一种空中输水系统技术方案

本发明专利技术提供了一种空中输水系统，属于水资源工程技术领域，所述系统包括多个输水节点，所述系统包括：蓄水池，用于从水源地或上一个输水节点接收运输的水资源，并向所述水库提供待传输至下一个输水节点的水资源；水库，用于从蓄水池中获取待传输的水资源；发电子系统，用于采集地热能，并将所述地热能转化为电能输送给所述输水子系统；输水子系统，用于利用所述电能将所述水库中待传输的水资源通过高扬程水泵传输至下一个中继站的蓄水池，本发明专利技术通过采用空中输水的方式，节省了传统调水方案中如：大量的开凿隧洞、架设渡槽、铺设管道、占用耕地以及工程维护等的工作量，针对我国水资源紧缺、空间分布不合理的现状提供了低成本、高效率的解决方案。

An Air Water Transfer System

【技术实现步骤摘要】
一种空中输水系统
本专利技术属于水资源工程领域，特别是涉及一种空中输水系统。
技术介绍
水是人类发展不可缺少的自然资源，是人类和一切生物赖以生存的物质基础。我国有着丰富的水资源，总储存量可达28124亿m3，其中河川径流量为27115亿m3，居世界第六位。现有的调水方案中，有的难以形成有效降雨、有的水源为咸水需要二次处理、有的提水到高海拔地区能耗大、有的因水源区自身水资源也紧张难以有效解决问题、有的因输水线路穿越地质自然灾害高发的龙门断裂带，工程维护难度大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种空中输水系统，以便解决现有技术中调水方案工程量大、维护困难及无法有效解决水资源短缺的现状问题。依据本专利技术的第一方面，提供了一种空中输水系统，所述系统包括多个输水节点，所述输水节点包括：蓄水池，用于从水源地或上一个输水节点接收传输过来的水资源，并向水库提供待传输至下一个输水节点的水资源。水库，用于从蓄水池中获取待传输的水资源。发电子系统，用于采集地热能，并将所述地热能转化为电能输送给输水子系统。输水子系统，用于利用所述电能将所述水库中待传输的水资源通过高扬程水泵传输至下一个中继站的蓄水池。可选地，所述多个输水节点具体数量根据水源地与受水区间的输水路线的总长度以及输水节点间的预设距离计算。可选地，所述发电子系统包括：回灌井，用于收集水汽分离塔及蒸汽涡轮机中生成的液态水，并将所述液态水送入蒸汽发生器中。蒸汽发生器，用于利用采集到的地热能将所述液态水加热为蒸汽。产气井，用于将所述蒸汽从蒸汽发生器运输至水汽分离塔。水汽分离塔，用于将所述蒸汽中的液态水与热蒸汽分离，将所述液态水送入所述回灌井中，将所述热蒸汽送入蒸汽罐中。蒸汽罐，用于收集储存热蒸汽，并将所述热蒸汽送入蒸汽涡轮机中。蒸汽涡轮机，用于通过所述热蒸汽带动蒸汽涡轮机叶片转动，将所述地热能转化为机械能；所述热蒸汽在推动蒸汽涡轮机叶片转动后，冷凝为液态水流回灌井中。发电机，用于通过转动的蒸汽涡轮机叶片带动发电机转子转动，将所述机械能转化为电能，向所述高扬程水泵供电。可选地，所述蒸汽发生器包括：地热采集装置，用于通过地热采集棒吸收地热能，再通过热传导管将所述地热能传输至蒸汽发生装置。蒸汽发生装置，用于利用所述热传导管传输的所述地热能，将所述回灌井输送至储水室中的液态水加热为热蒸汽。可选地，所述蒸汽发生装置，还包括：水位传感器，用于监测蒸汽发生装置中储水室中的水位，在水位低于预设水位时向补给井反馈水位告警信息。可选地，所述输水子系统包括：连续输水装置，用于利用所述发电模块提供的电能，根据预设的流速以及出水倾角以连续输水的方式向下一个输水节点的蓄水池传输水资源。所述连续输水装置包括：地热采集装置，用于通过地热采集棒采集地热能，再通过热传导管将所述地热能传输至热交换器。热交换器，用于对所述水库中待传输的水资源预加热，将所述预加热后的待传输的水资源输送至热水库。热水库，用于储存待传输的热水资源。高扬程水泵，用于利用发电子系统提供的电能以单口水泵流速Vθ的速度将所述水库中的待传输的热水资源斜向上θ倾角抛至高度为h的空中。可选地，所述Vθ根据单口水泵出水倾角θ与单口水泵水平流速Vh计算得出；所述单口水泵水平流速Vh根据单口水泵流量Qh与单口水泵出口横截面积S计算得出；所述单口水泵流量Qh根据年调水量Q与水泵台数n计算得出；所述水柱垂直移动距离h根据水柱水平移动时间t、单口水泵出水倾角θ和单口水泵流速Vθ计算得出；所述水柱水平移动时间t根据输水节点距离L与单口水泵水平流速Vh计算得出。可选地，所述输水子系统包括：脉冲式输水子装置，用于利用所述发电模块提供的电能，根据预设的流速、脉冲工作时间与脉冲间隔时间以脉冲输水的方式向下一个输水节点的蓄水池传输水资源。所述脉冲式输水装置包括：脉冲式输水子模块，用于高扬程水泵利用发电模块提供的电能以单口水泵流速Vθ的速度持续脉冲工作时间t0将所述水库中的水资源斜向上θ倾角抛向空中，相隔脉冲间隔时间t1后，再次以单口水泵流速Vθ的速度以脉冲工作时间t0将所述水库中的水资源斜向上θ倾角抛向空中。可选地，所述Vθ根据单口水泵出水倾角θ与单口水泵水平流速Vh计算得出；所述单口水泵水平流速Vh根据单口水泵流量Qh与单口水泵出口横截面积S计算得出；所述单口水泵流量Qh根据年调水量Q与水泵台数n计算得出。所述脉冲工作时间t0根据水柱预设长度L0与单口水泵流速Vθ计算得出。所述脉冲间隔时间t1根据水柱间预设距离L1与单口水泵流速Vθ计算得出。可选地，所述地热采集装置由地热采集棒、隔热填充材料、支撑骨架和热传导管组成。所述地热采集棒为纳米石墨烯-介孔碳混合材料制成的石墨烯导热棒。可选地，所述发电子系统的蒸汽发生装置中，除所述回灌井提供液态水作为热蒸汽来源外，还另有补给井根据所述水位传感器的所述水位告警信息补充用于产生热蒸汽的液态水。针对现有技术，本专利技术具备如下优点：本专利技术的技术方案在水源地与受水区之间，按照路线长度合理设置输水节点的数量与位置，通过利用地热发电供给高扬程水泵空中输水的方式将水资源从水资源丰富的水源区调至水资源匮乏的受水区，本专利技术的技术方案无需隧洞、渡槽等工程、可以合理避开地质灾害频发的地区、利用可再生能源供能、土地占用小、且可以合理选择水源地避免出现水源地水资源也不充足或水源为咸水需要进行二次处理的情况。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的一种输水路线示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种空中输水系统结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种连续式空中输水系统输水节点结构示意图；图4是本专利技术实施例中地层深度与地壳温度关系示意图；图5是本专利技术实施例中地热采集装置结构示意图；图6是本专利技术实施例中蒸汽发生器结构示意图；图7是本专利技术实施例中脉冲式空中输水系统输水节点结构示意图；图8是本专利技术实施例中连续式空中输水系统高扬程水泵工作电压示意图；图9是本专利技术实施例中海拔高度与大气温度关系示意图；图10是本专利技术实施例中高扬程水泵直径、流速与扬程的关系示意图；图11是本专利技术实施例中脉冲式空中输水系统高扬程水泵工作电压示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。参照图1，示出了本专利技术实施例提供的一种输水路线示意图，如图1所示，其中水源地为雅鲁藏布江，受水区为新疆，在水源地与受水区间本专利技术实施例提供了三种路线规划，路线一：从雅鲁藏布江大拐弯排龙乡扎曲村取水(海拔2600m，95°.05"E,29°.45"N)，一路往东偏北方向输水至青海湖，然后折向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空中输水系统，其特征在于，所述系统包括多个输水节点，所述输水节点包括：蓄水池，用于从水源地或上一个输水节点接收传输过来的水资源，并向水库提供待传输至下一个输水节点的水资源；水库，用于从所述蓄水池中获取待传输的水资源；发电子系统，用于采集地热能，并将所述地热能转化为电能输送给输水子系统；输水子系统，用于利用所述电能将所述水库中待传输的水资源通过高扬程水泵空中传输至下一个中继站的蓄水池。

