“閥門式雨水箅子”創新研究報告

周軼雄

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“閥門式雨水箅子”創新研究報告

周軼雄

（常州市第一中學 高三（5），江蘇 常州 213017）

隨著社會發展，城市道路越來越寬，排水設施越來越完善，但下雨后的“水災”成為城市的通病。尋找引起“水災”的原因，找到解決問題的措施。

城市水災；雨水箅子；泄水槽；泄洪能力

1 研究背景

當下，城市經常因下雨而發生“中雨大災” “大雨洪災”，居民深受其害。

調查發現，現有雨水箅子，如圖1所示，泄水槽比較寬，能快速泄放路面積水，但樹葉、塑料袋等污物也能隨水穿過泄水槽進入雨水管道。環衛工掃地掃過雨水箅子的時候，樹葉容易穿過泄水槽進入雨水管道。為了減小勞動強度，個別環衛工故意把垃圾掃入泄水槽。日積月累，雨水管道的管腔越來越小，泄洪能力越來越弱。樹葉、塑料袋等堵塞雨水管道是引起水災的主要原因。

圖1 產品結構圖

2 基本思路

問題的根源在于雨水箅子的泄水槽是完全開放的，對外來物體沒有如何阻攔。給現有雨水箅子加裝一個閥門，巧妙地利用雨水的重力、彈力鉸鏈的彈力之間的相互作用控制閥門的開合，從而解決污物穿過泄水槽進入雨水管道堵塞雨水管道的問題。

3 創新部分

給現有雨水箅子加裝一個閥門，如圖2所示。閥門由基板、彈力鉸鏈、凸棱組成?；迮c彈力鉸鏈構成一個軸向運動體。凸棱做在基板上，凸棱與泄水槽是公母相配的關系。基板軸向運動的動力有兩個：彈力鉸鏈的彈力；雨水與基板、凸棱的重力。基板軸向運動的角度大小由彈力、重力的差值決定。基板、凸棱上做瘺孔，如圖3所示，既節約金屬減小質量又增強閥門式雨水箅子的泄水能力。

圖2 新產品結構圖

圖3 泄水孔圖

4 工作過程

4.1 非雨天

彈力鉸鏈的彈力遠大于基板、凸棱的重力，彈力讓基板緊貼雨水箅子的反面，凸棱嵌入泄水槽，如圖4所示。樹葉、塑料袋被擋在雨水箅子的正面（不能穿過泄水槽進入雨水管道），只能被環衛工人清掃掉。

4.2 雨天

4.2.1 小雨（路面沒有積水或有少量積水）

彈力鉸鏈的彈力遠大于雨水、基板、凸棱的重力，彈力讓基板緊貼雨水箅子的反面，凸棱嵌入泄水槽，如圖4所示。樹葉、塑料袋被擋在雨水箅子的正面（不能進入雨水管道）。雨水經凸棱的泄水孔、凸棱與泄水槽的間隙進入雨水管道。雨過天晴，環衛工人可以清掃堆積在雨水箅子正面的樹葉、垃圾袋等污物。

4.2.2 中雨（路面有明顯積水）

雨水、基板、凸棱的重力之和大于彈力鉸鏈的彈力，基板沿軸向偏轉（下垂），凸棱離開泄水槽（相當于閥門的部分開啟），雨水經過泄水槽進入雨水管道，如圖5所示。此時，污物能夠穿過泄水槽，但是凸棱有一定的截留樹葉、塑料袋的作用。雨過天晴，環衛工人可以在雨水箅子的正面撿取被截留的樹葉、垃圾袋，讓雨水箅子復原（基板緊貼雨水箅子的反面、凸棱嵌入泄水槽），恢復泄水與截污功能。

圖4 小雨時工作狀態圖

圖5 中雨時工作狀態圖

4.2.3 大雨（路面有大量積水）

雨水、基板、凸棱的重力之和遠大于彈力鉸鏈的彈力，基板沿軸向偏轉角度更大（下垂），凸棱完全離開泄水槽（相當于閥門的完全開啟），泄水槽的泄水能力達到最大，雨水順暢地穿過泄水槽進入雨水管道，如圖6所示。此時，凸棱截留樹葉、塑料袋的作用很弱。雨過天晴，環衛工人可以在雨水箅子的正面撿取被截留的樹葉、垃圾袋，讓雨水箅子復原（基板緊貼雨水箅子的底面、凸棱嵌入泄水槽），恢復泄水與截污功能。

圖6 大雨時工作狀態圖

5 研究過程

先調研雨水箅子的形狀、大小，測量雨水箅子泄水槽的尺寸；再調研排水管理處工人清淤作業的過程及體會，制作閥門式雨水箅子的模型并進行實驗。

6 研究方法

測研究方法為量法、觀察法、實驗法。

7 研究結果

閥門式雨水箅子能有效阻擋誘發雨水管道堵塞的雜物如樹葉、塑料袋等進入雨水管道。

8 結論

本項目結構簡單、安全可靠、生產成本低廉、體積小巧、安裝方便，利于技術、產品的推廣與普及。當彈力鉸鏈的彈簧疲勞影響正常開合功能時，只需替換彈力鉸鏈就能恢復閥門式雨水箅子的功能，省時、省力、省成本。本項目的創新部分在雨水箅子的反面，不妨礙雨水箅子的正面（路面）部分的功能。日常維護方便，雨過天晴，環衛工人在雨水箅子的正面撿取被凸棱截留的樹葉、垃圾袋，就能讓雨水箅子恢復泄水與截污功能。

2095－6835（2018）24－0086－02

TU992

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.086

周軼雄（2000—），男，常州市第一中學學生，擅長科學研究與科技創新。

〔編輯：嚴麗琴〕