用于消能井的消能槽以及消能井的制作方法

1.本发明涉及消能井技术领域，具体为一种用于消能井的消能槽以及消能井。


背景技术：

2.当今社会楼层越来越高，以满足人口越来越多的需求。然而由于楼层越来越高，水的势能越大，从建筑屋面排至室外消能井时水流的动能越大，对雨水消能井的冲刷破坏约严重


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于消能井的消能槽以及消能井，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
4.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种用于消能井的消能槽，包括第一挑流坎和第二挑流坎，所述第一挑流坎包括顶面以及由所述顶面向外平滑延伸的第一溢流面且所述顶面高于所述第一溢流面，所述第二挑流坎包括顶部以及由所述顶部向所述第一挑流坎的方向延伸的第二溢流面且所述第二溢流面的底部与所述第一溢流面延伸的末端平滑连接，所述第一溢流面的最低处设有消能戽，所述顶部高于所述顶面。
5.进一步，所述第二挑流坎有多个，各所述第二挑流坎围合形成环形，所述第一挑流坎位于各所述第二挑流坎形成的环形的中间。
6.进一步，所述顶面为圆形，且沿所述顶面的圆周方向，所述第一溢流面为封闭的曲面。
7.进一步，所述第一溢流面为第一圆弧面，所述第二溢流面为第二圆弧面，所述第一圆弧面和所述第二圆弧面平滑连接，且所述第一圆弧面为凹面，所述第二圆弧面为凸面。
8.进一步，所述第一溢流面的挑角在15
°
～35
°
之间，所述挑角为所述第一溢流面对应所述顶面位置的切线与水平方向的夹角。
9.进一步，所述第二挑流坎还包括由所述顶部向远离所述第一挑流坎的方向延伸的第三溢流面。
10.进一步，所述第三溢流面包括第三圆弧面和平面，所述第三圆弧面由所述顶部向下延伸形成，所述平面由所述第三圆弧面的延伸末端向下倾斜延伸形成，所述第三圆弧面与所述第二溢流面位于同一圆周面上。
11.进一步，所述第三圆弧面的延伸长度与所述第二溢流面的延伸长度之间的关系满足如下公式：
12.y/h
d
＝k(x/h
d
)
n
13.其中，y为所述第三圆弧面的延伸末端与所述顶部之间的高度差，h
d
为进水的水头高度与所述顶部之间的高度差，k和n均为定值系数且均与所述平面的坡度相关，x为所述顶部与所述第二溢流面的延伸末端之间的水平距离。
14.本发明实施例提供另一种技术方案：一种消能井，包括井筒，还包括上述的用于消
能井的消能槽，所述消能槽设于所述井筒内的底部。
15.进一步，还包括设于所述井筒高处的进水支管，所述进水支管的出水口位于所述第二溢流面的正上方。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置的多个溢流面的配合，可以将水流导送至消能戽，在消能戽处产生激烈的表面旋滚，并通过消能戽后的涌浪及底部旋滚而获得较大的消能效果，而通过设置的挑流坎可以利用水流的动能，将水流挑入空中，发生掺气及分散，失去一部分动能；当有多根排水支管从不同方向接入时，不同方向的高速水流顺着溢流面经过消能戽流向挑流坎后，从不同方向挑入空中，发生碰撞形成旋滚发生强烈的动量交换及剪切作用，相互抵消动能，流速逐渐减小。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的一种消能井的俯视图；
18.图2为本发明实施例提供的一种消能井的剖面图；
19.图3为本发明实施例提供的一种消能井局部结构参数关系示意图；
