[发明专利]一种用于超长重力流输水系统的溢流式调压塔及调压方法

说明书

本发明提供了一种适用于超长重力流输水系统的溢流式调压塔，包括引流竖管、连接横管、顶部连接槽、溢流堰、排水竖管；引流竖管包括进流竖管和出流竖管，进、出流竖管底部分别连接上、下游输水管道；连接横管将进、出流竖管的中上部连通，用于水位较低的稳态工况过流；顶部连接槽内设有溢流堰，被其分为引流区和溢流区，引流区将进、出流竖管的顶部连通，用于水位较高的稳态工况过流，溢流堰用于控制最大水压，溢流区设排水竖管，用于将外溢水排出。本发明在过渡过程中，通过溢流堰防止升压水位造成爆管，通过连接横管阻断降压水锤的传播；溢流以控制最大水锤压强，分隔系统以控制事故影响范围；既可增强系统安全性，又可大幅降低管线工程造价。

技术领域

本发明属于水利工程输水技术领域，涉及一种输水安全附件，具体涉及一种用于超长重力流输水系统的溢流式调压塔及调压方法。

背景技术

超长距离重力流输水系统，即输水管路长度达到上百公里且通过水的重力势能来输水的管路系统，其驱动水头是进出口水位差，能量主要被沿程阻力消耗。在过渡过程中，如输水系统紧急关闭时，系统中水锤压强迅速上升并快速传播，若最大压强超过系统的承压极限，则可能发生爆管；为了防止爆管，系统管线承压标准必须按远高于稳态运行压强的瞬态压强确定。无论是由于水锤爆管还是其他原因(如地震、人为破坏)爆管，系统内水压力会突然急剧降低，产生的降压水锤会在整个输水系统中快速传播，可能导致大范围的连锁性破坏。为控制输水系统过渡过程最大压强和最小压强，不少平压措施被提出，如泄压阀、气罐、调压室、空气阀等。这些平压措施各有针对的问题和适用条件，其中调压室被认为是最可靠的方式。根据工作原理，调压室可分为简单式、阻抗式、溢流式、差动式、水室式等，在水电站和输水系统中被广泛使用。另外，位于地表的调压室可称为调压塔，位于地下的可称为调压井。

在长距离重力流输水系统中，可采用溢流式调压塔，其顶部设置有溢流堰，在水锤压强上升的过渡过程中，水位升高至溢流堰顶后开始溢流，限制水位的进一步升高，从而限制系统中的最大水锤压强。

然而，常规的溢流式调压塔虽然能控制最大水锤压强，但在系统某处发生爆管事故时，并不能控制事故影响范围，因为降压水锤能通过其底部传播至系统其它部位。

因此，需要一种新的适用于超长重力流输水系统的溢流式调压塔，在输水系统紧急关闭时限制最大水锤压强，在爆管事故中能隔断系统，防止事故蔓延。这种溢流式调压塔要能保证系统造价的经济性、正常运行的稳定性、过渡过程的安全性。

发明内容

本发明针对超长重力流输水系统，提供一种新型溢流式调压塔，它不仅能在过渡过程中外溢水流以控制线路最大水锤压强，而且能分割系统以控制爆管事故影响范围；既可增强系统安全性，又可大幅降低管线工程造价。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于超长重力流输水系统的溢流式调压塔，其特征在于：包括引流竖管和顶部连接槽，至少两个引流竖管安装在顶部连接槽底部，多个引流竖管中包括至少一个进流竖管和至少一个出流竖管，所述进流竖管底部与上游输水管道相连，所述出流竖管底部与下游输水管道相连，所述进流竖管和出流竖管的中上部之间通过连接横管相连通，顶部连接槽将进流竖管和出流竖管顶部连通，顶部连接槽上还设有溢流结构。

进一步地，所述溢流结构包括溢流堰、下游排水管道和排水竖管，所述溢流堰安装在顶部连接槽内将其内部分为溢流区和引流区两部分，所述引流竖管安装在顶部连接槽内的引流区，所述排水竖管顶部安装在顶部连接槽内的溢流区，排水竖管底部与下游排水管道相连。

进一步地，所述溢流堰顶部高程低于顶部连接槽的顶部高程。

进一步地，所述引流竖管为两个，一个是进流竖管，一个是出流竖管。

进一步地，所述出流竖管底部和排水竖管底部均设有用于形成水垫进行消能的加长管。

进一步地，所述加长管的长度约等于其顶部相应管道的直径。