(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021287775.9
(22)申请日 2020.07.05
(73)专利权人 中国城市建设研究院有限公司
地址 100120 北京市西城区德胜门外大街
36号楼
(72)发明人 丁孟达 唐冰 李强 王家元
万井方
(74)专利代理机构 北京美智年华知识产权代理
事务所(普通合伙) 11846
代理人 汪永生
(51)Int.Cl.
E03F 5/04(2006.01)
E03F 5/10(2006.01)
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型公开了一种支线内跌竖管式跌
于：所述跌水井主体包括相互连通的设置在上部
的井室(1)和下部的消能池(2)；井室(1)中设有
进水主管(4)、出水主管(3)以及井盖(5)；所述进 水支管(6)包括横管(61)、弯头(62)和竖管(63)，
所述横管(61)的一端与井外管道连接，另一端穿
进所述井室(1)与所述弯头(62)连接，所述竖管
(63)设置在所述井室(1)内，该竖管(63)的上端
与所述弯头(62)连接，下端将水排入所述消能
池。本实用新型从排水实际需求出发，不采用任
何机械装置，充分利用消能池淹没出流高效消
能，解决了较大支管在大跌差下的跌水问题。本
实用新型跌水井占地小，能效高，便于用在用地
紧张、
管网密集的支管深跌的建成区。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 212670784 U 2021.03.09
C N 212670784
U
1.一种支线内跌竖管式跌水井，包括跌水井主体和进水支管（6），其特征在于：所述跌水井主体包括相互连通的设置在上部的井室（1）和下部的消能池（2）；井室（1）中设有进水主管（4）、出水主管（3）以及井盖（5）；所述进水支管（6）包括横管（61）、弯头（62）和竖管
（63），所述横管（61）的一端与井外管道连接，另一端穿进所述井室（1）与所述弯头（62）连接，所述竖管（63）设置在所述井室（1）内，该竖管（63）的上端与所述弯头（62）连接，下端伸入所述消能池。
2.根据权利要求1所述的一种支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：所述进水支管还包括两个法兰（64），其中一个法兰（64）连接所述弯头（62）和所述横管（61），另一个法兰（64）连接所述弯头（62）和所述竖管（63）。
3.根据权利要求1所述的支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：在井室（1）内的所述进水支管（6）的上部设有空气连通器（7）。
4.根据权利要求1所述的支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：所述进水支管（6）的接入角度（θ）为90°到120°范围内，所述接入角度为所述进水支管（6）与所述出水主管（3）的夹角。
5.根据权利要求1所述的支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：还包括多个固定支架
（8），所述固定支架（8）将所述竖管（63）固定在井室（1）的井壁上。
6.根据权利要求1所述的支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：还包括多个水平设置的隔板（9），所述隔板（9）固定在所述井室（1）的井壁上。
7.根据权利要求1所述的支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：所述进水支管（6）的底部与消能池（2）的池底的距离为0.05m ‑0.25m。
8.根据权利要求1所述的支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：所述进水支管（6）的管径小于或等于400mm。
9.根据权利要求1所述的支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：所述支线内跌竖管式跌水井的跌水深度为1‑20m。
10.根据权利要求1所述的支线内跌竖管式跌水井，其特征在于：所述进水主管（4）和所述出水主管（3）的管径（d1）相等，所述进水主管（4）和所述出水主管（3）的管径（d1）大于300mm且小于或等于2000mm。
权 利 要 求 书1/1页CN 212670784 U
一种支线内跌竖管式跌水井
技术领域
