[發明專利]實現城市有序排水的防澇方法及其系統

無效

• 申請號: 201410538183.2
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104358300A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 吳燕明;程文韜;任晟;李桃;李超;陳小明;鄭寓
• 申請（專利權）人: 水利部產品質量標準研究所
• 主分類號: E03F1/00
• 分類號: E03F1/00;E03F5/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發明涉及一種實現城市有序排水的防澇方法及其系統。

背景技術

在城市排水系統中，不同區域的地勢差異顯著影響著相應區域排水管道的排水能力以及在強降雨中的排水效果。根據流體力學有關理論，在水頭壓力作用下，管路中的水流流量隨水頭壓力的升高而增大。所以，當各排水管路均為同一管徑時，高地勢區域由于較高的水頭壓力，管路具有更強大的排水能力，短時強降雨時，地表雨水匯入集水井后被排水管路快速排走；而地勢低洼地帶水頭壓力低，管路排水能力相對較弱，雨水難以及時排走而大量滯留。目前我國城市排水管網布局多為“連通器”型式(即在城市局部地區，高、低地勢區域的排水管網共用同一主管路)，當雨量超過排水管網的負荷時，雨水從地勢低洼區域集水井外溢，導致內澇災害。另一方面，地表雨水在重力作用下從高地勢區域流向地勢低洼區域，加重低洼地帶排水管網的負擔，增加低洼地帶內澇災害的發生幾率。

綜上所述，城市遭遇短時強降雨時，地勢低洼區域管網面臨的排水負擔高于高地勢區域，而排水能力卻弱于高地勢區域。地下管網的這種排水狀態對緩解城市內澇是極為不利的。在不改變地下管網條件下，適當削弱高地勢區域的排水能力，讓地勢低洼區域優先排放是改變這種排水狀態的一條有效途徑。

發明內容

為了解決在城市遭遇強降雨時現有排澇方式不能有效限制高地勢區域的雨水排放速度、極易造成低地勢區域內澇災害的不足，本發明提供一種能夠有效限制高地勢區域的雨水排放速度、做到地勢低洼地帶優先排放、實現城市有序排水的防澇方法及其系統。

本發明采用的技術方案是：

實現城市有序排水的防澇方法，其特征在于：在城市的地下管網的集水井的出水口安裝水流螺旋運動發生裝置。

進一步，僅在高地勢區域的集水井的出水口安裝水流螺旋運動發生裝置。

進一步，安裝在高地勢的集水井的出水口的水流螺旋運動發生裝置具有比安裝在低地勢的集水井的出水口的水流螺旋運動發生裝置更高的渦流發生系數。

上述所述的實現城市有序排水的防澇方法的系統，其特征在于：包括城市的地下管網、以及與所述的地下管網連通的集水井，所述的地下管網連接主管路，所述的集水井的出水口上安裝有水流螺旋運動發生裝置。

進一步，所述的水流螺旋運動發生裝置是蝸殼結構、具有切向進水口和軸向出水口的且具有中空的內腔的圓臺形、圓柱形、斜圓臺形或斜圓柱形的外殼。

本發明的工作過程如下：

1、當降雨強度較小時，進入集水井的水量也相應較少，尚未對排水系統造成壓力，無需對排水管路的雨水流量進行調節。此時，集水井內的水頭較低，水流平穩通過水流螺旋運動發生裝置。

2、隨著降雨強度和降雨時間的增加，集水井內水位逐漸升至一定高度時，由于水流的慣性以及水流螺旋運動發生裝置的結構形狀的作用，水流在裝置內部形成環繞裝置結構軸線的螺旋運動，此時水流速度不足以維持穩定的螺旋運動形式，該螺旋運動在經過一段時間后潰滅，之后再形成，周而復始。該運動形式的出現意味著沿出水管軸向的水流速度分量減小，集水井出口管道中的流量相應減小，此時水流螺旋運動發生裝置尚未被水充滿，其內部仍有一定量的空氣，進一步減小了水流的實際過流面積。

3、當集水井內水位進一步升高，水流螺旋運動發生裝置被完全淹沒，水流在裝置內部及集水井出口管道中形成穩定的螺旋運動，沿出水管道軸向的運動速度進一步減小。與此同時，少量的空氣被限制在螺旋運動水流的中心部位，這將對水流產生背壓，并減小排水管道中水流的過流面積。在以上因素的共同作用下，排出集水井的流量被有效遏制。

4、降雨結束后，隨著集水井內水位的下降，排水管道中水流的螺旋流動形式逐漸消失，排水系統恢復正常狀態。

當短時間集中降雨時，高地勢區域以及該區域內的集水井暫時儲水不至于引起當地的內澇。城市內澇往往表現在個別低地勢區域重復地內澇，而不是全部區域的內澇。本發明發現，城市內澇的成因包括排水順序上的無序，由此導致低地勢區域排水不暢，而高地勢區域的集水井的儲水能力沒有得到充分利用，城市排水設施的整體效率下降。本發明創造性地實施了城市排水設施在排水順序上的有效管理，提高了城市排水設施的使用效率。

本發明的有益效果體現在：