CN113981919A - 一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，包括虹吸管和充水管，所述虹吸管用于连接下泻主管，所述虹吸管包括依次连通的进口段、弯段和直段，所述进口段的进水端朝下设置，所述弯段的驼峰部位设有真空破坏阀；所述充水管的出水端连接虹吸管的直段，所述充水管的进水端用于将水流经所述直段引入下泻主管，所述充水管设有第一锁止阀；所述直段远离所述弯段的一端连接存水弯管，所述虹吸管通过所述存水弯管连接下泻主管。本申请可解决虹吸进水口虹吸进水延时的问题。

Description

一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口

技术领域

本申请涉及水利工程的领域，尤其是涉及一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口。

背景技术

“水电站下泻生态流量”是指为满足维持河道的基本生态功能和群众生产、生活及其它用水需求，所需要水电站下泻的最小流量。近年来，我国水电建设发展迅速，为促进地方经济和社会发展发挥了重要作用，但随之带来的生态问题也不容忽视。一些水电站因下泻生态流量不足造成部分河段减水、脱水甚至干涸，一定程度上影响了河流的正常生态功能和群众的生产、生活。

水电站虹吸进水口是一种特殊型式的压力进水口，其利用虹吸原理降水引入压力水道；当需要切断水流时，只需将空气送入驼峰破坏真空，便能迅速断流，虹吸进水口方便可靠，其用于生态下泻时具有一般闸阀无可比拟的控流功能。

虹吸进水口启用时，需要先利用充水管先将水流引入压力水道，使压力水道内形成一定的真空度，从而使虹吸管吸取水坝拦蓄的水，充水管作为辅助引水的管道，充水管的口径通常小于压力水道的口径，因此充水管注水时，压力水道较难以达到满管的状态，因此通过充水管向压力水道充水引起虹吸进水通常具有一定的延时情况，还有值得改进的地方。

发明内容

为了解决虹吸进水口虹吸进水延时的问题，本申请提供一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口。

本申请提供的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口采用如下的技术方案：

一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，包括虹吸管和充水管，所述虹吸管用于连接下泻主管，所述虹吸管包括依次连通的进口段、弯段和直段，所述进口段的进水端朝下设置，所述弯段的驼峰部位设有真空破坏阀；所述充水管的出水端连接虹吸管的直段，所述充水管的进水端用于将水流经所述直段引入下泻主管，所述充水管设有第一锁止阀；所述直段远离所述弯段的一端连接存水弯管，所述虹吸管通过所述存水弯管连接下泻主管。

通过采用上述技术方案，当大坝通过虹吸进水口进行生态下泻时，打开第一锁止阀，使充水管将水流经虹吸管的直段引入下泻主管，使下泻主管和虹吸管内形成负压，使虹吸管吸取坝体拦蓄的水，随后即可关闭第一锁止阀；而当需要切断水流时，可使真空破坏阀开启后往虹吸管的驼峰处输送空气破坏真空实现；第一锁止阀开启后，充水管经直段向下泻主管充水，充水管注入的水先在存水弯管内积蓄，存水弯管内的水容易达到局部满管的状态，随着充水管持续注水，存水弯管的水出现流动，从而容易形成真空度，使虹吸管吸取坝体拦蓄的水，进而形成虹吸进水的作用；上述过程中，存水弯管可以在较快时间内达到局部满管的状态，从而使虹吸管快速吸水，减少虹吸进水口的吸水延时的问题。

可选的，所述直段连接有旁通管，所述旁通管位于所述直段的上方，所述旁通管相对所述存水弯管靠近所述进口段，所述旁通管的内径小于或等于所述充水管的内径；所述旁通管包括第一斜管段和第二斜管段，所述第一斜管段与所述第二斜管段之间具有夹角，所述第一斜管段远离所述第二斜管段的一端连接所述直段，所述第二斜管段远离所述第一斜管段的一端连接所述直段，所述第一斜管段与所述充水管的出水端同轴设置。

