[发明专利]改善弧形排水箱涵出水流态的整流装置

说明书

本发明公开了一种改善弧形排水箱涵出水流态的整流装置，属于市政排水技术领域。该整流装置设置于弧形排水箱涵内，弧形排水箱涵进、出口段为直线段，中间段为圆弧段；在弧形排水箱涵的末端布置有导流墩，在导流墩上贯穿有第一横梁，第一横梁的两端与箱涵两侧壁面垂直相交，在弧形排水箱涵的出口直线段末端设有第二横梁。本发明的整流装置能够改善弧形排水箱涵的出水流态，解决弧形排水箱涵出流所存在的偏流问题，进而可有效预防弧形排水箱涵出口处产生淤积堵塞以及避免对外侧河道中船舶通航造成不利影响。本发明结构简单、容易加工制作，适于在各种具有弧形排水箱涵的市政排水系统建设及改造工程中推广应用。

技术领域

本发明属于市政排水技术领域，具体涉及一种改善弧形排水箱涵出水流态的整流装置。

背景技术

排水箱涵是城市排水工程体系中的一项重要基础设施，承担着确保城市雨污水有序收集、运输及治理，对于维护城市日常运行发挥着重要作用，是城市人民生活的“静脉”。随着城市建设规模的不断发展和扩大，城市公共排水系统设施数量迅速增长。但是在城市排水系统的规划设计阶段，尤其当涉及到排水箱涵时，由于受到不利的土质、施工环境等客观条件的限制，设计出的排水箱涵往往需要绕过复杂地形，因此通常会存在圆弧段。当水流通过圆弧形结构的箱涵通道时，由于受到“曲率效应”的影响，在离心力的作用下容易引起箱涵内水流出现偏流问题，通常表现为弧形排水箱涵的凹侧壁处水流流速大、凸侧壁处水流流速低甚至产生回流。不良的水流流态严重影响排水系统运行的安全与稳定，尤其当弧形排水箱涵靠近排放口时，出口处的偏流容易引起低流速区产生淤积堵塞，近表层的局部高速水流还会对外侧河道中船舶的正常通航产生不利影响。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够有效改善弧形排水箱涵出水流态的整流装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的改善弧形排水箱涵出水流态的整流装置，设置于弧形排水箱涵内，所述弧形排水箱涵进、出口段为直线段，中间段为圆弧段；包括导流墩、第一横梁和第二横梁，所述导流墩布置在在弧形排水箱涵的末端，所述第一横梁贯穿导流墩，第一横梁的两端与箱涵两侧壁面垂直相交，所述第二横梁布置在弧形排水箱涵的出口直线段末端；所述弧形排水箱涵的宽度为W、深度为H、圆弧段的弧度为θ。

具体地，所述导流墩是位于排水箱涵圆弧段末端的两个，其数量过少整流效果不佳、数量过多会额外增大水力损失，两导流墩夹角α=-15~15°，其夹角过大或过小会增大水力损失。所述导流墩的两端修圆，以减小水力损失；长度L1=（0.5~1.0）W、宽度B1=（0.02~0.1）W、高度H1=H。

所述导流墩将箱涵圆弧段末端区域分割为三个通道，其中近箱涵圆弧段凹侧壁的通道为进口小、出口大的渐扩型通道，近箱涵圆弧段凸侧壁的通道为进口大、出口小的收缩型通道，以实现对弧形箱涵出流的均化；所述渐扩型通道的进口宽度B2=（0.05~0.2）W、出口宽度B3=（0.2~0.4）W；所述收缩型通道的进口宽度B4=（0.2~0.4）W、出口宽度B5=（0.05~0.2）W。

具体地，所述第一横梁与排水箱涵圆弧段末端在水平面上的圆弧角度β=（0~0.3）θ；所述横梁断面为正方形，以方便施工制作，边长C=（0.1~0.2）H；所述第一横梁是沿垂向布置的2~4根，以进一步对导流墩均化分流的水流进一步均化调整，横梁数量过少其整流效果不明显、数量过多会显著增大水力损失；相邻第一横梁的间距H3=（0.05~0.15）H，最上部第一横梁与箱涵顶部的距离为H2=（0.02~0.1）H，以保障表层始终有水流通过进而避免表层出现回流。

具体地，所述第二横梁与弧形排水箱涵的出口间距D=（0.1~0.3）W，第二横梁是沿垂向布置的1~2根，横梁数量过多会增大水力损失；相邻第二横梁的间距H5=（0.05~0.2）H，其中上部第二横梁与箱涵顶部的距离H4=（0.02~0.1）H，使得通过导流墩和前部横梁整流均化后的水流经二次整流的水流具有表层流速低、底部流速大且平面流速均匀的良好速度分布特征。