CN111996982A - 一种水平与虹吸相结合的调水系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平与虹吸相结合的调水系统及其方法，包括蓄水模块以及至少一组调水模组，蓄水模块包括海拔高处水源地的调水池，调水模组包括调水池池壁上插入池内的虹吸管，延长管和海拔低处设置的出水管，虹吸管进水口固定在调水池内底部中心位置管口朝上并设置有阀门，另一头通过管道阀门连通延长管，延长管另一头连通出水管，虹吸管最高点设有激活虹吸现象的进水管及阀门，延长管连通的出水管，设置有与调水池内虹吸管进水口在同一个海拔高度水平线的出水口，以及低于水平线的发电出水口和泄洪出水口并设有阀门，虹吸管凸起的最高点和延长管凸起的最高点与调水池内虹吸管进水口的高度差，不能超出虹吸现象的极限条件。
Description
技术领域
本发明涉及引调水装置技术领域，具体为一种水平与虹吸相结合的调水系统及其方法。
背景技术
我国地域广阔，地形多样化，并且水资源分布不均，调水也是利用水渠来调水，创新很小，此外在建设水力发电时，通常是依据河道两边的山崖修建水坝和发电站，也有依山修建水渠引水建设水力发电站。在江河两边地形开阔的地带，江河的落差势能没有得到很好的利用，造成水资源的浪费。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水平与虹吸相结合的调水系统及其方法，解决了现在调水手段上没有创新，也不能很好的利用江河两边地形开阔地带的江河落差势能问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水平与虹吸相结合的调水系统，包括蓄水模块以及至少一组调水模组，所述蓄水模块包括位于海拔高处水源地的调水池，所述调水模组包括虹吸模块、延长管以及出水模块，所述虹吸模块包括插设于调水池池壁上的虹吸管，所述虹吸管位于调水池内的一头向下延伸至调水池底部再横向调水池内底部中心位置，管口成90度回弯朝上并设置有阀门，所述虹吸管另一头通过连接式管道阀门连通延长管，所述延长管另一头连通出水模块，所述虹吸管最高点设置有虹吸现象激活管并设置有阀门，所述出水模块包括设置于海拔低处的出水管，所述出水管底端与延长管远离虹吸管的一端连通，所述出水管顶端出水管口与调水池内虹吸管进水管口在同一个海拔高度水平线上，所述出水管底端设置有发电出水管和泄洪出水管并设置有阀门，所述虹吸管凸起的最高点和延长管凸起的最高点均与虹吸管进水管口的高度差不高于虹吸现象的极限条件，当所述调水池中的水位降至虹吸管进水管口时，虹吸现象进入休眠期。
优选的，所述虹吸管凸起的最高点和延长管凸起的最高点与虹吸管进水管口的高度差不高于虹吸现象的极限条件。
优选的，所述虹吸管进水口与所述出水管顶端的出水口在同一个海拔高度水平线上。
优选的，所述的虹吸管进水管口成90度朝上固定在调水池内底部中心位置。
优选的，所述的出水管底端设置有发电出水管和泄洪出水管并设置有阀门。
优选的，所述的调水池半嵌入设置于河床上，所述调水池外侧位于河床上方设置有用于挡泥沙的挡泥壁，所述挡泥壁顶端朝上设置有过水网，所述过水网向上延伸至河面上方用于阻挡水中漂浮物进入调水池中。
优选的，所述虹吸管与所述延长管之间设置有连接式管道阀门。
一种水平与虹吸相结合的调水方法，包括多个调水模块组成的调水管网，所述调水模块为上述所述的一种调水系统，在大气压强和液体压强的作用下，使得所述调水池内的水依次经过虹吸管，延长管和出水管，并从所述出水管顶端管口流出，发电时打开发电出水管阀门，当海拔高处的水源地发生洪涝时，可以手动开启泄洪出水管上的阀门进行泄洪。
