[科普中國]-虹吸進(jìn)水管

虹吸式進(jìn)水管是指利用虹吸作用將河床式取水頭部進(jìn)水導(dǎo)入集水井的管道。由于虹吸高度最大可達(dá)7m，故可以大大減少管道埋深，減少敷設(shè)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(jiān)硬巖石、埋設(shè)流進(jìn)水管開挖大量土石方而不經(jīng)濟(jì)或管道需穿越防洪堤的情況。虹吸管在低水位啟動(dòng)時(shí)先要抽真空，啟動(dòng)較慢，運(yùn)行管理不便。虹吸管必需保證不漏氣，對(duì)管材及施工質(zhì)量安求高，與自流進(jìn)水管相比可靠性較差。應(yīng)設(shè)置至少兩條虹吸管，當(dāng)一條虹吸管停止工作時(shí)，其余管道的通過流量應(yīng)滿足事故用水量的要求。

簡(jiǎn)介水位是水文要素中的重要內(nèi)容之一，為了觀測(cè)、記錄其過程，人們采用水位臺(tái)自記。自記水位臺(tái)的形式有多種，最常見的是直立式水位臺(tái)。而直立式水位臺(tái)效果的好壞，主要取決于進(jìn)水管的連通與克服泥沙對(duì)其影響的性能。虹吸式進(jìn)水管兼顧了這兩方面的優(yōu)點(diǎn)，它既有很好的連通性，又能將一定范圍粒徑的泥沙排在進(jìn)水管外，減少了泥沙對(duì)進(jìn)水管和自記井的影響。但是，在虹吸管倒U型的頂端，由于負(fù)壓大，容易產(chǎn)生汽化水或從水中分離出空氣，當(dāng)這些氣體達(dá)到一定量（虹吸管倒U型頂端的過水截面積太小）時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重影響虹吸管的連通性能，甚至使其完全失去作用。我們?cè)趯?shí)際工作中反復(fù)實(shí)驗(yàn)，研制出一種自記水位臺(tái)虹吸式進(jìn)水管直接灌水、負(fù)壓保證與補(bǔ)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(dāng)虹吸管內(nèi)需要灌水時(shí)，測(cè)驗(yàn)人員須下水堵住虹吸管下端兩個(gè)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(zhǎng)期應(yīng)用，效果良好1。

工作原理一般自記水位臺(tái)虹吸式進(jìn)水管的布設(shè)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(fù)壓，排除管內(nèi)氣體，在K1處增設(shè)了一套虹吸式進(jìn)水管直接灌水、負(fù)壓保證與補(bǔ)償和工作狀態(tài)監(jiān)視裝置（以下簡(jiǎn)稱補(bǔ)償裝置）。即在K1上連通一個(gè)密封鋼瓶，在鋼瓶的上端安裝另一開關(guān)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(guān)閉K1，開啟K2，從K2處將水注滿鋼瓶；

（2）關(guān)閉K2，開啟K1，這時(shí)水就會(huì)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(fù)壓，虹吸管內(nèi)的水面將上升一定的高度；

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

（4）關(guān)閉K2， 開啟K1， 使虹吸管投入正常運(yùn)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(jìn)入虹吸管上部的密封鋼瓶?jī)?nèi)，避免溢出氣體對(duì)虹吸管倒U型頂端過水截面積的影響2。

總結(jié)自記水位臺(tái)虹吸式進(jìn)水管直接灌水、負(fù)壓保證與補(bǔ)償和工作狀態(tài)監(jiān)視裝置，解決了自記水位臺(tái)虹吸式進(jìn)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(dǎo)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(jiǎn)單，可推廣使用3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)