阅读说明：本技术 远程大管道输水工程 (Long-distance large pipeline water delivery project ) 是由 赵焕新 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：一种远程大管道输水工程,由取水源水库、前级输水管渠、泥沙沉淀水库、后级输水管、沉沙检修井、沉沙分流井和分流输水管组成,其特征在于：输水所用的江水来自取水源水库,经泥沙沉淀水库把江水澄清,清洁的江水经过后级输水管、沉沙检修井、沉沙分流井和分流输水管组成的地下输水管网被输送到需要用水的地区。与现有技术相比,具有以下明显优点：1.本输水工程流量大,距离远,还能把江水输到较高的水库。2.地下管道不受污染,能节约大量土地、管理人员及管理费用。(The utility model provides a long-range large pipeline water delivery engineering, by get water source reservoir, preceding stage water delivery canal, silt deposit reservoir, back level raceway, desilting access well, desilting reposition of redundant personnel well and reposition of redundant personnel raceway constitute, its characterized in that: the river water used for water delivery comes from a water source reservoir, the river water is clarified by a sediment reservoir, and the clean river water is delivered to an area needing water through an underground water delivery pipe network consisting of a later-stage water delivery pipe, a sediment deposit well, a sediment diversion well and a diversion water delivery pipe. Compared with the prior art, the method has the following obvious advantages: 1. the water delivery project has large flow and long distance, and can deliver river water to a higher reservoir. 2. The underground pipeline is not polluted, and a large amount of land, management personnel and management cost can be saved.)

远程大管道输水工程

技术领域

本发明专利涉及一种输水工程，尤其涉及一种远程大管道输水工程。

背景技术

中国的北方降水量较少，常年缺水，一直在努力找水，早年，引滦河、黄河之水就近输送到相关城市，因为其本身水源也不富裕，只能解急时之需。抽取地下水，水位不断下降，又怕发生地质灾害，也不是长久之策。近年又有南水北调东线工程、中线工程一期，已投运几年，实际输水量也不是很理想。东线工程主要利用京杭大运河输水，与多条江河湖泊相通，又需要经过十三级一百多台大型水泵提水，水价较高，又是三类水质，用户不多。中线工程从丹江口水库取水，采用输水明渠自流往北，一千二百多公里，占地40多万亩，管理工作量和管理费用巨大。汉江流域的年降水量并不大，上游又在建调汉济渭工程，将调走十亿吨江水，干旱季节可能出现输水困难的状况。

南水北调是百年大计，长江的年经流量近万亿吨，丰水季节多输水，输出几百亿吨，影响不大。上游在建多个水库，水质会更好，直接从库容巨大的三峡水库取水，一步到位，一次投资百年受益。采用地下大管道自流输水，可以把江水输到更远、更高的地区；既省土地又省管理费，还能防止江水受污染；更能改变东线工程采用大水泵提水，水价高的状况，再可补足中线一期来水不足的水量。

发明内容

一种远程大管道输水工程，由取水源水库、前级输水管渠、泥沙沉淀水库、后级输水管、沉沙检修井、沉沙分流井和分流输水管组成，其特征在于：输水所用的江水来自取水源水库，经泥沙沉淀水库把江水澄清，清洁的江水经过后级输水管、沉沙检修井、沉沙分流井和分流输水管组成的地下输水管网被输送到需要用水的地区。

本发明专利以南水北调的中、东线的二期工程作为案例来叙述。

取水源水库优先选择年经流量大、库容大、水位高程合适的水库，本案例优先选择长江三峡水库作为取水源水库。长江上游正在建造多个大型水库，江水经多级水库沉淀后，清澈度会不断提高；三峡水库不但年经流量大，库容大，而且水库长达600多千米，有利于泥沙沉淀；水位高程也适合取水源的要求，是理想的取水源水库。取水口选在百岁溪溪口比较合适，江面深入溪口几千米，水域开阔水又深。

前级输水管渠由输水管渠和进水闸门组成，输水管渠采用涵洞和渠道结合的方式，把取水源水库的水输送到泥沙沉淀水库。输水管渠的进水口应当低于取水源水库的枯水期水位，确保全年输水。进水闸门可控制进水量的大小，在检修后部设备时又能起关闭作用。