（三）有益效果
本发明提供了一种水平与虹吸相结合的调水系统及其方法，具备以下有益效果：
本发明不需要建设大坝，也不需要修建水渠就能建设中，小型水力发电站，能够很好的利用传统水力发电站无法利用的江，河落差势能，工期短，成本低，还能发挥泄洪作用；
本发明能够根据水源地（即调水池所在地）的丰水期或枯水期进行自动流量控制，来保持江、河的生态流量，当调水池内的水位降至进水管口时，整个调水系统管道自动进入休眠状态，当调水池内的水位上升时，整个调水系统管道又能自动恢复调水状态（即虹吸现象）。根据设计使整个调水系统管道可以长时间的处于休眠状态。
本发明可以根据水源地与缺水地区的海拔高度落差，满足高寒地带远距离的调水需求，高寒地带远距离调水，技术要求最高的是冬季，冬季温度低容易结冰，只有管道内水的流动速度达到一定速度时才不会结冰，冬季水源地进入枯水期，可调的水量很少，只有按水源地冬季枯水期的水流量选择调水系统的管径来确定调水系统管道内水的流动速度，避免管道内结冰，从而保证调水系统管道和供水量的安全。
附图说明
图1为本发明的主体结构示意图。
图中，1调水池，2进水管口，3发电出水管口，4虹吸管，5延长管，6虹吸激活管，7出水管口，8泄洪出水管口，9连接管道式阀门，10挡泥壁，11过水网。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：水平与虹吸相结合的调水系统，包括蓄水模块以及至少一组调水模组，本实施例中设置一组调水模组，若设置多组调水模组，即多条虹吸管4并排插于调水池1的池壁，所述蓄水模块包括位于海拔高处水源地的调水池1，调水池1所在的海拔高处水源地指的是水库、湖泊、江、河道，总之调水池1所在地的海拔高度一定高于出水管顶端出水管口7所在地的海拔高度，通过本发明提供的一种水平与虹吸相结合的调水方法，将两地之间的海拔高度落差势能利用起来，用于发电或调水。所述的调水模组包括虹吸模块、延长管和出水模块：所述虹吸模块包括插设于调水池1池壁上的虹吸管4，所述虹吸管4位于调水池1内的一头向下延伸至调水池1内底部再横向调水池1中心位置，虹吸管4进水管口2成90度回弯朝上，所述虹吸管4另一头通过连接式管道阀门9，连通延长管5，延长管5另一头连通出水模块，所述虹吸管4最高点设置有虹吸激活管6，本实施例中，虹吸激活管6位于调水池1外的虹吸管4上。关闭调水池1内的虹吸管4进水管口2上的阀门，关闭连接式管道阀门9，从虹吸激活管6向虹吸管4管内注水，当虹吸管4管道内注满水后关闭激活管6上的阀门，打开调水池1内的进水管口2上的阀门，将江、河里面的水引入调水池1内，调水池1注满水后打开连接式管道阀门9，关闭发电出水管口3阀门，关闭泄洪出水管口8阀门，水从出水管顶端出水管口7流出来，这时整个调水系统的管道内成为只有水的真空管道，由于出水管口7与调水池1内的虹吸管4进水管口2在同一个海拔高度水平线上，可以完全阻止了空气进入管道内，使管道内水的流动保持连贯性，调水池1内的水位上升系统管道内水的流动速度就会加快，相反则下降，当调水池1内的水位降至进水管口2时，系统管道内的水就会停止流动，进入休眠期，当调水池1内的水位上升时，系统管道内的水又会自动恢复调水状态。系统管道内水流动的速度，可以根据调水池1内的压强、系统管道直径、延长管的长度以及管道坡度进行测算，完全阻止空气进入管道后，可以通过增加调水池1内的压强，增加管道直径，来增加拖长管5的长度。延长管5可以埋设于地下，也可以在地面上，可以不受地形的限制，出水管口7所在地可以是河道边，或者是需要灌溉的地方。发电时打开发电出水管口3，直接推动水力发电机，当水源地需要泄洪时，人工打开泄洪出水管口8上的阀门进行泄洪，泄洪出水管口8与发电出水管口3在同一个高度上，水又流入江，河下游。
