CN108560693B - 边坡虹吸排水系统启动装置及方法 - Google Patents

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    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/20—Siphon pipes or inverted siphons

Abstract

本发明公开了一种边坡虹吸排水系统启动装置及方法，该装置包括水箱、排气管和排水管，虹吸管的出水口置于密封水箱中，排气管的入口连接在水箱顶部，排水管的入口连接在水箱底部，排水管入口到排水管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，水箱顶部与钻孔孔口之间的高差大于当地大气压对应的水柱高度。本发明通过控制排水管的开闭制造负压来启动虹吸，不借助其他设备，简单可靠；本发明设计排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，水箱内形成负压，排气管中的水无法进入水箱，保证水箱中的负压不被打破，从而提高整个装置的稳定性；本发明可以同时启动多根虹吸管，快速高效启动虹吸。

Description

边坡虹吸排水系统启动装置及方法
技术领域
本发明属于水利工程领域，具体涉及一种边坡虹吸排水系统启动装置及方法，用于快速启动边坡虹吸排水系统，尤其适用于需要间歇性重复启动虹吸作用的边坡虹吸排水系统。
背景技术
虹吸是一种利用液面高度差的作用力推动液体流动的物理现象，虹吸流动过程和流速由液位变化自动控制，这些物理特性非常适合坡体排水的需要，已经在边坡排水中得到推广应用。
虹吸管初始状态中充满空气，虹吸启动需要借助外力的作用，使虹吸管充满水，在下水管液体的重力作用下，虹吸管顶部形成负压环境，才能使虹吸管上水管中的水在压力差的作用下上升，形成虹吸。因此，虹吸启动过程就是排除虹吸管内原有的空气，使管中充满水。边坡虹吸排水的物理要求与日常生活的虹吸相同，但边坡虹吸排水扬程高，虹吸启动相对困难。常用虹吸启动方法有：出水口抽水、出水口逆向压水和逆向灌水等方法。要达到虹吸管内充满水，最直接方式是在出水口安装抽水设备，通过抽水启动虹吸，如采用真空泵、高压手动泵等。在边坡虹吸排水系统中，虹吸管数量多，常常有数百根甚至有数千根，目前采用一根一根分别启动虹吸的方式效率很低，完成一个边坡虹吸排水工程全部虹吸管启动需要大量时间。
另外，由于边坡虹吸排水过程具有间歇性、缓慢流动性以及高扬程等特性，会在虹吸过程和长时间停止流动过程中析出空气，而产生管内空气积累。受虹吸管质量、施工工艺等因素影响，会导致部分虹吸管因产生管内空气积累而中断虹吸，这些虹吸管需要重新启动。快速高效的边坡虹吸重启方法，对保障雨季边坡虹吸排水的正常工作具有重要意义。
发明内容
本发明针对现有边坡虹吸启动效率低的技术缺陷，提供一种边坡虹吸排水系统启动装置及方法，可在虹吸排水系统使用过程中反复进行虹吸快速高效启动，既解决虹吸启动效率问题，也可解决虹吸排水使用过程中因管内空气积累而需要定期重新启动虹吸的问题，满足边坡有效虹吸排水的需要，实时控制坡体地下水位上升。
本发明的技术方案是：一种边坡虹吸排水系统启动装置，所述边坡虹吸排水系统包括位于边坡的钻孔和进水口置于钻孔中的虹吸管，该启动装置包括水箱、排气管和排水管，虹吸管的出水口置于密封水箱中，排气管的入口连接在水箱顶部，排气管的出口置于边坡下部，排水管的入口连接在水箱底部，排水管的出口置于边坡下部，钻孔孔口到钻孔底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管入口到排水管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，水箱顶部与钻孔孔口之间的高差大于当地大气压对应的水柱高度。
进一步地，所述排水管的出口处安装有阀门。
进一步地，所述虹吸管的直径为4-6mm。
进一步地，所述排气管设置2-3根。
进一步地，所述排气管的直径为4mm。
进一步地，所述水箱中置入虹吸管的数量小于500根。
一种利用上述装置启动边坡虹吸排水系统的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将边坡虹吸排水系统的虹吸管的出水口置于设置在坡面上的密封水箱中；
(2)装置初次使用时，堵住排气管，开启排水管，向排水管逆向灌水，排出虹吸管中的气体后，停止逆向灌水，打开排气管，虹吸作用启动，坡体内地下水依次流经虹吸管、水箱、排水管而排出坡外；
(3)当排水管的排水量下降到初始排水量的设定比例时，堵住排水管，水箱水位上升，水箱中气体由排气管排出；
(4)当所有的排气管都有水流出时，打开排水管，水箱水位下降，由于排气管中充满水，且排气管的水柱高度大于当地大气压对应的水柱高度，排气管中的水无法回流到水箱，水箱中形成负压，虹吸中断的虹吸管得到重新启动。
进一步地，所述步骤(3)中，设定比例为30％-50％。
本发明的有益效果主要表现在：
1、本发明通过控制排水管的开闭制造负压来启动虹吸，不借助其他设备，简单可靠。
2、本发明设计排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，水箱内形成负压，排气管中的水无法进入水箱，不会导致外界空气进入水箱，保证了水箱中的负压不被打破，从而提高整个装置的稳定性。
3、本发明通过控制阀门可以循环使用，操作方法简单，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为本发明的边坡虹吸排水系统启动装置的结构示意图；
图中：钻孔1、虹吸管2、水箱3、排气管4、排水管5、阀门6、边坡7、地下水位线8。
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所示，本实施例提供一种边坡虹吸排水系统启动装置，所述边坡虹吸排水系统包括位于边坡的钻孔1和进水口置于钻孔1中的虹吸管2，该启动装置包括水箱3、排气管4、排水管5和阀门6，虹吸管2的进水口置于边坡内钻孔1中，虹吸管2的出水口置于密封水箱3中，水箱3放置在坡面上，水箱的3体积根据虹吸管2的数量确定，排气管4的入口连接在水箱4顶部，排气管4的出口置于边坡下部，排水管5的入口连接在水箱3底部，排水管5的出口置于边坡下部，阀门6安装在排水管5的出口处，虹吸管2的直径为4-6mm，钻孔1孔口到钻孔1底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，水箱3顶部与钻孔1孔口之间的高差大于当地大气压对应的水柱高度，排气管4入口到排气管4出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管5入口到排水管5出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管5的排水能力大于虹吸管2流入能力。
进一步地，所述排气管4设置2-3根，排气管4的直径为4mm。
进一步地，所述水箱3中置入虹吸管数量为小于500根。
一种利用上述装置启动边坡虹吸排水系统的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在需要排水的边坡确定钻孔1位置，根据坡体内地下水位线8确定钻孔1的倾角和孔深，虹吸管2的进水口放置在钻孔1内，虹吸管2的出水口置于密封水箱3中，水箱3设置在坡面上；
(2)装置初次使用时，堵住排气管4，打开阀门6，从阀门6处向排水管5逆向灌水，排出虹吸管2中的气体后，停止逆向灌水，打开排气管4，虹吸作用启动，坡体内地下水依次流经虹吸管2、水箱3、排水管5而排出坡外；
(3)当排水管5的排水量下降到初始排水量的30％-50％时，关闭阀门6，水箱3水位上升，水箱3中的气体由排气管4排出；
(4)当所有的排气管4都有水流出时，打开阀门6，水箱3水位下降，由于排气管4中充满水，且排气管4的水柱高度大于当地大气压对应的水柱高度，排气管4中的水无法回流到水箱3，水箱3中形成负压，虹吸中断的虹吸管2得到重新启动。

