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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，包含沿着深隧顶壁的轴向若干间隔排列的挡板组件；所述挡板组件安装于深隧管壁顶部，每个挡板组件包含一个第一栅栏式挡板和一个第二栅栏式挡板；所述每种栅栏式挡板垂直于隧道轴向，分别包含若干平行排列的栅条以及位于栅条之间的流道；所述第一栅条与所述第二栅条沿深隧轴向交错设置对运动气体起到阻流作用。本发明通过在深层调蓄隧道顶部布置的挡板组件，一方面可以对运动气团起到绕流减速作用从而降低滞留气团的冲击压力，另一方面又可将深隧顶部的大气团分割为小气团从而避免形成具有危害性的大体积滞留气团，综合以上两方面，最终达到预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的作用。

主权项：1.一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于：沿着深隧顶壁轴向设置若干间隔排列的挡板组件（1），每个所述挡板组件（1）安装于深隧管壁顶部，所述挡板组件至少包含一个第一栅栏式挡板（11）；所述第一栅栏式挡板（11）垂直于隧道轴向，包含若干平行排列的第一栅条（111）以及位于第一栅条之间的第一流道（112）；所述挡板组件（1）还至少包括一个第二栅栏式挡板（12），所述第二栅栏式挡板（12）垂直于深隧的轴向，包含若干平行排列的第二栅条（121）以及位于第二栅条之间的第二流道（122），所述第一栅条与所述第二栅条交错设置；每个所述的第一栅条和或第二栅条的宽度相同或不同，每个所述的第一流道和或第二流道的宽度相同或不同，相对的第一流道的宽度小于第二栅条的宽度，相对的第二流道的宽度小于第一栅条的宽度；所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板整体呈弓形结构，所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板的高度为深隧管径的15~14；所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板的弓形弧度与深隧管壁的弧度相匹配。

全文数据：一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构技术领域本发明涉及市政深隧工程装置，特别涉及一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构。背景技术近年来，受暴雨等极端天气影响和我国城市化进程加快等诸多因素导致城市内涝频发，给社会发展和人民生命财产造成了巨大损失。深层隧道排水系统作为应对内涝问题的一种重要手段，凭借其自身的优势逐渐在城市排水规划中被应用起来，例如广州、上海等城市已开展了深隧工程的设计和建设。深层隧道排水系统由入流竖井、深层隧道、排水泵组等部分组成。深隧调蓄工程运行过程中，一方面主隧内本身存在气体，另一方面雨污水挟带着气体通过竖井汇入深隧。由于深隧的长距离布置和深隧布置路线的高低起伏，会使得一些气体截留在深隧内，形成滞留气团。滞留气团在整个深隧中占据一定空间，当突然启动排水泵等发生水力瞬变时，深隧中将不可避免的出现有压水流冲击深隧内滞留气团的现象，使得滞留气团体积在极短时间内受到快速压缩而产生很大的冲击压力，轻则影响深隧过流对隧道内壁结构产生危害，重则可能会因发生“气爆”引起城市深隧排水系统安全事故。但是，深层隧道排水系统作为一种新型的城市排水系统且一般建设在地下几十米，并且两个入流竖井之间的深隧长度一般在1km以上，使得在主隧上方易集气位置设置通气孔或空气阀的现有技术措施实施起来代价过高而并不可行。现有技术一提供了在深层隧道顶壁上纵向设置的隔板通道，利用该隔板通道将大气团分割为小气团来解决入流竖井处的剧烈排气问题，但是该结构中隔板通道之间依然会形成气流通道，不能有效降低气团的运动速度，并不能解决深隧主体内部的滞留气团危害问题。可是深层调蓄隧道内的滞留气团危害不容忽视，因此有必要采取措施来预防和减小深层调蓄隧道滞留气团引起的危害。发明内容发明目的：为了克服背景技术中的问题和不足，本发明提供一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构。