CN205653879U - 排水深隧螺旋渠道式旋流竖井 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排水深隧螺旋渠道式旋流竖井，包括浅层流体入流管渠、竖井本体和深层流体排放管渠，还包括切线入流式导流渠段和渠道式螺旋坡道；浅层流体入流管渠与切线入流式导流渠段相连通，竖井本体内壁和沿竖井本体内壁螺旋状附着构建的渠底和竖墙围成渠道式螺旋坡道，切线入流式导流渠段沿渠道式螺旋坡道的切线方向与渠道式螺旋坡道相连通，渠道式螺旋坡道的底端与深层流体排放管渠相连通。本实用新型能使水流始终保持沿竖井本体内壁螺旋下降的旋流形态，即使在排水工程的落差较大的情况下，不会使旋流逐渐转化为跌水，从而避免对后续设施造成较大冲击并产生大量水汽，进而影响后续设施的稳定运行。

Description

排水深隧螺旋渠道式旋流竖井

技术领域

本实用新型涉及给排水与水利技术领域，特别涉及一种排水深隧螺旋渠道式旋流竖井。

背景技术

深层排水隧道设施作为一种利用城市深层地下空间排水及蓄水的设施，目前在国内外城市排水防涝工程中得到广泛应用，其主要作用是将强降雨期间城市浅层排水系统无法排放的雨污水转输至深层地下空间存蓄转输排放，确保城市地表及浅层地下空间不产生内涝导致城市生产生活受到较大影响。城市地表及浅层地下空间排水系统的雨污水向深层地下空间排水隧道设施的转移过程中，需要由连接地表及浅层地下空间排水系统与深层地下排水隧道的竖井设施进行雨污水的转输，并同时要求竖井在转输雨污水的过程中实现水流的消能与排气，以确保进入深层排水隧道的水流入流稳定且不携带大量的掺混水汽，因此，转输竖井的合理设计对于雨污水的转输及深层排水隧道的安全稳定运行极为重要。

目前，市政及水利工程建设与实施过程中开发了两大类主要竖井设施，分别为跌水式竖井与旋流式竖井。

跌水式竖井主要有垂直跌水竖井与折板式跌水竖井，其中，垂直跌水竖井主要适用于落差较小的排水工程，而折板式跌水竖井对于排水的落差适应性较强，可有效转输较大落差的水流，但是由于折板式竖井中，相邻折板需要一一上下对应，导致折板式竖井在与深层地下后续设施的连接形式较为单一，同时，由于其折板间的反复跌水冲击，水流进入后续设施后携带的水汽量较大，无法满足深层排水隧道入流水流含气量最小化的要求，致使其在深隧排水系统中的应用受到限制。

旋流式竖井的形式较多，主要差异在于其竖井入流口的形式和竖井内部相关设施的形式不同。主要分为涡流入流口竖井、切线式竖井以及螺旋坡道式竖井等。其中，涡流入流口类及切线式竖井主要通过竖井入流口的物理构造对水流形成导流，使进入竖井内的水流形成沿竖井内壁螺旋下降的旋流形态，以实现旋流消能的目标；螺旋坡道式竖井除在入流口部位水流形成旋流的同时，在竖井内部设施了相应的螺旋坡道，以实现在水流旋流进入竖井的同时，通过螺旋坡道对旋流水流进行进一步的导流，从而确保水流在竖井内始终以旋流的形式下落，实现更高效持久的旋流水流，并最大化水流的消能目标。涡流与切线式竖井的使用范围主要局限为落差较小(一般20m以内)的排水转输系统，在落差较大时，水流在竖井内由旋流逐渐转化为跌水，对后续设施形成较大冲击并大量携带水汽，影响后续设施的稳定运行；螺旋坡道式竖井虽然避免了以上旋流竖井的缺陷，但是其对入流水流的流量变化以及较大的落差适应性依然较差，当低于设计流量的水流入流或竖井整体落差过大时，由于水流流速流量较小或落差较大，在竖井内沿螺旋坡道流行一段距离后易脱离坡道，形成跌水，同时，该类竖井只适合于一路入流的排水系统，在竖井中上部有两个及两个以上入流段的情况下，在竖井内部无法形成旋流水流，因此，在深隧排水系统中的应用范围也受到较大限制。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型的技术目的在于提供一种排水深隧螺旋渠道式旋流竖井，改善现有深隧排水竖井适应水流落差范围较小、入流水流含气量较大等缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种排水深隧螺旋渠道式旋流竖井，包括浅层流体入流管渠、竖井本体和深层流体排放管渠，还包括切线入流式导流渠段和渠道式螺旋坡道；所述浅层流体入流管渠与所述切线入流式导流渠段相连通，所述竖井本体内壁和沿所述竖井本体内壁螺旋状附着构建的渠底和竖墙围成所述渠道式螺旋坡道，所述切线入流式导流渠段沿所述渠道式螺旋坡道的切线方向与所述渠道式螺旋坡道相连通，所述渠道式螺旋坡道的底端与所述深层流体排放管渠相连通。渠道式螺旋坡道可以使水流在渠道内流动，使水流始终保持沿竖井本体内壁螺旋下降的旋流形态，即使在排水工程的落差较大的情况下，不会使旋流逐渐转化为跌水，从而避免对后续设施造成较大冲击并产生大量水汽，影响后续设施的稳定运行。

