滨海地区水库库盘的膜下排水减压结构的制作方法

1.本实用新型属于水库防渗领域，涉及适用于滨海地区水库库盘的膜下排水减压结构。


背景技术：

2.滨海地区土质多为盐渍土，地势低洼，地下水多为咸水且埋深浅。因此在该地区建设水库，一般需布置土工膜防渗结构，一方面是防止库内水体下渗损失，另一方面更主要的目的是防止地下咸水和盐渍土中的盐分渗入水体，污染库内淡水资源。
3.现有布置土工膜防渗结构存在的问题是：土工膜防渗体在铺设完成后，若地下水位上涨，非饱和土体中孔隙气体将被水体置换挤压到膜下，引起气胀现象；若地下水位持续抬升至浮力大于膜上压载时则会发生膜体起浮破坏。若要解决气胀和起浮问题，在膜下设置可靠的排水排气设施是最为有效的方式。常用的排水减压技术是在膜下布置纵横交错(或称棋盘式)的盲沟，形成土中气体和水体的连通通道，再通过间隔设置的逆止阀进行膜下排水减压。但这种纵横交错(或称棋盘式)的盲沟布置方式并不是最为经济的布置方式。采用逆止阀的排水减压的同时也将滨海地区地下的咸水排入了库区，污染了淡水资源。在实践中逆止阀的位置常出现故障或损坏，导致水体泄漏，工程中宜尽量避免使用逆止阀进行排水减压。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种实用、可靠的适用于滨海地区水库库盘的膜下排水减压结构，包括对盲沟的布置方式进行优化，以解决上述现有技术中存在的难题。
5.本实用新型通过以下技术方案实现所述实用新型目的：
6.一种滨海地区水库库盘的膜下排水减压结构，包括膜下导气排水结构、集水池、抽排系统；所述集水池是布置于水库之外连接所述膜下导气排水结构的蓄水构筑物；所述抽排系统设置于所述集水池上，所述膜下导气排水结构采用“叶脉”状布置方式。
7.进一步，所述“叶脉”状布置方式是指：所述膜下导气排水结构包括从上级到下级、逐级展开的各级盲沟，包括“主脉”盲沟、“次脉”盲沟和“支脉”盲沟，所述“主脉”盲沟是连通各“次脉”盲沟与所述集水池的导气排水干管，所述“次脉”盲沟是连通各“支脉”盲沟与“主脉”盲沟的盲沟，所述“支脉”盲沟为末端导气排水盲沟，所述“支脉”盲沟与所述“次脉”盲沟连通。
8.可选地，所述“主脉”盲沟布置在水库的近似中轴线上，将库区分成面积大致相当的两部分，且沿着长轴方向上布置；和/或，
9.所述“主脉”盲沟所划分的两个区域分别分成若干个面积大致相当的子区域，在各子区域的近似中轴线上分别布置“次脉”盲沟，各“次脉”盲沟负责所在区域的排水减压任务；和/或，
10.布置向四周延伸的“支脉”盲沟，通过“支脉”盲沟的影响半径将排水或气范围布满
整个子区域；和/或，
11.在“支脉”盲沟上逐级增设下级盲沟。
12.可选地，所述各级盲沟的断面尺寸由断面过流量所需的过水断面确定，所负责的排泄范围越大，断面过流量越大，盲沟断面尺寸越大，一条路径上越靠近集水池的盲沟尺寸越大。
13.可选地，所述盲沟设有纵向坡度，将过水断面面积增加的部分用于形成纵向坡度上来以减少土方挖填量。
14.可选地，下一级盲沟延伸的方向与上一级盲沟延伸的方向之间的角度为45
°
～90
°
。
15.可选地，所述集水池是布置于水库底边线之外的蓄水构筑物，具有抗渗设置以减少或避免地下水渗入；和/或，
16.所述集水池的布置靠近库区，临近市政排水管线或排水渠、地质条件良好、交通方便且符合当地的规划，对周边环境影响小的位置；和/或，
17.所述集水池是满足强度、刚度和稳定性要求的结构体，其容积与膜下排水量相对应；和/或，
18.所述集水池2～10m范围内转接为实壁管以实现所述“主脉”盲沟与所述集水池的可靠连接，所述实壁管与所述集水池的池壁紧密连接，避免结合处渗水。
