CN111926898B - 一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构 - Google Patents

一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构 Download PDF

Info

Publication number
CN111926898B
CN111926898B CN202010863097.4A CN202010863097A CN111926898B CN 111926898 B CN111926898 B CN 111926898B CN 202010863097 A CN202010863097 A CN 202010863097A CN 111926898 B CN111926898 B CN 111926898B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tunnel
flow distribution
distribution plate
gradually
vertical shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010863097.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111926898A (zh
Inventor
王晓升
钱尚拓
陈毓陵
冯建刚
陈曜辉
章艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN202010863097.4A priority Critical patent/CN111926898B/zh
Publication of CN111926898A publication Critical patent/CN111926898A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111926898B publication Critical patent/CN111926898B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F3/00—Sewer pipe-line systems
    • E03F3/04—Pipes or fittings specially adapted to sewers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/12—Manhole shafts; Other inspection or access chambers; Accessories therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/08—Ventilation of sewers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • Sewage (AREA)

Abstract

本发明涉及一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，属于城市给排水系统的调蓄隧道工程技术领域。增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构的隧道上垂直设立竖井直管段，隧道与竖井直管段之间通过竖井渐扩管相互衔接，竖井渐扩管内设有分流板渐变式三棱柱，分流板渐变式三棱柱的上端设有分流板矩形薄板。本发明提供的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，形式布置简单、结构紧凑，充分利用了隧道和竖井衔接段有限的空间。

