一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统技术方案

本发明专利技术提供了一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统，包括膜下集水集气系统、库内坝脚水气分离系统和坝址排水排气系统，所述的膜下集水集气系统从库内中心向外侧倾斜设置，膜下集水集气系统包括交错分布的集水通道和集气通道；所述的库内坝脚水气分离系统包括沿着坝内脚线设置的蓄气通道和蓄水通道，蓄气通道与集气通道连接，蓄水通道和集水通道连接。本发明专利技术结构设计合理，优化了膜下排水排气的方案，使得膜下的气/水通过“集、蓄、排”系统实现分离式排出，解决了平原水库膜下排气砂沟积水影响孔隙气体外排、逆止阀失效无法排气和逆止阀破坏土工膜水平防渗层完整性等诸多难题。

A comprehensive system of water and gas separation under the membrane of horizontal impervious layer in plain reservoir

【技术实现步骤摘要】
一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统
本专利技术属于水气排出系统
，具体地说是一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统。
技术介绍
在建设平原水库时，当库区没有不透水地层或因不透水层深而难以完全垂直截渗时，往往采用整个库底进行水平防渗的方案，即库盘防渗方案；库盘防渗材料常采用土工膜或复合土工膜。而当库盘面积较大、地下水位埋深适中时，由于库区地下水位升高、土工膜缺陷渗漏等原因，使得膜下非饱和土体中的气体集聚、上升，在膜下形成有压气体而使土工膜产生鼓胀变形，压力过大甚至会出现气爆等破坏，进一步加剧渗漏，影响水库防渗安全。目前，一般是通过在膜下布置排气砂沟和逆止阀来排出膜下孔隙气体，以防治气胀问题。现场观测和试验研究表明：一方面渗漏水进入膜下砂层后，原设有的排气砂沟不仅是排气通道，还是地下水聚集的场所，渗漏水侵占排气砂沟，产生水阻，渗漏水体封闭气体空间使之难以排出。另一方面水下易产生泥沙颗粒堵塞和生物堵塞，降低了逆止阀使用寿命，并可能导致逆止阀失效；另外逆止阀维修困难，还破坏了水库水平防渗层的完整性等。另外，通过我们多年的研究发现，平原水库水平防渗层膜下孔隙气体聚集鼓胀的现象较为复杂，不单纯仅是孔隙气体的问题，也存在孔隙气、孔隙水混合体，以往仅从排气的角度解决平原水库水平防渗层膜下气胀的问题是不全面的。为此，提出了平原水库水平防渗层膜下水、气统筹处理的科学方案，并研发了平原水库水平防渗膜下水气分离式外排综合系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统，用以解决膜下水气通路不顺畅的问题，达到有效排出膜下水气、减小膜下气压和保证防渗系统稳定运行的有益效果。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统，包括膜下集水集气系统、库内坝脚水气分离系统和坝址排水排气系统，所述的膜下集水集气系统从库内中心向外侧倾斜设置，膜下集水集气系统包括交错分布的集水通道和集气通道；所述的库内坝脚水气分离系统包括沿着坝内脚线设置的蓄气通道和蓄水通道，蓄气通道与集气通道连接，蓄水通道和集水通道连接；所述的坝址排水排气系统包括沿库内坝坡坡脚至坡顶倾斜设置的排气通道和从库内坝基由坝内坡坡脚伸向坝外坡坡脚的排水通道，排气通道与蓄气通道连接，排水通道与蓄水通道连接。进一步的，所述的膜下集水集气系统包括盲沟、集水通道、土工布和砂层,盲沟内设有收集液体的集水通道，盲沟和集水通道均从库中心向四周围坝方向倾斜设置；盲沟内设有土工布，土工布与集水通道之间通过回填粗砂设置砂层。进一步的，所述的集水通道包括不透气的集水管和塑料排水带,盲沟内下部设有集水管，集水管外侧与倾斜设置的塑料排水带一端密封连接，塑料排水带另一端置于周边土体内，土工布与集水管外侧之间通过回填粗砂设置砂层。进一步的，所述的集水通道外侧设有一层土工布，该处土工布与集水通道外侧的土工布之间通过回填粗砂设置砂层。进一步的，可替换方案的，所述的集水通道为软式透水管，盲沟内下部设有软式透水管，软式透水管外周包裹有作为滤膜使用的土工布。进一步的，可替换方案的，所述的集水通道为对称式葫芦型的集水管，集水管上设有通孔且其外侧包裹有土工布。进一步的，可替换方案的，所述的集水通道为能够透水透气的矩形塑料排水沟,盲沟内设有竖立矩形状的矩形塑料排水沟，矩形塑料排水沟外侧设有土工布。进一步的，所述的库内坝脚水气分离系统设置沿坝内脚线布置水气分离箱和蓄水管，蓄水通道为管道直径大于集水通道管道直径的蓄水管，所述的水气分离箱两侧连接蓄水管，蓄气通道一侧通过透气网格与前端集气通道连接，其另一侧与后端排气通道连接，蓄水通道一侧与前端集水通道连接，其另一侧与后端排水通道连接。进一步的，所述的排水通道包括排水管、截渗沟、竖井、抽水泵、阀门井和球阀，排水管设置在坝体底部，排水管均倾斜设置，排水管与蓄水通道连接；所述的通向坝后的排水管一端设置截渗沟，截渗沟下方的竖井内设置抽水泵，排水管出口位于截渗沟内正常水位之上，排水管靠近出口处设置阀门井，阀门井内设有球阀。