[发明专利]一种带螺旋阶梯与孔板跌水井的分流调蓄系统

说明书

本发明属于城市给排水工程排水建筑物技术领域，提供一种带螺旋阶梯与孔板跌水井的分流调蓄系统，包括一个进水口管道、一个螺旋阶梯竖井和一个孔板跌水井和两个出水口管道。本发明可完美解决城市深隧系统中不同流量变化带来的影响：小流量时，水流经过螺旋阶梯竖井，螺旋阶梯可灵活调整尺寸，夹带空气的下泄水流在阶梯隅角处小尺度的漩滚、掺气、摩擦，有利于水流的平稳导流；大流量时，水流经过孔板跌水井，孔板跌水井摒弃了以往传统跌落式竖井较难控制大高差下消力井内水垫层厚度的缺点，其孔径、孔距及孔板间距处于临界量级，可让下泄水流通过多级孔板消能，减轻孔板及消力井的防护工作负担。

技术领域

本发明属于城市给排水工程排水建筑物技术领域，提供一种带螺旋阶梯与孔板跌水井的分流调蓄系统。

背景技术

在现有技术中，竖井结构形式主要分为四种：螺旋坡道竖井、跌落式竖井、旋流式竖井和折板式竖井，其中螺旋坡道竖井的优势在于：

1)消能比较充分，水流下泄时经过坡道与边壁摩擦，消耗水头能量，可使竖井底部和深层管道受到保护。

2)历史悠久，技术成熟，结构简单，易于设计，造价经济，适应性强，且需要的通气量较少。

3)施工方便，易于检修，运行可靠，下游水流流态稳定，坡道的宽度及坡度可根据不同环境及洪水概率灵活变化。

螺旋坡道竖井在具备许多优点的同时，也存在自身或环境局限性，而目前螺旋坡道竖井在实际工程中存在的不足之处在于：

1)应用领域单一，总是局限在中、小水头的排水消能工程中，对于高水头的排水消能效果较差。

2)传统螺旋坡道竖井适用排放流量范围小，制约市政工程设施参与防洪力度与运行管理。

3)运行环境利用率不足，尚未达到工程预期效果。

同时，跌落式竖井在实际应用中存在的显著不足之处在于：

1)竖井内流态紊乱，其底部消力井受力复杂，易引起竖井与管道之间结构振动，影响其使用寿命和消能导流效果；

2)竖井底部消力井表面受压大，对竖井材料强度及开挖深度要求高，建造及维护成本高；

3)只适用于高差较小且地带坚实的地基。

为消除下泄水流到达深层管道前多余的能量并将其与之平顺连接，其间常设置竖井以增加消能率。受环境地形限制及技术水平等诸多因数影响，部分螺旋坡道竖井及跌落式竖井过洪能力较弱，导致地下市政工程无法在城市汛期防洪中达到预期的效果，导致地表排洪压力剧增，严重时甚至会造成城市内涝等危害的发生；单一式竖井无法针对不同流量做到分而治之，汛期大流量情况下水流依旧排入城市污水处理厂，导致处理厂运行负荷过大；不仅如此，不合理的竖井设计会使得消能率下降，导致其适用范围较窄，后期维护成本较高，带来较为沉重的城市经济损失。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种设计新颖、受力合理、投资节约的带螺旋阶梯与孔板跌水井的分流调蓄系统，以实现在不同水头和流量、不影响导流效果的条件下，加强防洪超泄能力，扩展水流二次利用范围，增加消能率，提高海绵城市安全系数。本发明结构兼具引导水流及消能的作用，在保证表层水流顺利进入深层管道，改善竖井内水流流态紊乱、流速过大现象的同时，利用其特有的体型特点，通过水力自控翻板闸门及嵌套式双筒结构重新分配水流的导向与应用范围；同时螺旋阶梯消能可减少水流势能，多级孔板消能既提高了超泄能力，也破除了竖井适用高差较小的限制。

为了达到上述目的，本发明技术方案：

一种带螺旋阶梯与孔板跌水井的分流调蓄系统，包括一个进水口管道1、一个螺旋阶梯竖井2、一个孔板跌水井3和两个出水口管道4；螺旋阶梯竖井2和孔板跌水井3均为筒状结构，孔板跌水井3位于螺旋阶梯竖井2内。