[发明专利]一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置

说明书

本发明涉及岩土工程领域，尤其涉及一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置。包括排水管，排水管包括管径不同的三段，分别为两端的上水段、下水段和中间的连接段；排水管下水段的端口与真空泵或注水设备相连。本发明该装置既有效改善了高扬程粗管径虹吸排水的空气积累严重问题，又显著提升了细管径虹吸排水效率。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，尤其涉及一种适用于边坡变形破坏受地下水作用影响的排水处置装置。

背景技术

边坡的变形破坏往往与地表和地下水的活动有关，其中不少边坡失稳是由地下水的升高直接引发的。边坡排水可以提高滑带土的抗剪强度，减小滑坡推力，从而提高边坡的稳定性。

当前边坡的主要排水措施有：地下排水洞、水平排水孔、集水井抽水、地表排水沟和排水盲沟等，其中地下排水洞费用高、施工工艺复杂，水平排水孔易堵塞、排水效果差，集水井抽水需要动力和经常性管理，地表排水沟和排水盲沟只能排浅表部水、对提高边坡稳定性效果差。

虹吸是一种利用液面高度差的作用力推动液体流动的物理现象，虹吸流动过程和流速由液面变化自动控制，非常适合坡体排水的需要，已经在边坡排水中得到推广应用。在一个标准大气压条件下，自然虹吸能达到的极限扬程为10.3m；随着海拔增大，气压降低，自然虹吸能达到的极限扬程逐渐降低；如海拔3000m处自然虹吸的极限扬程仅为6.97m。边坡地下水一般埋深较大，需要采用高扬程虹吸。此外，旱季长期无水，虹吸管会经历很长的停流期。针对高扬程间歇性虹吸排水管气泡累积问题，已有研究者提出采用小管径(小于5mm)的解决方案。该方案的弊端是虹吸排水效率较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的小管径虹吸排水系统排水效率较低的缺陷，发明一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置，该装置一方面可以提高虹吸管的排水效率，同时还能减小虹吸管中的气泡累积。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

提供一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置，包括排水管，排水管包括管径不同的三段，分别为两端的上水段、下水段和中间的连接段；排水管下水段的端口与真空泵或注水设备相连。

作为一种改进，排水管的上水段内径为6.5mm。

作为一种改进，排水管的下水段内径为4mm。

作为一种改进，排水管的连接段长度为0.5m。

虹吸排水系统为扬程高于5m以上(接近海平面地区)的高扬程排水系统，在排出坡体内地下水的过程中，当地下水位下降到一定范围时，虹吸作用将暂时停止，地下水位再次升高时，虹吸作用会自行恢复，实时控制坡体地下水位上升，保证地下水位位于安全水位线以下。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：应用本发明的变管径的高扬程边坡虹吸排水系统，充分利用高扬程排水的优点，解决边坡深部排水问题。一方面，与传统细管径的虹吸排水系统相比较，本发明提出的变管径虹吸排水系统可以显著提高排水效率，既可以迅速降低水位，又可以减少布置排水管数量，节约成本；与传统粗管径的虹吸排水系统相比较，本发明提出的变管径虹吸排水系统可以显著减小虹吸管中的累积气泡，增强了系统长期免维护的稳定性(非雨季，地下水位较低，虹吸管暂停；进入雨季后，地下水位升高，虹吸管需要自动启动；传统的粗管径虹吸系统，因气泡累积原因，很难长期维持稳定自动启动)。总之，该装置既有效改善了高扬程粗管径虹吸排水的空气积累严重问题，又显著提升了细管径虹吸排水效率。

附图说明

图1为变管径高扬程虹吸装置简易示意图；

图2为在不同的高扬程下三类管径流量曲线图；

图3为本发明的变管径高扬程虹吸排水装置的实施工作示意图。