本實(shí)用新型涉及一種水壩利用虹吸管道排水及自動(dòng)控制過(guò)水流量裝置。

背景技術(shù)：

水壩(包括河流、水庫(kù)、堰塘堤壩等)主要依靠泄洪道等設(shè)施排水，但遇洪水時(shí)，因上游來(lái)水量又大又急，泄洪道不能及時(shí)排出洪水，水位快速上升形成漫壩、潰壩等災(zāi)害。一些堤壩甚至沒(méi)有泄洪設(shè)施，洪水來(lái)后往往被動(dòng)應(yīng)對(duì)，不得不炸開(kāi)堤壩泄洪，造成很大的經(jīng)濟(jì)和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)損失。

不少流經(jīng)城市的河流，因景觀和休閑需要設(shè)置的水壩(包括攔水壩、滾水壩、橡膠壩等)對(duì)構(gòu)建城市良好的生態(tài)環(huán)境起到了很大的作用。但由于過(guò)壩水流量大，水流落差大，水流經(jīng)壩上下泄時(shí)形成很大的噪音。而且，攔蓄的河水因流速減慢，在水壩上游長(zhǎng)時(shí)間滯留，水中污染物發(fā)酵后形成很多有害物質(zhì)，在水壩下泄時(shí)散發(fā)成有害氣體到空中造成空氣污染，形成城市新的污染源，直接影響附近居民的生活，影響在水壩附近休閑的群眾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種水壩利用虹吸管道排水及自動(dòng)控制過(guò)水流量裝置。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種水壩利用虹吸管道排水及自動(dòng)控制過(guò)水流量裝置，包括虹吸管道、吹吸兩用氣泵、氣囊、水位及流速測(cè)量裝置、氣囊氣壓測(cè)量裝置和電腦控制系統(tǒng)；

所述虹吸管道安裝在水壩上，所述虹吸管道的管道出水口和管道進(jìn)水口分別位于水壩的下游河底和上游河底；

所述氣囊安裝在所述虹吸管道內(nèi)，所述氣囊高于水壩下游水面且低于水壩上游水面；

所述氣囊通過(guò)氣管及氣囊氣路開(kāi)關(guān)與所述吹吸兩用氣泵的第一吹吸氣口連接，所述氣囊氣壓測(cè)量裝置設(shè)置在所述氣囊與所述氣囊氣路開(kāi)關(guān)之間的氣管上；

所述虹吸管道的頂部設(shè)置有氣孔，所述虹吸管道的氣孔通過(guò)氣管及虹吸管氣路開(kāi)關(guān)與所述吹吸兩用氣泵的第二吹吸氣口連接；

所述氣囊氣壓測(cè)量裝置、所述水位及流速測(cè)量裝置、所述吹吸兩用氣泵、所述虹吸管氣路開(kāi)關(guān)和所述氣囊氣路開(kāi)關(guān)均與所述電腦控制系統(tǒng)電連接，所述水位及流速測(cè)量裝置安裝在水壩的上游。

優(yōu)選的，所述虹吸管道的管道進(jìn)水口設(shè)置有攪動(dòng)裝置，所述攪動(dòng)裝置為能夠吸取河底淤積物的裝置。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型主要是利用虹吸原理將絕大部分水壩過(guò)水通過(guò)管道下泄，并將虹吸管道出水口放至出水口水面下一定位置，利用出水口附近的水體擾動(dòng)消耗下泄出水能量，防止形成水浪和噪音，減少有害氣體的散發(fā)；在虹吸管道內(nèi)設(shè)置氣囊，根據(jù)水壩上游來(lái)水大小，通過(guò)充、排氣囊內(nèi)的空氣改變氣囊大小，控制管道內(nèi)過(guò)水面積，達(dá)到自動(dòng)控制水流的目的，實(shí)現(xiàn)無(wú)論上游水流量怎樣變化，既使絕大部分過(guò)水通過(guò)虹吸管道無(wú)噪音、無(wú)擾動(dòng)下泄，又有少部分過(guò)水通過(guò)水壩下注，形成瀑布景觀效果，并使水面漂浮物從壩頂排走；同時(shí)，由于虹吸管道進(jìn)水口位于河流的底部吸水，可以吸走河底的部分淤積物，附帶起到一定的清淤、排沙效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型所述水壩利用虹吸管道排水及自動(dòng)控制過(guò)水流量裝置。的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-水壩，2-管道出水口，3-下游水面，4-虹吸管道，5-氣囊，6-氣管， 7-氣囊氣壓測(cè)量裝置，8-氣囊氣路開(kāi)關(guān)，9-虹吸管氣路開(kāi)關(guān)，10-吹吸兩用氣泵， 11-電腦控制系統(tǒng)，12-水位及流速測(cè)量裝置，13-上游水面，14-管道進(jìn)水口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，本實(shí)用新型包括虹吸管道4、吹吸兩用氣泵10、氣囊5、水位及流速測(cè)量裝置12、氣囊氣壓測(cè)量裝置7和電腦控制系統(tǒng)11；

