带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池的制作方法

1.本发明涉及深层竖井调蓄池建造技术领域，特别涉及带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池。


背景技术：

2.调蓄池是一种雨水径流收集装置，能将市政雨水管网收集的雨水径流存储于调蓄池体内，待市政排水管网运行负荷较低时，调蓄池再将先前收集的雨水径流缓慢排入市政管道中。
3.在现有技术中，根据调蓄池的主要功能进行分类，既能作为削减峰值雨水径流的提标调蓄池，减少城市内涝发生的频率；也可作为控制初期雨水径流污染的初雨调蓄池，以提升城市河道水体的质量，是保障城市水生态环境安全的重要市政基础设施之一。
4.然而，由于城市内深层竖井调蓄池埋深较深，未经消能的进水直接跌落池底，将对池体造成严重的水力冲击破坏，故必须对调蓄池进水进行消能后方可跌落池底。
5.特别是深层竖井调蓄池的进水结构采用螺旋阶梯或螺旋流道进行消能，通常安装体积较大，需要占据调蓄池内部较大的空间位置。
6.而且螺旋流道一旦出现较大面积损坏，上部的预留的检修孔洞无法对螺旋流道整体进行吊装维修，仅能通过更换局部破损构件的形式进行维修，故螺旋流道检修存在较高的风险。
7.因此，如何使调蓄池消能结构的检修更加便捷，体积更小成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

