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在之前的一篇文章(不要绕过好的设计第1部分:离线Vs.在线转移结构)中,我写了关于绕过结构的文章,并认为它们值得更多关注。在这个后续行动中,我们将通过比较两种不同的方式来分流预制人孔中的流量。

选择一:使用不同标高的出水管的人孔

通过这种选择,靠近结构底部的直径较小的出水管将低流量引导到水处理或存储设施。

该管道可以建模为一个孔(如果足够短的话)或一个涵洞,以计算驱动设计流通过它所需的水头。一旦扬程要求已知,一个较大的高流量出口管道的反转放置在该标高。这种解决方案可以作为一种改造,价格便宜,并提供了最大限度的进出管道角度灵活性。

但是,此选项可能无法正常工作。例如,如果小管道与大管道在一条线上,高速流入会增加通过小管道的流量,失去液压控制。此外,由于两个管道都充当孔,在高流量事件中,过多的流量可能会通过低流量出口(下文将详细介绍)。最后,现场实际建造的东西并不总是工程师设计的东西。双出口管道的设计特别容易受到影响,因为它依赖于管道的正确放置。事实上,由于预制人孔开口大于管道的外径,且壁厚不同,微小的施工变化和材料选择可能导致不正确的最终结果。

选择二:使用带堰的人孔

设计高流量旁路的一种更好的方法是使用如图所示的堰。在前面的示例中,为设计流计算了一个头部。然而,这一次在这个高度设置了一个溢流堰顶,允许多余的水溢出堰进入出水管。

下面的示例说明了如何使用来自一个小型城市流域的典型值来比较这两种设计。假设水质流量为1.0cfs,设计峰值流量为10 cfs。18英寸的输送管适用于1%的坡度,所以设计师可以使用48英寸的人孔来提供旁路功能。假设选择一个6英寸的低流量管道,估计需要1.3英尺的扬程才能达到处理速率。我已经展示了18英寸高流量管道的阶段排放,同样还有一个4英尺长的堰。

通过不同流量控制装置计算出的流量图。

在本例中,堰能够在计算高程2.25英尺处绕过峰值流量,如图左侧虚线所示。在此阶段,处理系统预计将收到1.33cfs,即超出设计速率33%。另一方面,高流量管道设计需要3.43英尺的标高来绕过峰值流量,如右侧红色虚线所示。在该阶段,处理系统将收到1.68cfs,或高于设计的68%。这是由堤坝造成的超过水位的两倍。那么,为什么会这样呢?

注意孔板的平面特性和堰的指数特性。孔口流量与h成正比1/2而堰流量与h成正比3/2,如下式所示:

堰和孔板的组合对于能够限制流向处理装置的流量,同时最大限度地提高堰上的流量至关重要。然而,同时使用两个孔(在本例中是管道)并不能提供相同的好处。

与管道相比,堰在控制水流方面还有其他优点。在管道较浅的平坦场地上,在干舷有限的情况下,堰的性能会更好。同样,一些地区也会经历高强度的风暴,比如我作为设计工程师支持了多年的墨西哥湾沿岸地区。在这些地方,堰将比管道规模更好,通过简单地增加人孔直径利用较长的堰。这让我想起了我从德克萨斯州聪明的工程师那里看到的一个技巧:一个垂直放置在拱顶内的箱形涵洞,利用它四个边的长度来最大限度地排放。

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