技术方案：本发明提供了一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，包含沿着深隧的轴向若干间隔排列的挡板组件；每个所述挡板组件安装于深隧管壁顶部，所述挡板组件至少包含一个第一栅栏式挡板；所述第一栅栏式挡板垂直于隧道轴向，包含若干平行排列的第一栅条以及位于第一栅条之间的第一流道。所述挡板组件还至少包括一个第二栅栏式挡板，所述第二栅栏式挡板垂直于深隧的轴向，包含若干平行排列的第二栅条以及位于第二栅条之间的第二流道，所述第一栅条与所述第二栅条交错设置；每个所述的第一栅条和或第二栅条的宽度相同或不同，每个所述的第一流道和或第二流道的宽度相同或不同，相对的第一流道的宽度小于第二栅条的宽度，相对的第二流道的宽度小于第一栅条的宽度。所述第一栅栏式挡板的若干第一栅条底端齐平，所述第二栅栏式挡板的若干第二栅条底端齐平。所述第一栅条和或第二栅条的宽度为深隧管径的110～18。所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板整体呈弓形结构，所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板的高度为深隧管径的15～14。所述第一流道和或第二流道的宽度为深隧管径的120～116。所述第一栅栏式挡板与第二栅栏式挡板之间的轴向距离为深隧管径的14～12。所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板的弓形弧度与深隧管壁的弧度相匹配。所述第二栅栏式挡板与第一栅栏式挡板高度相同，第二栅栏式挡板的第二栅条宽度和第二流道的宽度与第一栅栏式挡板相匹配。有益效果：1本发明在水体冲击滞留气团时，由于栅栏式挡板组件的绕流减速作用可以降低气团的运动速度，可以减缓滞留气团形成的冲击压力，从而缓解滞留气团对深隧结构的影响；2本发明在不影响深隧内水体正常过流能力下，可以将深隧顶部的大气团分割为小气团，使得小气团更易被水流以较快速度带走并在浮力的作用下从下游入流竖井排出，从而避免形成具有危害性的大体积滞留气团。附图说明图1是本发明的深隧内结构三维空间示意图；图2是本发明的深隧内第一栅栏式挡板结构横断面示意图；图3是本发明的深隧内第二栅栏式挡板结构横断面示意图；图4是本发明的深隧内结构纵断面示意图；图5是本发明的深隧内结构仰视图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明中所述的轴向为图1中Z轴的方向，本发明中所述的高度方向为沿着图1中Y轴的方向，本发明中所述的宽度方向为沿着图1中X轴的方向。如图1所示，本发明所述的一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，由竖直安装于深隧2的管壁顶部的若干挡板组件1组成，由于气体密度相较水体密度小，气体会深隧顶部，挡板组件1安装于深隧2顶部用于运动气团的绕流减速并可破碎深隧顶部的气团。每个挡板组件1由若干栅栏式挡板组成，挡板组件1沿着深隧2的轴向平行间隔分布，挡板组件1由若干的栅栏式挡板组成，本实施例中挡板组件1由一个第一栅栏式挡板11与一个第二栅栏式挡板12配套组成；如图1所示，第一栅栏式挡板11和第二栅栏式挡板12竖直设置于深隧管顶部；如图2所示，第一栅栏式挡板11由若干平行排列的第一栅条111以及位于第一栅条之间的第一流道112组成；如图3所示，第二栅栏式挡板12由若干平行排列的第二栅条121以及位于第二栅条之间的第二流道122组成；第一栅栏式挡板11与第二栅栏式挡板12的均为弓形结构，栅栏式挡板的弓形弧度与深隧管壁的弧度相匹配，组成栅栏式挡板的栅条高度自中间向两侧逐渐减小，每个栅条底部齐平，第一栅栏式挡板11与第二栅栏式挡板12顶端至底端的距离为深隧直径的15～14，可以减小气体经过挡板附近时的流速，同时并不影响深隧内水体的正常通流能力。第一栅栏式挡板11与第二栅栏式挡板12的尺寸可以相同或者不同，本实施例中的第一栅条111与第二栅条121的宽度相同，为深隧管径的110～18，使得栅条对运动气团有一定的阻流作用，第一流道112与第二流道122沿着图1中X轴方向的宽度相同，为深隧管径的120～116，使得运动气体经过栅条时可以绕流减速通过。