进一步地，所述竖井本体的纵向中轴上设置纵向贯通所述竖井本体的纵向通风空间，螺旋状构建的上下相邻的所述竖墙之间设有空隙。纵向通风空间以及螺旋状构建的渠道式螺旋坡道的相邻的上下竖墙之间留有的空隙，可以实现水流等流体在渠道内流动过程中的通风、补气和排气功能。

进一步地，所述浅层流体入流管渠、所述切线入流式导流渠段和所述渠道式螺旋坡道的数量均为一个。

进一步地，所述浅层流体入流管渠、所述切线入流式导流渠段和所述渠道式螺旋坡道的数量均为多个，每个所述浅层流体入流管渠与一个所述切线入流式导流渠段和一个所述渠道式螺旋坡道相连通；每个所述渠道式螺旋坡道之间彼此平行。在竖井存在多入流点的情况下，不同入流点流入的流体互相掺混冲击，使流体的流态混乱，因而无法保持稳定的旋流形态。本实用新型每个不同的入流点设置独立的渠道式螺旋坡道，从而使入流进竖井的不同入流水流互不掺混，分别沿各自的渠道式螺旋坡道向下流动，都能保持稳定的旋流形态，因而能够最大程度的实现旋流消能与通风排气。

进一步地，所述渠道式螺旋坡道的横断面为矩形、U形或者半圆形。

本实用新型的有益效果：

本实用新型由于采用了上述结构设计，具有以下有益效果：

1、渠道式的螺旋坡道设计能使水流始终保持沿竖井本体内壁螺旋下降的旋流形态，即使在排水工程的落差较大的情况下，不会使旋流逐渐转化为跌水，从而避免对后续设施造成较大冲击并产生大量水汽，进而影响后续设施的稳定运行。

2、渠道式螺旋坡道的上下相邻的竖墙之间设置存留一定的空隙，以及竖井本体的纵向中轴上保留纵向贯通竖井本体的纵向通风空间可以实现水流等流体在渠道内流动过程中的通风、补气和排气功能。

3、在竖井存在多个入流点的情况下，每个入流点设置独立的渠道式螺旋坡道，使每个入流点的入流水流分别沿各自的渠道式螺旋坡道向下流动互不掺混，避免流态混乱每个入流点的水流从而最大程度的实现旋流消能与通风排气。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本实用新型的一个较佳实施例的俯视结构示意图。

图2为图1中沿1-1线剖面图。

图3为图1中沿2-2线剖面图。

图中，1 竖井本体；11 纵向通风空间；12 上下竖墙之间的空隙；2 第一浅层流体入流管渠；21 第一进水阀门井；22 第一进水阀门；3 第二浅层流体入流管渠；31 第二进水闸门井；32 第二进水阀门；4 第一切线入流式导流渠段；5第二切线入流式导流渠段；6 第一渠道式螺旋坡道；61 第一竖墙；62 第一渠底；7 第二渠道式螺旋坡道；71 第二竖墙；72 第二渠底；8 深层流体排放管渠；9地面。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型的一具体实施例，包括竖井本体1、第一浅层流体入流管渠2、第二浅层流体入流管渠3、第一切线入流式导流渠段4、第二切线入流式导流渠段5、第一渠道式螺旋坡道6、第二渠道式螺旋坡道7和深层流体排放管渠8。

第一渠道式螺旋坡道6由竖井本体1的内壁和沿竖井本体内壁螺旋状附着构建的第一渠底62和第一竖墙61围成，第一浅层流体入流管渠2与第一切线入流式导流渠段4相连通，第一切线入流式导流渠段4沿第一渠道式螺旋坡道6的切线方向与第一渠道式螺旋坡道6相连通，第一渠道式螺旋坡道6的底端与深层流体排放管渠8相连通。第一浅层流体入流管渠2设有第一进水阀门22，第一进水阀门22设置于第一进水阀门井内21内。

第二渠道式螺旋坡道7由竖井本体1的内壁和沿竖井本体内壁螺旋状附着构建的第二渠底72和第二竖墙71围成，第二浅层流体入流管渠3与第二切线入流式导流渠段5相连通，第二切线入流式导流渠段5沿第二渠道式螺旋坡道7的切线方向与第二渠道式螺旋坡道7相连通，第二渠道式螺旋坡道7的底端与深层流体排放管渠8相连通。第二浅层流体入流管渠3设有第二进水阀门32，第二进水阀门32设置于第二进水阀门井31内。

竖井本体1的纵向中轴上设置纵向贯通竖井本体1的纵向通风空间11，螺旋状构建的上下竖墙之间设有空隙12。渠道式螺旋坡道的上下相邻的竖墙之间设置存留一定的空隙，以及竖井本体的纵向中轴上保留纵向贯通竖井本体的纵向通风空间可以实现水流等流体在渠道内流动过程中的通风、补气和排气功能。