泥沙沉淀水库由沉沙水库和冲沙机构组成，丰水季节输水量大，江水中泥沙含量也高，沉沙水库需要达到足够的面积和库容。百岁溪取水口的东面和北面有较多的低山，可择地建造沉沙水库。如果单个水库的库容不够大，可采用几个水库串联的形式，使输出的江水达到清洁二类水。冲沙机构需要把库底结存的泥沙定期冲出。

后级输水管由主输水管、流量计和闸门组成。闸门设在主输水管的进口，控制输出的水量的大小并可关闭管道，方便检修。进口处采用竖向管道，地面以下采用横向管道，采用大弧形过渡，无阻碍流量计安装在竖向管道上。主输水管的数量和直径根据工程需要决定，优先采用现场立模浇筑的钢筋混凝土水管，它的承压能力强。主输水管注水后负荷很大，管道的地基必须压实，并采用钢筋混凝土基础，可采用多根输水管并列布置方式，节省投资和工作量。主输水管的内壁横截面为圆形，要求粉刷光滑并喷涂保护层，保持管壁光滑耐磨。管道的外壁为多边形状，底部呈八字支撑形状，可从多个方向***振动器，有利于提高混凝土的密实性。主输水管是封闭输水管道，可根据地势需要，随地势起伏或弯曲。管道的高点设空气阀，安装在露出地面的小管上，自动放气时可能有部分江水喷出，外加安全罩加锁保护。主输水管采用埋地设置的方案，其外顶离地表至少二米，城区附近或重要区域按需要加深。安装完成、试通水验收合格后用原土压实回填，在地表一定间隔设置标志牌，地面仍然可以耕种，但不能种树木。主输水管与河流相交时，优先选择下穿方式过河，开挖河道，主输水管埋在河床下，根据相关河流可能发生洪水的程度决定下埋深度。主要江河的上游都建有水库，能够调蓄洪峰流量，又有不断完善的气象预警系统作保证，江河下游的洪水受控性会越来越好。需要对穿河段主输水管作加厚加强处理，必要时可实施打桩加固，生根于河床，其加强段的长度应超过河堤外侧。穿河段水管的坡度在千分之二左右，出口设沉沙检修井，方便检修。把主输水管埋在河床下，可减少投资，省工省时。主输水管内的水压高于河道水压，万一有少量渗漏，不影响输水水质。主输水管与公路、铁路等重大建筑物交叉时，采用隐形桥梁的方式架在主输水管上，由隐形桥墩、桥梁来承受公路、铁路等重大建筑物的负载。

沉沙检修井由检修井、检修门、冲沙机构、安全阀、空气阀和水压表组成，检修井是两段主输水管之间起过渡连接和检修作用的钢筋混凝土建筑。检修门采用双层门结构，内层门往内开启，在有压力的状况下密封效果更好。冲沙机构由冲沙管道和冲沙泵组成，输水过程中可进行冲沙作业。安全阀和空气阀装在顶上，超过额定压力时安全阀动作，保护管道安全；管道中有空气存在时，空气阀动作放出空气，保证输水安全，水压表装在检修门附近。水压表具有远距离数据传输功能，把各段水压的数据传输到输水控制室。

沉沙检修井与沉沙分流井之间采用主输水管输水。

沉沙分流井由检修井、检修门、冲沙机构、安全阀、空气阀和水压表组成，沉沙分流井是主输水管与分流输水管之间起过渡连接、分流和检修作用的钢筋混凝土建筑。检修井的宽度较宽，具体宽度由分流输水管的数量决定。检修门采用双层门结构，内层门往内开启，在有压力状况下密封效果更好。冲沙机构由冲沙管道和冲沙泵组成，输水过程中可进行冲沙作业。安全阀和空气阀装在顶上，超过额定压力时安全阀动作，保护管道安全；管道中有空气存在时，空气阀动作放出空气，保证输水安全，水压表装在检修门附近。水压表具有远距离数据传输功能，把水压的数据传输到输水控制室。

