專利名稱：輸水工程中的分段保水自動控制輸水方法
技術領域：
本發明所屬領域為水利及市政工程技術領域，具體地說是適用于山區長距離輸水工程中 的分段保水自動控制輸水方法。
背景技術：
對于遠距離城市引水供水工程，除了有保證長期安全可靠地供水的基本要求外，還應滿 足城市供水的快速啟動、靈活調節等特殊要求，即事故或檢修停水后應能迅速再供水，避免 因長距離輸水管道再次充水的時間過長而給市民生活和生產帶來不利影響。
為節省工程投資，引水供水工程輸水線路采用單線設計時，在只有一條輸水線的情況下， 如何保證長距離引水管線建成后能長期安全可靠地供水成為了整個引水工程系統中的關鍵， 其中輸水方法及水力設計在此顯得尤為重要。
為縮短輸水距離，便于輸水管理，少占耕地林地，保護自然環境及降低工程造價，輸水 建筑物以隧洞為主，再配以倒虹吸和溝埋管作為過溝連接建筑物。輸水隧洞沿線地質情況復 雜，地質條件較差，為保證隧洞的安全運行并降低工程造價，輸水隧洞應在低承壓狀態下輸 水。同時，為縮短工期降低工程投資，部分長隧洞采用了掘進機開挖配預制鋼筋混凝土管片 襯砌的施工方法(TBM)，而拼裝的管片結構本身不能承擔內水壓荷載，內壓荷載通過管片 的變形外傳給圍巖承擔。經研究在HD (水頭X內徑)《110m2、圍巖上覆厚度^20m時，圍 巖能夠承擔此內壓，因此，在進行輸水工藝設計時需對隧洞承壓加以限制。根據隧洞結構計 算，參考其他工程，為做到既經濟又安全，宜將輸水隧洞的內水壓力控制在0.37MPa以內。
在常規的無壓輸水工藝設計中存在著事故或檢修停水時需要放空整個輸水道，再供水時 又需要一次充水過程，對于長輸水道而言這將不能滿足城市供水的快速、靈活等要求，而全 有壓輸水工藝存在隧洞內壓過高，運行不安全的隱患，對這些技術難題的研究和突破是保證 整個輸水線路安全運行的關鍵，也是降低施工難度、工程投資和加快施工進度的必要條件。

發明內容
本發明的目的是提供一種在引水供水工程中能滿足輸水能力要求，既降低了隧洞內壓， 又達到了輸水道保水的目的分段保水自動控制輸水方法。
本發明通過對多種輸水工藝及其水力學的研究，在行業內首次創新地應用分段保水自動控壓輸水工藝，即在線路中分段設置結合井，分段長度以內水壓力控制在0.2MPa 0.3MPa 及地形等條件確定。結合井為混凝土豎井結構，平面尺寸稍大于隧洞內徑，在不同高度上連 接上下游隧洞，在下游隧洞進口處設擋水堰及陡坡段，在豎井側面高于擋水堰適當高度處設 事故泄水口。其作用如下在輸水線路停止運行時，結合井內擋水堰可保留結合井間輸水道 內約95%的水體，低流量運行時水流翻堰后利用斜段水體消除多余水頭(能量)，正常運行 時該水頭較小；如結合井下游輸水道發生堵塞事故時，部分水體通過結合井事故泄水道泄放， 從而降低了隧洞的事故壓力并將事故影響范圍限制在結合井間的段內。
本發明成功地解決了長距離有壓輸水工藝會造成隧洞壓力過高而帶來的結構和滲漏等難 題，該工藝在滿足輸水能力要求的基礎上，既降低了隧洞內壓，又達到了輸水道保水的目的， 隧洞內壓由0.6MPa降為0.2MPa，從而實現了對整個引水線路進行控壓設計的要求，隧洞每 延米節約投資5.5%，特別是基本上解決了高壓隧洞難以避免的滲漏問題。為工程的安全可靠 性及運行操作的靈活性提供了保證。


圖1為本發明的分段保水自動控壓輸水方法中的結合井的結構示意圖。 圖2為本發明的分段保水自動控壓輸水方法中結合井的布置示意圖。 圖中，l一上隧洞，2 —下隧洞，3—擋水堰，4一進水池，5—輸水管系，6—水廠水庫。
具體實施例方式
如圖2所示，分段保水自動控壓輸水方法是在線路中分段設置結合井，分段長度以內水 壓力控制在0.2 0.3MPa及地形等條件(若遇山溝等情況)確定。輸水工程主要包括的建筑 物有隧洞、結合井、輸水管道等。運行方式采用首端閘(閥)控制，操作非常簡單。結合井 為混凝土豎井結構，平面尺寸稍大于隧洞內徑，在不同高度上連接上下游隧洞1、 2，在下游 隧洞進口處設擋水堰3，在豎井側面高于擋水堰適當高度處設事故泄水口，如圖1所示。為 達到保水的目的，且不使隧洞壓力過高，隧洞的布置原則為隧洞洞頂最高點高程低于堰頂 高程0.5m，使隧洞最終壓力控制在0.2MPa 0. 3Mpa為宜。
昆明掌鳩河引水供水工程中采用本發明的方法，現已投入運行近一年，達到了預期的效 果。其中輸水工程線路全長約97.3km，包括隧洞16座，總長約86km，溝埋管12座，總長 約2.3km;倒虹吸4座，總長約8.0km。工程建成后，具有每天向昆明市供應60X 104m3水的 供水能力。最小可利用水頭為96.87m，最大可利用水頭為121.87m;設計輸水流量為8m3/s， 最大輸水流量為10m3/s。
權利要求
1、一種輸水工程中的分段保水自動控制輸水方法，其特征在于在遠距離輸水工程線路中分段設置結合井，結合井設置間距以其間隧洞內水壓力在0.2～0.3Mpa。
2、 根據權利要求l所述的輸水工程中的分段保水自動控制輸水方法，其特征在于結合井 為混凝土豎井結構，在不同高度上連接上下游隧洞，在下游隧洞進口處設擋水堰，在豎井側 面高于擋水堰適當高度處設事故泄水口。
3、 根據權利要求1或2所述的輸水工程中的分段保水自動控制輸水方法，其特征在于隧 洞洞頂最高點高程低于堰頂高程0.5m，使隧洞最終壓力控制在0.2MPa以內。
全文摘要
本發明是一種輸水工程中的分段保水自動控制輸水方法。其特征在于在遠距離輸水工程線路中分段設置結合井，結合井設置間距以其間隧洞內水壓力在0.2～0.3MPa為宜。結合井為混凝土豎井結構，在不同高度上連接上下游隧洞，在下游隧洞進口處設擋水堰，在豎井側面高于擋水堰適當高度處設事故泄水口。本發明解決了長距離有壓輸水會造成隧洞壓力過高而帶來的結構和滲漏等難題，該方法在滿足輸水能力要求的基礎上，既降低了隧洞內壓，又達到了輸水道保水的目的，從而實現了對整個引水線路進行控壓設計的要求，特別是基本上解決了高壓隧洞難以避免的滲漏問題。為工程的安全可靠性及運行操作的靈活性提供了保證。
文檔編號E03B1/02GK101487279SQ20091009411
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月19日 優先權日2009年2月19日
發明者云 凌, 云 李, 馬國萍, 黃光明 申請人:中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院