一种充气震荡式边坡排水系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种充气震荡式边坡排水系统，该系统包括钻孔、虹吸管、水箱、排气管、阀门A、排水管、阀门B、排水沟、气体发生装置，气体发生装置包括气瓶A、气瓶B、导流管、支管、压力表、导气管、阀门C，气瓶A盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B盛有醋酸溶液，气瓶A和气瓶B之间通过导流管连接，导流管中间设有压力表，支管连接在导流管上，支管的进气口在液面以上，导气管的入口端置于气瓶A之内，导气管的出口端与水箱底部连接，阀门C安装在导气管上，虹吸管的进水口置于边坡内的钻孔中，虹吸管的出水口置于密封的水箱中，排气管安装在水箱的顶部，阀门A安装在排气管上，排水管的入口端连接在水箱的底部，阀门B安装在排水管的出口处。

An aerated oscillating slope drainage system and method

The invention provides a gas-filled oscillating slope drainage system, which comprises a borehole, a siphon, a water tank, an exhaust pipe, a valve A, a drain pipe, a valve B, a drain ditch and a gas generating device. The gas generating device comprises a gas cylinder A, a gas cylinder B, a diversion pipe, a branch pipe, a pressure gauge, a gas guide pipe, a valve C, and a gas cylinder A containing carbonate. Sodium hydrogen solution, gas cylinder B contains acetic acid solution, gas cylinder A and gas cylinder B are connected through a diversion pipe, a pressure gauge is arranged in the middle of the diversion pipe, a branch pipe is connected to the diversion pipe, the inlet of the branch pipe is above the liquid level, the inlet of the diversion pipe is placed in the gas cylinder A, the outlet of the diversion pipe is connected with the bottom of the water tank, and the valve C is installed in the diversion pipe. On the pipe, the inlet of the siphon is placed in the borehole in the slope, the outlet of the siphon is placed in the sealed tank, the exhaust pipe is installed at the top of the tank, the valve A is installed on the exhaust pipe, the inlet of the drain pipe is connected to the bottom of the tank, and the valve B is installed at the outlet of the drain pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种充气震荡式边坡排水系统及方法
本专利技术属于水利工程领域，具体涉及一种充气震荡式边坡排水系统及方法，适用于富水性粘性土边坡的排水。
技术介绍