本实施例中，所述虹吸管4凸起的最高点和延长管5凸起的最高点与调水池1内进水管口2的高度落差，不能高于虹吸原理的极限条件，超过极限条件水就会断流。
本实施例中，所述虹吸管4的进水管口2与所述出水管顶端的出水管口7在同一个海拔高度水平线上，完全阻止空气进入管道内。
本实施例中，所述调水池1内的虹吸管4的进水管口2成90度朝上固定在调水池1内底部的中心位置。
本实施例中，所述的出水管底端设置有发电出水管3和泄洪出水管8并设置有阀门。
本实施例中，所述调水池1半嵌入设置于河床上，所述调水池1的池壁外侧位于河床上方设置有用于挡泥沙的挡泥壁10，挡泥壁10可为水泥壁，所述挡泥壁10顶端设置有过水网11所述过水网11向上延伸至河面上方用于阻挡水中漂浮物进入调水池1中。
本实施例中，所述虹吸管4与所述延长管5之间设置有连接式管道阀门9，用于激活虹吸现象。
一种水平与虹吸相结合的调水方法，包括多个调水模块组成的调水管网，所述调水模块为上述所述的一种调水系统，在大气压强和液体压强的作用下，使得所述调水池1内的水依次经过虹吸管4，延长管5至出水管口7流出，当海拔高处水源地需要泄洪时，可手动开启泄洪出水管8上的阀门进行泄洪。
进水口所在地的海拔高度高于出水口所在地的海拔高度，将进水口与出水口设定在同一个海拔高度水平线上，是为了完全阻止空气进入管道内，避免水锤和空气包的形成影响水的流动，保持管道内水流动的连贯性，消除管道内的水因空气包而断流的情况；可以通过增加进水管口与水面的深度增加压强，来提高管道内水的流动速度，进水管口与水面的深度增加，压强也就增加，管道内水的流动速度也增加，相反侧是下降，当水面降至进水管口时，管道内的水停止流动，整个调水系统进入休眠期，可以根据我们的设计来确定休眠时间的长短；无论是休眠期还是工作状态下，只要进水管口和出水管口在同一个水平线上，管道没有被破坏或结冰，整个调水系统的管道内就会始终保持虹吸现象。
从南方调水到北方，由于地形和地质的原因，采用水渠调水，成本高，对生态环境的破坏也大，冬季的枯水期，冰冻期根本无法保证是否有水能够到达北方缺水地区。
采用水平与虹吸相结合的调水方法，由于铺设延长管5不受地形和地质条件的限制，就会很大程度的降低成本，减少对生态环境的破，根据水平与虹吸相结合的调水方法，可以完全阻止空气进入管道内，可以始终保持管道内水流动的虹吸现象，可以根据水源地与缺水地区的地面海拔高度落差，可以根据水源地冬季枯水期的水流量，选择合适的管径进行测算，确保调水系统管道内水的流动速度，在北方缺水地区冬季的冰冻期不结冰，确保每一年，每一天都有相同的流量到达北方缺水地区。
在地形开阔依然有一定落差的河段，以目前的技术得不到很好的利用，如果采用水平与虹吸相结合的调水方法，可以完全阻止空气进入管道内，避免了水锤和空气包的形成，确保了水流动的连贯性，消除了因空气包而断流的情况，可以在河道的上游修建调水池1，根据河道的水流量选择适合的管径，在下游河道边建设水力发电站，当发生洪水时，可以手动开启泄洪出水管口8上的阀门进行泄洪，确保调水池1至泄洪出水管口8之间的河道两边不发生洪涝灾害，等于给了洪水一条快速通道，使洪水快速通过人民生活区，确保人民生命，财产安全。