Description

一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构
技术领域
本发明涉及一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，属于城市给排水系统的调蓄隧道工程技术领域。
背景技术
地下调蓄隧道系统是解决城市调蓄能力不足、防止内涝的重要市政工程，隧道和竖井是地下调蓄隧道系统的两个主要过流建筑物。在隧道充水尤其是快速充水时，系统内极易产生滞留气团，当滞留气团在竖井内释放时，系统可能产生水流从竖井内涌出地面的井喷现象，井喷发生时系统内常伴随有较强的瞬时压力变化，且井喷射流可达地面以上数十米，对城市管网系统、人身或财产安全、公共秩序等造成严重影响。
井喷现象的产生通常存在两种原因，一种是由于隧道内大体积滞留气团在竖井内释放，上升气团对竖井上层水柱产生冲击，引起井喷；另一种是竖井位置存在局部低压，使得隧道内水流快速充水产生系统瞬时高压，引起井喷。对于第一种井喷问题，影响井喷强度的主要因素有系统环境压力和竖井隧道直径比，目前工程中通常采用较大的竖井直径来避免调蓄隧道系统产生井喷现象，尽管如此，对于部分调蓄隧道工程的竖井结构(检修井、通气孔等设施)，设计建造大口径的竖井直径对于工程造价是个较大的负担，如何在较小的竖井隧道直径比下，设计合理的竖井隧道形式，并以此抑制井喷的高度和强度，对调蓄隧道工程的安全设计意义重大。
发明内容
本发明涉提供的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，改变圆形管道中气团释放过程形成的气柱形态，通过分流板结构实现气柱在竖井内一侧释放，另一侧下泄水流，从而使得竖井内水柱下泄速度较圆管竖井显著增大，降低竖井内水柱的上升速度和高度，从而有效降低气团释放产生的井喷强度。
本发明采用如下技术方案：
本发明提供的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，包括隧道、竖井直管段、竖井渐扩管、分流板矩形薄板、分流板渐变式三棱柱；所述的隧道上垂直设立竖井直管段，隧道与竖井直管段之间通过竖井渐扩管相互衔接，竖井渐扩管内设有分流板渐变式三棱柱，分流板渐变式三棱柱的上端设有分流板矩形薄板。
本发明所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，所述的分流板渐变式三棱柱的顶端与竖井渐扩管的顶端开口部齐平，分流板渐变式三棱柱的底端与竖井渐扩管的底端开口部齐平。
本发明所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，所述的竖井直管段的直径为D，隧道直径为D0；所述的竖井直管段的直径与隧道的直径满足如下关系式：
D≤0.8D0。
本发明所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，所述的竖井渐扩管的高度为h1，竖井直管段的直径为D，竖井渐扩管高度与竖井直管段直径满足如下关系式：
0.5D≤h1≤2D；
所述的竖井渐扩管与隧道衔接端的直径为D1，隧道的直径为D0，竖井渐扩管与隧道衔接端直径与隧道直径满足如下关系式：
0.5D0≤D1≤D0。
本发明所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，所述的分流板矩形薄板顶端至隧道管壁的距离为h，调蓄隧道内的环境压力水头为H0，两者满足如下关系式：
0.8H0≤h≤1.5H0。
本发明所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，所述的分流板渐变式三棱柱的下缘宽度为D2，竖井渐扩管与隧道衔接端的直径为D1；所述的分流板渐变式三棱柱的下缘宽度与竖井渐扩管与隧道衔接端的直径满足如下关系式：
0.5D1≤D2≤0.8D1。
有益效果
本发明提供的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，形式布置简单、结构紧凑，充分利用了隧道和竖井衔接段有限的空间。
本发明提供的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构在对工程建设投资影响不大的前提下，通过改变气团在竖井内释放过程中的形态，增大竖井上层水柱的下泄速度，从而减小气团释放所产生的冲击作用，达到抑制井喷强度的效果。
附图说明
图1为本发明的增设分流板装置的井隧衔接形式结构示意图；
图2本发明的增设分流板装置的井隧衔接形式结构的正视图；
图3为本发明的增设分流板装置的井隧衔接形式结构的俯视图；
图4为实施例的调蓄隧道系统布置示意图；
图5为实施例的井喷过程水气分布及压强分布演化图数值模拟结果(径向方向1:5放大)。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～图3所示，本发明提供的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，包括隧道1、竖井直管段2、竖井渐扩管3、分流板矩形薄板4、分流板渐变式三棱柱5。分流板矩形薄板4和分流板渐变式三棱柱5组成本发明的分流板装置。
隧道1与所述竖井直管段2通过竖井渐扩管3进行衔接，分流板矩形薄板4和分流板三棱柱5布置于竖井渐扩管3内，分流板渐变式三棱柱5的顶端与竖井渐扩管3的顶端开口部齐平，分流板渐变式三棱柱5的底端与竖井渐扩管3的底端开口部齐平。
竖井直管段2的直径D与所述隧道1直径D0满足关系：D≤0.8D0；
竖井渐扩管3的高度h1与竖井直管段2的直径D满足关系：0.5D≤h1≤2D；
竖井渐扩管3与隧道1衔接端的最大直径D1与隧道直径D0满足关系：0.5D0≤D1≤D0。
分流板矩形薄板4上缘距隧道1管顶距离h满足关系：0.8H0≤h≤1.5H0，H0为调蓄隧道系统的环境压力水头。
分流板三棱柱5的下缘宽度D2与竖井渐扩管3底部最大直径D1满足关系：0.5D1≤D2≤0.8D1。
基于上述的隧道1、竖井直管段2、竖井渐扩管3、竖井渐扩管3、分流板矩形薄板4、分流板三棱柱5之间的关系式进行实例说明如下：如调蓄隧道系统的环境压力水头H0为0.55m，隧道1左侧长度L1为3.0m，隧道1右侧长度L2为3.8m，初始气团长度L0为1.2m，竖井直管段2和竖井渐扩管3的总长度为3.0m。隧道1直径D0为0.15m，竖井直管段2直径D为0.05m，竖井渐扩管3与隧道1衔接处最大直径D1为0.10m，竖井渐扩管3高度h1为0.025m，分流板矩形薄板4上缘距隧道1管顶距离h为0.5m，分流板三棱柱5的下缘宽度D2为0.05m。
如图5所示，根据数值模拟结果可知，分流板矩形薄板4和分流板三棱柱5将竖井下层空间一份为二，由于分流板三棱柱5的存在，隧道气团进入右侧竖井和左侧竖井存在一定的时间差，当隧道内气团从右侧进入竖井时，气团首先从竖井右侧上升并冲击上层的水柱，上层水柱超过矩形薄板4顶部位置时，右侧水柱向左侧跌落，使得左侧的水柱长度相对较长，由于左侧气团与右侧气团底部相通，气团压力相当，左侧的水柱压力梯度显著低于右侧水柱压力梯度，因而左侧气团对水柱的冲击作用相对较弱，左侧的气柱及水柱上升速度相对较小，当右侧气柱超过分流板顶缘位置后，左侧气柱压力与水柱静压差变为负值，左侧的水柱有缓慢向下运动的趋势，由于竖井内大部分水体通过左侧下泄，使得竖井内总的水柱上升速度和上升高度较圆管竖井有显著降低。数值模拟结果表明，实施例气团释放引起的水柱上升高度为1.51m，水柱最大上升速度为3.34m/s，其大小分别约为圆管竖井下水柱上升高度和水柱最大上升速度的61％和62％，井喷强度得到有效抑制。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，其特征在于：包括隧道、竖井直管段、竖井渐扩管、分流板矩形薄板、分流板渐变式三棱柱；所述的隧道上垂直设立竖井直管段，隧道与竖井直管段之间通过竖井渐扩管相互衔接，竖井渐扩管内设有分流板渐变式三棱柱，分流板渐变式三棱柱的上端设有分流板矩形薄板。
2.根据权利要求1所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，其特征在于：所述的分流板渐变式三棱柱的顶端与竖井渐扩管的顶端开口部齐平，分流板渐变式三棱柱的底端与竖井渐扩管的底端开口部齐平。
3.根据权利要求1所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，其特征在于：所述的竖井直管段的直径为D，隧道直径为D0；所述的竖井直管段的直径与隧道的直径满足如下关系式：
D≤0.8D0。
4.根据权利要求1所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，其特征在于：所述的竖井渐扩管的高度为h1，竖井直管段的直径为D，竖井渐扩管高度与竖井直管段直径满足如下关系式：
0.5D≤h1≤2D；
所述的竖井渐扩管与隧道衔接端的直径为D1，隧道的直径为D0，竖井渐扩管与隧道衔接端直径与隧道直径满足如下关系式：
0.5D0≤D1≤D0。
5.根据权利要求1所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，其特征在于：所述的分流板矩形薄板顶端至隧道管壁的距离为h，调蓄隧道内的环境压力水头为H0，两者满足如下关系式:
0.8H0≤h≤1.5H0。
6.根据权利要求1或2所述的增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构，其特征在于：所述的分流板渐变式三棱柱的下缘宽度为D2，竖井渐扩管与隧道衔接端的直径为D1；所述的分流板渐变式三棱柱的下缘宽度与竖井渐扩管与隧道衔接端的直径满足如下关系式：
0.5D1≤D2≤0.8D1。
CN202010863097.4A 2020-08-25 2020-08-25 一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构 Active CN111926898B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010863097.4A CN111926898B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010863097.4A CN111926898B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111926898A CN111926898A (zh) 2020-11-13
CN111926898B true CN111926898B (zh) 2021-09-03