[0001]本实用新型为市政工程和环境保护工程所涉及的排水管网的技术领域，具体涉及市政排水管网的一种支线内跌竖管式跌水井。
背景技术
[0002]市政重力流排水管线均需设置检查井以满足不同工况的连接要求。根据《室外排水设计规范（GB50014‑2006<2016年版>）》中规定（下简称排水规范），“检查井的位置，应设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处。”排水
规范4.5节规定了的跌水井设置要求：“管道跌水水头为1.0
~2.0m时，宜设跌水井；跌水水头
大于2.0m时，应设跌水井”。
[0003]现行《市政排水管道工程及附属设施》（06MS201）中收录了三种跌水井的形式，分别为竖管式跌水井、竖槽式跌水井和阶梯式跌水井。其中竖管式跌水井适用于跌落管径不
大于200mm的铸铁管，跌差为1
~6m的污水管；竖槽式跌水井适用于跌落管径为200
~
600mm，跌
差为1
~4m的雨污水管；阶梯式跌水井适用于跌落管径为700
~
1650mm，跌差为1
~
2m的雨、污水
管。上述三类跌水井最大跌差仅为6m，且6m跌差时对应的仅为不大于200mm的铸铁污水管。[0004]而随着我国城市化进程的不断加快，城市正面临着巨大而深刻的变化。给水、排水（包括雨水、污水、合流等）、中水、电力、电缆、燃气、燃油、热力、消防、照明、通信、广电等大量的地下管线分布在市政道路上，造成浅层地下空间的极度拥挤。尤其是近些年综合管廊的大规模建设，全城雨污分流的大规模改造，考虑综合避让，污水主管线埋深通常会很深，而接入主管线的地块预留支管埋深通常比较浅，导致跌差大于6m的情况成为设计常态。于此同时，根据实际工程经验，通常污水地块预留支管管径也大于D200。
[0005]综上所述，亟需研究适用于较大接入管径、较大跌差范围的具有节地效应的排水跌水井。
发明内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种支线内跌竖管式跌水井，解决传统跌水井中未涉及的大管径、大跌差支线内跌的消能问题，同时提供具有节地效应的支线内跌竖管式跌水井的应用案例，为用地紧张、管网密集的建成区域内跌落井的设计提供参考。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种支线内跌竖管式跌水井，包括跌水井主体和进水支管，其特征在于：所述跌水井主体包括相互连通的设置在上部的井室和下部的消能池；井室中设有进水主管、出水主管以及井盖；所述进水支管包括横管、弯头和竖管，所述横管的一端与井外管道连接，另一端穿进所述井室与所述弯头连接，所述竖管竖直设置在所述井室内，该竖管的上端与所述弯头连接，下端将水排入消能池。
[0008]优选地，所述竖管的下端伸入消能池，淹没出流。
[0009]优选地，所述进水支管还包括两个法兰，其中一个法兰连接所述弯头和所述横管，另一个法兰连接所述弯头和所述竖管。
[0010]优选地，所述弯头的弯曲角度为90°。
[0011]优选地，在井室内的所述进水支管的上部设有空气连通器，加大支管排水量，加速消能池的汽水
旋转，减少沉泥。
[0012]优选地，所述空气连通器设置在所述弯头的上部。
[0013]优选地，所述进水支管的接入角度控制在90°到120°范围内，所述接入角度为进水支管与出水主管的夹角。
[0014]优选地，所述支线内跌竖管式跌水井还包括多个固定支架，所述固定支架将所述竖管固定在井室的井壁上，每两个固定支架的间距为1m‑3m，优选1.5m。
[0015]优选地，所述支线内跌竖管式跌水井还包括多个水平设置的隔板，所述隔板固定在所述井室的井壁上，每两个隔板的间距为1.5m‑3m，优选2.5m，这些隔板为了在维护检修时让人站立。
[0016]优选地，所述进水支管的底部与消能池的池底的距离为0.05m‑0.25m，所述距离如果太大进入消能池的水无法冲洗消能池池底的沉淀物，如果太小则无法达到消能的效果。[0017]优选地，所述消能池的水深为0.3m—0.5m，所述进水支管伸入消能池的深度为0.25m。
[0018]优选地，所述进水支管的管径为d2≤400mm，所述进水主管和所述出水主管的管径相等，均为d1，300mm＜d1≤2000mm。
[0019]优选地，所述跌水井的跌水深度为1
~20m。跌水井为圆形，井室直径D≥2×d1‑
100mm，且不小于900mm。
[0020]优选地，所述井盖为透气井盖，井盖开孔面积不小½π（d2）2。
[0021]本实用新型从排水实际需求出发，不采用任何机械装置，充分利用消能池淹没出流高效消能，解决了较大支管在大跌差下的跌水问题。本实用新型跌水井占地小，能效高，便于用在用地紧张、管网密集的支管深跌的建成区。具体通过以下几个方面进行阐述：[0022]其一，体现出功能高效、工艺清晰、构造简单的技术特点，补充了传统上大跌差、大管径支线内跌设计方法的空缺。
