[发明专利]一种排水系统入海口墩栅涡流室复合消能方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种排水系统入海口墩栅涡流室复合消能方法，是一种水利工程方法和设施，用于将雨水排入海中时消除大量雨水涌出排水口所带水动能。

背景技术

在沿海城市，暴雨积水一般通过排水系统流入大海。在雨量巨大的地方排除的水流在排水口是十分巨大的，如果在排水管的出口不采取措施是十分危险的，会对周围的生态环境产生破坏性的影响。对于这样的排水系统，设计水力性能优良的入海口水利工程设施非常重要。入海口的水利工程结构应当有足够的消能能力，以使海床受到的冲刷作用尽可能小，同时要求排出水流的流速对海洋设施和周围生态环境没有大的不利影响。消力池方法是在水电站常采用的消除水中动能水利工程方法。方法是在泄水建筑物下游降低河床高程，形成水池，增加水深，达到消能目的。由于是入海排水口，水电站消力池降低流道底高程，开挖消力水池的方法是不允许的。

一种典型的排水系统入海口由排水口和一个在流道底平面修建的扩散池组成。在一般情况下，排水管道或者隧洞的流速很大，受地形限制或其他原因扩散池尺寸不能随意无限扩大。同时为了不让各种杂物，如石块、泥沙大量滞留在排水系统流道中，在扩散池出口设置消力墩消能。消力墩的尺寸和布置方式、位置非常关键，不仅要容许各种杂物自由通过消力墩之间空隙，而且要将大部分水流的动能消耗。传统的设计是在扩散池的出口布置一排或者多排消力墩，主要通过消力墩对水流的阻力进行消能。传统的想法是为增加消能效率而增加消力墩的排数，即为消除较大的水动能而设立许多排消力墩。然而，如果在扩散池过多布设消力墩，可能会增加对水流的消能效果，但扩散池中的流动可能影响排水管道的出流能力，势必要求增加排水管道的直径，大大增加整个排水系统的投资。另外，在扩散池与排水管道不同轴的情况下，流出扩散池的水流分布严重不均匀，同样会造成外部生态的破坏。因此，发明创造新型的排水系统入海口消能工是非常必要的。

发明内容

为解决现有的技术问题，本发明提出一种排水系统入海口墩栅涡流室复合消能方法。所述方法是采用新的消能理论，巧妙布置消力墩组成的墩栅，以形成涡流室，并且通过诱使涡流室前水流发生水跃，水跃在涡流室中产生旋涡，依靠水流自身相互作用消能。旋涡消能与消力墩消能相结合达到联合消能的目的，提高了消能效率。根据所述方法建造的消能设施在各种条件都已确定的情况下，产生了有效的消能效果，大大地降低了工程费用。

本发明的目的是这样实现的：一种排水系统入海口墩栅涡流室复合消能方法，包括进水口、对称扩散池的两相对侧墙、由消力墩组成的墩栅、涡流室、出水口，其关键在于所述方法的步骤：

带有动能的水流经入水口进入扩散池；

在扩散池的入水口附近布置第一排墩栅，一方面利用墩栅的阻力消能，另一方面利用墩栅诱发强烈的水跃消能；

水跃越过第一排墩栅进入涡流室中产生强烈旋涡，水流的动能在旋涡中耗散，涡流室还具有水池的作用，能将水流大部分动能转化为势能；

在扩散池的出水口附近布置第二排墩栅，利用墩栅的阻力对经过旋涡消能的水流再次消能；

通过出水口排出经消能的水流。

一种排水系统入海口墩栅涡流室复合消能设施，包括进水口、对称扩散池两相对侧墙，出水口，在扩散池入水口两相对侧墙之间与扩散池中心轴线垂直的方向上、并在能够诱发入水水流产生一个强烈水跃的位置布置由消力墩组成的第一排墩栅，在扩散池出水口布置由消力墩组成的第二排墩栅，两排墩栅平行布置，在第一排墩栅与第二排墩栅之间形成能产生强烈旋涡的涡流室。

本发明产生的有益效果是：本发明使用的消能理论与传统的消力墩的消能理论不同。本发明是依靠水跃、涡流室、消力墩组成的墩栅阻力三者联合消能，而传统并列布置消力墩是仅仅依靠消力墩的阻力消能，因此本发明的消能效果十分明显。本发明具有很好的调节扩散池出流分布的作用，而传统消力墩布置在这方面作用较小，这在扩散池和排水隧洞不同轴的情况下特别重要，后者条件下扩散池出口水流分布会严重不均匀。而本发明的涡流室具有水池的稳流和均流作用，加上入水口的导向设施有效地解决了出水口水流分布不均的问题。在达到同样消能效果的情况下本发明的设计简单、施工方便，建设投资大大节约。一般情况下，本发明只需平行布设两排墩栅，就可以明显地解决消能问题。而传统消力墩布设要达到同样消能效果，必须布设很多消力墩，一旦扩散池中的流动影响排水管道的出流能力，势必要求增加排水管道的直径，大大增加整个排水系统的投资。由于水跃在涡流室中产生旋涡，杂物在涡流室中无法停留，所以无须清理。

附图说明