通过采用上述技术方案，充水管排出的水可沿直线路径进入旁通管的第一斜管段，接着经旁通管后注入存水弯管，由于旁通管的内径小于或等于充水管的内径，使旁通管内的水可迅速达到满管的状态，当旁通管内的水满管流动时形成负压，由于存水弯管内的水具有隔断虹吸管和下泻主管的作用，使旁通管所形成的负压倾向于吸取虹吸管内的空气，从而使虹吸管进一步加快吸水。

可选的，所述存水弯管包括第一存水弯管段和第二存水弯管段，所述第一存水弯管段与所述第二存水弯管段之间形成夹角，所述第一存水弯管段与所述第二斜管段平行，所述第二斜管段连通所述直段的端口朝向所述第一存水弯管段连通所述直段的端口。

通过采用上述技术方案，旁通管排出的水可沿直线路径进入存水弯管内，从而减少水流路径的转折次数，以减少水流的压力损耗。

可选的，所述第一斜管段远离所述第二斜管段的一端设有锥管部，所述锥管部通过大端连接所述直段。

通过采用上述技术方案，通过设置锥管部，使第一斜管段的进水端的口径增大，从而使充水管排出的水流较为易于进入第一斜管段内。

可选的，所述存水弯管的弯折部位设有排污管，所述排污管设有第二锁止阀。

通过采用上述技术方案，存水弯管处较为易于存积杂物，通过设置带有第二锁止阀的排污管可适时将存水弯沉积的杂物排出。

可选的，所述排污管与所述第一存水弯管段平行，所述排污管的进水端的端口朝向所述第一存水弯管段的进水端的端口。

通过采用上述技术方案，水流从虹吸管的直段进入第一存水弯管段后径直进入排污管，当第二锁止阀开启后，水流沿直线路径将存水弯管内沉积的杂物从排污管冲出，有利于提升排污效率。

可选的，所述排污管的靠近所述存水弯管的一端连接有变径接头，所述变径接头通过小端连接所述存水弯管。

通过采用上述技术方案，通过设置变径接头，使排污管供杂物进入排污管的断面直径小于排污管的整体直径，从而使杂物不易堵塞排污管。

可选的，所述第一存水弯管段远离所述第二存水弯管段的一端的内周壁固设有多个长条形的导水条，各所述导水条沿所述第一存水弯管段的中心线圆周阵列排布，所述导水条通过长边连接所述第一存水弯管段的内周壁，所述导水条的长度方向与所述第一存水弯管段的中心线相对倾斜设置。

通过采用上述技术方案，导水条对进入存水弯管内的水流具有导向作用，由于导水条的长度方向与第一存水弯管段的中心线相对倾斜设置，可使进入存水弯管内的水流形成涡流，从而使水流更为易于将存水弯管内沉积的杂物冲出。

可选的，所述充水管位于所述虹吸管的下方，所述充水管的出水端设有弯管部，所述弯管部靠近所述直段的一端与所述直段垂直，所述弯管部靠近所述直段的一端设有蝶式止回阀。

通过采用上述技术方案，充水管位于虹吸管的下方，充水管内的水流将蝶式止回阀的阀瓣向上顶起，使蝶式止回阀开启；当虹吸管吸水后，虹吸管的周壁受到水的重力作用，而水流经过充水管连通直段的部位时，水的重力作用于蝶式止回阀的阀瓣，使蝶式止回阀的阀瓣的张开角度减小，从而使充水管内的水压减小，使第一锁止阀较为易于关闭。

可选的，所述蝶式止回阀包括阀体和两个阀瓣，所述阀体固设有铰接轴，两个所述阀瓣分别与所述铰接轴铰接，所述铰接轴的轴线与所述直段的中心线平行；当所述蝶式止回阀处于最大开度时，所述阀瓣部分位于位于所述直段内侧。