虹吸管道4安裝在水壩1上，虹吸管道4的管道出水口2和管道進(jìn)水口14 分別位于水壩1的下游河底和上游河底；

氣囊5安裝在虹吸管道4內(nèi)，氣囊5高于水壩1下游水面3且低于水壩1 上游水面13；

氣囊5通過(guò)氣管6及氣囊氣路開(kāi)關(guān)8與吹吸兩用氣泵10的第一吹吸氣口連接，氣囊氣壓測(cè)量裝置7設(shè)置在氣囊5與氣囊氣路開(kāi)關(guān)8之間的氣管6上；

虹吸管道4的頂部設(shè)置有氣孔，虹吸管道4的氣孔通過(guò)氣管6及虹吸管氣路開(kāi)關(guān)9與吹吸兩用氣泵10的第二吹吸氣口連接；

氣囊氣壓測(cè)量裝置7、水位及流速測(cè)量裝置12、吹吸兩用氣泵10、虹吸管氣路開(kāi)關(guān)9和氣囊氣路開(kāi)關(guān)8均與電腦控制系統(tǒng)11電連接，水位及流速測(cè)量裝置12安裝在水壩1的上游。

虹吸管道4的管道進(jìn)水口14設(shè)置有攪動(dòng)裝置，攪動(dòng)裝置為能夠吸取河底淤積物的裝置，如螺旋槳。

實(shí)施例1：

城市河流滾(攔)水壩利用單一虹吸管道排水。在滾(攔)水壩過(guò)水流量不大，水流量相對(duì)固定，一個(gè)一定口徑的虹吸管道就能滿足過(guò)水需要時(shí)采用。根據(jù)江河年度的平均流量和滾(攔)水壩上下游落差影響虹吸管道的過(guò)水速度)等因素確定滾(攔)水壩的直徑，將虹吸管道安裝在滾(攔)水壩上(橡膠壩用支撐架)上。在水壩下游方向虹吸管道內(nèi)部低于上游水面位置安裝比虹吸管道直徑稍大的橡膠氣囊，用氣管連接氣囊和吹吸兩用氣泵，在氣管上安裝氣囊氣壓測(cè)量裝置和氣囊氣路開(kāi)關(guān)，感知數(shù)據(jù)傳輸至電腦控制系統(tǒng)，氣囊氣路開(kāi)關(guān)由電腦自動(dòng)控制。在虹吸管道頂部設(shè)置一抽氣孔，用氣管連接吹吸兩用氣泵，在氣管上連接虹吸管氣路開(kāi)關(guān)，虹吸管氣路開(kāi)關(guān)由電腦控制系統(tǒng)控制。吹吸兩用氣泵的開(kāi)、停和抽(充)氣轉(zhuǎn)換由電腦控制。以達(dá)到出水不翻浪為準(zhǔn)，根據(jù)虹吸管道出水口的最大出水速度和最大出水量確定虹吸管道出水口在下游水位下的深度，及出水口下游消能河床的深度、長(zhǎng)度和形狀。在滾(攔)水壩上游設(shè)置水位及流速測(cè)量裝置，實(shí)時(shí)測(cè)量上游來(lái)水的水位、流速、流量，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至電腦控制系統(tǒng)。電腦控制系統(tǒng)，主要是利用成熟軟件控制技術(shù)，建立上游不同水流量下虹吸管道的過(guò)水截面積(氣囊氣壓)的數(shù)學(xué)模型，實(shí)時(shí)啟(停)吹吸兩用氣泵，控制氣路開(kāi)關(guān)。運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)氣囊氣路開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)吹吸兩用氣泵，向氣囊內(nèi)充氣，氣囊堵塞虹吸管道，打開(kāi)虹吸管道上部的虹吸管氣路開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)吹吸兩用氣泵抽取虹吸管道內(nèi)的氣體，使氣囊上游方向的虹吸管道全部充滿水體，開(kāi)啟吹吸兩用氣泵，抽出氣囊內(nèi)的氣體，使氣囊緊貼管壁，虹吸管道水體在重力的作用下通過(guò)氣囊下泄，與下游水面水頭相接實(shí)現(xiàn)虹吸排水。虹吸管道排出的水體，經(jīng)過(guò)管道出水口附近一定深度靜水水體的擾動(dòng)耗能，降低流速，不翻水浪，不散發(fā)污染氣體。為確保有一點(diǎn)水體從水壩上下泄，由水位及流速測(cè)量裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)上游水位和流速，確定流量，將數(shù)據(jù)傳輸至電腦控制系統(tǒng)，計(jì)算確定虹吸管道流量，確定氣囊的大小(壓力)，控制開(kāi)啟吹吸兩用氣泵，實(shí)時(shí)抽出或充入適量的氣體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)裝置的自動(dòng)控制，確保有一定的、穩(wěn)定的水體從水壩上下泄。當(dāng)在發(fā)生洪水的極端情況下，超過(guò)虹吸管道的排水能力的洪水從壩上下泄并排出。當(dāng)需要對(duì)水壩上游河底清淤時(shí)，將虹吸管道進(jìn)水管道延長(zhǎng)，以人工或機(jī)械方式移動(dòng)進(jìn)水口，吸走河底淤積物。