以目前的城市排水技术，深埋地下的排水管网，工程量大，检修难度大，排水效果也不尽人意。下暴雨就会发生内涝，如果采用水平与虹吸相结合的调水方法，工程量小，容易检修，在城市低凹的地方修建调水池1，出水管口7设置在更低处，下暴雨时池内水位上升，管道内水的流动速度就会加快，不下雨时可以进入长时间的休眠期。
本发明的工作原理为：调水池1内的进水管口2与出水管口，7，设定在同一个海拔高度水平线上，达到完全阻止空气进入管道内的目地，使调水系统管道内始终保持虹吸现象，并能长时间的处于休眠状态，当水流入调水池1内，水位上升时，水就会在液体压强的作用下，依次经过进水管口2，虹吸管4，延长管5，从出水管口7流出，从而利用河道的落差势能，进行调水，灌溉，发电，泄洪。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化，修改，替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种水平与虹吸相结合的调水系统，其特征在于，包括蓄水模块以及至少一组调水模组，所述蓄水模块包括位于海拔高处的调水池，所述调水模组包括虹吸模块、延长管以及出水模块，所述虹吸模块包括插设于调水池池壁上的虹吸管，所述虹吸管位于调水池内的一头向下延伸至调水池底部再横向调水池内底部中心位置，管口成90度回弯朝上并设置有阀门，所述虹吸管另一头通过管道阀门连通延长管，所述延长管另一头连通出水模块，所述虹吸管最高点设置有激活虹吸现象的进水管并设有阀门，所述出水模块包括设置于海拔低处的出水管，所述出水管底端与延长管远离虹吸管的一端连通，所述出水管顶端出水口与虹吸管进水口在同一个海拔高度水平线上，所述出水管底端设置有发电出水管和泄洪出水管均设置有阀门，所述发电出水管连通水力发电机，所述虹吸管凸起的最高点和延长管凸起的最高点均与虹吸管进水口的高度差，不高于虹吸现象的极限条件，当所述调水池中的水位降至虹吸管进水口时，虹吸现象进入休眠期。
2.根据权利要求1所述的一种水平与虹吸相结合的调水系统，其特征在于，所述虹吸管凸起的最高点和延长管凸起的最高点与虹吸管进水口的高度差，不高于虹吸现象的极限条件。
3.根据权利要求1所述的一种水平与虹吸相结合的调水系统，其特征在于，所述虹吸管进水口与所述出水管顶端的出水口在同一个海拔高度水平线上。
4.根据权利要求1所述的一种水平与虹吸相结合的调水系统，其特征在于，所述的虹吸管进水管口成90度朝上固定在调水池内底部中心位置。
5.根据权利要求1所述的一种水平与虹吸相结合的调水系统，其特征在于，所述的出水管底端设置有发电出水管和泄洪出水管并设置有阀门。
6.根据权利要求1所述的一种水平与虹吸相结合的调水系统，其特征在于，所述调水池半嵌入设置于河床上，所述调水池外侧位于河床上方设置有用于挡泥沙的挡泥壁，所述挡泥壁顶端朝上设置有过水网，所述过水网向上延伸至河面上方用于阻挡水中漂浮物进入调水池中。
7.根据权利要求1所述的一种水平与虹吸相结合的调水系统，其特征在于，所述虹吸管与所述延长管之间设置有连接式管道阀门。
8.一种水平与虹吸相结合的调水方法，其特征在于，包括多个调水模块组成的调水管网，所述调水模块为权利要求1—7任意一项所述的一种调水系统，在大气压强和液体压强的作用下，使得所述调水池内的水依次经过虹吸管，延长管和出水管，并从所述出水管上端管口流出，发电时打开发电出水管阀门，当海拔高处的水源地发生洪涝时，可手动开启泄洪出水管上的阀门进行泄洪。
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