Claims (8)

1.一种边坡虹吸排水系统启动装置，所述边坡虹吸排水系统包括位于边坡的钻孔和进水口置于钻孔中的虹吸管，其特征在于，该启动装置包括密封水箱、排气管和排水管，虹吸管的出水口置于密封水箱中，排气管的入口连接在密封水箱顶部，排气管的出口置于边坡下部，排水管的入口连接在密封水箱底部，排水管的出口置于边坡下部，钻孔孔口到钻孔底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排气管入口到排气管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，排水管入口到排水管出口的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，密封水箱顶部与钻孔孔口之间的高差大于当地大气压对应的水柱高度。
2.根据权利要求1所述的一种边坡虹吸排水系统启动装置，其特征在于，所述排水管的出口处安装有阀门。
3.根据权利要求1所述的一种边坡虹吸排水系统启动装置，其特征在于，所述虹吸管的直径为4-6mm。
4.根据权利要求1所述的一种边坡虹吸排水系统启动装置，其特征在于，所述排气管设置2-3根。
5.根据权利要求1所述的一种边坡虹吸排水系统启动装置，其特征在于，所述排气管的直径为4mm。
6.根据权利要求1所述的一种边坡虹吸排水系统启动装置，其特征在于，所述密封水箱中置入虹吸管的数量小于500根。
7.一种利用权利要求1-6任一项装置启动边坡虹吸排水系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将边坡虹吸排水系统的虹吸管的出水口置于设置在坡面上的密封水箱中；
(2)装置初次使用时，堵住排气管，开启排水管，向排水管逆向灌水，排出虹吸管中的气体后，停止逆向灌水，打开排气管，虹吸作用启动，坡体内地下水依次流经虹吸管、密封水箱、排水管而排出坡外；
(3)当排水管的排水量下降到初始排水量的设定比例时，堵住排水管，密封水箱水位上升，密封水箱中气体由排气管排出；
(4)当所有的排气管都有水流出时，打开排水管，密封水箱水位下降，由于排气管中充满水，且排气管的水柱高度大于当地大气压对应的水柱高度，排气管中的水无法回流到密封水箱，密封水箱中形成负压，虹吸中断的虹吸管得到重新启动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，设定比例为30％-50％。
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