本专利技术的优点是：本专利技术结构设计合理，优化了膜下排水排气的方案，使得膜下的气/水通过“集、蓄、排”系统实现排出，解决了平原水库膜下排气砂沟积水影响孔隙气体外排、逆止阀失效无法排气和逆止阀破坏土工膜水平防渗层完整性等诸多难题，减小膜下气压，保证防渗系统的稳定运行；膜下集水集气系统由库内中心向外侧倾斜设置，通过倾斜设置的方式，使水流在重力作用下自由流动，库内坝脚水气分离系统根据气/水密度不同，实现气在上水在下的蓄积和分离功能，水/气分别通过不同的管道排出，提高排出的顺畅性，避免气体受水阻影响，且排水时利用气压、水流自重及虹吸原理，多种因素作用下自动实现水流的基本排出，使用更加有效和方便。本专利技术的集水通道采用倾斜设置的毛细排水带进行集水，将土体中的水通过毛细作用导入集水管中，其自身的结构设计能够防止土体中的颗粒进入，避免淤堵现象；利用毛细力、虹吸力、重力、表面张力等四种作用力，模拟大自然生态机制进行使用，具有防堵塞、低成本、易施工的特点。本专利技术通过设置矩形塑料排水沟或者对称式葫芦形的集水管，砂层与集水通道内上侧均能够实现集气，增加了集气通道的面积；设置了透气网格，在不影响气体/液体流通的前提下，防止粗砂进入水气分离箱内。本专利技术设置了抽水泵，在排水压力较大时实现机械抽排的功能，持续进行排水工作；还设置了球阀，正常排水时球阀处于开启状态，特殊时期可关闭阀门，即在截渗沟、竖井处水位高时，防止水流倒灌，提高使用的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构示意图一；图2为本专利技术的结构示意图二；图3为沿图2中A-A线剖视图的放大图；图4为水气分离箱的结构示意图；图5为沿图4中C-C线的剖视图一的放大图；图6为沿图4中C-C线的剖视图二的放大图；图7为水气分离箱的俯视图；图8为实施例一中膜下集水集气系统的结构示意图；图9为实施例二中膜下集水集气系统的结构示意图；图10为实施例三中膜下集水集气系统的结构示意图；图11为实施例四中膜下集水集气系统的结构示意图；图12为塑料排水带的剖视图。图中，1.膜下集水集气系统；11.集水通道；12.集气通道；2.库内坝脚水气分离系统；21.蓄气通道；22.蓄水通道；3.坝址排水排气系统；31.排气通道；32.排水通道；41.盲沟；42.土工布；43.砂层；5.集水管；6.塑料排水带；71.水气分离箱；72.蓄水管；73.透气网格；81.排水管；82.截渗沟；83.竖井；84.抽水泵；85.阀门井；86.球阀；9.矩形塑料排水盲沟；10.防浪墙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统，包括膜下集水集气系统、库内坝脚水气分离系统和坝址排水排气系统，其特征在于:所述的膜下集水集气系统从库内中心向外侧倾斜设置，膜下集水集气系统包括交错分布的集水通道和集气通道；所述的库内坝脚水气分离系统包括沿着坝内脚线设置的蓄气通道和蓄水通道，蓄气通道与集气通道连接，蓄水通道和集水通道连接；所述的坝址排水排气系统包括沿库内坝坡坡脚至坡顶倾斜设置的排气通道和从库内坝基由坝内坡坡脚伸向坝外坡坡脚的排水通道，排气通道与蓄气通道连接，排水通道与蓄水通道连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统，包括膜下集水集气系统、库内坝脚水气分离系统和坝址排水排气系统，其特征在于:所述的膜下集水集气系统从库内中心向外侧倾斜设置，膜下集水集气系统包括交错分布的集水通道和集气通道；所述的库内坝脚水气分离系统包括沿着坝内脚线设置的蓄气通道和蓄水通道，蓄气通道与集气通道连接，蓄水通道和集水通道连接；所述的坝址排水排气系统包括沿库内坝坡坡脚至坡顶倾斜设置的排气通道和从库内坝基由坝内坡坡脚伸向坝外坡坡脚的排水通道，排气通道与蓄气通道连接，排水通道与蓄水通道连接。


2.根据权利要求1所述的一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统，其特征在于：所述的膜下集水集气系统包括盲沟、集水通道、土工布和砂层,盲沟内设有收集液体的集水通道，盲沟和集水通道均从库中心向四周围坝方向倾斜设置；盲沟周围包裹土工布，土工布与集水通道之间通过回填粗砂设置砂层。


3.根据权利要求2所述的一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统，其特征在于：所述的集水通道包括不透气的集水管和塑料排水带,盲沟内下部设有集水管，集水管外侧与倾斜设置的塑料排水带一端密封连接，塑料排水带另一端置于周边土体内，土工布与集水管外侧之间通过回填粗砂设置砂层。


4.根据权利要求2所述的一种平原水库水平防渗层膜下水气分离式外排综合系统，其特征在于：所述的集水通道外侧设有一层土工布，该处土工布与集水通道外侧的土工布之间通过回填粗砂设置砂层。


5.根据权利要求4所述的一种平原...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旺林，薛霞，于海瑞，普永柽，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37