城市化进程的加快和全球气候变暖使得城市内涝频发、溢流污染严重,城市排水系统能力不足等问题日渐突出。我国城市建筑密度大、人口众多等现状又使得对浅层排水管网的改造十分困难。因此具有海绵城市建设理念的深层隧道排水技术便应运而生,得到国内外广泛关注,并已先后在多个城市得以应用。竖井作为深隧排水系统的重要组成部分,具有将雨、污水从浅层排水管网运输到深层隧道并在该过程中消去流体能量的重要作用。不合理的结构设计易导致不良水力条件,进而造成竖井和深层隧道的结构破坏、地面隆升甚至发生爆炸事故,严重威胁城市的发展和人民的生命财产安全。因此开展针对城市深层隧道排水系统中常见的折板竖井的泄流消能问题研究,对于完善深隧排水系统的设计理论,合理制定深隧排水系统竖井的设计、运营以及维护方法符合当前社会、经济发展的需要,具有重要的现实意义。本文在学习、总结国内外深隧工程基础上,通过水力物理模型试验和水力数值模拟相结合的方法,对深隧折板型竖井泄流过程中的水力特性和消能问题进行深入研究,现将本文主要研究成果按照章节安排总结如下:(1)在泄流过程中随入流量的减小首先会在竖井中部出现“空穴区”,随后空穴区分别向上游和下游逐渐扩大。按照流体在折板上的跌落距离和形态划分,主要分为三种流态:撞壁受限流、临界流、自由跌水流。(2)流体在折板竖井内能量耗散机理主要包含以下5个方面:流体与边壁碰撞使得流体破碎、分散;流体与水垫层冲击形成水跃消能;气、液掺混形成局部强湍流形态伴随湍流能量损失;漩涡产生形状阻力和摩擦阻力伴随漩涡区域内能量损失;流体与竖井壁面之间存在摩擦阻力并造成能量损失。(3)竖井内部流速变化规律大致为:随入流量的减小,流速分布从两头大中间小的状态逐渐转变为沿程逐渐减小。最大流速普遍出现在竖井出流管和井壁交界面底部。(4)竖井内部压强变化规律大致为:平均压强随竖井高度降低而增大;同一断面处压强稍有波动但幅度不大,断面内平均压强随流量增大而增大。最大压强出现在消力井底板处,最小压强出现在竖井湿区顶部。(5)折板间距对消能率的影响表现为:同一流量下,消能率随折板间距增大先有一个“缓坡”区,该区域消能率不随折板间距的增大而明显变化,甚至略有上升,随后,消能率才随折板间距增大显著降低;不同流量下,当流量小于约30m3/h时,折板间距对消能率影响不明显,当流量大于约30m3/h,折板间距对消能率影响显著。(6)折板倾角对消能率的影响表现为:同一折板间距下,以30m3/h为分界流量,在该流量以下,倾角的变化对消能率几乎没有影响,在该流量以上,倾角对消能率的影响略有增大,但变化幅度也仅在2.48%以内。(7)消能率随流量的增大呈现“两段式”减小,当入流量小于30m3/h时,消能率减小缓慢,当入流量大于该值时,消能率减小迅速;顶部通气孔直径对消能率几乎没有影响。(8)根据现有理论结合试验成果探讨折板型竖井泄流消能的计算问题,给出了折板竖井出流速度计算公式,建立了泄流消能计算模型。并将计算结果与试验和数值模拟结果做比较。