CN113898131A - 一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置及消能方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置及消能方法，包括：上游雨水管道、下游雨水管道和防冲刷垫层，所述上游雨水管道设置于消能装置的上游侧，被设置于接收经传输过来的屋面雨水；所述下游雨水管道设置于所述消能装置的下游侧，被设置于排出所述消能装置中的雨水；所述防冲刷垫层设置于所述消能装置的底部，用于缓冲经所述上游雨水管道进入所述消能装置的所述屋面雨水的冲击。本发明的有益效果是在较小空间和较短距离内，将虹吸压力流雨水排水管道出口水流挟带的能量安全的泄散，使上下游水流获得妥善衔接，避免溢流，同时，减弱水流引起的空蚀、脉动、振动、磨损以及冲刷等破坏作用，保证排水检查井和排水管道的安全稳定工作。

Description

一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置及消能方法

技术领域

本发明属于建筑雨水排水工程技术领域，尤其是涉及一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置及消能方法。

背景技术

建筑雨水排水系统有重力流雨水排水系统和虹吸式压力流雨水排水系统两种形式，其中，虹吸式压力流雨水排水系统在降雨初期，屋面雨水高度未超过雨水斗高度时，整个排水系统工作状况与重力流排水系统相同。

随着降雨的持续，当屋面雨水高度超过雨水斗高度时由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗，通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡，从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满流状态，利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，并在该处管道内呈最大负压。屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外。

随着近年来极端天气的影响，虹吸式雨水排水所具有的排水量大、敷设方便、管径偏小、管道不需要坡度、可以最大限度的减少天沟积水深度等优势十分明显，其工程应用十分广泛，但是随之而来的是虹吸雨水排水系统末端的水流速度偏大，水流动能大，其出口水流所携带的巨大能量对雨水排水检查井和雨水排水管道会产生巨大冲击，且水流的失稳容易产生振动和噪声，如果不加以处理，水流引起的空蚀、脉动、振动、磨损以及冲刷等破坏作用，会大大降低检查井和管道的设计寿命，如果放任不做任何处理，严重的会导致检查井和管道出现裂缝，雨水渗漏到土壤中，导致土壤承载力降低，地面出现沉降甚至坍塌，最终危及人民群众生命及财产安全。

因此，合理、有效的消除虹吸压力流雨水排水管道出口水流挟带的能量，保证排水检查井和排水管道的安全稳定工作成为了建筑工程技术领域的难点。为此本专利提出了一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置及消能方法，可有效解决虹吸压力流雨水排水管道末端水流冲击力过大破坏构筑物和管线的问题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置及消能方法，在较小空间和较短距离内，将虹吸压力流雨水排水管道出口水流挟带的能量安全的泄散，使上下游水流获得妥善衔接，避免溢流，同时，减弱水流引起的空蚀、脉动、振动、磨损以及冲刷等破坏作用，保证排水检查井和排水管道的安全稳定工作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，包括：上游雨水管道、下游雨水管道和防冲刷垫层，所述上游雨水管道设置于消能装置的上游侧，被设置于接收经传输过来的屋面雨水；

所述下游雨水管道设置于所述消能装置的下游侧，被设置于排出所述消能装置中的雨水；

所述防冲刷垫层设置于所述消能装置的底部，用于缓冲经所述上游雨水管道进入所述消能装置的所述屋面雨水的冲击。

进一步的，所述上游雨水管道为出口端比进口端管径大的管道结构，用于降低所述上游雨水管道中的水流速度。

进一步的，所述上游雨水管道设置于所述消能装置内部的出口端被设置为竖管式。

进一步的，所述出口端被设置为喇叭口结构。

进一步的，所述消能装置内部还设置有挡墙，所述挡墙将所述消能装置分隔成上部连通的两个空间。

进一步的，所述挡墙上设置有过流孔,所述过流孔的底部高于所述防冲刷垫层设置。

进一步的，所述防冲刷垫层设置于所述出口端的下方，用于缓冲水流对构筑物底面的冲击。

进一步的，所述防冲刷垫层与所述上游雨水管道同轴设置。

进一步的，所述消能装置内部还设置有踏步，所述踏步被设置于检修时使用。

为实现上述目的，本发明还提供一种使用虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置的消能方法，步骤为：

屋面雨水转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，经由所述上游雨水管道降低速度后进入所述消能装置；

