一种有压输水管道倒虹吸管水力自动冲淤装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种输水工程中的管道清淤装置，具体涉及一种有压输水管道倒虹吸管水力自动冲淤装置。
【背景技术】
[0002]有压输水工程特别是长距离有压输水工程，在跨越河谷水系地带常采用倒虹吸管结构以减少对地面工程的影响，输水管道在长久运行后，容易在倒虹吸管底部形成淤积，影响管道输水能力。针对有压输水管道内的淤积，目前尚无良好的技术及工程解决方案，往往借鉴市政工程管道清淤方法，采用人工清淤的方式，在管道检修期安排清淤人员及设备进入管道清除淤积沉淀物。由于检修所需的排水、通风、清淤及充水时间较长，容易影响供水效益；人员频繁进入埋深较大的地下管道，每次除配备清淤装置外，还需配备氧气设备、照明装置等，工作环境较差；另外，管道清淤时还需引入大量的外加水源进行冲洗，消耗较多的电能和水量，不利节能。
[0003]在城市污水管道，通常采用卷扬机绞盘拉动钢丝绳，并在钢丝绳上安装特制刮刀，在邻近的两个下水道的检修井之间往返拉动，将淤泥清理干净，这一方法被称为缓车清淤法，可用于管径小，进人困难的管道，但清淤不彻底、效率低下，且容易对输水管道管壁造成破坏。中国专利CN10348513A公布了一种城市污水管道中冲淤吸附装置，对上述特制刮刀进行改进，采用上部开口的清淤小车，车体的底部和四壁设有孔洞，前端设喷嘴，尾部设泥浆挡板，内部设泥浆泵，清淤小车具有清淤速度快、效果好、保护衬砌的特点，但由于每次清淤都需隧洞放空、从洞外接入高压水、绞车拉动钢丝绳以及泥浆泵排淤，一方面影响正常运行，另一方面，结构复杂且自动化程度不高。
[0004]中国专利CN203049650U公布了一种冲淤清淤装置，由清淤头、喷嘴、高压水管、吸泥口和输泥管组成，利用高压水进入环形管状清淤头、由喷嘴喷出搅动冲散淤泥为泥浆后，从清淤头中心的吸泥口吸出泥浆达到清淤的目的，该装置结构简单、成本低、在农村小河及小沟渠使用较为方便，用于有压输水管道清淤仍需隧洞放空、人工下井，耗时耗电且自动化程度不高。
[0005]中国专利CN102720266A公布了一种用于城市防汛的虹吸式蓄排水隧道清淤装置，蓄排水隧道倾斜贯通并设冲淤沟，在隧道的竖井底部设消力井，消力井之间设虹吸管，利用虹吸作用对消力井内淤泥进行传输，直到最末端的排淤池内，通过排污泵排出，这一装置既解决了竖井入流消能问题，也达到了节能的目的，然而，区间隧道清淤仅依靠底坡纵坡倾斜及冲淤沟，清淤效果仍较差。
[0006]现有的清淤方案或清淤设施大多需隧洞放空、人工清淤或动力清淤，普遍存在自动化水平不高的特点；虹吸式蓄排水隧道清淤装置虽然自动化程度相对较高，但仍需利用排污泵，且对区间隧洞清淤效果较差；总体上，上述技术主要为市政工程无压管道清淤技术，用于有压输水管道倒虹吸管，未能充分利用输水管道中的压力水头，针对性不强。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有压输水管道倒虹吸管水力自动冲淤装置，在无需隧洞放空、人工清淤或动力清淤的情况下，利用有压管道的压力水头将倒虹吸管管底淤泥排出，实现对有压输水管道倒虹吸管的水力自动冲淤，具有安全节能、冲淤效果好、运行影响小、施工方便的特点。
[0008]本发明所采用的技术方案是:一种有压输水管道倒虹吸管水力自动冲淤装置，包括水平吸淤管、竖向输泥管和地表排泥管；水平吸淤管设置于有压输水管道的倒虹吸管内的底部，水平吸淤管两端封闭，管壁四周设吸淤孔，吸淤孔开孔总面积小于水平吸淤管的横截面面积，使得通过各吸淤孔的总流量小于水平吸淤管管道内的流量，以维持管道内一定的负压，保证水平吸淤管范围内各点均具有吸泥的效果。水平吸淤管采用固定件固定在倒虹吸管内壁上；竖向输泥管设置于有压输水管道的排水竖井内，竖向输泥管采用固定件固定在排水竖井内壁，其底端连通水平吸派管，顶端连通地表排泥管，竖向输泥管高度小于倒虹吸管内的有压水头，以便泥水自排，有压水头与竖向输泥管相比富余程度越高，水力自动冲淤效果越好；地表排泥管位于地表，其一端连通竖向输泥管，另一端伸入地表排泥点，地表排泥管上设有排泥阀，可用于控制排淤。
[0009]在倒虹吸管上游的输水管道设置集石坑，用于沉淀粒径较大的块石、砂砾石，使得倒虹吸管管底淤积物主要为淤泥质细小颗粒。
[0010]因水平吸淤管承受内、外压力较大，而且其上开有许多小孔，可采用不锈钢钢管，其两端焊接不锈钢钢板封闭；竖向输泥管采用与水平吸淤管等直径的不锈钢钢管。
[0011]排水竖井是输水管道倒虹吸管排水检修的必要组成部分，位于输水管道倒虹吸管上方，连通输水管道与地表排水管，排水竖井顶部设钢闷头，当输水管道倒虹吸管段需要排水检修时，可打开钢闷头放入潜水泵进行抽排。地表排水管连通排水竖井与河道，地表排水管上设排水阀，当输水管道倒虹吸管段需要排水检修时，可打开排水阀让管道中的有压水先进行自排。
[0012]在倒虹吸管位于排水竖井底部正下方的管段设置集水坑，用于汇集倒虹吸管内的积水，放入潜水泵抽排干净。
[0013]排水阀室设置于地表，对排泥阀、排水阀和排水竖井钢闷头加以保护，排水阀室顶部高程高于地面线。
[0014]排水竖井、地表排水管管径应满足输水管道排水检修时间的要求，排水竖井的管径应满足放入水泵进行抽排的要求。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]I)安全节能。输水管道倒虹吸管需要冲淤时，只需打开地表排泥管上的排泥阀，地表排泥管出口压力等于大气压力，在输水管道内部水压与大气压力的压差作用下，沉淀在输水管道倒虹吸管段管底的淤泥混合水体被吸入水平吸淤管，经竖向输泥管、地表排泥管后向地表排泥点排出，冲淤过程无需人工下井，无需外部水源或动力设备，既安全又节能。
[0017]2)冲淤效果好。倒虹吸管上游设有集石坑，管底淤积物主要为淤泥质细小颗粒，水平吸淤管沿倒虹吸管底部全长布置，在内外压差作用下，吸淤管全段均可有效吸淤排淤，可有效防止管底淤积。
[0018]3)运行影响小。冲淤装置中的水平吸淤管、竖向输泥管管道直径相对倒虹吸管直径相差I个数量级以上，冲淤过程消耗的流量不到输水管道流量的2%，可在输水管道正常输水时进行冲淤，当地表排泥管出口水流清澈后还可及时关闭阀门，进一步节约水源，整个冲淤过程无需隧洞放空，因此，对工程运行影响小。