【技术特征摘要】
1.一种空中输水系统，其特征在于，所述系统包括多个输水节点，所述输水节点包括：蓄水池，用于从水源地或上一个输水节点接收传输过来的水资源，并向水库提供待传输至下一个输水节点的水资源；水库，用于从所述蓄水池中获取待传输的水资源；发电子系统，用于采集地热能，并将所述地热能转化为电能输送给输水子系统；输水子系统，用于利用所述电能将所述水库中待传输的水资源通过高扬程水泵空中传输至下一个中继站的蓄水池。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个输水节点具体数量根据水源地与受水区间的输水路线的总长度以及输水节点间的预设距离计算。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述发电子系统包括：回灌井，用于收集水汽分离塔及蒸汽涡轮机中生成的液态水，并将所述液态水送入蒸汽发生器中；蒸汽发生器，用于利用采集到的地热能将所述液态水加热为蒸汽；产气井，用于将所述蒸汽从蒸汽发生器运输至水汽分离塔；水汽分离塔，用于将所述蒸汽中的液态水与热蒸汽分离，将所述液态水送入所述回灌井中，将所述热蒸汽送入蒸汽罐中；蒸汽罐，用于收集储存热蒸汽，并将所述热蒸汽送入蒸汽涡轮机中；蒸汽涡轮机，用于通过所述热蒸汽带动蒸汽涡轮机叶片转动，将所述地热能转化为机械能；所述热蒸汽在推动蒸汽涡轮机叶片转动后，冷凝为液态水流回灌井中；发电机，用于通过转动的蒸汽涡轮机叶片带动发电机转子转动，将所述机械能转化为电能，向所述高扬程水泵供电。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述蒸汽发生器包括：地热采集装置，用于通过地热采集棒吸收地热能，再通过热传导管将所述地热能传输至蒸汽发生装置；蒸汽发生装置，用于利用所述热传导管传输的所述地热能，将所述回灌井输送至储水室中的液态水加热为热蒸汽；所述蒸汽发生装置，还包括：水位传感器，用于监测蒸汽发生装置中储水室中的水位，在水位低于预设水位时向补给井反馈水位告警信息。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述输水子系统包括：连续输水装置，用于利用所述发电模块提供的电能，根据预设的流速以及出水倾角以连续输水的方式向下一个输水节点的蓄水池传输水资源；所述连续输水装置包括：地热采集装置，用于、通过地热采集棒采集地热能，再通过热传导管将所述地热能传输至热交换器；热交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：任长江，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：江西,36