CN108301395A - 一种边坡排水系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种边坡排水系统，该系统包括钻孔、虹吸管、水箱、排气管、排水管、阀门A、通气管、阀门B、阀门C、气瓶A、气瓶B、漏斗、排水沟，虹吸管的进水口置于边坡内的钻孔中，虹吸管的出水口置于密封的水箱中，排气管安装在水箱的顶部，排水管的入口连接在水箱的底部，排水管的出口置于边坡下部的排水沟中，阀门A安装在排水管的出口处，气瓶A和气瓶B放置在水箱旁边，气瓶A内盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B内盛有柠檬酸溶液，漏斗插入在气瓶A内，漏斗的出口位于液面以上，通气管插入在气瓶A内，通气管的入口位于液面以上，阀门B安装在通气管上，阀门C安装在漏斗上，排气管可与通气管连接。

Description

一种边坡排水系统及方法

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种边坡排水系统及方法，适于用富水性边坡的排水。

背景技术

中国西部地区地质地形环境复杂，地质灾害频发，其中滑坡灾害对人类生产生活构成巨大威胁。大多数滑坡灾害的发生与地下水位变化有关。地下水位的上升导致滑坡体容重增加，滑面有效应力降低，抗剪强度减小，进而导致滑坡失稳。对于边坡，当坡前水位快速下降时，坡内地下水向坡外渗流，产生渗透力，增加下滑力，促使滑坡失稳。因此及时排出边坡中的地下水，保持地下水位稳定，对防治滑坡灾害与应急处理都极为关键。

在常用的边坡排水方法中：水平重力式排水效率低，需要很长的钻孔，长时间使用会出现阻塞的问题；地下排水洞施工复杂，工程量大，成本高；集水井抽水需要持久的动力源，同时维护困难。综合上述边坡排水方法，有学者提出了虹吸排水理论，边坡虹吸排水方法具有排水孔布置方便、集水能力强、截排水效果好、需要的钻孔长度小、工程建设速度快等优点，然而在使用虹吸排水方法的工程中，溶解于水中的空气会以气泡的形式逐渐析出，虹吸管顶部压强很小，气体很容易析出，因此虹吸管中就会不断累积空气，使虹吸管中的真空度降低，部分虹吸管会出现虹吸中断的现象，部分虹吸管虹吸中断后会影响边坡的排水效率。

中国专利申请号201611092811.4，提出一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置，由透空式堤坝、气室、虹吸管、排气管、补气管、单向阀组成，其利用波浪能来启动虹吸，只适用于库岸边坡或海岸边坡的虹吸排水，具有一定局限性，内陆边坡的虹吸排水重启动问题依然存在。

发明内容

本发明针对现有边坡虹吸排水系统启动效率低的技术缺陷，提供一种边坡排水系统及方法，可在虹吸排水使用过程中重新启动因空气累而中断的虹吸管，一次可同时启动多根虹吸管，启动效率高。

本发明的技术方案是：一种边坡排水系统，该系统包括钻孔、虹吸管、水箱、排气管、排水管、阀门A、通气管、阀门B、阀门C、气瓶A、气瓶B、漏斗、排水沟，虹吸管的进水口置于边坡内的钻孔中，钻孔的孔口到钻孔的底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，虹吸管的出水口置于密封的水箱中；所述的水箱设置在坡面上，水箱由透明材质制成，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，排气管安装在水箱的顶部，排水管的入口连接在水箱的底部，排水管的出口置于边坡下部的排水沟中，阀门A安装在排水管的出口处，气瓶A和气瓶B放置在水箱左侧，气瓶A内盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B内盛有柠檬酸溶液，漏斗插入在气瓶A内，漏斗的出口位于液面以上，通气管插入在气瓶A内，通气管的入口位于液面以上，阀门B安装在通气管上，阀门C安装在漏斗上，排气管可与通气管连接。

进一步地，所述的虹吸管的直径为4mm。

进一步地，所述的水箱中置入虹吸管的数量为50-100根。

进一步地，所述的通气管的直径为10mm，所述的排气管的直径为10mm。

一种边坡排水方法，该方法包括：

（1）边坡排水系统初次启动时，在虹吸管的出水口抽水，使虹吸启动后，将虹吸管置入水箱中，记录排水管的初始排水流量；

（2）当排水管的排水流量下降到初始排水流量的一半时，关闭阀门A，水箱水位上升，水箱中空气由排气管排出；

（3）当水箱集满水时，打开阀门B，打开阀门C，将气瓶B中柠檬酸溶液倒入漏斗中，关闭阀门C，柠檬酸与碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体后，将排气管与通气管连接，气体流入水箱，水箱内压强升高，使水逆向压入虹吸管；

