CN112813929A - 一种抽排橡胶坝积气和尾水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充水式橡胶坝抽排积气和尾水系统，主要包括：吸管、抽真空泵、控制系统等。其特征在于，在坝袋内壁沿坝轴线和塌落线分别设置“丰”字型多孔吸管，外接抽真空泵，抽真空泵接控制系统，在坝袋充水存在积气时或塌坝后尾水撑起的阻水坝阻挡河水泄流时，将根据要求及设定程序启动抽排积气和尾水系统，强制抽排积气或尾水。当坝袋内积气排净后，虹吸管内水位上升将触发液位断路器，控制抽真空泵停止抽排；当坝内尾水排净后，虹吸管内水位下降将触发液位断路器，控制抽真空泵停止抽排，从而对充水式橡胶坝坝袋内积气和尾水实现自动化控制强制排除。

Description

一种抽排橡胶坝积气和尾水系统

技术领域

本发明涉及水利工程建筑技术领域，具体是一种抽排橡胶坝积气和尾水系统。

背景技术

橡胶坝工程是一种新型环境友好型挡泄水建筑物，在防洪、灌溉、供水、发电、航运、挡潮、地下水回灌以及城市园林景观等领域有着的广泛应用，在橡胶坝建设实践应用中，充水式橡胶坝占据有主体地位。充水式橡胶坝在提坝充水时，充坝水体常常会混入空气，在坝体上部出现积气鼓包现象，积气在中部，则端部塌肩；气在两端，则中部下陷。在坝袋内存在积气的情况下，不但无法准确测量实际坝高，在泄流时还会造成过坝下泄水流不均匀、流态不平稳，产生集中冲刷、旋涡和震动磨损，对坝体安全产生不利影响；当塌坝泄洪时，在上游水压力的作用下，坝袋内残留的尾水或空气无法排除干净，形成阻水坝阻挡河水泄流，还会使坝袋产生振动磨损，同样对坝体安全产生不利影响。

现有技术中，坝袋积气的排除常采用在坝袋两端设置排气阀，靠坝袋内压来自行、被动的排除坝袋内积气。对于斜坡式充水橡胶坝，每次提坝充水时，工程管理人员要爬上坝袋把排气阀打开，待坝袋充胀到规定高度时，再将排气阀关闭；堵头式充水橡胶坝，充水前要将排气阀关闭，待坝袋充胀到1/2～2/3坝高时，把排气阀打开排气，待积气排除后关闭排气阀继续提坝，如此反复多次才能将积气排掉。由于坝袋制作误差等因素影响，坝袋充胀后各坝段最高点并不一致，因此常会出现积气所在处距离排气阀较远，这时工程管理人员要站到坝袋上采用脚踩的方式，将积气赶到排气阀附近区域，方能排气。人工多次上坝手动开关排气阀、脚踩赶气，不仅操作繁琐，而且操作危险性较大，坝袋湿滑，极易跌落引起溺亡等安全事故；遇夜间及大风、雨雪等恶劣天气，更不易操作，而且坝袋内压所产生的自行排气动力是极其有限的，往往无法彻底排净积气而留下工程隐患。

现有技术中，橡胶坝的排水常采用自流排水或动力排水。自流排水是一种被动的排水方式，其动力源完全来自于坝袋内压，而坝袋内压是由坝体、水体的自重以及上游水头产生的，在泄坝的过程中，随着坝高的降低，内压将不断减小，当坝体塌落到最低时，内压接近于零，无法排净剩余尾水。而动力排水虽属于主动排水，但出水口往往设置于底板中部，当坝体塌落到最低时，在上游水流压力的作用下，坝袋轴线上游部分贴合在底板的底垫片上，覆盖住出水口，剩余尾水被轴线下游的坝袋包裹着，无法流向排水口，导致尾水难以排除，从而形成阻水坝，阻挡河道泄流，在水流的作用下，还会使阻水坝产生振动，磨损坝袋，对坝体安全产生不利影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种适用于强制排除充水式橡胶坝坝袋内充坝时的积气和塌坝时的尾水的系统，本发明技术方案如下：

在橡胶坝坝袋贴合内壁设置一套吸管，沿坝轴线(设计坝高坝袋最高点)区域设置吸管，用于排除坝袋顶部积气；沿坝袋下游侧易出现尾水的塌落线区域设置吸管，用于排除坝袋尾水。

进一步地，吸管为“丰”字型结构，多孔胶质管，沿坝轴线和塌落线设置的是主干管，垂直于主干管每间隔一定距离延伸出分支管，在主干管与分支管的双侧和底部均设置小孔，用于吸气、吸水。

进一步地，所述吸管在橡胶坝坝袋两端坝头处延伸至坝袋外部，外接抽真空泵，抽真空泵采用水气两用泵，通过启动抽真空泵，强制排除积气、尾水。

进一步地，作为优选，所述抽真空泵的控制系统包括液位控制器和中控柜两部分，液位控制器包括虹吸管、液位断路器、控制阀和控制连接线。抽真空泵排气(水)口连接虹吸管，虹吸管上安装液位断路器，虹吸管末端安装控制阀，液位控制器与中控柜通过控制连接线互相联系，互相配合，互为补充，联合控制抽真空泵起闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)能将充水式橡胶坝在提坝充水时在坝袋内产生的，使用常规排气阀无法排除的积气排除干净，消除坝袋内积气引起的鼓包、塌肩现象，使提坝后坝面平整，坝高可准确测量，过坝下泄水流均匀、流态平稳，避免产生集中冲刷、旋涡和震动磨损而导致溃坝，整体上提升坝体安全性和使用寿命；

