CN111350173A - 一种提高田间浅埋暗管排水量的方法 - Google Patents

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王少丽
陶园
任晓磊
瞿兴业
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    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明提供了一种提高田间浅埋暗管排水量的方法，在浅埋吸水管出口处安装虹吸管，使虹吸管下端出流口降低到设定深度，并与接纳浅埋吸水管排放水的集水明沟连通，利用虹吸作用，使浅埋吸水管的排水能力显著增强。本发明在不增加浅埋暗管成本基础上，只需在浅埋吸水管出口处安装一段虹吸管，使其下端出流口降低到一定深度，可显著提高排水流量，并且施工简单，成本低廉。

Description

一种提高田间浅埋暗管排水量的方法
技术领域
本发明属于田间除涝降渍排水技术领域，具体涉及一种提高田间浅埋暗管排水量的方法。
背景技术
用于除涝降渍排水的田间浅埋吸水管，在地表积水条件下，可以增强雨水入渗、加速积水消退，其接纳地表入渗水的条件优于深埋管，但由于受埋藏深度浅的制约，即使在出口处呈自由出流的情况下，其排水流量也有限，不能满足除涝前期快速排降地表积水的要求。
根据渗流理论，吸水管的排水能力大小，与其在工作中所产生的作用水头呈正相关关系。作用水头是指地表积水表面高程与吸水管出口处水流表面高程之差，作用水头增大，吸水管的排水流量随之增大。浅埋暗管的作用水头由于受到埋深不足的制约，使其排水流量始终低于深埋管。为了扩大排水流量，现有技术是采用加大吸水管口径或增大其埋深，这些都需要大幅提高成本和增加施工难度，降低经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高田间浅埋暗管排水量的方法，在不增加浅埋暗管成本基础上，仅仅在暗管出口处安装一段虹吸管，使其下端出流口降低到一定深度，就能够显著提高排水流量。
本发明提供了一种显著提高田间浅埋暗管排水量的简易方法，只需在浅埋吸水管出口处安装一段虹吸管，使虹吸管下端出流口降低到设定深度，并与接纳浅埋吸水管排放水的集水明沟连通，就能利用虹吸作用增大浅埋吸水管的排水能力。
进一步地，所述虹吸管下端出流口与集水明沟边坡平行布设。
进一步地，所述虹吸管的内径在一定程度上小于所述浅埋吸水管的内径。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
(1)与加大浅埋管内径或加大暗管埋深以扩大排水流量的现有技术相比，本发明在保持现有吸水管不变的基础上，仅在其出口处增设一段虹吸管即能够实现预期目标，显著提高排水流量。
(2)与浅埋一条内径大一些的吸水管或改为深埋式相比，能够显著节省施工费用和材料投资。
附图说明
图1是本发明中虹吸管的布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，应当强调的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
参图1所示，本实施例提供了一种提高田间浅埋暗管排水量的方法，在浅埋吸水管出口处安装一段虹吸管，使虹吸管下端出流口降低到设定深度，并与接纳浅埋吸水管排放水的集水明沟连通，能够利用虹吸作用显著增大浅埋吸水管的排水能力。
该提高田间浅埋暗管排水量的方法，在不增加浅埋暗管成本基础上，只需在浅埋吸水管出口处安装一段虹吸管，使其下端出流口降低到一定深度，就能显著提高排水流量，并且施工简单，成本低廉。
在本实施例中，虹吸管下端出流口与集水明沟边坡平行布设。
在本实施例中，虹吸管的内径小于所述浅埋吸水管的内径一定限度，使排水量增大效果达到最佳。
下面对本发明作进一步详细说明。
(1)吸水管的工作原理
吸水管所依据的工作原理，是渗流理论中关于流量和水头(水位)的产生与运行规律要服从达西和伯努里两大定律。根据达西定律，经过演绎和推导，计算吸水管排水渗流量的通用式为：
Figure BDA0002414896110000031
式中，K为排水地段含水层的平均渗透系数，m/d；q为积水入渗补给的平均强度，m；L为相邻两平行吸水管之间的距离，m；H-Hd为作用水头，即田面积水层表面高程H与出流部位水流表面水位高程Hd之差，m；Φ为排水地段的渗流阻抗系数，由地段的各项几何参数确定，其通用式为f(hd，d，L，T)不同研究者推出的具体表达式结构形式各不相同，其中hd为吸水管埋深，m；d为吸水管直径；T为含水层厚度，即不透水层表面至地面的垂直距离，m(见图1)。
(2)虹吸管的工作原理
如图1，将虹吸管出水口的水位高程设置为0-0基准线，当虹吸管的上端与浅埋吸水管的出口无缝连接，形成一个整体的密封式连通管道，其下端出水口与排水沟连通时，来自吸水管的有压水流使虹吸管产生满管充水的有压流并顺虹吸管向排水沟排放。此时产生的作用水头即上下游水位差，由原来浅埋管的较小作用水头增大到与深埋管相当，而近地面易于接纳入渗水的优势保持不变，其结果是流量显著增大。虹吸管只有在满管充水产生有压流情况下，才能体现出虹吸效应。否则，充水不满，大气进入，则失去虹吸作用。
(3)流量增大原理及其估算方法：浅埋吸水管出口安装一段虹吸管，使其下端管口降低h深度。虹吸管设置方式是，与接纳吸水管排放水的集水明沟边坡平行布设。在自由出流情况下，出流处水位高程由原来的Hd＝h改为Hd＝0，而作用于吸水管侧壁的水头H＝hd+ΔH+h不变，于是整体的作用水头由原来的H-Hd＝hd+ΔH改变为H-Hd＝hd+ΔH+h，与没有虹吸管相比增加了一个h；在同样的工作环境下，吸水管所处的外部渗流条件不变，渗透系数K和阻抗系数Φ保持固定，设置吸水管的排水流量随作用水头增大而增大，其扩大倍数为：
Figure BDA0002414896110000041
设虹吸管的管段长度为l，明沟边坡系数为m，则
Figure BDA0002414896110000042
于是：
Figure BDA0002414896110000043
在淹没出流情况下，用h-Δh＝h′替换h，于是：
Figure BDA0002414896110000044
若取降深h＝hd+ΔH，则排水流量扩大倍数将达到100％。通常用于除涝排水的浅埋吸水管埋深一般在0.5-0.6m，除涝前期地面积水深一般也不超过0.4m，虹吸管下端出口降深能控制在1m以内，但要求集水沟有一定深度，并且沟中水位低于吸水管高程。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不受上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (3)

1.一种提高田间浅埋暗管排水量的方法，其特征在于，在浅埋吸水管出口处安装虹吸管，使虹吸管下端出流口降低到设定深度，并与接纳浅埋吸水管排放水的集水明沟连通，利用虹吸作用增强浅埋吸水管的排水能力。
2.根据权利要求1的提高田间浅埋暗管排水量的方法，其特征在于，所述虹吸管下端出流口与集水明沟边坡平行布设。
3.根据权利要求1所述的提高田间浅埋暗管排水量的方法，其特征在于，所述虹吸管的内径小于所述浅埋吸水管的内径。
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