8.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，实现的目的是在充分保障调蓄池进水消能效果的前提下，使消能结构空间占地最小化。
9.为实现上述目的，本发明公开了带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池；包括竖直延伸，并上端开口的池体。
10.所述池体上端开口处设于与进水流道连接的消能涡室；
11.所述消能涡室包括侧壁，以及设置在所述侧壁下端的底板；
12.所述侧壁的内表面在俯视方向为沿阿基米德螺线弯曲的曲线；
13.所述侧壁对应所述曲线两端的位置所形成的侧面矩形开口与所述进水流道连接；
14.所述底板呈环形，外形与所述侧壁的下端匹配，在对应所述阿基米德螺线旋转中心的位置设有下水通孔；
15.位于所述下水通孔处，所述底板的下面向下依次设有收缩短管和排水立管；
16.所述收缩短管为上端管径大于下端管径的去头锥形管道；
17.所述排水立管的上端与所述收缩短管的下端连接，下端向下延伸至所述池体的池底。
18.优选的，所述池体的底部设有放空水泵和水力冲洗泵；
19.所述放空水泵与紧贴所述述池体内壁设置的放空管连接，经所述放空管将所述池体的所述池底的水向上运输，最终排出至所述池体外。
20.优选的，所述消能涡室对应所述阿基米德螺线旋转中心的位置、所述收缩短管的轴线和排水立管的轴线均与竖直方向平行，并设置于所述池体内靠近所述进水流道的位置，贴近所述池体内壁。
21.优选的，所述排水立管的直径为d1；其中，q为进水流量；g为重力加速度；
22.所述收缩短管的所述上端管径为d2，长度为l；1.3d1≤d2≤1.5d1，5.5(d2-d1)≤l≤6(d2-d1)；
23.所述收缩短管的轴线与所述进水流道的中心线的距离为a；1.4d1≤a≤1.6d1；
24.所述内壁的所述侧面矩形开口的宽度，以及所述进水流道的宽度均为b；0.5a≤b≤0.6a。
25.优选的，所述进水流道的高度为h；h在满足水量重力出流的基础上增加0.5m至1m；
26.所述进水流道带有斜坡，所述斜坡的坡度i不宜小于2％。
27.优选的，所述排水立管下端的侧壁设有开孔。
28.更优选的，所述排水立管下端两侧的侧壁设有面积不宜小于2倍横截面面积的所述开孔；
29.每一所述开孔均为矩形或者半椭圆形。
30.优选的，所述池体的横截面为圆形或矩形；
31.所述消能涡室采用超高分子量聚乙烯树脂和/或钢筋混凝土材料制成；
32.所述收缩短管和所述排水立管均采用超高分子量聚乙烯树脂、铜、hdpe和/或碳钢材料制成；
33.所述收缩短管和所述排水立管之间采用卡箍、焊接、承插或者热熔连接。
34.优选的，所述池底设有不小于0.5m，且不小于1倍至1.5倍所述排水立管管径的永久不排空水。
35.优选的，所述排水立管的下端设有不锈钢套筒；
36.所述不锈钢套筒内嵌抗冲刷材料，且内腔的最小尺寸不小于所述排水立管外径的两倍。
37.本发明的有益效果：
38.本发明与现有技术相比，在充分保障调蓄池进水消能效果的前提下，能够有效减小消能流道装置在调蓄池池体所占的空间，为深层竖井调蓄池消能流道安装及检修创造出有利条件。
39.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
40.图1示出本发明一实施例的立体结构示意图。
41.图2示出本发明一实施例中消能涡室与进水流道在俯视方向的结构示意图。
42.图3示出本发明一实施例中消能涡室、收缩短管和排水立管依次连接的结构示意图。
43.图4示出本发明一实施例中排水立管下端设有不锈钢套筒的结构示意图。
具体实施方式
44.实施例
45.如图1至图3所示，带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池；包括竖直延伸，并上端开口的池体6。
46.池体6上端开口处设于与进水流道1连接的消能涡室2；
47.消能涡室2包括侧壁21，以及设置在侧壁21下端的底板23；
48.侧壁21的内表面22在俯视方向为沿阿基米德螺线弯曲的曲线；
49.侧壁21对应曲线两端的位置所形成的侧面矩形开口与进水流道1连接；
50.底板23呈环形，外形与侧壁21的下端匹配，在对应阿基米德螺线旋转中心的位置设有下水通孔24；
51.位于下水通孔24处，底板23的下面向下依次设有收缩短管3和排水立管4；
52.收缩短管3为上端管径大于下端管径的去头锥形管道；
53.排水立管4的上端与收缩短管3的下端连接，下端向下延伸至池体6的池底8。
54.在实际应用中，消能涡室2的尺寸可依据水力学数值计算或者通过物理模型试验进行确定；
55.使用时，高速水流从进水管1流向消能涡室2，水流经沿阿基米德螺线弯曲的侧壁21的内表面22消能后，向下螺旋流入收缩短管3，在收缩短管3中继续螺旋向下流动，最后水流经排水立管4下端流出，从而实现进水消能。
56.在某系实施例中，池体6的底部8设有放空水泵7和水力冲洗泵9；
57.放空水泵7与紧贴述池体6内壁设置的放空管5连接，经放空管5将池体6的池底8的水向上运输，最终排出至池体6外。
58.在实际应用中，水力冲洗泵9的存在可以避免池底出现污泥淤积。
59.在某系实施例中，消能涡室2对应阿基米德螺线旋转中心的位置、收缩短管3的轴线和排水立管4的轴线均与竖直方向平行，并设置于池体6内靠近进水流道1的位置，贴近池体6内壁。
60.在某系实施例中，排水立管4的直径为d1；其中，q为进水流量；g为重力加速度；
61.收缩短管3的上端管径为d2，长度为l；1.3d1≤d2≤1.5d1，5.5(d2-d1)≤l≤6(d2-d1)；
62.收缩短管3的轴线与进水流道1的中心线的距离为a；1.4d1≤a≤1.6d1；
63.内壁21的侧面矩形开口的宽度，以及进水流道1的宽度均为b；0.5a≤b≤0.6a。
64.在某系实施例中，进水流道1的高度为h；h在满足水量重力出流的基础上增加0.5m至1m；
65.进水流道1带有斜坡，斜坡的坡度i不宜小于2％。
66.在实际应用中，h在满足水量重力出流的基础上增加0.5m至1m能够更好的保护水头。
67.在某系实施例中，排水立管4下端的侧壁设有开孔。
68.在某系实施例中，排水立管4下端两侧的侧壁设有面积不宜小于2倍横截面面积的开孔；
69.每一开孔均为矩形或者半椭圆形。
70.在某系实施例中，池体6的横截面为圆形或矩形；
