一种倒虹吸管道的进口段结构的制作方法

1.本实用新型属于水利工程技术领域，具体涉及一种倒虹吸管道的进口段结构。


背景技术：

2.倒虹吸作为一种常用的水工建筑物，在引水、供水等工程得到了大量的应用。当水流携沙量较大时，水流带入倒虹吸管道的泥沙往往会对管道造成淤积和磨损，久而久之倒虹吸的过流能力将大大降低，影响倒虹吸管的正常使用及其寿命；此外如果上游来水量大于倒虹吸管道的过流能力时，倒虹吸管道进水口及周边建筑、农田等将会被淹没，造成经济财产等损失，且对建筑物的安全形成一定的威胁。
3.倒虹吸管道内水流为有压管流，其进水口需满足一定的淹没深度以避免水跃及旋涡对管道安全的影响，因此选择一种合适的进水口结构形式对管道的正常运行至关重要。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种倒虹吸管道的进口段结构，以克服上述技术缺陷。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种倒虹吸管道的进口段结构，沿水流的流动方向，包括依次连通的渐变段、斜坡段、沉沙池、进水闸、消力井式进水池斜坡段和消力井式进水池，在消力井式进水池的尾部竖立挡水墙，挡水墙内贯穿铺设有倒虹吸管道，倒虹吸管道的上游管口作为进水口；
6.上述任意相邻的两者之间的连接处埋设有止水材料。
7.进一步地，沉沙池的池壁开设有与其连通的退水渠道，在退水渠道中安装有退水闸，沿水流的流动方向，退水闸的下游是退水渠道渐变段。
8.优选地，渐变段的上游是上游渠道，两者相邻且相通，渐变段的长度是上游渠道的水深的3～5倍，且渐变段采用扭曲面、八字斜墙、圆弧直墙中的任一形式。
9.进一步地，沉沙池为现浇钢筋混凝土结构，它的深度h=0.5r 0.2m，它的宽度w=1.5a，它的长度l=
×
h，其中：
10.r表示倒虹吸管道的外径；
11.a表示上游渠道的底宽；
12.h表示上游渠道的水深。
13.优选地，进水闸的底板高程与上游渠道的底板高程一致。
14.进一步地，沉沙池沿水流方向的中心线与退水渠道沿水流方向的中心线的夹角为30
°
，沉沙池的底板高程与退水闸的底板高程一致，且退水闸的顶高程高出设计水位1～10cm。
15.优选地，进水口为喇叭形，它的大直径端位于上游，且进水口的材料与倒虹吸管道的材料相同，在进水口处设有穿套焊接于倒虹吸管道的防水翼环，防水翼环嵌插入挡水墙。
16.本实用新型的有益效果如下：
17.本实用新型在进水闸的下游布置消力井式进水池，降低了消力井式进水池的底板
高程，保证进口管顶淹没深度，满足淹没流流态，在进水闸的上游侧布置退水闸，用于紧急事故情况下倒虹吸退水，同时在实际运行过程中，上游来水大于倒虹吸过流能力时，可以泄放多余水，保证进水口安全，进而确保进水口满足淹没深度以避免水跃及旋涡对管道安全的影响，保证倒虹吸的顺利运行，降低安全风险。
18.为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
19.图1是倒虹吸管道的进口段结构的平面图。
20.图2是图1的a-a向剖视图。
21.图3是图1的b-b向局部剖视图。
22.附图标记说明：
23.1.上游渠道；2.渐变段；3.斜坡段；4.沉沙池；5.进水闸；6.消力井式进水池斜坡段；7.消力井式进水池；8.防水翼环；9.进水口；10.止水材料；11.退水闸；12.退水渠道渐变段；13.退水渠道；14.挡水墙；15.进水池底板；16.倒虹吸管道。
具体实施方式
24.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
25.需说明的是，在本实用新型中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的倒虹吸管道的进口段结构的上、下、左、右。
26.现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
27.除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
28.第一实施方式
29.本实施方式涉及一种倒虹吸管道的进口段结构，如图1或图2所示，沿水流的流动方向（图中箭头代表水流方向），包括依次连通的渐变段2、斜坡段3、沉沙池4、进水闸5、消力井式进水池斜坡段6和消力井式进水池7，在消力井式进水池7的尾部竖立挡水墙14，挡水墙14内贯穿铺设有倒虹吸管道16，倒虹吸管道16的上游管口作为进水口9。
