本發(fā)明涉及一種擴(kuò)散匯集式反流消能跌水井，涉及排水工程和水利工程領(lǐng)域，特別涉及城市排水管道和水利工程跌水消能的構(gòu)筑物。

背景技術(shù)：

排水管道在落差較大時(shí)需要設(shè)置跌水井?，F(xiàn)有技術(shù)排水管道設(shè)計(jì)中，跌水井一般都是采用標(biāo)準(zhǔn)圖，現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖《06MS201市政排水管道工程及附屬設(shè)施》中的跌水井，管徑700～1650mm的跌水井采用階梯式跌水井，最大跌差2m，2m跌差的階梯式跌水井，井內(nèi)長(zhǎng)度達(dá)到4m。在實(shí)際工程中，上下游管道落差7～8m的也很常見(jiàn)，加長(zhǎng)階梯的直線型階梯跌水井、折返式階梯跌水井、旋流式階梯跌水井應(yīng)運(yùn)而生。為了應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇，排水深隧也廣泛應(yīng)用，排水深隧的落差有的達(dá)到10m以上，甚至落差達(dá)到20多m。加長(zhǎng)階梯的直線型階梯跌水井是將階梯數(shù)量增加，折返式階梯跌水井和旋流式階梯跌水井是改變水流形式來(lái)減小跌水井的尺寸。階梯跌水井與豎井式直接跌水相比，每一級(jí)階梯高度較小，使得每一級(jí)階梯承受水的沖擊力減小，但同一高度處的水流朝著一個(gè)方向流動(dòng)，對(duì)跌水階梯的沖擊依然較大。跌水階梯的消能作用，并不能將每一級(jí)階梯高度水的勢(shì)能落下后轉(zhuǎn)變成的動(dòng)能消耗殆盡，殘留的動(dòng)能與下一級(jí)的勢(shì)能疊加，水流的動(dòng)能逐級(jí)增加。因此，上述的階梯跌水井受到一定落差的限制，不適應(yīng)于排水深隧、水利工程引水大落差等工程中應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種擴(kuò)散匯集式反流消能跌水井，適用于排水管道、水利工程中大流量、大落差的跌水構(gòu)筑物。水流在跌水井內(nèi)采取擴(kuò)散、匯集的形式不斷反復(fù)，水流擴(kuò)散時(shí)將動(dòng)能向四周分解，對(duì)跌水井的沖擊減小，起到消能作用，然后水流再?gòu)乃闹芟蛑虚g匯集，在跌水井的中間形成水流對(duì)沖，各個(gè)方向上大小相等方向相反的水流能量相互抵消，僅剩下相對(duì)于下一級(jí)的勢(shì)能，沒(méi)能量疊加積累。有益效果是：克服了現(xiàn)有技術(shù)大管徑跌水井水流朝向同一方向流動(dòng)，能量不斷疊加，跌水井落差受限的缺陷。跌水板采取水流方向依次擴(kuò)散和匯集交替的布置方式，利用水流自身作用消減水流的能量，沒(méi)有能量疊加積累，適應(yīng)于排水管道、水利工程引水大落差等工程中應(yīng)用。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的：擴(kuò)散匯集式反流消能跌水井主要由井筒1、進(jìn)水管2、出水管3、配水槽4、邊孔板5、中孔板6、流槽7、配水口8組成。井筒1的上部與進(jìn)水管2連接處設(shè)置配水槽4，配水槽4圍繞井體1一周，配水槽4朝向井筒1的中心設(shè)有配水口8，配水口8的數(shù)量為至少四個(gè)的偶數(shù)，配水槽4正對(duì)進(jìn)水管2的位置設(shè)有導(dǎo)流堰11。水流從進(jìn)水管2流入井體1后，流向環(huán)形布置的配水槽4，導(dǎo)流堰11可以起到較好的分流作用，水流沿配水槽4分向兩側(cè)流動(dòng)，在配水口8處均勻地流向下一級(jí)跌水板。

配水槽4的下方為邊孔板5，邊孔板5中心為向上凸起的曲面圓錐，邊孔板5的四周均勻布置有邊孔9，邊孔9的數(shù)量為至少四個(gè)的偶數(shù)。從配水口8流下來(lái)的水，落在邊孔板5中央凸起的曲面上，由于曲面的引導(dǎo)，水流向四周擴(kuò)散，水流流至邊孔板5的邊孔9時(shí)，邊孔9均勻分布在邊孔板5的一周，且是對(duì)稱布置的偶數(shù)，從邊孔9流向下一級(jí)中孔板6的水流也是均勻分布的。

邊孔板5的下方為中孔板6，中孔板6為邊緣高中心低呈碗狀的凹形曲面，中心有一個(gè)中孔10。從上一級(jí)邊孔板5的邊孔9流下的水流落在中孔板6的邊緣。凹形曲面引導(dǎo)水流向中心匯集，水流的能量大小相等反向相反，在中孔板6的中央水流對(duì)沖，相互抵消了水流的動(dòng)能。向下依次為邊孔板5和中孔板6交替設(shè)置，邊孔板5和中孔板6的數(shù)量相等，一個(gè)邊孔板5和一個(gè)中孔板6組合成一組，大落差跌水井可根據(jù)高度選擇適當(dāng)組數(shù)。最下方的一塊為中孔板6，在井筒1的下部為流槽7，流槽7的上部與中孔板6銜接，流槽7另一側(cè)連接出水管3。