71.消能涡室2采用超高分子量聚乙烯树脂和/或钢筋混凝土材料制成；
72.收缩短管3和排水立管4均采用超高分子量聚乙烯树脂、铜、hdpe和/或碳钢材料制成；
73.收缩短管3和排水立管4之间采用卡箍、焊接、承插或者热熔连接。
74.在某系实施例中，池底8设有不小于0.5m，且不小于1倍至1.5倍排水立管4管径的永久不排空水。
75.在实际应用中，在池底8设置永久不排空水作为调蓄池的二次消能措施。
76.如图4所示，在某系实施例中，排水立管4的下端设有不锈钢套筒10；
77.不锈钢套筒10内嵌抗冲刷材料，且内腔的最小尺寸不小于排水立管4外径的两倍。
78.在实际应用中，不锈钢套筒10厚度及尺寸可依据实际维护更换频率进行设计。
79.本发明通过进水消能涡室结构，主要由进水流道1、消能涡室2、收缩短管3和排水立管4，进水流道1中高速水流经消能涡室2，形成涡流消能后，继续沿收缩短管3和排水立管4螺旋下跌至池底8，并在排水立管4下端位于池底8处通过永久不排空水形成的水垫层或不锈钢套筒10进行二次消能，从而避免未经消能的水流直接跌落池体6的池底8，对池底8造成严重的水力冲击破坏，保护池体6的结构安全；
80.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池；包括竖直延伸，并上端开口的池体(6)；其特征在于，所述池体(6)上端开口处设于与进水流道(1)连接的消能涡室(2)；所述消能涡室(2)包括侧壁(21)，以及设置在所述侧壁(21)下端的底板(23)；所述侧壁(21)的内表面(22)在俯视方向为沿阿基米德螺线弯曲的曲线；所述侧壁(21)对应所述曲线两端的位置所形成的侧面矩形开口与所述进水流道(1)连接；所述底板(23)呈环形，外形与所述侧壁(21)的下端匹配，在对应所述阿基米德螺线旋转中心的位置设有下水通孔(24)；位于所述下水通孔(24)处，所述底板(23)的下面向下依次设有收缩短管(3)和排水立管(4)；所述收缩短管(3)为上端管径大于下端管径的去头锥形管道；所述排水立管(4)的上端与所述收缩短管(3)的下端连接，下端向下延伸至所述池体(6)的池底(8)。2.根据权利要求1所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述池体(6)的底部(8)设有放空水泵(7)和水力冲洗泵(9)；所述放空水泵(7)与紧贴所述述池体(6)内壁设置的放空管(5)连接，经所述放空管(5)将所述池体(6)的所述池底(8)的水向上运输，最终排出至所述池体(6)外。3.根据权利要求1所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述消能涡室(2)对应所述阿基米德螺线旋转中心的位置、所述收缩短管(3)的轴线和排水立管(4)的轴线均与竖直方向平行，并设置于所述池体(6)内靠近所述进水流道(1)的位置，贴近所述池体(6)内壁。4.根据权利要求1所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述排水立管(4)的直径为d1；其中，q为进水流量；g为重力加速度；所述收缩短管(3)的所述上端管径为d2，长度为l；1.3d1≤d2≤1.5d1，5.5(d2-d1)≤l≤6(d2-d1)；所述收缩短管(3)的轴线与所述进水流道(1)的中心线的距离为a；1.4d1≤a≤1.6d1；所述内壁(21)的所述侧面矩形开口的宽度，以及所述进水流道(1)的宽度均为b；0.5a≤b≤0.6a。5.根据权利要求1所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述进水流道(1)的高度为h；h在满足水量重力出流的基础上增加0.5m至1m；所述进水流道(1)带有斜坡，所述斜坡的坡度i不宜小于2％。6.根据权利要求1所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述排水立管(4)下端的侧壁设有开孔。7.根据权利要求6所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述排水立管(4)下端两侧的侧壁设有面积不宜小于2倍横截面面积的所述开孔；每一所述开孔均为矩形或者半椭圆形。8.根据权利要求1所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述
池体(6)的横截面为圆形或矩形；所述消能涡室(2)采用超高分子量聚乙烯树脂和/或钢筋混凝土材料制成；所述收缩短管(3)和所述排水立管(4)均采用超高分子量聚乙烯树脂、铜、hdpe和/或碳钢材料制成；所述收缩短管(3)和所述排水立管(4)之间采用卡箍、焊接、承插或者热熔连接。9.根据权利要求1所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述池底(8)设有不小于0.5m，且不小于1倍至1.5倍所述排水立管(4)管径的永久不排空水。10.根据权利要求1所述的带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池，其特征在于，所述排水立管(4)的下端设有不锈钢套筒(10)；所述不锈钢套筒(10)内嵌抗冲刷材料，且内腔的最小尺寸不小于所述排水立管(4)外径的两倍。

技术总结
本发明公开了带有进水消能涡室结构的深层竖井调蓄池；包括上端开口的池体，池体上端开口处设于与进水流道连接的消能涡室；消能涡室包括侧壁和底板；侧壁沿阿基米德螺线弯曲，两端的位置之间所形成的侧面矩形开口与进水流道连接；底板呈环形，外形与侧壁的下端匹配，在对应阿基米德螺线旋转中心的位置设有下水通孔；位于下水通孔处，底板的下面向下依次设有收缩短管和排水立管；收缩短管为上端管径大于下端管径的去头锥形管道；排水立管的上端与收缩短管的下端连接，下端向下延伸至池体的池底，并设有水垫层或不锈钢套筒。本发明在充分保障调蓄池进水消能效果的前提下，能够有效减小消能流道装置在调蓄池池体所占的空间。小消能流道装置在调蓄池池体所占的空间。小消能流道装置在调蓄池池体所占的空间。


技术研发人员：朱洁 卢光毅 姜弘 陈斌 朋四海 张振光 刘方明
受保护的技术使用者：上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/9/20