（4）当水箱水位下降到虹吸管出水口的位置时，关闭阀门B，打开阀门A，记录新的排水管的初始排水流量。

本发明的有益效果主要表现在：

1、本发明手动控制阀门制造气压逆向压水进入虹吸管来启动虹吸，不借助其他电气设备，简单可靠，适用于交通不便的野外环境。

2、本发明适用于内陆边坡、海岸边坡、库岸边坡等，不受其他外界条件干扰，适用范围广。

3、本发明利用化学反应产生气体，可以多次使用，操作方法简单，也可以同时启动多根虹吸管，快速高效启动虹吸。

附图说明

图1为本发明的一种边坡排水系统的整体结构示意图；

图2为本发明的一种边坡排水系统的局部结构示意图；

图中：钻孔1、虹吸管2、水箱3、排气管4、排水管5、阀门A6、通气管7、阀门B8、漏斗9、阀门C 10、边坡11、地下水位线12、气瓶A 13、气瓶B 14、排水沟15。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供一种边坡排水系统，该系统包括钻孔1、虹吸管2、水箱3、排气管4、排水管5、阀门A 6、通气管7、阀门B 8、阀门C 10、气瓶A 13、气瓶B 14、漏斗9、排水沟15，虹吸管2的进水口置于边坡11内的钻孔1中，钻孔1的孔口到钻孔1的底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，虹吸管2的出水口置于密封的水箱3中；所述的水箱3设置在坡面上，水箱3由透明材质制成，水箱3顶部的高程低于钻孔1底部的高程，排气管4安装在水箱3的顶部，排水管5的入口连接在水箱3的底部，排水管5的出口置于边坡11下部的排水沟15中，阀门A 6安装在排水管5的出口处，气瓶A 13和气瓶B 14放置在水箱3左侧，气瓶A13内盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B 14内盛有柠檬酸溶液，漏斗9插入在气瓶A 13内，漏斗9的出口位于液面以上，通气管7插入在气瓶A 13内，通气管7的入口位于液面以上，阀门B 8安装在通气管7上，阀门C 10安装在漏斗9上，排气管4可与通气管7连接。虹吸管2的直径为4mm。通气管7的直径为10mm。排气管4的直径为10mm。水箱3中置入虹吸管2数量为50根。水箱3的体积设置为50升，每根虹吸管2长度为50m，50根虹吸管2充满水需要32升水，气瓶A 13的碳酸氢钠溶液为500克碳酸氢钠和2升水混合，气瓶B 14的柠檬酸溶液为500克柠檬酸和1千克水混合，根据化学反应方程；3NaHCO₃+C₆H₈O₇=C₆H₅O₇Na₃+3CO₂+3H₂O，碳酸氢钠和柠檬酸完全反应后，在常温、压强为200kpa下，可产生二氧化碳66.7升。

一种边坡排水方法，该方法包括：

（1）边坡排水系统初次启动时，在虹吸管2的出水口抽水，使虹吸启动后，将虹吸管2置入水箱3中，记录排水管5的初始排水流量；

（2）当排水管5的排水流量下降到初始排水流量的一半时，关闭阀门A 6，水箱3水位上升，水箱3中空气由排气管4排出；

（3）当水箱3集满水时，打开阀门B 8，打开阀门C 10，将气瓶B 14中柠檬酸溶液倒入漏斗9中，关闭阀门C 10，柠檬酸与碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体后，将排气管4与通气管7连接，气体流入水箱3，水箱3内压强升高，使水逆向压入虹吸管2，虹吸中断的虹吸管2中的空气被排出；

（4）当水箱3水位下降到虹吸管2出水口的位置时，关闭阀门B 8，打开阀门A 6，边坡排水系统继续工作，记录新的排水管5的初始排水流量。

Claims (2)

1.一种边坡排水系统，其特征在于，该系统包括钻孔1、虹吸管2、水箱3、排气管4、排水管5、阀门A 6、通气管7、阀门B 8、阀门C 10、气瓶A 13、气瓶B 14、漏斗9、排水沟15，虹吸管2的进水口置于边坡11内的钻孔1中，钻孔1的孔口到钻孔1的底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，虹吸管2的出水口置于密封的水箱3中；所述的水箱3设置在坡面上，水箱3由透明材质制成，水箱3顶部的高程低于钻孔1底部的高程，排气管4安装在水箱3的顶部，排水管5的入口连接在水箱3的底部，排水管5的出口置于边坡11下部的排水沟15中，阀门A 6安装在排水管5的出口处，气瓶A 13和气瓶B 14放置在水箱3左侧，气瓶A 13内盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B 14内盛有柠檬酸溶液，漏斗9插入在气瓶A 13内，漏斗9的出口位于液面以上，通气管7插入在气瓶A 13内，通气管7的入口位于液面以上，阀门B 8安装在通气管7上，阀门C 10安装在漏斗9上，排气管4可与通气管7连接，虹吸管2的直径为4mm，水箱3中置入虹吸管2的数量为50-100根，通气管7的直径为10mm，排气管4的直径为10mm。

2.一种应用权利要求1所述系统的边坡排水方法，其特征在于，该方法包括：

（1）边坡排水系统初次启动时，在虹吸管的出水口抽水，使虹吸启动后，将虹吸管置入水箱中，记录排水管的初始排水流量；

（2）当排水管的排水流量下降到初始排水流量的一半时，关闭阀门A，水箱水位上升，水箱中空气由排气管排出；

（3）当水箱集满水时，打开阀门B，打开阀门C，将气瓶B中柠檬酸溶液倒入漏斗中，关闭阀门C，柠檬酸与碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体后，将排气管与通气管连接，气体流入水箱，水箱内压强升高，使水逆向压入虹吸管；

（4）当水箱水位下降到虹吸管出水口的位置时，关闭阀门B，打开阀门A，记录新的排水管的初始排水流量。