一种带有五边形过流孔的均匀出水堰板的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带有五边形过流孔的均匀出水堰板，包括堰板基体，所述的堰板基体上水平方向加工有一组五边形过流孔，所述的五边形过流孔为轴对称五边形结构，五边形过流孔的顶边与堰板基体的顶边平行。所述的五边形过流孔的设计水位为五边形过流孔的侧角平分线。本实用新型的水堰板可以有效的解决一系列现象导致沉淀池内大幅度水位升降引起池内各处水力负荷不均匀的问题，在应对沉淀池或澄清池由于风力影响、安装误差、构筑物沉降和边壁不平整等因素导致水位升降，水力负荷的不均的现象，有明显的控制效果。
【专利说明】一种带有五边形过流孔的均匀出水堰板
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于净水工程构筑物领域，涉及出水堰板，具体涉及一种带有五边形 过流孔的均匀出水堰板。
【背景技术】
[0002] 净水工程构筑物中的沉淀池或澄清池要求控制池内水面各处水位的高程相等，出 水尽量滗取上层澄清水，使池内各处水力负荷相等。因此沉淀池和澄清池集水槽前多设置 堰口尽量水平自由式出水堰，以保证每单位长度堰的流量都相等，防止池内水流产生偏流 现象。如沉淀池要求出水口布置在池宽方向均匀集水，澄清池要求沿池周方向均匀集水， 以保证池内水力负荷处处相等。因此，为了提高沉淀池或澄清池沿池宽或池周方向水力负 荷的均匀性和池内水流的稳定性，沉淀池或澄清池最常用的出流堰大多数采用的是锯齿形 的三角堰。然而在应对外界因素导致池内水位大幅度升降时，以三角堰为出水堰的沉淀池 或澄清池，其池内出水堰部分水力负荷较不均匀，并造成下层沉淀物的卷起，形成絮粒并上 浮，并随着水流的迁移带出池外，从而降低沉淀效率，严重影响出水水质。
[0003] 在沉淀池或澄清池的设计和运行过程中，水位升降引起池内水力负荷不均匀的常 见现象主要有：
[0004] (A)不同方向受风导致水位失稳：1、沉淀层，2、沉淀池，3、三角堰
[0005] 参见附图1、图2和图3所示，图中包括沉淀池2，沉淀池2中有沉淀层1，沉淀池2 边缘上安装有三角堰板3,风对沉淀池出水均匀性的影响不容小视，尤其是半径较大的辅流 式沉淀池和池宽跨度较大的矩形沉淀池。当有风时，沉淀池的正常水位平衡态a被破坏，风 力推动池水沿池宽方向运动，并在出水方向发生壅水现象，形成异常水位b。此时，沉淀池表 层水由层流变成紊流。紊动发生后，上下层水流开始对流，导致沉淀层中颗粒物再悬浮。同 时在风力的作用下，随水流向前移动流出沉淀。
[0006] (B)净水构筑物出现不均匀沉降导致同一水位各处水力负荷不等。例如宁波江东 北区污水处理厂沉淀池出现不均匀沉降后，导制圆形集水堰出水不均匀，有一小段甚至已 经不再出水。由于集水堰水力负荷的不均，造成出水处水力负荷太大，卷起大量的下层沉淀 物；而不出水的部分由于水力停留时间过长，底层发生厌氧反硝化作用，产生大量的气泡， 使污泥大量成片上浮，严重的影响出水水质。
[0007] (C)三角堰安装误差导致水力负荷不均匀。
[0008] 在三角堰板3安装的过程中，难以避免安装误差，导致集水堰不在同一水平面，较 低处负荷高于较高处，这样可能导致较多的悬浮物质进入集水渠。
【发明内容】
[0009] 针对现有三角堰板的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种带有五边形 过流孔的均匀出水堰板，该出水堰板可以有效的解决一系列现象导致沉淀池内大幅度水位 升降引起池内各处水力负荷不均匀的问题。
[0010] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
