CN111608146A - 一种不同水质原水联合输送的管道系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不同水质原水联合输送的管道系统，包括隧洞、埋管、竖井和阀室。所述隧洞为一般水的输水结构，包括独立隧洞和组合隧洞；所述埋管为优质水的输水结构，包括进口埋管、洞内埋管、控制段埋管、阀室埋管和出口埋管；所述竖井为控制装置，包括竖井渐变段隧洞、隧洞闸门、埋管闸门、竖井井壁、通气孔和竖井渐变段回填混凝土；所述阀室为补排气装置，包括阀室渐变段隧洞、埋管排气阀、隧洞管道、隧洞排气阀、阀室衬砌、施工支洞、支洞管道和阀室渐变段回填混凝土。本发明可减少不同水质原水联合输送时管道系统的数量，节约投资；运行期可不用错时引水，就能分别实现输水、出水和补排气功能；可改善系统内部交通条件，实现快速检修。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程中的输水管道系统，尤其涉及一种引供水工程中，可同时输送不同水质原水的管道系统。
背景技术
引供水工程水源地与受水地或受水区之间常采用隧洞或管道进行输水，多水源多目标供水时，常设置多套管道系统分别输送，即每个水源都是通过单独的输水管线进行输水，在受水区域相同，输水线路相近时，多条输水管线面临抢占线路、重复交叉的困境，且若引水流量较小，为保证引水水质而单设一套管道系统也是非常不经济的。
另外，也可以在同一管道系统内进行异时输送，即各个水源进行分时段引水，错开输送时间，在不同时间段内利用同一管道系统，该方法难以及时清除管道系统内的残留杂质，当原水水质差异较大时，会造成优质原水水质的劣化。
发明内容
本发明的目的在于克服不同水质原水联合输送既要减少管道系统的数量、节约投资，又要保护优质原水水质的矛盾，提出一种可进行统一输送、隔离原水的管道系统，一方面，可利用工程结构特点归并各输水线路，减少管道系统数量，节约建设用地和投资，降低运行管理的难度；另一方面，依靠本系统，运行期既不用错时引水，也不用频繁清洗管线就能保证优质原水的水质。
本发明所采用的技术方案是：
一种不同水质原水联合输送的管道系统，包括隧洞、埋管、竖井和阀室等。埋管自优质水源处引出后接入输水管道主线路，接入之后且接出之前均位于隧洞内，竖井位于隧洞和埋管共同存在的输水管道主线路控制位置处，阀室位于隧洞和埋管共同存在的主线路排气位置处。
所述隧洞为一般水质原水的输水结构，包括独立隧洞和组合隧洞。独立隧洞由独立隧洞边墙衬砌和独立隧洞底板衬砌组成，自一般水质水源处一直连接至组合隧洞；组合隧洞由组合隧洞边墙衬砌和组合隧洞底板衬砌组成。隧洞结构可为圆形、城门洞型和马蹄形等，隧洞大小综合考虑输水水头、压力、水损和施工条件等确定。
所述埋管为优质水质原水的输水结构，包括进口埋管、洞内埋管、控制段埋管、阀室埋管和出口埋管，埋管的管道均为圆形断面，可采用钢管、球墨铸铁管和预应力钢筒混凝土管等材料制作，管径和壁厚根据输水水头、压力、水损和运输条件等确定。进口埋管由进口埋管管道和进口埋管外包混凝土组成，进口埋管由自优质水质水源起一直铺设至组合隧洞内，沿线浅埋处可采用进口埋管外包混凝土处理，穿越山体处，同样采用组合隧洞方式；洞内埋管由洞内埋管管道和洞内埋管外包混凝土组成，洞内埋管位于组合隧洞内，可采用插筋等措施加强固定于组合隧洞内，一般置于同一侧，局部特殊节点也可通过下降、抬升、平移和转弯等调整位置；控制段埋管位于竖井内，由闸门前弯管和闸门后弯管组成，闸门前弯管与竖井渐变段隧洞渐变分离，在闸门前接竖井渐变段回填混凝土，其断面由圆变方，在闸门后再接竖井渐变段回填混凝土，其断面由方变圆，闸门后弯管与竖井渐变段隧洞渐变合并；阀室埋管位于阀室内，由阀室埋管弯管和倒虹吸管组成，阀室埋管弯管与阀室渐变段回填混凝土分离后接倒虹吸管，倒虹吸管上设置有排气阀，倒虹吸管再接阀室埋管弯管，阀室埋管弯管与阀室渐变段回填混凝土合并；出口埋管与洞内埋管在出口处连接，通过施工支洞后，将优质水输送至优质水受水区。