Family

ID=73305198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010863097.4A Active CN111926898B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111926898B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114809241B (zh) * 2022-03-14 2023-09-22 兰州石化职业技术学院 基于壁面射流的降低吸入气体量的竖井

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4088134B2 (ja) * 2002-10-24 2008-05-21 積水化学工業株式会社 減勢工
CN108252390B (zh) * 2018-01-10 2020-05-05 河海大学 一种降低城市深层排水系统气爆强度的入流竖井
KR102065141B1 (ko) * 2018-05-28 2020-01-10 인제대학교 산학협력단 지하 저류 배수터널의 압축공기 배출구조체
CN210827754U (zh) * 2019-03-05 2020-06-23 江苏满江春城市规划设计研究有限责任公司 一种竖井与隧道衔接结构
CN110094231B (zh) * 2019-04-03 2024-02-23 河海大学 一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN111926898A (zh) 2020-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203546687U (zh) 自适应尾水位变化的水电站尾水调压室
CN111926898B (zh) 一种增设分流板装置的调蓄隧道系统井隧衔接结构
CN204753529U (zh) 一种简易翻板闸
CN203411957U (zh) 用于泄洪深孔的掺气装置
CN102080753A (zh) 进排气承压双向调压式水锤防护装置
CN201250399Y (zh) 双重差动效应调压室
CN210658249U (zh) 一种用于抽蓄工程的泄洪装置
CN211312165U (zh) 悬挑式空心桥台
CN209975621U (zh) 一种沉井式水锤防护设施
CN202612019U (zh) 防止涡旋产生的装置
Pinchard et al. Spillway capacity upgrade at Malarce dam: Design of an additional Piano Key Weir spillway
CN206752427U (zh) 一种水电站地面厂房尾水出口结构及其水电站
CN108396712A (zh) 一种埋件结构及其闸门系统
Vereide et al. Case study: Damaging effects of increasing the installed capacity in an existing hydropower plant
CN213267769U (zh) 一种应用于侧向进水倒虹吸多管道进水口组合消涡装置
CN209368949U (zh) 适于大型深埋长距离输水泵站用的水锤防护装置
CN204715287U (zh) 一种适用于城市中小型河道的调蓄装置
CN110541407B (zh) 一种可防涌水的大孔口潜孔弧门
CN208235448U (zh) 一种埋件结构及其闸门系统
CN207609632U (zh) 一种虹吸管排气装置
CN110230294B (zh) 一种通气调压式竖井压坡结构
LU502171B1 (en) Method for pouring artesian energy-dissipating concrete to deep foundation pit and concrete automatic-flow energy-dissipating structure
CN211472425U (zh) 一种双重缓冲溢洪道
CN209603104U (zh) 用于下游水位变幅较大的厂房尾水布置结构
CN219547717U (zh) 两室消能井

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant