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摘要：本发明公开一种跌水竖井，主要由井体、进水管、出水管和井体内设置的阶梯坡道、消力池、消力坎、跌水组成。在竖井内设置多级消能通道，利用水流一分为二，通过阶梯坡道、消力池、消力坎的消能，水流产生的水跃底部水流扩散区和表面旋滚区，掺气作用和消力池水垫层的紊动扩散作用，降低下泄水流的流速，提高竖井消能效果的同时有效抑制竖井局部区域的空化空蚀。两股水流剩余的能量对冲，两股水流的流量大小相等方向相反，对冲相互抵消了水流的动能，使得水流能量消耗殆尽，跌入下一级的能量仅剩下相对于下一级的势能，没能量叠加积累。适应于排水管道、水利工程大落差等工程中应用。

主权项：1.一种跌水竖井，主要包括井体（1）、进水管（2）、出水管（3），井体（1）为圆环形，井体（1）的中心设有与井体（1）为同心圆的检修通道（4），以水流进出井体（1）方向为基准，进水管（2）一端为后端，出水管（3）一端为前端，进水管（2）从井体（1）后端的上部接入，出水管（3）从井体（1）前端的下部引出，其特征是：所述的井体（1）内进水管（2）与出水管（3）之间设置若干级消能通道，以水流在井体（1）内流动方向为准消能通道包括顺坡阶梯（5）和反坡阶梯（6），最上一层消能通道的顺坡阶梯（5）的起点为分流区（7），分流区（7）与进水管（2）衔接，顺坡阶梯（5）和反坡阶梯（6）分成两个半圆环沿检修通道（4）与井体（1）之间布置至井体（1）的前端，顺坡阶梯（5）和反坡阶梯（6）的衔接处为谷底区（8），谷底区（8）的作用为消能池，两侧反坡阶梯（6）的衔接处为对冲区（9）；所述的反坡阶梯（6）和谷底区（8）在检修通道（4）与对冲区（9）之间设有导流板（10），作用为引导水流至对冲区（9），检修通道（4）的外壁与对冲区（9）和导流板（10）之间为跌水口（11），对冲区（9）底面坡向跌水口（11），跌水口（11）的下方为下一级消能通道的分流区（7）；所述的下一级消能通道的分流区（7）与两侧顺坡阶梯（5）连接，顺坡阶梯（5）和反坡阶梯（6）折返方向分成两个半圆环沿检修通道（4）与井体（1）之间布置至井体（1）的后端，两侧反坡阶梯（6）的衔接处为对冲区（9），对冲区（9）底板坡向跌水口（11）；以此反复至最下一层消能通道的跌水口（11）下方为流槽（12），流槽（12）与出水管（3）连接；所述的跌水竖井的消能工况如下：水流从进水管（2）进入井体（1），在分流区（7）分流至两侧的顺坡阶梯（5），水流一分为二流量减半，两侧的顺坡阶梯（5）水的流量相同，流量减小过水断面的宽度增大，使得流入顺坡阶梯（5）的水深减小，水流流向井体（1）的前端处，利用底流消能，水流沿着顺坡阶梯（5）逐个阶梯跌水产生紊流，使得水流不能顺畅流动，从而削减水流的能量；当水流流至谷底区（8）时，谷底区（8）相当于一个消力池，水流从顺坡阶梯（5）的急流过渡到谷底区（8）缓流时，水面突然升高局部产生水跃，水跃包括底部的水流扩散区和表面旋滚区，水跃范围包括谷底区（8）和反坡阶梯（6），水跃表面旋滚区掺有大量气泡，阻止水流分子间的运动，水流扩散区的水垫层和表面旋滚区的掺气形成紊动扩散作用，降低下泄水流的流速；在谷底区（8）与反坡阶梯（6）衔接处，反坡阶梯（6）相当于消力坎，水流流至谷底区（8）在向反坡阶梯（6）流动时，受到反坡阶梯（6）的阶梯立面阻挡再次消耗能量，一部分水流反向流动与顺坡阶梯（5）的水流形成对冲，消耗一部分能量，在顺坡阶梯（5）水流的推动下，在导流板（10）的引导下继续向对冲区（9）流动，水流在对冲区（9）两侧反坡阶梯（6）的两股水流的流量大小相等方向相反形成对冲，相互抵消了水流的能量；水流流向跌水口（11）跌至下一级消能通道的分流区（7），此处只有跌水高差势能转变的动能，没有水流能量的叠加；水流再以相同的方式反复对冲、跌水至最下层消能通道的跌水口（11）处，水流跌至流槽（12）从出水管（3）排出；所述的顺坡阶梯（5）和反坡阶梯（6）组成的消能通道宽度B为进水管（2）管径D的1~2倍，消能通道长度W等于顺坡阶梯（5）长度L与水跃长度Lj之和，水跃范围包括谷底区（8）和反坡阶梯（6），谷底区（8）长度为水跃长度Lj的（0.4~0.6）倍，对冲区（9）到下一级分流区（7）的层间跌差Z为1~2米。

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