所述竖井为输水系统的控制装置兼补排气装置，包括竖井渐变段隧洞、隧洞闸门、埋管闸门、竖井井壁、通气孔和竖井渐变段回填混凝土。竖井渐变段隧洞分为闸前渐变段和闸后渐变段，起到竖井渐变段隧洞断面圆形变方形和方形变圆形的作用，控制段埋管位于竖井渐变段回填混凝土中，与竖井渐变段隧洞分离，竖井渐变段回填混凝土分为闸前渐变段和闸后渐变段，起到埋管流道断面圆形变方形和方形变圆形的作用；隧洞闸门和竖井渐变段隧洞流道位置相对应，采用钢制闸门，根据水头和压力确定结构型式；埋管闸门和控制段埋管流道位置相对应，采用钢制闸门，根据水头和压力确定结构型式；竖井井壁采用钢筋混凝土结构，与竖井渐变段隧洞的衬砌之间用止水铜片连接；通气孔分别位于隧洞闸门和埋管闸门后，起到补排气作用，尺寸根据流量和流速，经计算确定。
所述阀室为输水系统的补排气装置，仅设置在沿线地势较高且可设置施工支洞处，包括阀室渐变段隧洞、埋管排气阀、隧洞管道、隧洞排气阀、阀室衬砌、施工支洞、支洞管道和阀室渐变段回填混凝土。阀室渐变段隧洞分为阀前渐变段和阀后渐变段，起到隧洞断面方形变圆形和圆形变方形的作用，阀室埋管弯管位于阀室渐变段回填混凝土中，与阀室渐变段隧洞分离；埋管排气阀位于倒虹吸管顶部，起到自动补气和排气的作用，型号和规格根据需气量的计算确定；隧洞管道连接阀室上下游的阀室渐变段隧洞，可采用与阀室埋管相同材质，尺寸和壁厚综合水头、压力、水损和施工条件等确定；隧洞排气阀位于隧洞管道顶部，起到补气和排气的作用。阀室衬砌采用钢筋混凝土，与阀室渐变段隧洞的衬砌之间用止水铜片连接；施工支洞由支洞衬砌和支洞封堵体组成，施工期为工作面通道，运行期保留为检修通道，尺寸和型式根据施工条件和运行管理需求确定；支洞管道可采用与埋管相同材质，在受水区域有一般水质供水需要时设置。
水源为输水系统提供原水，包括提供一般水质原水的一般水质水源和提供优质原水的优质水质水源，通过本发明不同水质原水联合输送的管道系统，统一输送至受水区，一般情况下，一般水质原水输送至一般水受水区，优质水输送至优质水受水区，特殊情况下，一般水质原水也可通过支洞管道输送至优质水受水区，优质水也可通过洞内埋管输送至一般水受水区，具体输送不同水质原水的流量和目的地根据运行管理需要确定。
本发明的有益效果是：
(1)可减少引水工程中多目标水质联合输送时管道系统的数量，节约占地和投资。
(2)依靠主体系统和各控制系统，运行期可不用错时引水，就能分别实现输水、出水和补气排气功能。
(3)可改善系统内部交通条件，在系统放空检修时，实现快速检修。
附图说明
图1是本发明一种不同水质原水联合输送的管道系统的布置示意图；
图2是图1中的详图甲；
图3是图1中的详图乙；
图4是图1中的详图丙；
图5是图1的A-A剖面图；
图6是图1的B-B剖面图；
图7是图1的C-C剖面图；
图8是图2的Ⅰ-Ⅰ剖面图；
图9是图2的Ⅱ-Ⅱ剖面图；
图10是图1的D-D剖面图；
图11是图3的Ⅲ-Ⅲ剖面图；
图12是图3的Ⅳ-Ⅳ剖面图；
图13是图1的E-E剖面图。
