折板竖井隧洞由竖向中隔墙和一系列水平折板构成,水流在折板间往复运送至井底。在水流经消能折板竖井隧洞湿区跌落下泄过程中,利用交错布置的折板间的跌落、掺气和冲撞达到消能的目的,通过跌落过程中的逐级消能以实现水流在浅层与深层管网或者隧洞之间的平稳过渡。竖向中隔墙将折板竖井隧洞分为“干区”和“湿区”两部分。“干区”用作机械吊装通道及通气通道(如图);“湿区”用以过流,将水流消能后输送至井底。
良好的水力条件是保证折板竖井隧洞安全运行的前提,而不利的水流状态易引起竖井结构及下游水流不稳定,并可能导致深隧中形成水气混合流动,影响结构的运行效率,甚至引起安全失效。研究折板竖井隧洞的水力特性,确定其水力转捩特征的技术参数对折板竖井隧洞的设计十分重要。
随着人类活动的产排污量不断增加,加之暴雨频发,城市雨污合流溢流和城市内涝等问题日渐加剧。城市深层排水系统可有效地缓解城市内涝。折板竖井隧洞作为一种重要的竖向输水结构,具有可适应多高程、多角度和多数量的入流布置,非恒定的入流过程和不同的竖向输水深度等特征,可满足城市深层隧洞排水系统入流结构输水的要求。折板竖井隧洞结构最早出现在1914年,但由于早期设计采用全断面方式过流,缺少通气设施,导致折板产生不利震动,最终使得竖井损毁。通过开展折板竖井隧洞相关试验,针对流动形态、消能特征、消能规律等方面进行研究,使得折板竖井隧洞在深层排水隧道等工程中得以广泛应用。