第一栅栏式挡板与第二栅栏式挡板之间的轴向距离为深隧管径的14～12，第一栅栏式挡板与第二栅栏式挡板交错设置，即第一栅栏式挡板11在中间部分设置第一栅条111，而第二栅栏式挡板12在中间部分为第二流道122，在第二流道两侧再依次设置第二栅条，使得相邻的第一栅栏式挡板的第一栅条与第二流道相对，第一流道与第二栅条相对，第二栅条的宽度相对的第一流道的宽度小于第二栅条的宽度，相对的第二流道的宽度小于第一栅条的宽度；一般情况下，第二栅栏式挡板的栅条数目与第一栅栏式挡板不同，这样的分布形式使得气体不易在深隧顶部形成畅通无阻的气体通道，当水体冲击滞留气团时，增强栅栏式挡板结构对气体运动的阻流作用。本发明中采用的栅栏式挡板的厚度尺寸小于栅条的高度尺寸和宽度尺寸，在满足结构稳定性基础上可适当减小厚度尺寸来减小经济成本。本发明通过障碍物的绕流减速原理来减小气体运动速度从而降低气团的冲击压力。首先利用栅栏式挡板的阻流作用可以降低气团的运动速度，减缓降低滞留气团形成的冲击压力，其次，在不影响水流的速度的前提下，将大气团分割为小气团，相较于大气团，气泡及小气团所受到的粘滞阻力比浮力要小得多，会被水流以较快速度带走并在浮力的作用下从下游入流竖井排出，从而避免形成具有危害性的大体积滞留气团，从而降低了滞留气团对深隧结构的不利影响，达到预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的作用。

权利要求：1.一种预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于：沿着深隧顶壁轴向设置若干间隔排列的挡板组件1，每个所述挡板组件1安装于深隧管壁顶部，所述挡板组件至少包含一个第一栅栏式挡板11；所述第一栅栏式挡板11垂直于隧道轴向，包含若干平行排列的第一栅条111以及位于第一栅条之间的第一流道112。2.根据权利要求1所述的预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于，所述挡板组件1还至少包括一个第二栅栏式挡板12，所述第二栅栏式挡板12垂直于深隧的轴向，包含若干平行排列的第二栅条121以及位于第二栅条之间的第二流道122，所述第一栅条与所述第二栅条交错设置；每个所述的第一栅条和或第二栅条的宽度相同或不同，每个所述的第一流道和或第二流道的宽度相同或不同，相对的第一流道的宽度小于第二栅条的宽度，相对的第二流道的宽度小于第一栅条的宽度。3.根据权利要求2所述的预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于，所述第一栅栏式挡板11的若干第一栅条111底端齐平，所述第二栅栏式挡板12的若干第二栅条121底端齐平。4.根据权利要求3所述的预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于，所述第一栅条和或第二栅条的宽度为深隧管径的110～18。5.根据权利要求4所述的预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于，所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板整体呈弓形结构，所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板的高度为深隧管径的15～14。6.根据权利要求2所述的预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于，所述第一流道112和或第二流道122的宽度为深隧管径的120～116。7.根据权利要求2所述的预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于，所述第一栅栏式挡板11与第二栅栏式挡板12之间的轴向距离为深隧管径的14～12。8.根据权利要求5所述的预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于，所述第一栅栏式挡板和或第二栅栏式挡板的弓形弧度与深隧管壁的弧度相匹配。9.根据权利要求2所述的预防和减小深层调蓄隧道滞留气团危害的结构，其特征在于，所述第二栅栏式挡板与第一栅栏式挡板高度相同，第二栅栏式挡板的第二栅条宽度和第二流道的宽度与第一栅栏式挡板相匹配。

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