我国幅员辽阔，地质地形环境复杂，地质灾害频发，其中滑坡灾害对人类生产生活构成巨大威胁。大多数滑坡灾害的发生与地下水位变化有关。地下水位的上升导致滑坡体容重增加，滑面有效应力降低，抗剪强度减小，进而导致滑坡失稳。对于边坡，当坡前水位快速下降时，坡内地下水向坡外渗流，产生渗透力，增加下滑力，促使滑坡失稳。因此及时排出边坡中的地下水，保持地下水位稳定，对防治滑坡灾害与应急处理都极为关键。在常用的边坡排水方法中：水平重力式排水效率低，需要很长的钻孔，长时间使用会出现阻塞的问题；地下排水洞施工复杂，工程量大，成本高；集水井抽水需要持久的动力源，同时维护困难。综合上述边坡排水方法，有学者提出了虹吸排水方法，边坡虹吸排水方法具有排水孔布置方便、集水能力强、截排水效果好、需要的钻孔长度小、工程建设速度快等优点，在其实际应用中，虹吸管中往往会累积空气，主要因为液体中一般溶解空气，液体中的气体溶解度与该气体在液面上的平衡分压成正比，而虹吸管内液体的压力随距管口液面的高程增大而逐渐减小。虹吸管内低压环境会使溶于水的空气大量释放形成气泡，一般在虹吸管的顶部出现空气累积。如果不能在虹吸排水过程中使析出的气泡随水流排出，会造成虹吸管顶部空气的不断积聚，虹吸管内的真空度下降，从而造成虹吸过程中断。虹吸中断后的恢复相对困难。常用虹吸恢复方法有：出水口抽水等。中国专利申请号201611092794.4，提出一种利用波浪能实时启动虹吸作用的虹吸排水装置，由半圆型防波堤、捕能室、虹吸管组成，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。另外，边坡排水使用的虹吸管的管径较小，粘性土颗粒较小，容易发生泥沙淤堵，淤堵后会导致虹吸中断，中断后的虹吸管依然存在重启动困难的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有边坡虹吸排水系统启动效率低的技术缺陷，提供一种充气震荡式边坡排水系统及方法，可在虹吸排水系统使用过程中进行虹吸快速启动，既解决虹吸管粘土淤堵问题，也解决虹吸排水系统使用过程中因虹吸管内空气积累而需要重启动虹吸的问题。本专利技术的技术方案是：一种充气震荡式边坡排水系统，该系统包括钻孔、虹吸管、水箱、排气管、阀门A、排水管、阀门B、排水沟、气体发生装置，所述的气体发生装置包括气瓶A、气瓶B、导流管、支管、压力表、导气管、阀门C，气瓶A盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B盛有醋酸溶液，气瓶A和气瓶B之间通过导流管连接，导流管的两端都位于液面以下，导流管中间设有压力表，支管连接在导流管上，支管的进气口在液面以上，导气管的入口端置于气瓶A之内，导气管的入口端在液面以上，导气管的出口端与水箱底部连接，阀门C安装在导气管上；所述的虹吸管的进水口置于边坡内的钻孔中，所述的钻孔的孔口到钻孔的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孔底的高程，排气管安装在水箱的顶部，阀门A安装在排气管上；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，阀门B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，所述的导气管的直径为10mm。进一步地，所述的水箱中置入虹吸管的数量为100-200根。一种充气震荡式边坡排水方法，该方法包括：（1）充气震荡式边坡排水系统初次使用时，关闭阀门A，关闭阀门C，打开阀门B，从阀门B处向排水管逆向灌水，排出虹吸管中的气体后，停止逆向灌水，打开阀门A，记录排水管的初始排水流量；（2）当排水管的排水流量下降到初始排水流量的30%-50%时，关闭阀门B，挤压气瓶B，使醋酸溶液通过导流管流入气瓶A，醋酸与碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体，气体通过支管进入气瓶B，气瓶A和气瓶B中的气压达到平衡；（3）当压力表显示为200kpa时，打开阀门C，气体充入水箱，引起水箱内液面产生震荡；（4）水箱液面震荡10-20分钟后，关闭阀门C，打开阀门B，记录新的排水管的排水初始流量。本专利技术的有益效果主要表现在：1、本专利技术通过高压气体充入水箱引发液面震荡来启动虹吸，解决虹吸管空气累积和粘土淤堵的问题，不借助其他电气设备，简单可靠。2、本专利技术适用于内陆边坡、海岸边坡、库岸边坡等，不受其他外界条件干扰，适用范围广。3、本专利技术利用化学反应产生气体，可以多次使用，操作方法简单，也可以同时启动多根虹吸管，快速高效启动虹吸。4、本专利技术的气体发生装置的设计保证了气体源源不断地流入水箱，气瓶A和气瓶B内的气压始终保持动态平衡，使整个装置稳定可靠。附图说明图1为本专利技术的一种充气震荡式边坡排水系统的整体结构示意图；图2为本专利技术的一种充气震荡式边坡排水系统的气体发生装置的结构示意图；图3为本专利技术的一种充气震荡式边坡排水系统在水箱内液面震荡时的结构示意图；图中：钻孔1、虹吸管2、水箱3、排气管4、阀门A41、排水管5、阀门B6、排水沟7、气体发生装置8、气瓶A81、气瓶B82、导流管83、压力表84、导气管85、阀门C86、支管87、边坡9、地下水位线10。