图中：1-隧洞；11-独立隧洞；11a-独立隧洞边墙衬砌；11b-独立隧洞底板衬砌；12-组合隧洞；12a-组合隧洞边墙衬砌；12b-组合隧洞底板衬砌；2-埋管；21-进口埋管；21a-进口埋管管道；21b-进口埋管外包混凝土；22-洞内埋管；22a-洞内埋管管道；22b-洞内埋管外包混凝土；23-控制段埋管；23a-闸门前弯管；23b-闸门后弯管；24-阀室埋管；24a-阀室埋管弯管；24b-倒虹吸管；25-出口埋管；3-竖井；31-竖井渐变段隧洞；32-隧洞闸门；33-埋管闸门；34-竖井井壁；35-通气孔；36-竖井渐变段回填混凝土；4-阀室；41-阀室渐变段隧洞；42-埋管排气阀；43-隧洞管道；44-隧洞排气阀；45-阀室衬砌；46-施工支洞；46a-支洞衬砌；46b-支洞封堵体；47-支洞管道；48-阀室渐变段回填混凝土；5-水源；51-一般水质水源；52-优质水质水源；6-受水区；61-一般水受水区；62-优质水受水区。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种不同水质原水联合输送的管道系统，由隧洞1、埋管2、竖井3和阀室4联合组成，埋管2自优质水质水源52处引出后接入输水管道主线路，接入之后且接出之前均位于隧洞1内，竖井3位于隧洞1和埋管2共同存在的输水管道主线路控制位置处，阀室4位于隧洞1和埋管2共同存在的输水管道主线路排气位置处。竖井3和阀室4的数量和具体位置根据实际需要设置。
如图1～图6和图13所示，隧洞1为一般水质原水的输水结构，包括独立隧洞11和组合隧洞12。独立隧洞11由独立隧洞边墙衬砌11a和独立隧洞底板衬砌11b组成，自一般水质水源51处一直连接至组合隧洞12；组合隧洞12由组合隧洞边墙衬砌12a和组合隧洞底板衬砌12b组成。隧洞1结构可为圆形、城门洞型和马蹄形等，隧洞大小综合考虑输水水头、压力、水损和施工条件等确定。
如图1～图4、图7和图13所示，埋管2为优质水质原水的输水结构，包括进口埋管21、洞内埋管22、控制段埋管23、阀室埋管24和出口埋管25，埋管2的管道均为圆形断面，可采用钢管、球墨铸铁管和预应力钢筒混凝土管等材料制作，管径和壁厚根据输水水头、压力、水损和运输条件等确定。进口埋管21由进口埋管管道21a和进口埋管外包混凝土21b组成，进口埋管21自优质水质水源52起一直铺设至组合隧洞12内，沿线浅埋处可采用进口埋管外包混凝土21b处理，穿越山体处，同样采用组合隧洞12方式；洞内埋管22由洞内埋管管道22a和洞内埋管外包混凝土22b组成，洞内埋管22位于组合隧洞12内，可采用插筋等措施加强固定于组合隧洞12内，一般置于同一侧，局部特殊节点也可通过下降、抬升、平移和转弯等调整位置；控制段埋管23位于竖井3内，由闸门前弯管23a和闸门后弯管23b组成，闸门前弯管23a与竖井渐变段隧洞31渐变分离，在闸门前接竖井渐变段回填混凝土36，其断面由圆变方，在闸门后再接竖井渐变段回填混凝土36，其断面由方变圆，闸门后弯管23b与竖井渐变段隧洞31渐变合并；阀室埋管24位于阀室4内，由阀室埋管弯管24a和倒虹吸管24b组成，阀室埋管弯管24a与阀室渐变段回填混凝土48分离后接倒虹吸管24b，倒虹吸管24b上设置有埋管排气阀42，倒虹吸管24b再接阀室埋管弯管24a，阀室埋管弯管24a与阀室渐变段回填混凝土48合并；出口埋管25与洞内埋管22在出口处连接，通过施工支洞46后，将优质水输送至优质水受水区62。
如图1、图2、图8～图10所示，竖井3为输水系统的控制装置兼补排气装置，包括竖井渐变段隧洞31、隧洞闸门32、埋管闸门33、竖井井壁34、通气孔35和竖井渐变段回填混凝土36。竖井渐变段隧洞31分为闸前渐变段和闸后渐变段，起到竖井渐变段隧洞31断面圆形变方形和方形变圆形的作用，控制段埋管23位于竖井渐变段回填混凝土36中，与竖井渐变段隧洞31分离，竖井渐变段回填混凝土36分为闸前渐变段和闸后渐变段，起到埋管流道断面圆形变方形和方形变圆形的作用；隧洞闸门32和竖井渐变段隧洞31流道位置相对应，采用钢制闸门，根据水头和压力确定结构型式；埋管闸门33和控制段埋管23流道位置相对应，采用钢制闸门，根据水头和压力确定结构型式；竖井井壁34采用钢筋混凝土结构，与竖井渐变段隧洞31的衬砌之间用止水铜片连接；通气孔35分别位于隧洞闸门32和埋管闸门33后，起到补排气作用，尺寸根据流量和流速，经计算确定。
