[发明专利]扩散汇集式反流消能跌水井

说明书

本发明公开一种扩散汇集式反流消能跌水井，涉及排水和水利工程领域，特别涉及城市排水管道和水利工程跌水消能的构筑物。主要由由井筒、进水管、出水管、配水槽、边孔板、中孔板、流槽、配水口组成。水流在跌水井内采取扩散、汇集的形式不断反复，水流扩散时将动能向四周分解，起到分散水流消能作用，跌到下一级时水流再从四周向中间汇集，在跌水井的中间形成水流对冲，各个方向的水流能量上大小相等方向相反，利用水流自身削减能量。适用于排水管道、水利工程中大流量、大落差的跌水构筑物。

技术领域

本发明涉及一种扩散汇集式反流消能跌水井，涉及排水工程和水利工程领域，特别涉及城市排水管道和水利工程跌水消能的构筑物。

背景技术

排水管道在落差较大时需要设置跌水井。现有技术排水管道设计中，跌水井一般都是采用标准图，现行的国家标准图《06MS201市政排水管道工程及附属设施》中的跌水井，管径700～1650mm的跌水井采用阶梯式跌水井，最大跌差2m，2m跌差的阶梯式跌水井，井内长度达到4m。在实际工程中，上下游管道落差7～8m的也很常见，加长阶梯的直线型阶梯跌水井、折返式阶梯跌水井、旋流式阶梯跌水井应运而生。为了应对城市内涝，排水深隧也广泛应用，排水深隧的落差有的达到10m以上，甚至落差达到20多m。加长阶梯的直线型阶梯跌水井是将阶梯数量增加，折返式阶梯跌水井和旋流式阶梯跌水井是改变水流形式来减小跌水井的尺寸。阶梯跌水井与竖井式直接跌水相比，每一级阶梯高度较小，使得每一级阶梯承受水的冲击力减小，但同一高度处的水流朝着一个方向流动，对跌水阶梯的冲击依然较大。跌水阶梯的消能作用，并不能将每一级阶梯高度水的势能落下后转变成的动能消耗殆尽，残留的动能与下一级的势能叠加，水流的动能逐级增加。因此，上述的阶梯跌水井受到一定落差的限制，不适应于排水深隧、水利工程引水大落差等工程中应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种扩散汇集式反流消能跌水井，适用于排水管道、水利工程中大流量、大落差的跌水构筑物。水流在跌水井内采取扩散、汇集的形式不断反复，水流扩散时将动能向四周分解，对跌水井的冲击减小，起到消能作用，然后水流再从四周向中间汇集，在跌水井的中间形成水流对冲，各个方向上大小相等方向相反的水流能量相互抵消，仅剩下相对于下一级的势能，没能量叠加积累。有益效果是：克服了现有技术大管径跌水井水流朝向同一方向流动，能量不断叠加，跌水井落差受限的缺陷。跌水板采取水流方向依次扩散和汇集交替的布置方式，利用水流自身作用消减水流的能量，没有能量叠加积累，适应于排水管道、水利工程引水大落差等工程中应用。

本发明是通过以下技术实现的：扩散汇集式反流消能跌水井主要由井筒1、进水管2、出水管3、配水槽4、边孔板5、中孔板6、流槽7、配水口8组成。井筒1的上部与进水管2连接处设置配水槽4，配水槽4围绕井体1一周，配水槽4朝向井筒1的中心设有配水口8，配水口8的数量为至少四个的偶数，配水槽4正对进水管2的位置设有导流堰11。水流从进水管2流入井体1后，流向环形布置的配水槽4，导流堰11可以起到较好的分流作用，水流沿配水槽4分向两侧流动，在配水口8处均匀地流向下一级跌水板。

配水槽4的下方为边孔板5，边孔板5中心为向上凸起的曲面圆锥，边孔板5的四周均匀布置有边孔9，边孔9的数量为至少四个的偶数。从配水口8流下来的水，落在边孔板5中央凸起的曲面上，由于曲面的引导，水流向四周扩散，水流流至边孔板5的边孔9时，边孔9均匀分布在边孔板5的一周，且是对称布置的偶数，从边孔9流向下一级中孔板6的水流也是均匀分布的。

边孔板5的下方为中孔板6，中孔板6为边缘高中心低呈碗状的凹形曲面，中心有一个中孔10。从上一级边孔板5的边孔9流下的水流落在中孔板6的边缘。凹形曲面引导水流向中心汇集，水流的能量大小相等反向相反，在中孔板6的中央水流对冲，相互抵消了水流的动能。向下依次为边孔板5和中孔板6交替设置，边孔板5和中孔板6的数量相等，一个边孔板5和一个中孔板6组合成一组，大落差跌水井可根据高度选择适当组数。最下方的一块为中孔板6，在井筒1的下部为流槽7，流槽7的上部与中孔板6衔接，流槽7另一侧连接出水管3。