實(shí)施例2

城市河流滾(攔)水壩多個(gè)虹吸管道排水。根據(jù)年度河流枯水期、豐水期、平水期、汛期不同的水流量使用多個(gè)虹吸管道排水。將若干個(gè)不帶水流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的虹吸管道與若干個(gè)具有調(diào)節(jié)水流量結(jié)構(gòu)的虹吸管道配合使用。不帶水流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的虹吸管道作為穩(wěn)定排泄最低流量過(guò)水使用，管道上只安裝抽(排) 氣孔，用氣管通過(guò)虹吸管氣路開(kāi)關(guān)連接吹吸兩用氣泵，用人工或電腦控制系統(tǒng)控制使用。具有調(diào)節(jié)水流量結(jié)構(gòu)的虹吸管道排泄最低流量以上的過(guò)水，同實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)一樣安裝使用。

實(shí)施例3

江河、水庫(kù)(堰塘)堤壩采用虹吸管道應(yīng)急排水。不需要設(shè)置流量調(diào)節(jié)裝置對(duì)虹吸管道的過(guò)水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。虹吸管道采用能抗負(fù)壓的橡膠管，整條使用或由多節(jié)拼接起來(lái)使用。特別在江河、水庫(kù)安裝使用大口徑的虹吸管道排水時(shí)，為使運(yùn)輸、安裝的方便，將管道分節(jié)運(yùn)輸，使用時(shí)逐節(jié)拼接安裝。每節(jié)管道成一大一小的口徑(便于重疊一起運(yùn)輸)，兩端制成螺口式、鑲嵌式等等連接形狀，使接口不漏氣，使用時(shí)大口徑端對(duì)大口徑端，小口徑端對(duì)小口徑端進(jìn)行連接。安裝使用時(shí)，將帶有氣囊的一節(jié)安裝在下游方向的虹吸管道上游水平下位置，氣囊不具有調(diào)節(jié)流量功能，主要是在開(kāi)始使用時(shí)，向氣囊內(nèi)充氣，使氣囊堵塞虹吸管道，然后打開(kāi)虹吸管道頂部氣孔，用吹吸兩用氣泵抽取虹吸管道內(nèi)空氣，使虹吸管道內(nèi)充滿水體，再抽氣氣囊內(nèi)氣體，使氣囊收縮貼于虹吸管道壁，使水流在重力的作用下，排出，形成虹吸排水。當(dāng)要停止使用時(shí)，只需打開(kāi)虹吸管道排氣孔，讓空氣進(jìn)入虹吸管道，斷開(kāi)上下水頭即可。

以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。