[发明专利]边坡排水系统气压启动装置及方法

说明书

本发明提供一种边坡排水系统气压启动装置，该装置包括虹吸管、水箱、水箱排气管、水箱排气管阀门、排水管、排水管阀门、气体发生系统，所述的气体发生系统包括左气瓶、右气瓶、引流管、支管、压力表、气瓶排气管、气瓶排气管阀门，左气瓶盛有碳酸钠溶液，右气瓶盛有柠檬酸溶液，左气瓶和右气瓶之间通过引流管连接，引流管的两端都位于液面以下，引流管中间设有压力表，支管连接在引流管上，支管的进气口在液面以上，气瓶排气管的入口端置于左气瓶之内，气瓶排气管的入口端在液面以上，气瓶排气管的出口端与水箱连接，气瓶排气管阀门安装在气瓶排气管上。可在排水系统使用过程中进行虹吸启动，解决虹吸管内空气积累而需重新启动虹吸的问题。

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种边坡排水系统气压启动装置及方法，适用于边坡虹吸排水系统的重复启动。

背景技术

虹吸技术在土木工程领域有着普遍的应用，如边坡排水、泥石流水石分离、软土地基排水等，虹吸其本质是一种利用液面高度差的作用力推动液体流动的物理现象，虹吸流动过程和流速由液位变化自动控制，这些物理特性非常适合坡体排水的需要，已经在边坡排水中得到推广应用。虹吸排水系统初次使用需要进行虹吸启动，使虹吸管充满水，在液体的重力作用下，虹吸管顶部形成负压环境，才能使虹吸管上水管中的水在压力差的作用下上升，形成虹吸。因此，虹吸启动过程就是排除虹吸管内原有的空气，使管中充满水。边坡虹吸排水扬程高，虹吸启动相对困难。常用虹吸启动方法有：出水口抽水、出水口逆向压水等。要达到虹吸管内充满水，最直接方式是在出水口安装抽水设备，通过抽水启动虹吸，如采用真空泵、高压手动泵等电气设备。在边坡虹吸排水系统中，边坡内的虹吸管数量多，采用单根分别启动虹吸的方式效率低，完成一个边坡虹吸排水工程全部虹吸管启动需要大量时间。另外，由于边坡虹吸排水过程具有间断性、流动缓慢等特性，会在虹吸过程和长时间停止流动过程中析出空气，而产生管内空气积累。受虹吸管质量、施工工艺等因素影响，会导致部分虹吸管因产生管内空气积累而中断虹吸，这些虹吸管需要重新启动。快速高效的边坡虹吸重启方法，对保障雨季边坡虹吸排水的正常工作具有重要意义。中国专利公开号CN106592525A，提出一种自启动式边坡虹吸排水系统，由直立式堤坝、气室、虹吸管、排气管、补气管、单向阀组成，其利用波浪能来启动虹吸，只适用于库岸边坡或海岸边坡的虹吸排水，具有一定局限性，内陆边坡的虹吸排水重启动问题依然存在。

发明内容

本发明针对现有边坡虹吸启动效率低的技术缺陷，提供一种边坡排水系统气压启动装置及方法，可在虹吸排水系统使用过程中反复进行虹吸快速高效启动，解决虹吸排水使用过程中因管内空气积累而需要定期重新启动虹吸的问题，增加启动效率。

本发明的技术方案是：一种边坡排水系统气压启动装置，该装置包括虹吸管、水箱、水箱排气管、水箱排气管阀门、排水管、排水管阀门、气体发生系统，所述的气体发生系统包括左气瓶、右气瓶、引流管、支管、压力表、气瓶排气管、气瓶排气管阀门，左气瓶盛有碳酸钠溶液，右气瓶盛有柠檬酸溶液，左气瓶和右气瓶之间通过引流管连接，引流管的两端都位于液面以下，引流管中间设有压力表，支管连接在引流管上，支管的进气口在液面以上，气瓶排气管的入口端置于左气瓶之内，气瓶排气管的入口端在液面以上，气瓶排气管的出口端与水箱连接，气瓶排气管阀门安装在气瓶排气管上；所述的虹吸管的进水口置于边坡内的钻孔中，钻孔孔口到钻孔底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，虹吸管的出水口置于密封的水箱中；所述的水箱设置在坡面上，水箱由透明材料制成，水箱顶部的高程低于钻孔底部的高程，水箱排气管安装在水箱的顶部，水箱排气管阀门安装在水箱排气管上；所述的排水管的入口端连接在水箱的底部，排水管的出口置于边坡下部的排水沟中，排水管阀门安装在排水管的出口处。

进一步地，所述的虹吸管的直径为4mm。

进一步地，所述的水箱中置入虹吸管的数量为50-100根。

进一步地，所述的气瓶排气管的直径为10mm。

一种边坡虹吸排水系统气压启动方法，该方法包括：