防澇自動調節井蓋

周 越 馮靖茹 孫一諾 王 悅

（燕山大學，河北 秦皇島066000）

由于氣候原因，我國東南沿海地區以及其它地區時常遭受暴雨的侵襲，面臨內澇的災害，嚴重影響市民的日常生活，雖然當前各大城市會有增強城市排水的方式，但是局部地區仍然會發生嚴重的水澇災害。因此，這個項目主要用來解決城市內澇嚴重，減少暴雨天氣對市民日常生活的影響。

1 工藝原理

井蓋的結構上分為兩部分，主體和副體。主體主要是圓形格柵狀井蓋，用來日常受力與排水。副體則是技術核心，為彈性漏水器，主要由帶有排水孔的圓形鐵板和彈簧以及空心圓柱狀漏水罩組成。所述彈性漏水器可根據水流量的大小來改變鐵板與隔柵狀井蓋的距離，以此來實現根據實際情況來任意改變排水量的大小。較日常排水井蓋不同之處，此項目增加了一個副體，由帶有排水孔的圓形鐵板和彈簧以及圓柱狀空心管組成，彈簧的主要作用是來支撐圓形鐵板與隔柵狀井蓋緊密閉合，當水流量增大時，圓形鐵板會在水流的壓力下順圓柱狀空心管下移，從而改變圓形鐵板和隔柵狀井蓋之間的開放程度。

當無需排水或排水量較小時，彈性驅動件抵頂于并蓋副體的卜表面，所述封堵片嵌合于排水孔內;且封堵片與排水孔間的間隙、中軸管和水流承載器底端的漏水孔形成排水當排水量較大時,水流承載器內承載較多的積水;積水下壓水流承載器;水流承載器帶動井蓋副體向下運動;同時,所述滑塊沿滑槽做滑移式運動,井蓋副體下壓彈性驅動件;所述封堵片與排水孔分離并擴大排水孔開度;當排水量減少時,做相反運動,直至封堵片與排水孔嵌合，以此來實現根據水流量的實際情況來自動調節井蓋的開放程度(圖1)。

2 主要優勢

在日常狀態下處于閉合狀態，減少垃圾沙石等雜質的進入，從而減小堵塞的幾率，來增強暴雨突襲時城市的排水能力。較為理想的解決了道路屬性和排水屬性之間的矛盾，提高市政工程的經濟效益。目前國內大多數城市采用的是在道路邊緣設置排水槽，雖然采用的也是隔柵狀井蓋，但是這種井蓋屬于開放式的，日常生活的垃圾，樹葉，沙石等會大部分進入排水槽，一旦暴雨來襲。就會發生堵塞，造成排水不暢。還需要投入大量的人力財力物力來進行后期的維護。經過改進后，當暴雨來襲時在道路或城區低洼處能夠高效率的排水，同時又可以避免泥沙垃圾等雜物進入城市的排水管道，發揮市政工程的最大經濟效益。對全面提高城市排水防澇能力，完善城市防洪設施有重要作用。

3 實驗過程

在這個過程中了解了現在城市中井蓋的防澇情況，完成了我們自己的設計。同組成員加強了團隊協作、分工合作、相互學習、相互溝通的能力，組員加強了自己思考問題、解決問題、獨立思考的能力。2019 年5 月30 日-2019 年6 月20 日。對現階段已有的井蓋做調研，研究井蓋的結構，了解現在井蓋的防澇結構，討論防澇自動調節式井蓋的構造研究確定方向。明確團隊成員各自分工。明確階段任務。明確財務分配。2019 年6 月30號-2019 年8 月20 號。團隊小組對國內外相關研究進行匯總分析，查閱相關資料完成對防澇自動調節式井蓋的三大主要部件進行研究與SOLIDWORKS 建模設計。2019 年8 月21 號-2019年10 月15 號。團隊成員進一步完善了防澇自動調節井蓋的主體設計，通過對多種材料的對比分析，確定了防澇自動調節井蓋所用材料。2019 年10 月30 號-2020 年1 月30 號。初步進行防澇井蓋的制作，并進行第一步實驗，對實驗結果進行分析和討論，完善第一步設計中的不足，改進設計并進行建模實驗，完成新的設計稿。2020 年2 月1 號-2020 年4 月10 號。進行防澇井蓋的改進，并進行多次實驗，最終實現預定目標，完成本次項目。

在研究過程中井蓋主體設計中更多地考慮了較大垃圾的防漏，對于細小垃圾和泥沙的堵塞情況考慮不周。我們通過查閱材料、請教老師，通過模擬的方式找到這個問題的最優解。在井蓋的設計中對于實際井蓋尺寸大小考慮不周，沒有考慮到井蓋的美觀性，我們參考了更多的市場數據來改進我們的產品。在實際研發過程中，我們主要針對井蓋的材料和工作原理進行了深入研究，我們在設計實驗方案后，通過不斷的模擬、改進，最終形成了現在的模式。針對井蓋的材料，我們在了解了市面井蓋的材料后，又根據我們的需求和價格選擇了多種材料進行實驗，并找到了其中的最優解。

4 問題討論及完善

我們希望該產品針對不慎進入裝置中的垃圾，泥沙等雜物如何可以方便快捷的清理。在保證其性能不變前提下，設計更加美觀。改進彈性漏水器，增加其功效。我們通過反復實驗，尋找出最佳結構，發揮其最大性能。

圖1

5 實際意義

目前國內大多數城市采用的是在道路邊緣設置排水槽，雖然采用的也是隔柵狀井蓋，但是這種井蓋屬于開放式的，日常生活的垃圾，樹葉，沙石等會大部分進入排水槽，一旦暴雨來襲。就會發生堵塞，造成排水不暢。還需要投入大量的人力財力物力來進行后期的維護。經過改進后，當暴雨來襲時在道路或城區低洼處能夠高效率的排水，同時又可以避免泥沙垃圾等雜物進入城市的排水管道，發揮市政工程的最大經濟效益。對全面提高城市排水防澇能力，完善城市防洪設施有重要作用。

6 結論

我們希望該產品暴雨來襲時，在道路或城區低洼處能夠高效率的排水，通過反復實驗，尋找出最佳結構，發揮其最大性能，同時又可以避免泥沙垃圾等雜物進入城市的排水管道，發揮市政工程的最大經濟效益，城市生活不再受暴雨臺風等惡劣天氣的影響。