[發明專利]一種帶螺旋階梯與孔板跌水井的分流調蓄系統

在審

• 申請號: 202110973325.8
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113622501A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 劉亞坤;張帝;岑嘉豪;周順安;熊江;陸雨欣;曾煜凱;王一帆;李卓越
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E03F5/04
• 分類號: E03F5/04;E03F5/06;E03F3/04;E03F1/00;E03F7/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發明屬于城市給排水工程排水建筑物技術領域，提供一種帶螺旋階梯與孔板跌水井的分流調蓄系統，包括一個進水口管道、一個螺旋階梯豎井和一個孔板跌水井和兩個出水口管道。本發明可完美解決城市深隧系統中不同流量變化帶來的影響：小流量時，水流經過螺旋階梯豎井，螺旋階梯可靈活調整尺寸，夾帶空氣的下泄水流在階梯隅角處小尺度的漩滾、摻氣、摩擦，有利于水流的平穩導流；大流量時，水流經過孔板跌水井，孔板跌水井摒棄了以往傳統跌落式豎井較難控制大高差下消力井內水墊層厚度的缺點，其孔徑、孔距及孔板間距處于臨界量級，可讓下泄水流通過多級孔板消能，減輕孔板及消力井的防護工作負擔。

技術領域

本發明屬于城市給排水工程排水建筑物技術領域，提供一種帶螺旋階梯與孔板跌水井的分流調蓄系統。

背景技術

在現有技術中，豎井結構形式主要分為四種：螺旋坡道豎井、跌落式豎井、旋流式豎井和折板式豎井，其中螺旋坡道豎井的優勢在于：

1)消能比較充分，水流下泄時經過坡道與邊壁摩擦，消耗水頭能量，可使豎井底部和深層管道受到保護。

2)歷史悠久，技術成熟，結構簡單，易于設計，造價經濟，適應性強，且需要的通氣量較少。

3)施工方便，易于檢修，運行可靠，下游水流流態穩定，坡道的寬度及坡度可根據不同環境及洪水概率靈活變化。

螺旋坡道豎井在具備許多優點的同時，也存在自身或環境局限性，而目前螺旋坡道豎井在實際工程中存在的不足之處在于：

1)應用領域單一，總是局限在中、小水頭的排水消能工程中，對于高水頭的排水消能效果較差。

2)傳統螺旋坡道豎井適用排放流量范圍小，制約市政工程設施參與防洪力度與運行管理。

3)運行環境利用率不足，尚未達到工程預期效果。

同時，跌落式豎井在實際應用中存在的顯著不足之處在于：

1)豎井內流態紊亂，其底部消力井受力復雜，易引起豎井與管道之間結構振動，影響其使用壽命和消能導流效果；

2)豎井底部消力井表面受壓大，對豎井材料強度及開挖深度要求高，建造及維護成本高；

3)只適用于高差較小且地帶堅實的地基。

為消除下泄水流到達深層管道前多余的能量并將其與之平順連接，其間常設置豎井以增加消能率。受環境地形限制及技術水平等諸多因數影響，部分螺旋坡道豎井及跌落式豎井過洪能力較弱，導致地下市政工程無法在城市汛期防洪中達到預期的效果，導致地表排洪壓力劇增，嚴重時甚至會造成城市內澇等危害的發生；單一式豎井無法針對不同流量做到分而治之，汛期大流量情況下水流依舊排入城市污水處理廠，導致處理廠運行負荷過大；不僅如此，不合理的豎井設計會使得消能率下降，導致其適用范圍較窄，后期維護成本較高，帶來較為沉重的城市經濟損失。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種設計新穎、受力合理、投資節約的帶螺旋階梯與孔板跌水井的分流調蓄系統，以實現在不同水頭和流量、不影響導流效果的條件下，加強防洪超泄能力，擴展水流二次利用范圍，增加消能率，提高海綿城市安全系數。本發明結構兼具引導水流及消能的作用，在保證表層水流順利進入深層管道，改善豎井內水流流態紊亂、流速過大現象的同時，利用其特有的體型特點，通過水力自控翻板閘門及嵌套式雙筒結構重新分配水流的導向與應用范圍；同時螺旋階梯消能可減少水流勢能，多級孔板消能既提高了超泄能力，也破除了豎井適用高差較小的限制。

為了達到上述目的，本發明技術方案：

一種帶螺旋階梯與孔板跌水井的分流調蓄系統，包括一個進水口管道1、一個螺旋階梯豎井2、一個孔板跌水井3和兩個出水口管道4；螺旋階梯豎井2和孔板跌水井3均為筒狀結構，孔板跌水井3位于螺旋階梯豎井2內。