山地城市排水管道跌水井模拟实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种山地城市排水管道跌水井模拟实验装置，本装置根据相似理论通过模型试验研究不同跌水高度下水流对跌水井底部的冲刷以及跌水井底部压力的变化情况，针对不同的跌水高度找到最优的水垫层厚度保证在该水垫层厚度下跌水井底部的压力和井底部受冲刷程度最小，以此指导实际工程。

背景技术：

跌水井是设在排水管道的高程突然下落处的检查井。在井中上游水流从高处落向低处，然后流走，故称跌水井。同普通检查井相比，跌水井需要消除跌水的能量，目前普遍采取的消能方式为在底板上设置水垫层，水能的大小决定于水流的流量和跌落的高度。在山地城市地区，城市区域地形变化明显，地面起伏崎岖，导致管道内水流经常流速超过最大设计流速，这就需要调整水垫层的厚度，因此有必要对跌水井进行专门的研究用以指导实际工程。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种山地城市排水管道跌水井模拟实验装置，用以指导实际工程。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种山地城市排水管道跌水井模拟实验装置，其特征在于：包括跌水井主室和储水室，所述跌水井主室的上部设置有至少两个进水口，所有进水口从上到下排列，所述跌水井主室的下部设置排水口，所述跌水井主室的底板上设置有能升降的有机玻璃板，所述排水口位于有机玻璃板上方，所述储水室上设置有进水管，所述进水管上设置有潜污泵，所述进水管分别通过支管与跌水井主室的进水口相连，在每个支管上设置流量调节阀门和流速测量装置，所述跌水井的排水口通过排水管与储水室相连，所述跌水井主室的底板上设置有压力传感器。

采用上述方案，通过打开不同的进水口上的支管的流量调节阀来实现改变跌水高度的目的，潜污泵也可以起到控制流速的作用。通过调节有机玻璃板的高度来改变消能水垫层的厚度(有机玻璃板模拟消能水垫层)，针对不同的流速、流量以及跌水高度，通过消能水垫层的厚度的调节，最终使得跌水井的底板承受的压力最小。从而用于指导实际工程建设时的最佳跌水高度以及最佳消能水垫层厚度的建设。

在上述方案中：所述有机玻璃板通过设置在跌水井主室底板上的调节螺杆调节高度。拧动调节螺杆可以实现有机玻璃板的升降。

在上述方案中：所述有机玻璃板的下表面设置有导向支撑杆，所述导向支撑杆穿过跌水井主室的底板上的导向筒，所述有机玻璃板通过升降气缸控制升降。这样便于实现智能化控制。

在上述方案中：所述跌水井主室安装在储水室的顶板上。

在上述方案中：所述跌水井主室由有机玻璃制成。所述进水管和排水管由硬质聚氯乙烯管制成。一般来说，模型尺寸越大，试验数据可靠性越高，但尺寸越大，占地面积和建造费用也相应增加，综合考虑，应在保证试验结果准确性的前提下尽量减小模型尺寸，考虑到跌水井在山地城市排水系统中的重要性，采用1:15的正态模型，得出相应的长度比尺为15，流速比尺为3.87，流量比尺为871.42，压力比尺为15，粗糙度比尺为1.57。钢筋混凝土管的粗糙系数一般为0.014，根据阻力相似，故试验模型材质的粗糙系数应为0.014/1.57＝0.089，故选用有机玻璃作为制作跌水井主室的主体材料，进水、出水管道选用硬聚氯乙烯管。

在上述方案中：跌水井主室的上部设置有两个进水口。

有益效果：本实用新型根据相似理论通过模型试验研究不同跌水高度下水流对跌水井底部的冲刷以及跌水井底部压力的变化情况，针对不同的跌水高度找到最优的水垫层厚度保证在该水垫层厚度下跌水井底部的压力和井底部受冲刷程度最小，试验设备简单、可靠，具有指导意义。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1，如图1所示：本实用新型山地城市排水管道跌水井模拟实验装置由跌水井主室1、储水室2、机玻璃板3、进水管4、流量调节阀门5、潜污泵6、流速测量装置7、排水管8、调节螺杆9组成。

跌水井主室1由有机玻璃按照1:15的比例制成，跌水井主室1安装在储水室2的顶板上。

跌水井主室1的上部设置有至少两个进水口，图中为两个，两个进水口一上一下排列，跌水井主室1的下部设置排水口，跌水井主室1的底板上设置有能升降的有机玻璃板3，具体的，有机玻璃板3通过设置在跌水井主室1底板上的调节螺杆9调节高度。即至少两根调节螺杆9穿过跌水井主室1的底板与有机玻璃板3相连，调节螺杆9与跌水井主室1的底板采用螺纹连接。

排水口位于有机玻璃板3上方，储水室上设置有进水管4，进水管4上设置有潜污泵6，进水管4分别通过支管与跌水井主室1的进水口相连，在每个支管上设置流量调节阀门5和流速测量装置7，跌水井的排水口通过排水管8与储水室2相连，进水管4和排水管8由硬质聚氯乙烯管制成。跌水井主室1的底板上设置有压力传感器13。

实施例2，如图2所示，其他结构与实施例1相同，不同的是：有机玻璃板3的下表面设置有导向支撑杆10，导向支撑杆10穿过跌水井主室1的底板上的导向筒11，有机玻璃板3通过升降气缸12控制升降。升降气缸12装在储水室2的顶板上。

采用在线控制流速、流量，在线监控跌水井主室1的底板受到的压力。通过连通不同的跌水井主室1的进水口，改变落水高度，通过调节有机玻璃板的高度，模拟水垫层厚度的改变。

本实用新型不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。