(2)能将塌坝泄洪时坝袋内无法彻底排除的残留尾水排除干净，消除阻水坝，实现全断面泄流，防止坝袋振动磨损而导致溃坝；

(3)无需人工多次上坝手动开关排气阀、脚踩赶气，通过岸上控制系统既能控制抽真空泵，将积气和尾水排除，并能自动关停抽真空泵，无论在夜间还是恶劣天气下，工程管理人员均可以在电脑端完成操作，从而实现全天候、自动化、远程控制排除橡胶坝坝袋积气或残留尾水，极大简化操控程序，减少工作量和工程管理成本，降低管理人员操作过程中坠坝、跌落等安全风险。

附图说明

图1为抽排橡胶坝积气和尾水系统的平面布置示意图；

图2为抽排橡胶坝积气和尾水系统的纵剖面示意图；

图3为抽排橡胶坝积气和尾水系统排除积气横剖面示意图；

图4为抽排橡胶坝积气和尾水系统排除尾水横剖面示意图；

图5为吸管立体示意图。

图中：1-积气吸管主干管；2-积气吸管分支管；3-尾水吸管主干管；4-尾水吸管分支管；5-抽真空泵；6-虹吸管；7-液位断路器；8-控制阀；9-控制连接线；10-中控柜；11-橡胶坝坝袋；12-吸管侧向孔；13-吸管底部孔；14-积气；15-尾水；16-阻水坝阻挡的上游积水。

具体实施方式

本发明提供了一种抽排橡胶坝积气和尾水系统，适用于充水式橡胶坝积气和尾水的排除，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，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-5，由吸管、抽真空泵5，控制系统三部分组成，在橡胶坝坝袋贴合内壁处，沿坝轴线区域设置积气吸管主干管1、积气吸管分支管2，用于排除坝袋顶部积气14；沿坝袋下游侧易出现尾水的塌落线区域设置尾水吸管主干管3、尾水吸管分支管4，用于排除坝袋尾水15。

积气吸管和尾水吸管均为“丰”字型结构，多孔胶质管，分别由积气吸管主干管1、积气吸管分支管2和尾水吸管主干管3、尾水吸管分支管4组成。沿坝轴线和塌落线设置的是积气吸管主干管1、尾水吸管主干管3，垂直于积气吸管主干管1、尾水吸管主干管3每间隔一定距离延伸出积气吸管分支管2、尾水吸管分支管4，在积气吸管主干管1、积气吸管分支管2、尾水吸管主干管3、尾水吸管分支管4的两侧和底部均设吸管侧向孔12、吸管底部孔13，用于吸气、吸水。

积气吸管主干管1、尾水吸管主干管3在橡胶坝坝袋两端坝头处延伸至坝袋外部，外接抽真空泵5，抽真空泵5采用水气两用泵，通过启动抽真空泵，排除积气14、尾水15。

抽真空泵5的控制系统包括液位控制器和中控柜10两部分，液位控制器包括虹吸管6、液位断路器7、控制阀8和控制连接线9，抽真空泵5出口连接虹吸管6，虹吸管6上安装液位断路器7，虹吸管6末端安装控制阀8。液位控制器与中控柜10通过控制连接线9互相联系，互相配合，互为补充，联合控制抽真空泵5开启和关停。

如图3所示，当充水式橡胶坝坝袋11内存在积气14时，本系统启动，抽真空泵5开启运转，通过坝袋内积气吸管主干管1、积气吸管分支管2将积气抽排出坝袋11以外，当积气14被排净后，虹吸管6内水位上升触发液位断路器7，液位控制器关停抽真空泵5，完成积气14的排除后，关闭控制阀8。

如图4所示，当充水式橡胶坝塌坝后有尾水15未排放干净，形成阻水坝阻挡河水泄流时，本系统启动，抽真空泵5开启运转，通过坝袋11内尾水吸管主干管3、尾水吸管分支管4将尾水15抽排出坝袋以外，当尾水15被排净后，虹吸管6内水位下降触发液位断路器7，液位控制器关停抽真空泵5，完成尾水15的排除后，关闭控制阀8，液位控制器还与中控柜10连接，可以通过中控柜10与液位控制器联合控制来实现自动化控制的抽排系统。

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 (3)

1.一种抽排橡胶坝积气和尾水系统，其特征在于，在橡胶坝坝袋(11)内壁设置一套吸管，外接抽真空泵(5)，通过抽真空泵(5)将坝袋内积气、尾水排出。

2.根据权利要求1所述的一种抽排橡胶坝积气和尾水系统，其特征在于，在易汇集积气的坝轴线区域和易汇集积水的塌落线区域分别设置积气吸管和尾水吸管，所述吸管与橡胶坝坝袋内壁贴合，为“丰”字型结构，包括积气吸管主干管(1)、积气吸管分支管(2)、尾水吸管主干管(3)、尾水吸管分支管(4)；各吸管两侧和底部分别设有多个侧向孔和底部孔，用于吸气、吸水。

3.根据权利要求1所述的一种抽排橡胶坝积气和尾水系统，其特征在于，抽真空泵(5)由液位控制器和中控柜(10)联合控制启闭，液位控制器包括虹吸管(6)、液位断路器(7)、控制阀(8)和控制连接线(9)，排净积气或尾水后能自动关停抽真空泵。

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