分流输水管由输水管、进口阀门、出口闸门、出口流量表和钢筋混凝土支座组成，输水管优先采用环保型地埋给水防腐螺旋钢管。它的管道内外采用不同的防腐材料，内壁采用环保型耐磨防腐材料，防腐蚀性能好，机械强度高，承受水压的能力强，外壁防腐采用适合地埋的长寿命材料。它的内径大，内壁光滑，阻力小，价格适中，适合大流量、长距离输水。管道之间采用焊接连接，连接强度好，施工比较方便，焊接后钢管内外实施清理和防腐施工，所用防腐材料与钢管主体相同。输水管道注水后负荷很大，管道的地基必须压实，并采用钢筋混凝土作为基础。输水管连接定位后，它的下半部需间隔浇筑半圆形的钢筋混凝土支座来保护，其余位置设90度弧形的混凝土支座作支撑。输水管是封闭输水管道，可根据地势需要，随地势起伏或弯曲。管道的高点设空气阀，安装在露出地面的小管上，自动放气时可能有部分江水喷出，外加安全罩加锁保护。输水管采用埋地设置，其外顶离地表至少二米，城区附近或重要地段按需要加深。输水管与河流相交时，优先选择下穿方式过河，开挖河道，把输水管埋在河床下，根据相关河流可能发生的洪水情况决定下埋深度。需要对过河段的输水管作加强处理，可以在防腐螺旋钢管外面浇筑钢筋混凝土来加强钢管，必要时可实施打桩加固，生根于河床，输水管加强段长度应超过河堤外侧。过河段输水管的坡度在千分之二左右，输水管出口设沉沙检修井，方便检修。穿越公路、铁路、高规格电力隧道、高压燃气管道时，根据相关的规范，采用隐形桥梁或外包箱涵的方式穿越。试通水验收合格后用原土压实回填覆盖，地表一定间隔设置标志牌，地面仍然可以耕种，但不能种树。进口阀门设在输水管的进口位置，管道后面增设分支管时需要关闭它。出口闸门装在输水管的出口，调节出水量。出口设无阻碍流量表，安装在输水管尾部的竖直管道上，流量表具有远距离数据传输功能，把数据传输到输水控制室，各输水管道的流量大小统一由输水控制室控制。

长江上游正在建多级水库，经多级沉淀，江水的含沙量会越来越少，再经过沉淀水库沉淀，含沙量更低，管道前后水位相差百米，在光滑的管道内江水的流速比较大，管道内的泥沙沉淀会相当少。

输水管道深埋在地下，管理人员只需要重点安排在进、出口，对沉沙检修井巡逻检查，能节省大量的管理人员和管理费用。输水量通过流量表自动计量，自动计费。

本工程是一个巨大的地下输水管网，能把江水输到更远、更高的地区。从三峡取水不但输水量巨大，输水管道还可以往高处送水，把清洁水直接输送到相关城市的自来水厂的储水池，或者自流输送到高程在百米以下的水库储存，省去电费。输往高处的管道压力大，需要与普通管道分开设置，所有输水由输水控制室统一管理调度。

本工程除了完成二期规划的输水量，还可以使南水北调东线和中线的一期工程得到完善。可以把江水输送到中线工程的输水明渠中，补充丹江口水库的水量，使它能满足河南、河北两省的用水。中线的北京段原来采用的是管涵加压输水，远程输水管道可以直接与管涵相接，加设调节阀门控制流量，不必加压就能输水到团城湖。北京及雄安新区近郊有众多低山，可以建几个大中型水库，把三峡江水自流输送这些水库内储存，确保枯水季节用水。天津干渠也是管涵式输水，远程输水管道也可以直接与它相接，输送三峡江水，使两个直辖市都能用到三峡水库送来的更清洁、更充裕的江水。

远程输水管道可以输送三峡江水到东线工程与黄河的相交处，首先，可通过黄河下面直径7.5米的地下涵洞，输水到黄河以北。把涵洞加长后直接与远程输水管道相接，增加了涵洞的水压，能加大流速，不但变成了自流输水，流量还能加倍。输水渠应当加高，清洁江水只出不进，减少污染。远程输水管道出口设流量调节闸门和流量计，控制出水流量和压力。其次，远程输水管道可以直接向东线工程的胶东方向输水，使三峡水库的清洁江水自流往胶东。远程输水管道还可以输水到南运河等地，可作为航运船闸通航用水和从三峡水库输水的新水源。停用南运河从长江下游取水的十三级上百台大型水泵，可节省巨额电费。