30.倒虹吸管道的进口段结构位于倒虹吸管道16的上游，它的工作原理如下：
31.上游渠道1内的水流流动至渐变段2，水流冲击力被分散后沿着斜坡段3流至沉沙池4内，拦截水流携带的大部分泥沙，进水闸5保持开启状态，控制进入倒虹吸管道16的水流，水流继续流动，流经消力井式进水池斜坡段6进入消力井式进水池7，对水流进行消能，最终经进水口9进入倒虹吸管道16。
32.渐变段2的作用是使得水流平顺的从渠道流入沉沙池4，确保水流不发生涡流，减小水头损失和空蚀破坏。
33.沉沙池4通过扩大过水断面，减小流速，沉淀不符合用水要求的泥沙。
34.若倒虹吸管道16的内部发生事故，则关闭进水闸5，阻断进入倒虹吸管道16的水流。
35.为了避免水流渗流，参照图2，在上述任意相邻的两者之间的连接处埋设有止水材料10。
36.第二实施方式
37.本实施方式涉及一种倒虹吸管道的进口段结构，如图1或图2所示，沿水流的流动方向（图中箭头代表水流方向），包括依次连通的渐变段2、斜坡段3、沉沙池4、进水闸5、消力井式进水池斜坡段6和消力井式进水池7，在消力井式进水池7的尾部竖立挡水墙14，挡水墙14内贯穿铺设有倒虹吸管道16，倒虹吸管道16的上游管口作为进水口9。
38.沉沙池4的池壁开设有与其连通的退水渠道，参照图1，退水渠道位于沉沙池4的一侧，在退水渠道中安装有退水闸11，退水闸11的底板高程与沉沙池4的底板高程一致，主要用于退却上游多余来水量以及管道紧急情况下对上游渠道1的排水，同时兼顾沉沙池冲沙作用。
39.如图3所示，退水闸11的顶高程高出设计水位1～10cm，可兼做溢流堰，如若倒虹吸管道16发生紧急事故，泄流能力突然降低，而退水闸11又来不及打开时，水流可翻越闸门流出，不至于对进水口建筑物及周边建筑、农田等造成淹没。
40.沿水流的流动方向，退水闸11的下游是退水渠道渐变段12，以确保水流平顺退水。
41.沉沙池4沿水流方向的中心线与退水渠道沿水流方向的中心线的夹角优选为30
°
，此为优选夹角，但并不限制于此，也可以是其他角度。
42.渐变段2的上游是上游渠道1，其位于上游渠道1与沉沙池4之间，作用是顺接上游渠道1与沉沙池4，使得水流平顺的从上游渠道1流入沉沙池4，上游渠道1与渐变段2相邻且相通，渐变段2的长度是上游渠道1的水深的3～5倍，其中渐变段2采用扭曲面、八字斜墙、圆弧直墙中的任一形式，或者其他形式。
43.沉沙池4为现浇钢筋混凝土结构，它的深度h=0.5r 0.2m，它的宽度w=1.5a，它的长度l=4～5
×
h，其中：
44.r表示倒虹吸管道的外径；
45.a表示上游渠道的底宽；
46.h表示上游渠道的水深。
47.沉沙池4起到沉沙的作用，拦截水流携带的大部分泥沙。
48.进水闸5位于沉沙池4之后，进水闸5的底板高程与上游渠道1的底板高程一致，作用在于控制进入倒虹吸管道16的水流，如若倒虹吸管道16的内部发生事故，可通过关闭进水闸5，阻断进入倒虹吸管道16的水流。
49.消力井式进水池7位于进水闸5之后，通过降低消力井式进水池7的底板高程，即进水池底板15的底板高程低于进水口9，使得管顶有足够的淹没深度，消力井式进水池7为现浇混凝土结构，通过消力井式进水池斜坡段6与进水闸5相连，坡度（1:3）～（1:5）之间，池长应满足池中水跃长度要求，池宽应满足能使池内水流单宽流量小于10～15m3/s，池底距离
管底50cm左右，管顶距离设计水位1.5～2.5倍管径，池顶距离设计水位留0.3～0.5m的安全超高。
50.进水口9为喇叭形，它的大直径端位于上游，且进水口9的材料与倒虹吸管道16的材料相同，目的在于使得水流平顺流入倒虹吸管道16，从而降低水头损失，以便于倒虹吸管道16的布置及管径的选择。
51.在进水口9处设有穿套焊接于倒虹吸管道16的防水翼环8，防水翼环8嵌插入挡水墙14，具体地说，防水翼环8布置于挡水墙14与倒虹吸管道16之间，与倒虹吸管道16采用焊接的连接形式，然后将防水翼环8插入挡水墙14，防止水流沿管壁发生渗流。
52.本实施方式在进水闸前布置沉沙池，沉淀并截除水中大部分泥沙含量，避免泥沙进入倒虹吸管中，淤积管道，在进水闸后布置消力井式进水池，降低进水池底板高程，保证进口管顶淹没深度，满足淹没流流态，进水闸的上游侧布置退水闸，用于紧急事故情况下倒虹吸退水，同时在实际运行过程中，上游来水大于倒虹吸过流能力时，可以泄放多余水，保证进水口安全。
53.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。