分散且中孔板6的边缘为圆滑的凹形 曲面,水流对其冲击较小。凹形曲面引导水流向中心汇集,水流的能量大小相等反向相反, 在中孔板6的中央水流对冲,相互抵消了水流的动能,此时仅剩下相对下一级跌水板的势 能,没有动能与之叠加。向下依次为边孔板5和中孔板6交替设置,边孔板5和中孔板6的数量 相等,一个边孔板5和一个中孔板6组合成一组,大落差跌水井可根据高度选择适当组数,每 一组承受的水流冲击是基本一致的,没有水流动能的叠加,适用于大落差跌水井。
[0014] 最下方的一块为中孔板6,在井筒1的下部为流槽7,流槽7的上部与中孔板6衔接, 流槽7另一侧连接出水管3。流槽7与出水管3连接平面图见图5。 _ 、
[0015] 跌水井的井筒1设计成圆形,在大落差埋深较大处圆形受力好,圆形方便采用沉井 施工或者逆作法施工。边孔板5和中孔板6可以采用模板预制,预制的直径略小于井筒内 径,留出后浇段,留出与井筒1连接的钢筋。在井筒1相应的位置预留锚固钢筋,吊装边〒以反5 和中孔板6就位,焊接预留钢筋,浇筑后浇段混凝土。

Claims (5)

1. 一种扩散汇集式反流消能跌水井,主要由井筒(1)、进水管(2)、出水管(3)、配水槽 (4)、边孔板(5)、中孔板⑹、流槽⑺、配水□⑻组成,其特征是:井筒⑴的上部与进水管 (2)连接处设置配水槽(4),配水槽(4)围绕井体(1) 一周,配水槽(4)的下方为边孔板(5),边 孔板⑸的下方为中孔板⑹,向下依次为边孔板⑸和中孔板⑹交替设置,边孔板⑸和中 孔板(6)的数量相等,最下方的一块为中孔板(6),在井筒(1)的下部为流槽(7),流槽(7)的 上部与中孔板(6)衔接,流槽(7)另一侧连接出水管(3)。
2.根据权利要求1所述的扩散汇集式反流消能跌水井,其特征是:所述的配水槽(4)朝 向井筒(1)的中心设有配水口(8),配水口(8)的数量为至少四个的偶数。
3.根据权利要求1所述的扩散汇集式反流消能跌水井,其特征是:所述的边孔板(5)中 心为向上凸起的曲面圆锥,边孔板(5)的四周均匀布置有边孔(9),有边孔(9)的数量为至少 四个的偶数。
4.根据权利要求1所述的扩散汇集式反流消能跌水井,其特征是:所述的中孔板(6)为 边缘高中心低呈碗状的凹形曲面,中心有一个中孔(10)。
5.根据权利要求2所述的扩散汇集式反流消能跌水井,其特征是:所述的配水槽(4)正 对进水管(2)的位置设有导流堰(1D。
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