通过采用上述技术方案，当阀瓣处于最大开度时部分位于直段内侧，有利于使直段内的水流直接作用于阀瓣的表面，使阀瓣在水流的作用下产生闭合的运动趋势。铰接轴的轴线与直段的中心线平行，有利于使两个阀瓣受到水流的作用力尽可能相同，从而使两个阀瓣同时产生闭合的趋势。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置存水弯管，存水弯管可以在较快时间内达到局部满管的状态，从而使虹吸管快速吸水，减少虹吸进水口的吸水延时的问题；

充水管排出的水可沿直线路径进入旁通管的第一斜管段，由于旁通管的内径小于或等于充水管的内径，使旁通管内的水可迅速达到满管的状态，当旁通管内的水满管流动时形成负压，使虹吸管进一步加快吸水。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图。

图2是实施例1用于体现充水管结构的示意图。

图3是实施例1用于体现导水片和导水条安装位置的剖视图。

图4是实施例2的结构示意图。

图5是实施例2用于体现蝶式止回阀结构的剖视图。

附图标记说明：1、虹吸管；11、进口段；111、导水片；12、弯段；13、直段；2、充水管；21、弯管部；22、第一锁止阀；23、蝶式止回阀；231、阀体；232、阀瓣；233、铰接轴；24、法兰；3、真空破坏阀；4、旁通管；41、第一斜管段；42、第二斜管段；43、锥管部；5、存水弯管；51、第一存水弯管段；511、导水条；52、第二存水弯管段；6、排污管；61、第二锁止阀；62、变径接头；7、坝体；8、下泻主管。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

实施例1：

本申请实施例公开一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口。参照图1和图2，用于大坝生态下泻的虹吸式进水口包括虹吸管1和充水管2，虹吸管1和充水管2均通过预埋的方式固定于坝体7，虹吸管1用于连接下泻主管8，虹吸管1的驼峰部位设有真空破坏阀3；充水管2水平设置，充水管2位于虹吸管1的下方，充水管2设有第一锁止阀22，充水管2的出水端连接虹吸管1的直段13，充水管2的进水端连通坝体7的蓄水侧。

当大坝通过虹吸进水口进行生态下泻时，先打开第一锁止阀22，使充水管2将水流经虹吸管1的直段13引入下泻主管8，使下泻主管8和虹吸管1内形成负压，使虹吸管1吸取坝体7拦蓄的水，随后即可关闭第一锁止阀22；而当需要切断水流时，可使真空破坏阀3开启后往虹吸管1的驼峰处输送空气破坏真空实现。

参照图1和图3，虹吸管1包括依次连通的进口段11、弯段12和直段13，进口段11呈锥管状，进口段11的大端朝下设置，进口段11的周壁抵接坝体7的侧壁，进口段11的内周壁焊接固定有多个长条形的导水片111，导水片111的长边与进口段11的母线平行。导水片111对进入虹吸管1的水流具有导向作用，以减少水流形成涡流状，从而减少涡流状的水流将水体底部的泥沙翻卷带入虹吸管1的情况。

参照图1，虹吸管1的直段13连接有旁通管4，旁通管4位于直段13的上方，旁通管4的内径等于充水管2的内径，旁通管4包括第一斜管段41和第二斜管段42，第一斜管段41相对第二斜管段42靠近弯段12，第一斜管段41与第二斜管段42之间具有夹角。第二斜管段42远离第一斜管段41的一端连接直段13，第一斜管段41远离第二斜管段42的一端设有锥管部43，第一斜管段41通过锥管部43连接直段13，锥管部43通过大端连接直段13，第一斜管段41与充水管2的出水端同轴设置。

参照图1，虹吸管1的直段13远离弯段12的一端连接有存水弯管5，存水弯管5的内径与直段13的内径相同，虹吸管1通过存水弯管5连接下泻主管8。

充水管2排出的水流可沿直线路径直接进入旁通管4的第一斜管部，并经旁通管4进入存水弯管5，存水弯管5内易形成局部满管的状态，从而使虹吸管1与下泻主管8受到隔断作用，而由于旁通管4的内径与充水管2的内径相同，使旁通管4易于满管通水，从而使旁通管4通水时形成负压作用，同时当存水弯管5通水时也易产生负压作用，在负压的作用下，虹吸管1易于吸取坝体7拦蓄的水。