长江的年经流量近万亿吨，从三峡水库取水，丰水季节多输水，把江水输送到北方的水库、湖泊、河流及地下储存起来，还能减轻洪水对长江中下游的压力。年输水量三百亿吨，对于长江流域影响不大，对受水的京、津、冀、豫、鲁等地区已能基本解决缺水问题。

本发明专利，与现有技术相比，具有以下明显优点：

1.本输水工程流量大，距离远，还能把江水输到较高的水库。

2.地下管道不受污染，能节约大量土地、管理人员及管理费用。

附图说明

图1为本发明专利的结构示意图。

图2为沉沙检修井的剖面示意图。

图3为沉沙分流井的剖面示意图。

具体实施方式

一种远程大管道输水工程，由取水源水库1、前级输水管渠2、泥沙沉淀水库3、后级输水管4、沉沙检修井5、沉沙分流井6和分流输水管7组成，其特征在于：输水所用的江水来自取水源水库1，经泥沙沉淀水库3把江水澄清，清洁的江水经过后级输水管4、沉沙检修井5、沉沙分流井6和分流输水管7组成的地下输水管网被输送到需要用水的地区。

本发明专利以南水北调的中、东线的二期工程作为案例来叙述。

取水源水库1优先选择年经流量大、库容大、水位高程合适的水库，本案例优先选择长江三峡水库作取水源水库1。长江上游正在建造多个大型水库，江水经多级水库沉淀后，清澈度会不断提高；三峡水库不但年经流量大，库容大，而且水库长达600多千米，有利于泥沙沉淀；水位高程也适合取水源的要求，是理想的取水源水库。取水口选在百岁溪溪口比较合适，江面深入溪口几千米，水域开阔水又深。

前级输水管渠2由输水管渠21和进水闸门22组成，输水管渠21采用涵洞和渠道结合的方式，把取水源水库1的水输送到泥沙沉淀水库3。输水管渠21的进水口应当低于取水源水库的枯水期水位，确保全年输水。进水闸门22可控制进水量的大小，在检修后部设备时又能起关闭作用。

泥沙沉淀水库3由沉沙水库31和冲沙机构32组成，丰水季节输水量大，江水中泥沙含量也高，沉沙水库31需要达到足够的面积和库容。百岁溪取水口的东面和北面有较多的低山，可择地建造沉沙水库31。如果单个水库的库容不够大，可采用几个水库串联的形式，使输出的江水达到清洁二类水。冲沙机构32需要把库底结存的泥沙定期冲出。

后级输水管4由主输水管41、流量计42和闸门43组成。闸门43设在主输水管41的进口，控制输出的水量的大小并可关闭管道，方便检修。进口处采用竖向管道，地面以下采用横向管道，采用大弧形过渡，无阻碍流量计42安装在竖向管道上。主输水管41的数量和直径根据工程需要决定，优先采用现场立模浇筑的钢筋混凝土水管，它的承压能力强。主输水管41注水后负荷很大，管道的地基必须压实，并采用钢筋混凝土基础，可采用多根输水管并列布置方式，节省投资和工作量。主输水管41的内壁横截面为圆形，要求粉刷光滑并喷涂保护层，保持管壁光滑耐磨。管道的外壁为多边形状，底部呈八字支撑形状，可从多个方向***振动器，有利于提高混凝土的密实性。主输水管41是封闭输水管道，可根据地势需要，随地势起伏或弯曲。管道的高点设空气阀55，安装在露出地面的小管上，自动放气时可能有部分江水喷出，外加安全罩加锁保护。主输水管41采用埋地设置的方案，其外顶离地表至少二米，城区附近或重要区域按需要加深。安装完成、试通水验收合格后用原土压实回填，在地表一定间隔设置标志牌，地面仍然可以耕种，但不能种树木。主输水管41与河流相交时，优先选择下穿方式过河，开挖河道，主输水管41埋在河床下，根据相关河流可能发生洪水的程度决定下埋深度。主要江河的上游都建有水库，能够调蓄洪峰流量，又有不断完善的气象预警系统作保证，江河下游的洪水受控性会越来越好。需要对过河段主输水管41作加厚加强处理，必要时可实施打桩加固，生根于河床，其加强段的长度应超过河堤外侧。穿河段水管的坡度在千分之二左右，出口设沉沙检修井5，方便检修。把主输水管41埋在河床下，可减少投资，省工省时。主输水管41内的水压高于河道水压，万一有少量渗漏，不影响输水水质。主输水管41与公路、铁路等重大建筑物交叉时，采用隐形桥梁的方式架在主输水管上，由隐形桥墩、桥梁来承受公路、铁路等重大建筑物的负载。

