防涝自动调节井盖

周 越 冯靖茹 孙一诺 王 悦

（燕山大学，河北 秦皇岛066000）

由于气候原因，我国东南沿海地区以及其它地区时常遭受暴雨的侵袭，面临内涝的灾害，严重影响市民的日常生活，虽然当前各大城市会有增强城市排水的方式，但是局部地区仍然会发生严重的水涝灾害。因此，这个项目主要用来解决城市内涝严重，减少暴雨天气对市民日常生活的影响。

1 工艺原理

井盖的结构上分为两部分，主体和副体。主体主要是圆形格栅状井盖，用来日常受力与排水。副体则是技术核心，为弹性漏水器，主要由带有排水孔的圆形铁板和弹簧以及空心圆柱状漏水罩组成。所述弹性漏水器可根据水流量的大小来改变铁板与隔栅状井盖的距离，以此来实现根据实际情况来任意改变排水量的大小。较日常排水井盖不同之处，此项目增加了一个副体，由带有排水孔的圆形铁板和弹簧以及圆柱状空心管组成，弹簧的主要作用是来支撑圆形铁板与隔栅状井盖紧密闭合，当水流量增大时，圆形铁板会在水流的压力下顺圆柱状空心管下移，从而改变圆形铁板和隔栅状井盖之间的开放程度。

当无需排水或排水量较小时，弹性驱动件抵顶于并盖副体的卜表面，所述封堵片嵌合于排水孔内;且封堵片与排水孔间的间隙、中轴管和水流承载器底端的漏水孔形成排水当排水量较大时,水流承载器内承载较多的积水;积水下压水流承载器;水流承载器带动井盖副体向下运动;同时,所述滑块沿滑槽做滑移式运动,井盖副体下压弹性驱动件;所述封堵片与排水孔分离并扩大排水孔开度;当排水量减少时,做相反运动,直至封堵片与排水孔嵌合，以此来实现根据水流量的实际情况来自动调节井盖的开放程度(图1)。

2 主要优势

在日常状态下处于闭合状态，减少垃圾沙石等杂质的进入，从而减小堵塞的几率，来增强暴雨突袭时城市的排水能力。较为理想的解决了道路属性和排水属性之间的矛盾，提高市政工程的经济效益。目前国内大多数城市采用的是在道路边缘设置排水槽，虽然采用的也是隔栅状井盖，但是这种井盖属于开放式的，日常生活的垃圾，树叶，沙石等会大部分进入排水槽，一旦暴雨来袭。就会发生堵塞，造成排水不畅。还需要投入大量的人力财力物力来进行后期的维护。经过改进后，当暴雨来袭时在道路或城区低洼处能够高效率的排水，同时又可以避免泥沙垃圾等杂物进入城市的排水管道，发挥市政工程的最大经济效益。对全面提高城市排水防涝能力，完善城市防洪设施有重要作用。

3 实验过程

在这个过程中了解了现在城市中井盖的防涝情况，完成了我们自己的设计。同组成员加强了团队协作、分工合作、相互学习、相互沟通的能力，组员加强了自己思考问题、解决问题、独立思考的能力。2019 年5 月30 日-2019 年6 月20 日。对现阶段已有的井盖做调研，研究井盖的结构，了解现在井盖的防涝结构，讨论防涝自动调节式井盖的构造研究确定方向。明确团队成员各自分工。明确阶段任务。明确财务分配。2019 年6 月30号-2019 年8 月20 号。团队小组对国内外相关研究进行汇总分析，查阅相关资料完成对防涝自动调节式井盖的三大主要部件进行研究与SOLIDWORKS 建模设计。2019 年8 月21 号-2019年10 月15 号。团队成员进一步完善了防涝自动调节井盖的主体设计，通过对多种材料的对比分析，确定了防涝自动调节井盖所用材料。2019 年10 月30 号-2020 年1 月30 号。初步进行防涝井盖的制作，并进行第一步实验，对实验结果进行分析和讨论，完善第一步设计中的不足，改进设计并进行建模实验，完成新的设计稿。2020 年2 月1 号-2020 年4 月10 号。进行防涝井盖的改进，并进行多次实验，最终实现预定目标，完成本次项目。

在研究过程中井盖主体设计中更多地考虑了较大垃圾的防漏，对于细小垃圾和泥沙的堵塞情况考虑不周。我们通过查阅材料、请教老师，通过模拟的方式找到这个问题的最优解。在井盖的设计中对于实际井盖尺寸大小考虑不周，没有考虑到井盖的美观性，我们参考了更多的市场数据来改进我们的产品。在实际研发过程中，我们主要针对井盖的材料和工作原理进行了深入研究，我们在设计实验方案后，通过不断的模拟、改进，最终形成了现在的模式。针对井盖的材料，我们在了解了市面井盖的材料后，又根据我们的需求和价格选择了多种材料进行实验，并找到了其中的最优解。

4 问题讨论及完善

我们希望该产品针对不慎进入装置中的垃圾，泥沙等杂物如何可以方便快捷的清理。在保证其性能不变前提下，设计更加美观。改进弹性漏水器，增加其功效。我们通过反复实验，寻找出最佳结构，发挥其最大性能。

图1

5 实际意义

目前国内大多数城市采用的是在道路边缘设置排水槽，虽然采用的也是隔栅状井盖，但是这种井盖属于开放式的，日常生活的垃圾，树叶，沙石等会大部分进入排水槽，一旦暴雨来袭。就会发生堵塞，造成排水不畅。还需要投入大量的人力财力物力来进行后期的维护。经过改进后，当暴雨来袭时在道路或城区低洼处能够高效率的排水，同时又可以避免泥沙垃圾等杂物进入城市的排水管道，发挥市政工程的最大经济效益。对全面提高城市排水防涝能力，完善城市防洪设施有重要作用。

6 结论

我们希望该产品暴雨来袭时，在道路或城区低洼处能够高效率的排水，通过反复实验，寻找出最佳结构，发挥其最大性能，同时又可以避免泥沙垃圾等杂物进入城市的排水管道，发挥市政工程的最大经济效益，城市生活不再受暴雨台风等恶劣天气的影响。