参照图1，存水弯管5包括第一存水弯管段51和第二存水弯管段52，第一存水弯管段51与第二存水弯管段52之间形成夹角，第一存水管道相对第二存水弯管段52靠近虹吸管1。第一存水弯管段51与第二斜管段42平行，第二斜管段42连通直段13的端口朝向第一存水弯管段51连通直段13的端口，使第二斜管段42内的水流沿直线路径进入第一存水弯管段51，有利于减少水流路径的转折次数，从而有利于减少水流的压力损耗。

参照图1，存水弯管5的弯折部位设有排污管6，排污管6与第一存水弯管段51平行，排污管6与第一存水弯管段51平行，排污管6的进水端的端口朝向第一存水弯管段51的进水端的端口，排污管6设有第二锁止阀61。通过设置带有第二锁止阀61的排污管6，使存水弯内的沉积的杂物可适时排出，当第二锁止阀61打开时，第一存水弯管段51的水流可沿直线方向将杂物经排污管6冲出。

本实施例中的第一锁止阀22和第二锁止阀61具体可以是截止阀、闸阀或球阀等具有锁止功能的阀门，第一锁止阀22和第二锁止阀61可以是电动阀或气动阀等便于远程操作控制的阀门。

参照图1，排污管6的靠近存水弯管5的一端连接有变径接头62，变径接头62通过小端连接存水弯管5。变径接头62使排污管6供杂物进入的断面减小，从而有利于减少杂物堵塞排污管6的情况。

参照图1和图3，第一存水弯管段51的进水端的内周壁设有多个长条形的导水条511，导水条511沿第一存水弯管段51的中心线圆周阵列排布，导水条511通过长边焊接于第一存水弯管段51的内周壁，导水条511的长度方向与第一存水弯管段51的中心线相对倾斜设置；水流进入第一存水弯管段51后在导水条511的导向作用下形成涡流状态，涡流状的水流更为易于将存水弯管5中沉积的杂物冲出。

本申请实施例的实施原理为：当坝体7通过虹吸进水口进行生态下泻时，先打开第一锁止阀22，使充水管2将坝体7拦蓄的水引入虹吸管1的直段13，充水管2排出的水经过直段13后直接进入旁通管4，接着从旁通管4进入存水弯管5内；在此过程中，旁通管4由于内径与充水管2内径相同，易于形成负压，而存水弯管5内的水容易达到局部满管的状态，当存水弯管5内的水流动时，也易于形成负压，从而使虹吸管1在易于吸取坝体7拦蓄的水，进而形成虹吸进水的作用；在旁通管4和存水弯管5的作用下，虹吸管1内易于形成负压状态，从而使虹吸管1快速吸水，减少虹吸进水口的吸水延时的情况。

实施例2：

参照图4和图5，本实施例与实施例1的不同之处在于：充水管2的出水端设有弯管部21，弯管部21靠近直段13的一端与直段13垂直插接，弯管部21靠近直段13的一端设有蝶式止回阀23，弯管部21靠近直段13的部位设有断口，断口的两端分别设有两个用于安装蝶式止回阀23的法兰24。

参照图5，蝶式止回阀23包括阀体231和两个阀瓣232，阀瓣232呈半圆板状，阀体231内侧固设有铰接轴233，铰接轴233的轴线与直段13的中心线平行，两个阀瓣232分别与铰接轴233铰接；当蝶式止回阀23处于最大开度状态时，阀瓣232部分位于直段13内侧。