通过所述上游雨水管道冲刷至砌筑而成的所述防冲刷垫层上，所述防冲刷垫层缓冲水流对所述消能装置底面的冲击；

所述屋面雨水被简易存储于所述挡墙与靠近所述上游雨水管道一侧的所述消能装置围合成的第一空间内；

所述第一空间内的所述屋面雨水通过所述挡墙上开设的过流孔进入所述挡墙与靠近所述下游雨水管道侧的所述消能装置围合成的第二空间内；

所述第二空间内的所述屋面雨水经由所述下游雨水管道排出。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

提供一种简单、安全、有效的消除虹吸压力流雨水排水管道末端水流挟带能量的消能装置及消能方法，在较小空间和较短距离内，将虹吸压力流雨水排水管道出口水流挟带的能量安全的泄散，使上下游水流获得妥善衔接，避免溢流，同时，减弱水流引起的空蚀、脉动、振动、磨损以及冲刷等破坏作用，保证排水检查井和排水管道的安全稳定工作。

附图说明

图1是本发明一种实施例的俯视图；

图2是本发明一种实施例的A-A剖面图；

图3是本发明一种实施例的B-B剖面图。

图中：

1、上游雨水管道 2、挡墙 3、过流孔

4、下游雨水管道 5、防冲刷垫层

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：

在本发明的一种实施例中，如图1、图2、图3所示，一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，包括：上游雨水管道1、下游雨水管道4、挡墙2和防冲刷垫层5，上游雨水管道1设置于消能装置的上游侧，被设置于接收经传输过来的屋面雨水；下游雨水管道4设置于消能装置的下游侧，被设置于排出消能装置中的雨水；防冲刷垫层5设置于消能装置的底部，用于缓冲经上游雨水管道1进入消能装置的屋面雨水的冲击；挡墙2设置于消能装置内部，将消能装置分隔成上部连通的两个空间。

本实施例中，定义按照消能装置中水流经的路径中最先经过处为上游侧，最后经过处下游侧，上游雨水管道1靠近消能装置的上游侧的上方设置，下游雨水管道4靠近消能装置的下游侧的底部设置，防冲刷垫层5设置在上游雨水管道1的下方，经上游雨水管道1传输来具有能量的屋面雨水冲击到该防冲刷垫层5上，从而达到了缓冲的效果。

如图1-2所示中，规定挡墙2将消能装置分隔成靠近上游雨水管道1的空间的第一空间，靠近下游雨水管道4的空间为第二空间，且第一空间和第二空间上部连通。在本实施中，该挡墙2靠近消能装置的空间的中部设置，使得第一空间和第二空间的底部面积大致相同，挡墙2的高度不低于上游雨水管道1在消能装置的开孔处的中心；可以想到，挡墙2在消能装置中的设置位置可以根据实际需要进行适应性调整；作为可替换的方案，挡墙2可以相对靠近下游雨水管道4侧设置，给上游流速更快的屋面雨水预留更多存储的第一空间。

如图1-2所示，上游雨水管道1为出口端比进口端管径大的管道结构，用于降低上游雨水管道1中的水流速度，设置在消能装置内部的上游雨水管道1的出口端的被设置为竖管式，该出口端被设置为喇叭口结构，便于屋面雨水经由上游雨水管道。在本实施例中，该上游雨水管道1为出口端比进口端放大一倍管径，根据流量公式

可知，通过放大管径可以极大的降低管道中的水流速度，从而减少水流挟带的能量，达到了消能的作用。

如图1-2所示中，本实施例中，挡墙2为钢筋混凝土挡墙，强度高，耐冲刷，该钢筋混凝土挡墙的壁厚不小于200mm，挡墙2的高度与上游雨水管道1在消能装置的开孔处的中心平齐，对经上游雨水管道1的喇叭口喷出的雨水进行阻挡，防止喷溅，耐冲刷的同时进一步降低了雨水中的能量。通过将上游雨水管道1的出口端的设置为竖管式结合钢筋混凝土挡墙的形式能更好的泄散末端水流的能量。挡墙2上贯穿设置有过流孔3，过流孔3的底部高于防冲刷垫层5设置，本实施例中，钢筋混凝土挡墙底部开φ300mm的过流圆孔，过流圆孔底部高出聚合物网包裹的双层鹅卵石顶部100mm，使得进入第一空间中的屋面雨水经过存储、相对平稳后通过过流孔3进入到第二空间中，进一步泄散水流的能量，本实施例中，过流孔3可以但不限于圆孔。

