[发明专利]一种降低城市排水竖井井喷压力的结构

说明书

本发明公开了一种降低城市排水竖井井喷压力的新型结构，属于城市排水技术领域，是在排水系统跌落水室内设置导流壳板，导流壳板靠近上游管道一侧开设通气孔口，在排水竖井出口处设置节流板。强降雨期，上游排水管道快速增加的入流在导流壳板作用下进入下游管道，上游管道及跌落水室内预存的气体截留在导流壳板上侧的水室内部，发挥气垫缓冲作用。本发明在满足管道系统排水要求的前提下，可以大大降低排水管道明满流过程中的井喷压力，减小高压水流对排水管道系统的破坏。

技术领域

本发明涉及城市排水技术领域，尤其涉及一种降低城市排水竖井井喷压力的新型结构。

背景技术

近年来，我国城市化进程逐步加快，非透水材料的使用增加了强降雨期城市排水管网及内河行洪压力，导致内涝灾害频繁发生。内涝问题已成为城市发展面临的主要问题之一，而有效可靠的城市排水系统，则是解决该问题的主要途径。正常情况下城市排水管道内的水流状态为明渠流。当遭遇强降雨天气时，城市排水管道内的水流会在短时间内由明渠流动转变为有压流动，并伴随着巨大的压力脉动。

当发生强降雨等情况时，城市排水管道内水位急剧增加，极易出现明满流交替现象。在此瞬变过程中存在剧烈的压力交变作用，并伴随有大量空气进出管道，使管道排水能力下降，严重影响城市排水管网的运行效率。在排水管道由明渠流向有压流转变过程中极易截留空气形成气囊。截留气囊在水气交互作用下发生压缩、转移、膨胀和释放，将产生极大的压力峰值和压力振荡，轻则会影响到管道的排水效果，重则会发生“气爆”、“井喷”等公共安全事故，导致基础设施摧毁和管道爆裂等工程事故。

在排水系统管道设计时，为了避免大坡度管道的布设，通常设置一定的跌落水室。因此，在跌落水室内，上下游管道通常会存有一定的高度差。当经历暴雨天气时，由于排水管道内入流流量的快速增加，管内水流流态在短时间内由明渠流转变为有压流。增加的水流前波撞击在跌落水室壁上，随后沿曲线返回进入竖井，导致部分空气截留在跌落水室及上游管道末端。随后水流持续流入，这部分气囊被压缩，气体压力增大，随后将竖井内的水气混合物喷出，发生井喷。在目前的排水系统设计中，基本都具有采用相对高度差设计的跌落水室，无法避免上游管道流量在快速增加过程中折返水流封闭气囊的矛盾。在井喷发生过程中，下游管道的输运能力具有重要作用。在上游管道经历明满流过渡过程时，若下游管道内水流速度较小，入流涌波到达跌落水室后得不到及时排出，造成短时间内跌落水室压力急剧增大。基于此，本发明使用了一种新型导流壳板与节流板组合的结构设计，很好的解决了排水系统中折返水流封闭气囊的矛盾，在上游管道处于明满流过渡时及时增大下游管道中水流流速，降低最大井喷压力，保证排水系统的安全运行。

在强降雨天气下，排水管道入流的快速增加会引起空气/水混合物在竖井出口喷射，发生井喷。井喷现象不仅会造成较大的压力脉动，威胁排水管网公共安全，喷射出的水气混合物也易造成环境污染。本发明旨在提供一种能够降低强降雨期排水竖井井喷压力的防护结构，在满足排水管道安全运行的前提下，有效降低井喷过程中最大压力，避免高压水流对排水管道造成的破坏。

发明内容

本发明为解决上述问题，而提出的一种降低城市排水竖井井喷压力的新型结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种降低城市排水竖井井喷压力的新型结构，包括：进水池、上游管道、跌落水室、下游管道和出水池，所述进水池、上游管道、跌落水室、下游管道和出水池从左到右依次连接，所述跌落水室顶部连接竖井，所述竖井与外面大气相通。

优选地，所述跌落水室内设置连接上游管道和下游管道的导流壳板，所述竖井顶部设置节流板，所述节流板与导流壳板之间形成组合方案。

优选地，所述导流壳板为半圆形渐扩的壳板，所述导流壳板上游侧内直径与上游管道相同且导流壳板下游侧内直径与下游管道相同，所述导流壳板横截面中心角为180°，所述导流壳板靠近上游管道一侧设置通气孔且通气孔与跌落水室连通。