[0023]其二，简单、有效的淹没出流构造相比直落式、阶梯式跌落最大限度的保证了节地的效果，有利用在用地紧张的城市建成区的有效应用。
[0024]其三，进水支管设置了空气连通器，防止负压产生，增大排水量的同时实现汽水自冲洗，最大限度的拉长了清掏周期。
[0025]其四，透气井盖保证跌水井与大气相通，便于汽水平衡，防止厌氧发生，保证排水安全。
附图说明
[0026]图1为本实用新型支线内跌竖管式跌水井的剖面图；
[0027]图2为本实用新型支线内跌竖管式跌水井的平面图；
[0028]图3为沉淀冲洗效果分析图；
[0029]图中：1、井室，2、消能池，3、出水主管，4、进水主管，5、透气井盖，6、进水支管，61、横管，62、弯头，63、竖管，64、法兰，7、空气连通器，8、固定支架，9、隔板，h1、隔板间距，h2、固定支架的间距，h3、消能池的水深，h4、进水支管伸入消能池的深度，d1、出水主管的管径或
进水主管的管径，d2、进水支管的管径，D、井室直径，θ、进水支管的接入角度。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。本实用新型的一种支线内跌竖管式跌水井，如图1和图2所示，包括跌水井主体、进水支管6、多个固定支架8和多个隔板9。
[0031]所述跌水井主体包括设置在跌水井上部的井室1和下部的消能池2，上部的井室1和下部的消能池2直接连通，井室1设有进水主管4、出水主管3以及透气井盖5。跌水井为圆形，跌水深度为6.5m，由于跌差较大，井室1的直径D为2000mm。进水主管4与出水主管3均水平设置且位置相对，该进水主管4和出水主管3的管径相等，均为d1，d1为800mm。透气井盖5开孔面积为0.8㎡。消能池2的水深h3为0.5m。
[0032]进水支管6采用球墨铸铁管材，进水支管6的直径d2为300mm。进水支管6包括横管61、弯头62、竖管63和两个法兰64，所述横管61的一端与井外管道连接，另一端穿进井室1通过法兰64与弯头62连接，竖管53竖直设置在井室1内，竖管63的上端通过法兰64与弯头62连接，弯头62的弯曲角度为90°，竖管63的下端通伸入消能池2，淹没出流，竖管63伸入消能池2的深度h4为0.25m，使得水从竖管63的底部排出后有0.25m的深度进行旋转消能，可以充分利用消能池内水利旋转作用消能，适应更高的跌水高差。如图2所示，进水支管6的接入角度θ为90°‑120°，θ即为进水支管6与出水主管3的夹角，进一步地，俯视状态下，θ为进水支管6的横管61与出水主管3的夹角。弯头62的上部设置空气连通器7，空气连通器7包括竖直部和弯曲部，所述竖直部的底部与弯头62的上部连接，弯曲部向下弯曲，加大排水量，加速消能池汽水旋转，减少沉泥。
[0033]固定支架8将竖管63固定在井室1的井壁上，每两个固定支架的间距h2为1.5m。隔板9水平设置并固定在井室1的井壁上，每两个隔板的间距h1为2.5m。
[0034]该跌水井的主要原理在于：
[0035]当上游开始排水时，水流沿着管径为d2的横管61向跌水井的井室1方向流动，水流在弯头62的作用下流至井室1内的竖管63时，呈附壁螺旋流沿竖管63的内壁向下做螺旋运动。随着上游流量进一步增加，竖管63内变为水膜流，即形成有一定厚度的带有横向隔膜的附壁环状水流，并随着水流下降的过程
不断冲破这层较薄的水膜和形成新的水膜。如果没有空气连通器7，随着水流的进一步加大会使管道内的横向水膜厚度不断加大，隔膜下部压力无法冲破水膜而产生水塞，管内产生负压，排水量减小。因此，在进水支管6的上部设置空气连通器7，使管道内部与大气连通，管内不产生负压，对下行的水流阻力作用相对较小，竖管63内仍为均匀的汽水混合水膜流状态，使流量进一步加大。
[0036]均匀高速的汽水混合流进入消能池2后，将带动消能池2内的水流以竖管63淹没出口为起始方向，向下方开始旋转，高速旋转的水流将竖直向下的重力势能变为高速旋转的动能，消能池2内的水流通过自身旋转进行消能的同时带动消能池底的沉积物进行自冲洗。最后，水流沿着与进水竖管63垂直的水平的出水主管4流出跌水井。
[0037]如图3所示，上游排水流量为小流量时，流量较小，单一水流会呈附壁螺旋流，此时因为流量较小，对消能池2的沉淀冲洗效果一般；上游排水流量为中等流量时，流量加大，汽水混合流形成水膜流，并对消能池2的沉淀冲洗效果较好；上游排水流量为大流量时，如果
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