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1如图1、图2、图3所示，本实施例提供一种充气震荡式边坡排水系统，该系统包括钻孔1、虹吸管2、水箱3、排气管4、阀门A41、排水管5、阀门B6、排水沟7、气体发生装置8，所述的气体发生装置8包括气瓶A81、气瓶B82、导流管83、支管87、压力表84、导气管85、阀门C86，气瓶A81盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B82盛有醋酸溶液，气瓶A81和气瓶B82之间通过导流管83连接，导流管83的两端都位于液面以下，导流管83中间设有压力表84，支管87连接在导流管83上，支管87的进气口在液面以上，导气管85的入口端置于气瓶A81之内，导气管85的入口端在液面以上，导气管85的出口端与水箱3底部连接，阀门C86安装在导气管85上；所述的虹吸管2的进水口置于边坡9内的钻孔1中，所述的钻孔1的孔口到钻孔1的底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，虹吸管2的出水口置于密封的水箱3中；所述的水箱3设置在坡面上，水箱3由透明材料制成，水箱3顶部的高程低于钻孔1孔底的高程，排气管4安装在水箱3的顶部，阀门A41安装在排气管4上；所述的排水管5的入口端连接在水箱3的底部，排水管5的出口置于边坡9下部的排水沟7中，阀门B6安装在排水管5的出口处。虹吸管2的直径为4mm。导气管85的直径为10mm。水箱3中置入虹吸管2数量为100根。水箱3的体积设置为50升，每根虹吸管2长度为50m，气瓶A81的碳酸氢钠溶液为500克碳酸氢钠和2升水混合，气瓶B82的醋酸溶液为500克醋酸和1升水混合，根据化学反应方程；NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+CO2+H2O，碳酸氢钠和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充气震荡式边坡排水系统，其特征在于，该系统包括钻孔1、虹吸管2、水箱3、排气管4、阀门A 41、排水管5、阀门B 6、排水沟7、气体发生装置8，所述的气体发生装置8包括气瓶A 81、气瓶B 82、导流管83、支管87、压力表84、导气管85、阀门C 86，气瓶A 81盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B 82盛有醋酸溶液，气瓶A 81和气瓶B 82之间通过导流管83连接，导流管83的两端都位于液面以下，导流管83中间设有压力表84，支管87连接在导流管83上，支管87的进气口在液面以上，导气管85的入口端置于气瓶A 81之内，导气管85的入口端在液面以上，导气管85的出口端与水箱3底部连接，阀门C 86安装在导气管85上；所述的虹吸管2的进水口置于边坡9内的钻孔1中，所述的钻孔1的孔口到钻孔1的底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，虹吸管2的出水口置于密封的水箱3中；所述的水箱3设置在坡面上，水箱3由透明材料制成，水箱3顶部的高程低于钻孔1孔底的高程，排气管4安装在水箱3的顶部，阀门A 41安装在排气管4上；所述的排水管5的入口端连接在水箱3的底部，排水管5的出口置于边坡9下部的排水沟7中，阀门B 6安装在排水管5的出口处，所述的虹吸管的直径为4mm，所述的导气管的直径为10mm，所述的水箱中置入虹吸管的数量为100‑200根。...

【技术特征摘要】
1.一种充气震荡式边坡排水系统，其特征在于，该系统包括钻孔1、虹吸管2、水箱3、排气管4、阀门A41、排水管5、阀门B6、排水沟7、气体发生装置8，所述的气体发生装置8包括气瓶A81、气瓶B82、导流管83、支管87、压力表84、导气管85、阀门C86，气瓶A81盛有碳酸氢钠溶液，气瓶B82盛有醋酸溶液，气瓶A81和气瓶B82之间通过导流管83连接，导流管83的两端都位于液面以下，导流管83中间设有压力表84，支管87连接在导流管83上，支管87的进气口在液面以上，导气管85的入口端置于气瓶A81之内，导气管85的入口端在液面以上，导气管85的出口端与水箱3底部连接，阀门C86安装在导气管85上；所述的虹吸管2的进水口置于边坡9内的钻孔1中，所述的钻孔1的孔口到钻孔1的底部的垂直距离大于当地大气压对应的水柱高度，虹吸管2的出水口置于密封的水箱3中；所述的水箱3设置在坡面上，水箱3由透明材料制成，水箱3顶部的高程低于钻孔1孔底的高程，排气管4安装在水箱3的顶部，阀门A41...

【专利技术属性】
技术研发人员：范雲鹤，
申请(专利权)人：范雲鹤，
类型：发明
国别省市：四川,51