[0011] 一种带有五边形过流孔的均匀出水堰板，包括堰板基体，所述的堰板基体上水平 方向加工有一组五边形过流孔，所述的五边形过流孔为轴对称五边形结构，五边形过流孔 的对称轴穿过五边形过流孔的底角顶点且与五边形过流孔的顶边垂直，五边形过流孔的顶 边与堰板基体的顶边平行。
[0012] 所述的五边形过流孔的设计水位为五边形过流孔的侧角平分线。
[0013] 所述的五边形过流孔的两个顶角为130°，侧角为100°，底角为80°，顶边长度 为40mm，顶边到底角的高度为70mm。
[0014] 所述的相邻两个五边形过流孔的对称轴之间的距离为83mm。
[0015] 所述的堰板基体的上靠近两侧和底边的位置还加工有多组微调螺栓孔，每组微调 螺栓孔由三个圆心在同一坚线或者平行线上的微调螺栓孔组成，用于调节堰板基体的高 度。
[0016] 所述的堰板基体上还安装有水平监测仪器。
[0017] 本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0018] 本实用新型的水堰板可以有效的解决一系列现象导致沉淀池内大幅度水位升降 引起池内各处水力负荷不均匀的问题，在应对沉淀池或澄清池由于风力影响、安装误差、构 筑物沉降和边壁不平整等因素导致水位升降，水力负荷的不均的现象，有明显的控制效果。
[0019] 当水位变化时，本实用新型的均匀出水堰由于其结构的特点，避免集水负荷的过 大的情况，提高出水水质；在减少堰上水力负荷的同时，也有效降低出水堰底部可能形成的 死水区；本实用新型通过改变集水堰水力条件实现集水均匀性的调节，不需要人工调节。
[0020] 设计水位设计在均匀出水堰的侧角的水平对角平分线上。当水位降低时，出水机 理与三角堰相同；当水位升高时，均匀出水堰由于其过水断面由下至上逐渐递减的特点，减 少过流水量，有效的抑制池面水流的迁移速度，减少沉淀层卷起。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是平流沉淀池水位变化示意图。
[0022] 图2是沉淀池排水堰为三角堰板时正常水位线示意图。
[0023] 图3是沉淀池排水堰为三角堰板时异常水位线示意图。
[0024] 图4是带有五边形过流孔的均匀出水堰板的结构示意图。
[0025] 图5是五边形过流孔的结构示意图。
[0026] 图6是沉淀池排水堰为带有五边形过流孔的均匀出水堰板时异常水位线示意图。
[0027] 图7是实测的五边形过流孔水位-流量关系图与公式计算得到的三角过流口水 位-流量关系对比图。
[0028] 图中的标号分别表示为：1-沉淀层，2-沉淀池，3-三角堰板，4-堰板基体，5-五边 形过流孔，（5-1)-顶边，（5-2)-顶角，（5-3)-侧角，（5-4)-底角，（5-5)-设计水位，6-微调 螺栓孔，7-监测仪器；a表示沉淀池运行正常状况下的示意水位线，b表示水位升降状况下 的示意水位线。
[0029] 以下结合附图对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。
【具体实施方式】
[0030] 本申请的均匀出水堰板的主要设计思想是，传统的三角堰过流孔位倒三角形，设 计水位为倒三角形高度的1/2处，随着水位的升高，过流断面扩大，过堰流量增加。而本实 用新型均匀出水堰板由底角平分线为轴对称的六个等腰倒五边形的过流孔组成，其设计水 位为五边形侧角的角平分线。当水位降低时，出水形式与三角堰相同；当水位升高时，根据 其具有的独特结构-过流断面逐渐缩小，抑制水位的增加，从而控制过堰流量的增加，降低 水力负荷的不均匀性。
[0031] 以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具 体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
[0032] 实施例1 :