沉沙检修井5由检修井51、检修门52、冲沙机构53、安全阀54、空气阀55和水压表56组成，检修井51是两段主输水管41之间起过渡连接和检修作用的钢筋混凝土建筑。检修门52采用双层门结构，内层门往内开启，在有压力的状况下密封效果更好。冲沙机构53由冲沙管道和冲沙泵组成，输水过程中可进行冲沙作业。安全阀54和空气阀55装在顶上，超过额定压力时安全阀54动作，保护管道安全；管道中有空气存在时，空气阀55动作放出空气，保证输水安全，水压表56装在检修门附近。水压表56具有远距离数据传输功能，把各段水压的数据传输到输水控制室。

沉沙检修井5与沉沙分流井6之间采用主输水管41输水。

沉沙分流井6由检修井61、检修门62、冲沙机构63、安全阀64、空气阀65和水压表66组成，沉沙分流井6是主输水管41与分流输水管71之间起过渡连接、分流和检修作用的钢筋混凝土建筑。检修井61的宽度较宽，具体宽度由分流输水管的数量决定。检修门62采用双层门结构，内层门往内开启，在有压力状况下密封效果更好。冲沙机构63由冲沙管道和冲沙泵组成，输水过程中可进行冲沙作业。安全阀64和空气阀65装在顶上，超过额定压力时安全阀64动作，保护管道安全；管道中有空气存在时，空气阀65动作放出空气，保证输水安全，水压表66装在检修门附近。水压表66具有远距离数据传输功能，把水压的数据传输到输水控制室。

分流输水管7由输水管71、进口阀门72、出口闸门73、出口流量表74和钢筋混凝土支座75组成，输水管71优先采用环保型地埋给水防腐螺旋钢管。它的管道内外采用不同的防腐材料，内壁采用环保型耐磨防腐材料，防腐蚀性能好，机械强度高，承受水压的能力强，外壁防腐采用适合地埋的长寿命材料。它的内径大，内壁光滑，阻力小，价格适中，适合大流量、长距离输水。管道之间采用焊接连接，连接强度好，施工比较方便，焊接后钢管内外实施清理和防腐施工，所用防腐材料与钢管主体相同。输水管71道注水后负荷很大，管道的地基必须压实，并采用钢筋混凝土作为基础。输水管71连接定位后，它的下半部需间隔浇筑半圆形的钢筋混凝土支座75来保护，其余位置设90度弧形的混凝土支座作支撑。输水管71是封闭输水管道，可根据地势需要，随地势起伏或弯曲。管道的高点设空气阀65，安装在露出地面的小管上，自动放气时可能有部分江水喷出，外加安全罩加锁保护。输水管71采用埋地设置，其外顶离地表至少二米，城区附近或重要地段按需要加深。输水管71与河流相交时，优先选择下穿方式过河，开挖河道，把输水管71埋在河床下，根据相关河流可能发生的洪水情况决定下埋深度。需要对过河段的输水管71作加强处理，可以在防腐螺旋钢管外面浇筑钢筋混凝土来加强钢管，必要时可实施打桩加固，生根于河床，输水管71加强段长度应超过河堤外侧。过河段水管的坡度在千分之二左右，输水管71出口设沉沙检修井5，方便检修。穿越公路、铁路、高规格电力隧道、高压燃气管道时，根据相关的规范，采用隐形桥梁或外包箱涵的方式穿越。试通水验收合格后用原土压实回填覆盖，地表一定间隔设置标志牌，地面仍然可以耕种，但不能种树。进口阀门72设在输水管71的进口位置，管道后面增设分支管时需要关闭它。出口闸门73装在输水管71的出口，调节出水量。出口设无阻碍流量表74，安装在输水管71尾部的竖直管道上，流量表74具有远距离数据传输功能，把数据传输到输水控制室，各输水管道的流量大小统一由输水控制室控制。