如图1、图3、图11和图12所示，阀室4为输水系统的补排气装置，仅设置在沿线地势较高且可设置施工支洞处，包括阀室渐变段隧洞41、埋管排气阀42、隧洞管道43、隧洞排气阀44、阀室衬砌45、施工支洞46、支洞管道47和阀室渐变段回填混凝土48。阀室渐变段隧洞41分为阀前渐变段和阀后渐变段，起到隧洞断面方形变圆形和圆形变方形的作用，阀室埋管弯管24a位于阀室渐变段回填混凝土48中，与阀室渐变段隧洞41分离；埋管排气阀42位于倒虹吸管24b顶部，起到自动补气和排气的作用，型号和规格根据需气量的计算确定；隧洞管道43连接阀室4上下游的阀室渐变段隧洞41，可采用与阀室埋管24相同材质，尺寸和壁厚综合水头、压力、水损和施工条件等确定；隧洞排气阀44位于隧洞管道43顶部，起到补气和排气的作用。阀室衬砌45采用钢筋混凝土，与阀室渐变段隧洞41的衬砌之间用止水铜片连接；施工支洞46由支洞衬砌46a和支洞封堵体46b组成，施工期为工作面通道，运行期保留为检修通道，尺寸和型式根据施工条件和运行管理需求确定；支洞管道47可采用与埋管2相同材质，在受水区域有一般水质供水需要时设置。
如图1、图4和图13所示，水源5为输水系统提供原水，包括提供一般水质原水的一般水质水源51和提供优质原水的优质水质水源52，通过本发明不同水质原水联合输送的管道系统，统一输送至受水区6，一般情况下，一般水质原水输送至一般水受水区61，优质水输送至优质水受水区62，特殊情况下，一般水质原水也可通过支洞管道47输送至优质水受水区62，优质水也可通过洞内埋管22输送至一般水受水区61，具体输送不同水质原水的流量和目的地根据运行管理需要确定。
上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明保护范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：它包括隧洞、埋管、竖井和阀室；所述埋管自优质水源处引出后接入输水管道主线路，接入之后且接出之前均位于所述隧洞内，所述竖井位于所述隧洞和所述埋管共同存在的输水管道主线路控制位置处，所述阀室位于所述隧洞和所述埋管共同存在的主线路排气位置处。
2.根据权利要求1所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述隧洞为一般水质原水的输水结构，包括独立隧洞和组合隧洞；所述埋管为优质水质原水的输水结构，包括进口埋管、洞内埋管、控制段埋管、阀室埋管和出口埋管；所述竖井为输水系统的控制装置兼补排气装置，包括竖井渐变段隧洞、隧洞闸门、埋管闸门、竖井井壁、通气孔和竖井渐变段回填混凝土；所述阀室为输水系统的补排气装置，包括阀室渐变段隧洞、埋管排气阀、隧洞管道、隧洞排气阀、阀室衬砌、施工支洞、支洞管道和阀室渐变段回填混凝土。
3.根据权利要求2所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述独立隧洞由独立隧洞边墙衬砌和独立隧洞底板衬砌组成，自一般水质水源处一直连接至所述组合隧洞；所述组合隧洞由组合隧洞边墙衬砌和组合隧洞底板衬砌组成。