20.附图标记中：1-第一挑流坎；10-顶面；11-第一溢流面；2-第二挑流坎；20-顶部；21-第二溢流面；22-第三溢流面；220-第三圆弧面；221-平面；3-消能戽；40-井筒；41-井盖；42-盖座；43-爬梯；5-进水支管；6-进水干管；7-出水干管；a-消能槽。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种用于消能井的消能槽，包括第一挑流坎1和第二挑流坎2，所述第一挑流坎1包括顶面10以及由所述顶面10向外平滑延伸的第一溢流面11且所述顶面10高于所述第一溢流面11，所述第二挑流坎2包括顶部20以及由所述顶部20向所述第一挑流坎1的方向延伸的第二溢流面21且所述第二溢流面21的底部与所述第一溢流面11延伸的末端平滑连接，所述第一溢流面11的最低处设有消能戽3，所述顶部20高于所述顶面10。在本实施例中，通过设置的多个溢流面的配合，可以将水流导送至消能戽3，在消能戽3处产生激烈的表面旋滚，并通过消能戽3后的涌浪及底部旋滚而获得较大的消能效果，而通过设置的挑流坎可以利用水流的动能，将水流挑入空中，发生掺气及分散，失去一部分动能。具体地，如图1和图2所示，消能槽整体呈莲花台状，其中间凸起为第一挑流坎1，而后由该第一挑流坎1向外延伸出第一溢流面11，该第一溢流面11优选为曲面，而在第一挑流坎1临近处有第二挑流坎2，它的位置高于第一挑流坎1的位置，其也向外延伸出第二溢流面21，具体地该第二溢流面21是朝着第一挑流坎1的方向延伸，以与第一溢流面11对接，如此即可将水流均汇聚至第一溢流面11最低处的消能戽3，进而完成消能。本实施例中，为了示出区分，定义了第一、第二，以及顶部20和顶面10，这些均是作为不同的特征来进行描述，但是也没有过多的其他意义的限定。
23.作为本发明实施例的有话说方案，请参阅图1和图2，所述第二挑流坎2有多个，各
所述第二挑流坎2围合形成环形，所述第一挑流坎1位于各所述第二挑流坎2形成的环形的中间。在本实施例中，第二挑流坎2的数量可以有很多，它的布置形式大致是环绕着中间的第一挑流坎1来布设的，如图1所示，第二挑流坎2有四个。如此可以形成众多的溢流面来接收水流，并送往消能戽3，以对应多个进水支管5或进水干管6的情况，而相应的，多个第二挑流坎2也能够将各个方位来的水流挑往空中，进行消能。
24.进一步优化上述方案，请参阅图1和图2，所述顶面10为圆形，且沿所述顶面10的圆周方向，所述第一溢流面11为封闭的曲面。在本实施例中，将顶面10限定为圆形面，沿着圆周的方向，如此第一溢流面11即为封闭的曲面，不管水流从哪个方向过来，均可以由该封闭的曲面将水流导送至消能戽3，也可以送往挑流坎，可以起到更好的消能效果。当然，顶面10也可以是方形或其他形状，形成的第一溢流面11也均可以起到导流的效果，可能效果没有曲面好而已，但也都是本实施例的例举方案。
25.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，所述第一溢流面11为第一圆弧面，所述第二溢流面21为第二圆弧面，所述第一圆弧面和所述第二圆弧面平滑连接，且所述第一圆弧面为凹面，所述第二圆弧面为凸面。在本实施例中，将第一溢流面11和第二溢流面21限定为圆弧面，并且一个是凹，一个是凸，两个圆弧面的圆心分设于不同侧，二者组合形成的曲面可以让水流在面上起起伏伏，也能够消除部分的动能。如图3所示，第一圆弧面的圆心为o2，第二圆弧面的圆心为o1。优选的，所述第一溢流面11的挑角在15
°
～35
°
之间，所述挑角为所述第一溢流面11对应所述顶面10位置的切线与水平方向的夹角。所述第一溢流面11的半径r2＝h
d
，所述第二溢流面21的半径r1＝0.46h
d
，其中h
d
为进水的水头高度与所述顶部20之间的高度差。优选的，当进水干管6充满度约为0.94时，流量比的最大值约为1.08；当进水干管6充满度约为0.81时，流速比的最大值约为1.14；当进水干管6充满度为0.8时，流量比的最大值约为1；当进水干管6充满度为0.5时，流速等于满管流时的流速。结合实际应用中进水干管6的充满度值，同时考虑减少对过流能力的影响，可推定顶部20的位置位于d/4～d/3之间，d为进水干管6的直径。
26.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2和图3，所述第二挑流坎2还包括由所述顶部20向远离所述第一挑流坎1的方向延伸的第三溢流面22。在本实施例中，在第二挑流坎2靠近井筒40的一侧也有溢流面，为了区别描述，将其定义为第三溢流面22，该溢流面迎接进水干管6来的水流，让后送往顶部20被挑起，因此其也为向下延伸的面。具体地，该第三溢流面22包括第三圆弧面220和平面221，所述第三圆弧面220由所述顶部20向下延伸形成，所述平面221由所述第三圆弧面220的延伸末端向下倾斜延伸形成，所述第三圆弧面220与所述第二溢流面21位于同一圆周面上，该第三溢流面22包括一段第三圆弧面220和一段平面221。优选的，所述第三圆弧面220的延伸长度与所述第二溢流面21的延伸长度之间的关系满足如下公式：