本实施例中，如图2、3所示，第一渠道式螺旋坡道6和第二渠道式螺旋坡道7的横断面的形状为矩形。当然，在其他一些实施例中，也可以将渠道式螺旋坡道的横断面设计为U形或半圆形，或者其他形状。第一渠道式螺旋坡道6和第二渠道式螺旋坡道7设计为渠道，竖井本体的内壁、渠底和竖墙合围出一个沟槽，当水流沿渠道的沟槽内流动时，可以始终保持沿竖井本体内壁螺旋下降的旋流形态，能够更好的实现消能功能；同时，即使在排水工程的落差较大的情况下，不会使旋流逐渐转化为跌水，从而避免对后续设施造成较大冲击并产生大量水汽，进而影响后续设施的稳定运行。

本实用新型的运行过程如下：

地表或浅层地下排水系统的雨污水经导流系统流入第一浅层流体入流管渠，然后进入第一切线入流式导流渠段后，沿导流渠段构造，向下进行收缩流动，继而进入第一渠道式螺旋坡道，水流在第一渠道式螺旋坡道内沿坡道流动，在流动过程中，通过流体与渠道内壁的摩擦实现消能功能，同时，上下相邻的竖墙之间留存的空隙及竖井中心纵轴两侧渠道间预留的纵向通风空间实现水流在渠道内流动过程中的通风、补气与排气功能；水流在经过第一渠道式螺旋坡道导流消能与通风排气后进入竖井底部的深层流体排放管渠。

另外一个导流系统将雨污水导流入第二浅层流体入流管渠，然后进入第二切线入流式导流渠段后，沿导流渠段构造，向下进行收缩流动，继而进入第二渠道式螺旋坡道，水流在第二渠道式螺旋坡道内沿坡道流动，在流动过程中，通过流体与渠道内壁的摩擦实现消能功能，同时，上下相邻的竖墙之间留存的空隙及竖井中心纵轴两侧渠道间预留的纵向通风空间实现水流在渠道内流动过程中的通风、补气与排气功能；水流在经过第二渠道式螺旋坡道导流消能与通风排气后进入竖井底部的深层流体排放管渠。

本实施例中，从第一浅层流体入流管渠入流的雨污水和从第二浅层流体入流管渠入流的雨污水分别在各自的渠道式螺旋坡道内流动，彼此的水流不相互掺混冲撞，因而不会扰乱旋流，最大程度实现旋流消能。

本实用新型的浅层流体入流管渠、切线入流式导流渠段和渠道式螺旋坡道均可只设置一条或多条，在设置多条的情况下，每条流体运行通道均为独立，即从每条浅层流体入流管渠入流的水流都从与之连通的切线入流式导流渠段和渠道式螺旋坡道导流，而不与其他浅层流体入流管渠入流的水流相互掺混。本实施例中设置的是两条浅层流体入流管渠、切线入流式导流渠段和渠道式螺旋坡道。当然，在其他一些实施例中，仅设置一条浅层流体入流管渠、切线入流式导流渠段和渠道式螺旋坡道或者更多条浅层流体入流管渠、切线入流式导流渠段和渠道式螺旋坡道也是可行的。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种排水深隧螺旋渠道式旋流竖井，包括浅层流体入流管渠、竖井本体和深层流体排放管渠，其特征在于，还包括切线入流式导流渠段和渠道式螺旋坡道；所述浅层流体入流管渠与所述切线入流式导流渠段相连通，所述竖井本体内壁和沿所述竖井本体内壁螺旋状附着构建的渠底和竖墙围成所述渠道式螺旋坡道，所述切线入流式导流渠段沿所述渠道式螺旋坡道的切线方向与所述渠道式螺旋坡道相连通，所述渠道式螺旋坡道的底端与所述深层流体排放管渠相连通。

2.根据权利要求1所述的排水深隧螺旋渠道式旋流竖井，其特征在于，所述竖井本体的纵向中轴上设置纵向贯通所述竖井本体的纵向通风空间，螺旋状构建的上下相邻的所述竖墙之间设有空隙。

3.根据权利要求2所述的排水深隧螺旋渠道式旋流竖井，其特征在于，所述浅层流体入流管渠、所述切线入流式导流渠段和所述渠道式螺旋坡道的数量均为一个。

4.根据权利要求2所述的排水深隧螺旋渠道式旋流竖井，其特征在于，所述浅层流体入流管渠、所述切线入流式导流渠段和所述渠道式螺旋坡道的数量均为多个，每个所述浅层流体入流管渠与一个所述切线入流式导流渠段和一个所述渠道式螺旋坡道相连通；每个所述渠道式螺旋坡道之间彼此平行。

5.根据权利要求1-4任一所述的排水深隧螺旋渠道式旋流竖井，其特征在于，所述渠道式螺旋坡道的横断面为矩形、U形或者半圆形。