[发明专利]一种可变断面面积排水管及制作安装方法

说明书

本发明涉及一种可变断面面积排水管，涉及排水管制造和施工领域，特别涉及一种可以变化断面面积的排水管材构造及制作安装方法。管材内设置半圆形气囊，将圆形管道分为上下两部分，下部分水道为过水断面，向上部分气囊充气或者抽气，气囊体积发生变化，可改变下部分过水断面面积，对气囊充气横膜向下膨胀，水道的断面面积压缩，对气囊抽气横膜向上膨胀，水道的断面面积增大。管材上设置有超声波传感器件，采用该管材的排水管道结合流速检测装置，控制气泵控制气囊调整过水断面，可实现排水管道随流量调整过水断面。克服了现有技术排水管道固定管径，断面面积不变，流量小时管内流速很低，容易造成管内淤积的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种可变断面面积排水管，涉及排水管制造和施工领域，特别涉及一种可以变化断面面积的排水管材构造及制作安装方法。

背景技术

排水管道属于重力流，管道设置一定的坡度，管道内的水形成水力坡降，驱使水流动。为减少排水管道淤积，设计规范规定了最小坡度和最小流速，由于排水管道的排水量非恒定的，管道设计是按照用水高峰时流量进行设计，污水管道按照非满流设计，一般设计充满度为0.55~0.75，在用水量低峰时，在此状态下，流量小，充满度也较小，湿周也较小，按照规范规定的最小坡度设计，一般管道内的水流速能够满足规范的最小流速。如：管径500mm的污水管，按照规范设计充满度0.70，规范规定最小流速为 0.6 m/s。如果采用塑料管材，粗糙数0.01，水力坡降i=0.003，设计流量为225.087L/s，流速为1.533m/s，流速大于最小流速。当用水低峰时，流量较小，仅为设计流量的30～40%，按照设计流量的30%计算，流量为67.526L/s，管道内充满度约为0.34，流速为1.137 m/s，也大于规范最小流速。流速是水流有效断面面积流过流量，当流量小时，管内充满度减小，过水断面减小，尤其是排水管道多采用圆管，充满度小时，过水断面减小的更多，因此，流量小时仍然维持在较高的流速。但有一些特殊的排水管道，无论流量多大，均处于满流状态，如倒虹管、污水处理厂的自流工艺管道。以前述的管径500mm的污水管为例，污水管跨越河流等障碍物时，需采用倒虹管从河道下面穿过，在河道的两岸设置检查井，两井之间按下凹的折线方式从河道下通过，倒虹管内的水始终处于满流状态，依靠两岸的检查井高差使倒虹管内的水流动。当上游管道为设计充满度时，流量225.087L/s，倒虹管的流速为1.146m/s，而在用水低峰时，按照设计流量的30%计算为67.526L/s，倒虹管处于满流状态的流速为0.33m/s，低于排水规范规定的最小设计流速，仅为排水规范规定的最小设计流速的一半，而且污水管道低峰用水时段时间较长，污水中携带的杂物在倒虹管内沉积，用水高峰时段时达到了倒虹管的设计流速，沉积物也很难被全部带走，沉积物不断地沉淀固结。

污水处理厂的自流工艺管可以经常常用高压水冲洗，避免管道淤积，而倒虹管不可能经常冲洗，且冲洗困难。倒虹管在运行过程中，污水中的杂物逐渐沉积于倒虹管内，容易造成管道淤积堵塞，管道内沉积物的累积，不仅会减小排水管道的断面，而且还会增大水流阻力，从而影响管道的过流能力，当沉积物累积达到一定程度时甚至会造成堵塞，影响整个排水系统的功能。由于倒虹管的清淤比一般管道困难得多，因此，应该采取各种措施来防止倒虹管内污泥的淤积。在设计时，倒虹管采用两根直径较小的管道双管并列，设置溢流堰，当流量较小时，从一个倒虹管流过，较小的管径断面小，可以保证较大的流速，当流量大时，水漫过溢流堰，进入第二根倒虹管，但刚漫过溢流堰还未达到最大流量时，第二根倒虹管仍然处于流速较小的状态。规范建议在倒虹管增加定期冲洗措施，如在进水井设置可利用河水冲洗的设施。

即使倒虹管设计上采取一些措施，只能减轻倒虹管的淤积，倒虹管内不可避免的还会淤积，尤其是平行管与上行管的衔接处，更容易淤积。污水管道的淤积是日积月累形成的，淤积物在自身重力的固结下，如果不经常性的清淤，倒虹管很容易造成堵塞。现实中很多实例，倒虹管的进水井污水溢流时，才进行疏通清淤，即时采用疏通车的高压水枪对倒虹管内进行清理，由于固结的淤积物沉积时间较长，高压水枪也不易清理到所以部位，只是疏通了满足使用功能。有些城市的排水倒虹管长期不清淤，造成倒虹管无法疏通报废的实例也存在。