27.y/h
d
＝k(x/h
d
)
n
28.其中，y为所述第三圆弧面220的延伸末端与所述顶部20之间的高度差，h
d
为进水的水头高度与所述顶部20之间的高度差，k和n均为定值系数且均与所述平面221的坡度相关，x为所述顶部20与所述第二溢流面21的延伸末端之间的水平距离。
29.为了便于细化描述上述关系式，我们将所述平面221定义为ab段，将所述第三圆弧面220定义为bo段，将所述第二圆弧面定义为oc段，将所述第一圆弧面定义为cd段，cd段在
接所述顶面10。其中圆弧段bo段和圆弧段oc段可以用上述公式表示，ob段和oc段共圆，圆弧段bo的直径r1＝0.46h
d
、系数k以及指数n取决于ab段的坡度，为了减少本效能槽对过流能力的影响，ab段应尽量平缓，优选为上述的平面221，且能够与圆弧段bo相切，当确定坡度为1:1时，此时的k＝1.873，n＝1.776。而圆弧段cd与oc段平滑连接，水流在圆弧段cd内运动时，所产生的离心力，将使该cd段内压强加大，因此cd段的半径r2越小，离心力越大，挑坎内水流的压能增大，动能减小，射程也减小，为了保证好的挑流条件，r2＝h
d
。而在挑角的取值范围内，按质点抛射运动考虑，挑角越大，入水角度也越大，水下射程减小，但是冲刷越严重，挑角偏小不利于在消能戽3内获得更好的消能效果。
30.本发明实施例提供一种消能井，包括井筒40以及上述的用于消能井的消能槽，所述消能槽设于所述井筒40内的底部。在本实施例中，将上述的消能槽用于消能井内，通过设置的多个溢流面的配合，可以将水流导送至消能戽3，在消能戽3处产生激烈的表面旋滚，并通过消能戽3后的涌浪及底部旋滚而获得较大的消能效果，而通过设置的挑流坎可以利用水流的动能，将水流挑入空中，发生掺气及分散，失去一部分动能。具体地，如图1和图2所示，消能槽整体呈莲花台状，其中间凸起为第一挑流坎1，而后由该第一挑流坎1向外延伸出第一溢流面11，该第一溢流面11优选为曲面，而在第一挑流坎1临近处有第二挑流坎2，它的位置高于第一挑流坎1的位置，其也向外延伸出第二溢流面21，具体地该第二溢流面21是朝着第一挑流坎1的方向延伸，以与第一溢流面11对接，如此即可将水流均汇聚至第一溢流面11最低处的消能戽3，进而完成消能。
31.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1和图3，本消能井还包括设于所述井筒40高处的进水支管5，所述进水支管5的出水口位于所述第二溢流面21的正上方。在本实施例中，将进水支管5的出水口设于第二溢流面21的上方，可以直接利用第二溢流面21进行消能，然后将水流导至消能戽3，然后再导送至第一挑流坎1，可以起到最为直接且效果最好的消能效果。
32.作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2，井筒40的底部还贯通有进水干管6、出水干管7，它们的数量与上述的进水支管5的数量都可以根据实际情况来选择，当有多根排水支管从不同方向接入时，不同方向的高速水流顺着溢流面经过消能戽3流向挑流坎后，从不同方向挑入空中，发生碰撞形成旋滚发生强烈的动量交换及剪切作用，相互抵消动能，流速逐渐减小。如图2所示，沿着进水干管6至出水干管7的方向，水流先经过所述平面221，然后再经过所述第三圆弧面220，被送至顶部20挑起，然后再落到第二圆弧面，接着进入到第一圆弧面，达到消能戽3进行消能，然后再被挑起至所述顶面10，然后再反向重复上述的过程，整个凹槽是对称结构，如此可以尽可能地消除水流中的动能。
33.作为本发明实施例的优化方案，在井筒40的上部设有井盖41，于上述井盖41的外缘设有盖座42固定。在本实施例中，设此井盖41可以便于后期检修，优选的，在井筒40的内壁设有爬梯43，供检修时使用。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。