跌流式豎井結(jié)構(gòu)減少吸氣的方法研究

王立榮 郭軍 楊鵬 梁榮 蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué)

1.引言

跌流式豎井是市政排水系統(tǒng)豎井結(jié)構(gòu)中使用時間最早、設(shè)計施工最簡單、工程中最常用的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)是將進(jìn)水管段與垂直管段直接相連而成，為了增大過流能力，往往也將進(jìn)水管與垂直管的連接段做成彎管形式。跌流式豎井因設(shè)計簡單、施工方便，且具有良好的抗凍性能和消能效果，而被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外市政排水系統(tǒng)中。然而，跌流式豎井結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中會從外界卷吸大量氣體，引起豎井底部地下渠道中氣壓升高，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并導(dǎo)致出現(xiàn)排污系統(tǒng)臭氣逸散等空氣污染問題或排澇時的井噴問題，對人們的財產(chǎn)安全與生活健康帶來極大威脅。

2.跌流式豎井吸氣原因分析

（1）落差的影響。學(xué)者們對跌流式豎井的吸氣情況進(jìn)行了一定研究，當(dāng)?shù)魇截Q井的落差為2.0m時，其吸氣量約為水流量的1.2倍，當(dāng)?shù)魇截Q井的落差為2.9m時，其吸氣量為水流量的1.4倍，當(dāng)?shù)魇截Q井的落差為8.0m時，其吸氣量為水流量的40倍。以上研究均表明，高差是造成跌流式豎井吸氣的重要因素之一，高差越大吸氣量也越大。

（2）水滴的拖拽作用。很早之前就有學(xué)者對不計周圍空氣作用時的圓柱形非粘性液體的破碎機(jī)理進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水柱表面的波狀擾動幅度達(dá)到液柱半徑時，水柱便開始破碎。隨著科技的發(fā)展，學(xué)者們開始利用高速相機(jī)對水流的跌落過程進(jìn)行研究，馬一祎利用高速……