如图2所示中，防冲刷垫层5设置于出口端的下方，缓冲水流对构筑物底面的冲击，本实施例中，防冲刷垫层5与上游雨水管道1的出口端同轴设置。具体的，在排水管道喇叭口下方二次砌筑C30混凝土防冲刷垫层，其上设置不易腐蚀的聚合物网包裹的双层鹅卵石，鹅卵石覆盖面积大于上方喇叭口的投影面积，既可以缓冲水流对消能装置底面的冲击，又可以防止水流把鹅卵石冲走。

如图2所示中，该消能装置内部还设置有踏步，踏步被设置于检修时使用，在本实施例中，钢筋混凝土挡墙两侧井净距1000mm，消能井检查人孔井筒直径700mm，井筒下方设置踏步，便于维护人员下井检修。

本发明的一种实施例的工作过程为：

当屋面雨水高度超过雨水斗高度时，在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，经由上游雨水管道1进入消能装置，上游雨水管道1为出口端比进口端放大一倍管径，根据流量公式

可知，通过放大管径可以极大的降低管道中的水流速度，从而减少水流挟带的能量；通过竖管的设置冲刷至砌筑而成的防冲刷垫层5上，该防冲刷垫层5的覆盖面积大于上游雨水管道1的喇叭口的投影面积，缓冲水流对消能装置底面的冲击；雨水被简易存储于第一空间内，通过挡墙2上开设的过流孔3进入第二空间中，最后经由下游雨水管道4排出。

同时通过在检查井内设置踏步，日常维护检修时使用。

本发明通过一种简单、安全、有效的消除虹吸压力流雨水排水管道末端水流挟带能量的消能装置，在较小空间和较短距离内，将虹吸压力流雨水排水管道出口水流挟带的能量安全的泄散，使上下游水流获得妥善衔接，避免溢流，同时，减弱水流引起的空蚀、脉动、振动、磨损以及冲刷等破坏作用，保证排水检查井和排水管道的安全稳定工作。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于，包括：上游雨水管道、下游雨水管道和防冲刷垫层，所述上游雨水管道设置于消能装置的上游侧，被设置于接收经传输过来的屋面雨水；

所述下游雨水管道设置于所述消能装置的下游侧，被设置于排出所述消能装置中的雨水；

所述防冲刷垫层设置于所述消能装置的底部，用于缓冲经所述上游雨水管道进入所述消能装置的所述屋面雨水的冲击。

2.根据权利要求1所述的一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于：所述上游雨水管道为出口端比进口端管径大的管道结构，用于降低所述上游雨水管道中的水流速度。

3.根据权利要求2所述的一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于：所述上游雨水管道设置于所述消能装置内部的出口端被设置为竖管式。

4.根据权利要求3所述的一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于：所述出口端被设置为喇叭口结构。

5.根据权利要求2-4任一所述的一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于：所述消能装置内部还设置有挡墙，所述挡墙将所述消能装置分隔成上部连通的两个空间。

6.根据权利要求5所述的一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于：所述挡墙上设置有过流孔，所述过流孔的底部高于所述防冲刷垫层设置。

7.根据权利要求4所述的一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于：所述防冲刷垫层设置于所述出口端的下方，用于缓冲水流对构筑物底面的冲击。

8.根据权利要求4或7所述的一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于：所述防冲刷垫层与所述上游雨水管道同轴设置。

9.根据权利要求1所述的一种虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置，其特征在于：所述消能装置内部还设置有踏步，所述踏步被设置于检修时使用。

10.一种使用如权利要求5所述的虹吸压力流雨水排水管道出口的消能装置的消能方法，其特征在于：

屋面雨水转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，经由所述上游雨水管道降低速度后进入所述消能装置；

通过所述上游雨水管道冲刷至砌筑而成的所述防冲刷垫层上，所述防冲刷垫层缓冲水流对所述消能装置底面的冲击；

所述屋面雨水被简易存储于所述挡墙与靠近所述上游雨水管道一侧的所述消能装置围合成的第一空间内；

所述第一空间内的所述屋面雨水通过所述挡墙上开设的过流孔进入所述挡墙与靠近所述下游雨水管道侧的所述消能装置围合成的第二空间内；

所述第二空间内的所述屋面雨水经由所述下游雨水管道排出。

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