[0033] 遵从上述技术方案，如图4和图5所示，本实施例给出一种带有五边形过流孔的均 匀出水堰板，包括堰板基体4,所述的堰板基体4上水平方向加工有一组五边形过流孔5,所 述的五边形过流孔5为轴对称五边形结构，五边形过流孔5的对称轴穿过五边形过流孔5 的底角5-4顶点且与五边形过流孔5的顶边5-1垂直，五边形过流孔5的顶边5-1与堰板 基体4的顶边平行。
[0034] 所述的五边形过流孔5的设计水位5-5为五边形过流孔5的侧角5-3平分线。当 水位低于设计水位5-5时，出水形式如传统的三角堰板3 ;当水位上升超过计水位5-5时， 五边形过流孔5的上半部分过水断面会逐渐缩减，过堰流量相对于传统的三角堰，流量明 显降低。
[0035] 五边形过流孔5的两个顶角5-2为130°，侧角5-3为100°，底角5-4为80°，顶 边5-1长度为40mm，顶边5-1到底角5-4的高度D为70mm。
[0036] 相邻两个五边形过流孔5的对称轴之间的距离d为83mm。
[0037] 本实施例的堰板基体4长515mm，高150mm，结构简单，使用时直接用直径为3mm螺 栓固定在出口的池壁上再与其它的相同规格的堰板基体4拼接，操作安装方便。
[0038] 堰板基体4的上靠近两侧和底边的位置还加工有多组微调螺栓孔6,每组微调螺 栓孔6由三个圆心在同一坚线或者平行线上的微调螺栓孔6组成，每组微调螺栓孔6的直 径为3mm，相邻两个微调螺栓孔6的圆心距离为2mm的圆孔组成，用于调节堰板基体4的高 度，以保证安装的精确性。而且当沉淀池2或澄清池发生不均匀沉降时，在对池体影响不大 的前提下，可以通过微调堰板基体4的高度来防止池内水流产生偏流现象。
[0039] 堰板基体4上还安装有水平监测仪器7,不仅能保证安装的高精确性，还能够在后 续的运行中进行实时监测构筑物或堰板是否发生不均匀沉降，以及时发现及时处理，避免 出水水质的进一步恶化。
[0040] 本实施例中，一个均匀出水堰板的堰板基体4上加工有六个五边形过流孔5, -个 均匀出水堰板的出水流量公式根据实验数据进行非线性拟合，确定本实施例的出水堰板在 设计水位5-5之下和设计水位5-5之上的流量计算公式如表1。
[0041] 表1均匀出水堰板流量计算公式
[0042]
【权利要求】
1. 一种带有五边形过流孔的均匀出水堰板，包括堰板基体（4)，其特征在于：所述的堰 板基体（4)上水平方向加工有一组五边形过流孔（5)，所述的五边形过流孔（5)为轴对称五 边形结构，五边形过流孔（5)的对称轴穿过五边形过流孔（5)的底角（5-4)顶点且与五边 形过流孔（5)的顶边（5-1)垂直，五边形过流孔（5)的顶边（5-1)与堰板基体（4)的顶边 平行。
2. 如权利要求1所述的出水堰板，其特征在于：所述的五边形过流孔（5)的设计水位 (5-5)为五边形过流孔（5)的侧角（5-3)平分线。
3. 如权利要求1所述的出水堰板，其特征在于：所述的五边形过流孔（5)的两个顶角 (5-2)为130°，侧角（5-3)为100°，底角（5-4)为80°，顶边（5-1)长度为40mm，顶边 (5-1)到底角（5-4)的高度为70mm。
4. 如权利要求1至3任一权利要求所述的出水堰板，其特征在于：所述的相邻两个五 边形过流孔（5)的对称轴之间的距离为83mm。
5. 如权利要求1所述的出水堰板，其特征在于：所述的堰板基体（4)的上靠近两侧和 底边的位置还加工有多组微调螺栓孔￠)，每组微调螺栓孔￠)由三个圆心在同一坚线或 者平行线上的微调螺栓孔（6)组成，用于调节堰板基体（4)的高度。
6. 如权利要求1所述的出水堰板，其特征在于：所述的堰板基体（4)上还安装有水平 监测仪器（7)。
【文档编号】B01D21/24GK204107112SQ201420568097
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】卢金锁, 刘飞, 刘慨 申请人:西安建筑科技大学