市政排水深隧一般建于建筑密集的市区，考虑用地限制，跌水构筑物绝大多数选择折板竖井或旋流竖井。这里简单介绍旋流竖井、折板竖井内部空气流动特征以及通风量计算。

（1）旋流竖井通风

旋流竖井核心构件为旋流起旋器，应用比较多的起旋器有锥形、螺旋形、圆涡形等。起旋器形式不同，对旋流竖井夹带空气量可能有影响。对于市政排水深隧工程旋流竖井夹带空气量的研究，针对锥形起旋器旋流竖井的夹带空气量研究成果比较多。

来水在旋流竖井的跌落过程中，水流会夹杂部分空气，为了避免主隧内产生气爆现象，在旋流竖井与主隧之间的连接支隧上设置气水分离室，气水分离室上部设置通风管道，将夹带空气排放至大气或跌水竖井上部，避免夹带空气进入主隧，同时保持跌水竖井上下游气压平衡，如图4-43所示。

图4-43　旋流竖井通风系统图

根据实验室物理模型实测数据，锥形起旋器旋流竖井夹带空气量计算经验公式如下：

式中 X 为多变量组合参数，计算式如下：

式中 V∞——竖井内水流跌落流速（m／s），计算式如下：

式中 D——竖井直径（m）；

　　 n——曼宁系数；(www.daowen.com)

　　 de——竖井内水流断面面积当量直径（m）；如图4-44所示。

图中所示旋流断面当量直径de，可以计算出空气核直径d 后推算出来，参考相关研究成果λ=d2／D2 的计算式（见图4-45）：

图4-44　旋流断面尺寸图

图4-45　旋流断面计算参数图

式中 e——锥形入流口在竖井侧壁的开口宽度（m）；

　　 β——锥形入流口坡度角。

当然，上述研究成果是基于一定流量范围内物理模型研究成果之上的经验公式，并不代表可以计算任何设计规模旋流竖井的夹带空气量计算。建议在工程实践中，搭建1∶4至1∶10的物理模型，充分验证夹带空气量以及其他相关设计参数。

（2）折板竖井通风

折板竖井分干区和湿区。干区的设置有两个功能：保持竖井内空气流通、维修通道。折板竖井每层折板下设置通风孔，可以保持干区和湿区之间的气压平衡。参考相关研究成果，通气孔可设计为长3m、高1m 的矩形孔或直径1m 的圆孔，为尽量减小折板底面空气空间高度，检查口应设置于挡板正下方，且同时满足检查孔距井壁距离不小于0.5倍折板长度。

同时，研究人员研究了折板竖井的通风情况，将折板竖井上部加盖密闭，将烟雾泵入竖井空间内，观测是否有空气在跌水过程中被排出竖井。试验观察结果显示，在跌水过程中并没有发现明显的空气进入或排出折板竖井，即使入流管道会携带少量诱导空气进入竖井，这部分空气量也非常有限。竖井内各部分气压与外部大气压基本一样。因此，对于折板竖井通风设计需要考虑以下几点：折板下设置通风孔，保持干区、湿区空气流通；设计流量规模下，保持2～3层折板淹没，便于气水分离；连接支隧直径尺寸设计需要满足支隧处于满流状态，避免夹带空气进入主隧。