水流在邊孔板5上由中心向四周擴(kuò)散，在中孔板6上由四周向中心匯集，水流方向相反，利用水流自身削減能量，構(gòu)成擴(kuò)散匯集式反流消能跌水井。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明立面圖；

圖2為圖1的A－A（配水槽位置）剖面圖；

圖3為圖1的B－B（邊孔板位置）剖面圖；

圖4為圖1的C－C（中孔板位置）剖面圖；

圖5為圖1的D－D（流槽位置）剖面圖。

圖中：1－井筒，2－進(jìn)水管，3－出水管，4－配水槽，5－邊孔板，6－中孔板，7－流槽，8－配水口，9－邊孔，10－中孔，11－導(dǎo)流堰。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施，要根據(jù)上下游管道的管徑、落差確定跌水井的構(gòu)造尺寸，跌水井采用混凝土澆筑或磚砌，應(yīng)根據(jù)井的深度和周邊土質(zhì)情況計(jì)算井壁厚度。

本發(fā)明立面圖見(jiàn)圖1。擴(kuò)散匯集式反流消能跌水井主要由井筒1、進(jìn)水管2、出水管3、配水槽4、邊孔板5、中孔板6、流槽7、配水口8組成。井筒1的上部與進(jìn)水管2連接處設(shè)置配水槽4，配水槽4圍繞井體1一周，配水槽4朝向井筒1的中心設(shè)有配水口8，配水口8的數(shù)量為至少四個(gè)的偶數(shù)，配水槽4正對(duì)進(jìn)水管2的位置設(shè)有導(dǎo)流堰11。配水槽4的平面圖見(jiàn)圖2，是圖1的A－A剖面。水流從進(jìn)水管2流入井體1后，流向環(huán)形布置的配水槽4，導(dǎo)流堰11可以起到較好的分流作用，水流沿配水槽4分向兩側(cè)流動(dòng)，在配水口8處向下泄流，水流在配水槽4內(nèi)流至進(jìn)水管2相對(duì)的一側(cè)，兩股水流對(duì)沖，消減了部分能量，配水槽4內(nèi)維持在與進(jìn)水管2相同的水位，水從配水口8均勻地流向下一級(jí)跌水板。

配水槽4的下方為邊孔板5，邊孔板5的平面圖見(jiàn)圖3，是圖1的B－B剖面。從圖1、圖3可以看出，邊孔板5中心為向上凸起的曲面圓錐，邊孔板5的四周均勻布置有邊孔9，邊孔9的數(shù)量為至少四個(gè)的偶數(shù)。從配水口8流下來(lái)的水，落在邊孔板5中央凸起的曲面上，水流不是與邊孔板5垂直平面接觸，而是圓滑的曲面，水流的沖擊力相對(duì)較小，由于曲面的引導(dǎo)，水流向四周擴(kuò)散，將水流的能量分解后流向井筒1的內(nèi)壁，消減了對(duì)內(nèi)壁的沖刷，水流流至邊孔板5的邊孔9時(shí)，邊孔9是均勻分布在邊孔板5的一周，且是對(duì)稱布置的偶數(shù)，從邊孔9流向下一級(jí)中孔板6的水流也是均勻分布的。

邊孔板5的下方為中孔板6，中孔板6的平面圖見(jiàn)圖4，是圖1的C－C剖面。從圖1、圖4可以看出，中孔板6為邊緣高中心低呈碗狀的凹形曲面，中心有一個(gè)中孔10。從上一級(jí)邊孔板5的邊孔9流下的水流落在中孔板6的邊緣，由于水流分散且中孔板6的邊緣為圓滑的凹形曲面，水流對(duì)其沖擊較小。凹形曲面引導(dǎo)水流向中心匯集，水流的能量大小相等反向相反，在中孔板6的中央水流對(duì)沖，相互抵消了水流的動(dòng)能，此時(shí)僅剩下相對(duì)下一級(jí)跌水板的勢(shì)能，沒(méi)有動(dòng)能與之疊加。向下依次為邊孔板5和中孔板6交替設(shè)置，邊孔板5和中孔板6的數(shù)量相等，一個(gè)邊孔板5和一個(gè)中孔板6組合成一組，大落差跌水井可根據(jù)高度選擇適當(dāng)組數(shù)，每一組承受的水流沖擊是基本一致的，沒(méi)有水流動(dòng)能的疊加，適用于大落差跌水井。

最下方的一塊為中孔板6，在井筒1的下部為流槽7，流槽7的上部與中孔板6銜接，流槽7另一側(cè)連接出水管3。流槽7與出水管3連接平面圖見(jiàn)圖5。

跌水井的井筒1設(shè)計(jì)成圓形，在大落差埋深較大處圓形受力好，圓形方便采用沉井施工或者逆作法施工。邊孔板5和中孔板6可以采用模板預(yù)制，預(yù)制的直徑略小于井筒1的內(nèi)徑，留出后澆段，留出與井筒1連接的鋼筋。在井筒1相應(yīng)的位置預(yù)留錨固鋼筋，吊裝邊孔板5和中孔板6就位，焊接預(yù)留鋼筋，澆筑后澆段混凝土。