[科普中國]-虹吸進水管

虹吸式進水管是指利用虹吸作用將河床式取水頭部進水導入集水井的管道。由于虹吸高度最大可達7m，故可以大大減少管道埋深，減少敷設管道的土石方量?？s短工期，節(jié)約投資。適用于河漫灘較寬、河岸為堅硬巖石、埋設流進水管開挖大量土石方而不經(jīng)濟或管道需穿越防洪堤的情況。虹吸管在低水位啟動時先要抽真空，啟動較慢，運行管理不便。虹吸管必需保證不漏氣，對管材及施工質(zhì)量安求高，與自流進水管相比可靠性較差。應設置至少兩條虹吸管，當一條虹吸管停止工作時，其余管道的通過流量應滿足事故用水量的要求。

簡介水位是水文要素中的重要內(nèi)容之一，為了觀測、記錄其過程，人們采用水位臺自記。自記水位臺的形式有多種，最常見的是直立式水位臺。而直立式水位臺效果的好壞，主要取決于進水管的連通與克服泥沙對其影響的性能。虹吸式進水管兼顧了這兩方面的優(yōu)點，它既有很好的連通性，又能將一定范圍粒徑的泥沙排在進水管外，減少了泥沙對進水管和自記井的影響。但是，在虹吸管倒U型的頂端，由于負壓大，容易產(chǎn)生汽化水或從水中分離出空氣，當這些氣體達到一定量（虹吸管倒U型頂端的過水截面積太?。r，就會嚴重影響虹吸管的連通性能，甚至使其完全失去作用。我們在實際工作中反復實驗，研制出一種自記水位臺虹吸式進水管直接灌水、負壓保證與補償和工作狀態(tài)監(jiān)視裝置，不僅圓滿地解決了這些問題，而且免去了當虹吸管內(nèi)需要灌水時，測驗人員須下水堵住虹吸管下端兩個口門的麻煩，并且還能監(jiān)視虹吸管的工作狀態(tài)。該裝置現(xiàn)已在生產(chǎn)中長期應用，效果良好1。

工作原理一般自記水位臺虹吸式進水管的布設均采用倒U型無縫鋼管，且在倒U型管頂端安裝一灌水與排氣孔，（如圖1中的K1）。

為了能直接往虹吸管內(nèi)灌水，保證倒U型管頂端的負壓，排除管內(nèi)氣體，在K1處增設了一套虹吸式進水管直接灌水、負壓保證與補償和工作狀態(tài)監(jiān)視裝置（以下簡稱補償裝置）。即在K1上連通一個密封鋼瓶，在鋼瓶的上端安裝另一開關K2。

虹吸管直接灌水的步驟給虹吸管中直接灌水的步驟為：

（1）關閉K1，開啟K2，從K2處將水注滿鋼瓶；

（2）關閉K2，開啟K1，這時水就會流入虹吸管，部分水體將流出管外，使鋼瓶和虹吸管中產(chǎn)生一定的負壓，虹吸管內(nèi)的水面將上升一定的高度；

（3）重復步驟（1）和（2），直至水面上升到倒U型管頂端的K1以上、鋼瓶內(nèi)再注滿水為止；

（4）關閉K2， 開啟K1， 使虹吸管投入正常運行（如圖2所示）。如果水體內(nèi)有小氣泡或者虹吸管內(nèi)真空度太高（水位太低），致使水中的氣體溢出到虹吸管內(nèi)，本裝置（根據(jù)密封裝置內(nèi)的壓力與外界大氣壓平衡的原理）將使溢出的氣體進入虹吸管上部的密封鋼瓶內(nèi)，避免溢出氣體對虹吸管倒U型頂端過水截面積的影響2。

總結自記水位臺虹吸式進水管直接灌水、負壓保證與補償和工作狀態(tài)監(jiān)視裝置，解決了自記水位臺虹吸式進水管在正常虹吸范圍（虹吸管倒U型的頂端至自由水面的距離小于7.0m）內(nèi)經(jīng)常導通不良的現(xiàn)象與虹吸管灌水和排氣難的問題，而且還能通過真空表讀數(shù)監(jiān)視虹吸管的工作狀態(tài)。該裝置加工、安裝方便，操作簡單，可推廣使用3。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學