4.根据权利要求2所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述进口埋管由进口埋管管道和进口埋管外包混凝土组成，进口埋管由自优质水质水源起一直铺设至组合隧洞内，沿线浅埋处采用进口埋管外包混凝土处理，穿越山体处，同样采用组合隧洞方式；所述洞内埋管由洞内埋管管道和洞内埋管外包混凝土组成，洞内埋管位于组合隧洞内，采用插筋加强固定于组合隧洞内，一般置于同一侧，局部特殊节点通过下降、抬升、平移和转弯来调整位置；所述控制段埋管位于竖井内，由闸门前弯管和闸门后弯管组成，闸门前弯管与所述竖井渐变段隧洞渐变分离，在闸门前接所述竖井渐变段回填混凝土，其断面由圆变方，在闸门后再接渐变段回填混凝土，其断面由方变圆，闸门后弯管与竖井渐变段隧洞渐变合并；所述阀室埋管位于阀室内，由阀室埋管弯管和倒虹吸管组成，阀室埋管弯管位于阀室渐变段回填混凝土中，阀室埋管弯管与阀室渐变段回填混凝土分离后接倒虹吸管，倒虹吸管上设置有排气阀，倒虹吸管再接阀室埋管弯管，阀室埋管弯管与阀室渐变段回填混凝土合并；出口埋管与洞内埋管在出口处连接，通过施工支洞后，将优质水输送至优质水受水区。
5.根据权利要求2所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述竖井渐变段隧洞分为闸前渐变段和闸后渐变段，起到竖井渐变段隧洞断面圆形变方形和方形变圆形的作用，控制段埋管位于所述竖井渐变段回填混凝土中，与竖井渐变段隧洞分离，所述竖井渐变段回填混凝土分为闸前渐变段和闸后渐变段，起到埋管流道断面圆形变方形和方形变圆形的作用；所述隧洞闸门和竖井渐变段隧洞流道位置相对应，所述埋管闸门和控制段埋管流道位置相对应；所述竖井井壁采用钢筋混凝土结构，与竖井渐变段隧洞的衬砌之间用止水铜片连接；所述通气孔分别位于所述隧洞闸门和所述埋管闸门后，起到补排气作用。
6.根据权利要求2所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述阀室渐变段隧洞分为阀前渐变段和阀后渐变段，起到隧洞断面方形变圆形和圆形变方形的作用；所述埋管排气阀位于倒虹吸管顶部，起到自动补气和排气的作用；所述隧洞管道连接阀室上下游的阀室渐变段隧洞；所述隧洞排气阀位于隧洞管道顶部，起到补气和排气的作用；所述阀室衬砌采用钢筋混凝土，与阀室渐变段隧洞的衬砌之间用止水铜片连接；所述施工支洞由支洞衬砌和支洞封堵体组成，施工期为工作面通道，运行期保留为检修通道；所述支洞管道在受水区域有一般水质供水需要时设置。
7.根据权利要求1或2或3所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述隧洞的结构断面为圆形、或城门洞型、或马蹄形，所述隧洞的大小综合考虑输水水头、压力、水损和施工条件确定。
8.根据权利要求1或2或4所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述埋管为圆形断面，采用钢管、或球墨铸铁管、或预应力钢筒混凝土管，管径和壁厚根据输水水头、压力、水损和运输条件确定。
9.根据权利要求2或5所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述埋管闸门采用钢制闸门，根据水头和压力确定结构型式；所述隧洞闸门采用钢制闸门，根据水头和压力确定结构型式；所述通气孔的尺寸根据流量和流速，经计算确定。
10.根据权利要求2或6所述的不同水质原水联合输送的管道系统，其特征在于：所述埋管排气阀的型号和规格根据需气量计算确定；所述隧洞管道采用钢管、或球墨铸铁管、或预应力钢筒混凝土管，尺寸和壁厚综合水头、压力、水损和施工条件确定；所述施工支洞的尺寸和型式根据施工条件和运行管理需求确定；所述支洞管道采用钢管、或球墨铸铁管、或预应力钢筒混凝土管。
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