当虹吸管1吸水时，水流对虹吸管1的内壁具有重力作用，当水流经过弯管部21连通直段13的部位时，水流的重力作用于蝶式止回阀23的阀瓣232，使阀瓣232的开度减小，从而使充水管2内的水流速度减小，进而使第一锁止阀22较为易于关闭。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：包括虹吸管(1)和充水管(2)，所述虹吸管(1)用于连接下泻主管(8)，所述虹吸管(1)包括依次连通的进口段(11)、弯段(12)和直段(13)，所述进口段(11)的进水端朝下设置，所述弯段(12)的驼峰部位设有真空破坏阀(3)；所述充水管(2)的出水端连接虹吸管(1)的直段(13)，所述充水管(2)的进水端用于将水流经所述直段(13)引入下泻主管(8)，所述充水管(2)设有第一锁止阀(22)；所述直段(13)远离所述弯段(12)的一端连接存水弯管(5)，所述虹吸管(1)通过所述存水弯管(5)连接下泻主管(8)。

2.根据权利要求1所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述直段(13)连接有旁通管(4)，所述旁通管(4)位于所述直段(13)的上方，所述旁通管(4)相对所述存水弯管(5)靠近所述进口段(11)，所述旁通管(4)的内径小于或等于所述充水管(2)的内径；所述旁通管(4)包括第一斜管段(41)和第二斜管段(42)，所述第一斜管段(41)与所述第二斜管段(42)之间具有夹角，所述第一斜管段(41)远离所述第二斜管段(42)的一端连接所述直段(13)，所述第二斜管段(42)远离所述第一斜管段(41)的一端连接所述直段(13)，所述第一斜管段(41)与所述充水管(2)的出水端同轴设置。

3.根据权利要求2所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述存水弯管(5)包括第一存水弯管段(51)和第二存水弯管段(52)，所述第一存水弯管段(51)与所述第二存水弯管段(52)之间形成夹角，所述第一存水弯管段(51)与所述第二斜管段(42)平行，所述第二斜管段(42)连通所述直段(13)的端口朝向所述第一存水弯管段(51)连通所述直段(13)的端口。

4.根据权利要求2所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述第一斜管段(41)远离所述第二斜管段(42)的一端设有锥管部(43)，所述锥管部(43)通过大端连接所述直段(13)。

5.根据权利要求3所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述存水弯管(5)的弯折部位设有排污管(6)，所述排污管(6)设有第二锁止阀(61)。

6.根据权利要求5所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述排污管(6)与所述第一存水弯管段(51)平行，所述排污管(6)的进水端的端口朝向所述第一存水弯管段(51)的进水端的端口。

7.根据权利要求5所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述排污管(6)的靠近所述存水弯管(5)的一端连接有变径接头(62)，所述变径接头(62)通过小端连接所述存水弯管(5)。

8.根据权利要求5所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述第一存水弯管段(51)远离所述第二存水弯管段(52)的一端的内周壁固设有多个长条形的导水条(511)，各所述导水条(511)沿所述第一存水弯管段(51)的中心线圆周阵列排布，所述导水条(511)通过长边连接所述第一存水弯管段(51)的内周壁，所述导水条(511)的长度方向与所述第一存水弯管段(51)的中心线相对倾斜设置。

9.根据权利要求1所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述充水管(2)位于所述虹吸管(1)的下方，所述充水管(2)的出水端设有弯管部(21)，所述弯管部(21)靠近所述直段(13)的一端与所述直段(13)垂直，所述弯管部(21)靠近所述直段(13)的一端设有蝶式止回阀(23)。

10.根据权利要求9所述的一种用于大坝生态下泻的虹吸式进水口，其特征在于：所述蝶式止回阀(23)包括阀体(231)和两个阀瓣(232)，所述阀体(231)固设有铰接轴(233)，两个所述阀瓣(232)分别与所述铰接轴(233)铰接，所述铰接轴(233)的轴线与所述直段(13)的中心线平行；当所述蝶式止回阀(23)处于最大开度时，所述阀瓣(232)部分位于位于所述直段(13)内侧。

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