19.可选地，所述盲沟为中粗砂和外包土工布四周扎孔的pvc管，或中粗砂和外包土工布的速排龙，或外包土工布的碎石。
20.可选地，所述抽排系统包括布置于集水池的相互联接配合的自动控制终端、液位监测系统、抽水泵、警报器。
21.可选地，所述警报器包括布置在工作人员所在的值班室或办公室的固定式警报器、工作人员随身携带的便携式警报器；和/或，
22.所述随身携带的便携式警报器是安装了报警程序的手机。
23.上述膜下排水减压结构的应用方法，包括以下步骤：在液位监测系统中预设起排水位、关停水位和警戒水位：当水位上涨至起排水位时，液位监测系统向自动控制终端发射信号，自动控制终端解析信号后启动抽水泵，抽水泵开始抽排水；当水位降至关停水位时，液位监测系统向自动控制终端发射信号，自动控制终端解析信号后关闭抽水泵，抽水泵停止抽排水；当抽水泵出现故障或水位上涨速度超过抽排水速度，导致水位上涨至警戒水位时，液位监测系统向自动控制终端发射信号，自动控制终端解析信号后启动警报器，由工作人员介入；待工作人员完成抽排水任务并对抽排系统进行检查和维护后，重启系统，恢复正常工作。
24.进一步，所述起排水位的设置满足两点要求：
①
低于警戒水位；
②
高于关停水位，避免抽水泵因频繁启闭出现故障或损坏；和/或，
25.所述关停水位的设置需满足抽水泵正常使用所需的淹没深度要求；和/或，
26.所述警戒水位的设置需低于理论最低安全水位，为人工进行辅助抽水预留足够的时间。
27.可选地，所述起排水位与警戒水位之间的蓄水容积满足最大进水流量下蓄水用时不小于0.5小时的要求；和/或，
盲沟12中的水(气)均汇集入“主脉”盲沟11，兼顾吸纳周围土体中的水(气)。
45.进一步将“主脉”盲沟11所划分的两个区域分别分成若干个面积大致相当的子区域。在各子区域的近似中轴线上分别布置“次脉”盲沟12。各“次脉”盲沟12负责所在区域的排水减压任务。
46.当“次脉”盲沟12的影响半径不足以满足子区域的排水(气)需要时，布置向四周延伸的“支脉”盲沟13。通过“支脉”盲沟13的影响半径将排水(气)范围布满整个子区域，必要时可在“支脉”盲沟13上再增设下一级“次支脉”盲沟。“支脉”盲沟13和“次脉”盲沟12的布置数量应根据库渠面积大小、库区形状、地下水补给量和土层渗透性等因素，经技术经济比较后选择最佳的布置方式。
47.所述盲沟是由中粗砂和外包土工布四周扎孔的pvc管构成，也可以采用中粗砂和外包土工布的速排龙替代，也可以采用外包土工布的碎石替代。
48.在该膜下排水减压系统下，膜下水(或气)主要排泄路径如下：土中水(或气)
→“
支脉”盲沟13
→“
次脉”盲沟12
→“
主脉”盲沟11
→
集水池2
→
抽水泵
→
外部市政管网或排水渠等。因此，可以理解的是：盲沟中汇入的水(或气)的流量在“支脉”盲沟13，“次脉”盲沟12和“主脉”盲沟11中呈逐步增大的过程，越处于“下游”，过流量越大。为确保水(气)排泄通畅，横断面尺寸，即过水(气)断面尺寸，随着过流量的逐步增大而增大。也可理解为所承担的排水(气)范围越大，其过流量越大，所需的盲沟过水断面尺寸也就越大。通常情况下，为保证水体自流畅通，盲沟应设置纵向坡度，在该系统中，不论采用矩形还是梯形断面的盲沟，恰好可将过水断面面积增加的部分用于形成纵向坡度上来，以减少土方挖填量，实现经济效益最大化。
49.从空中向下俯视的角度来看，下一级盲沟延伸的方向与上一级盲沟延伸的方向之间的角度以45
°
～90
°
为宜，具体而言，“次脉”盲沟12延伸的方向与“主脉”盲沟11延伸的方向之间的角度为45
°
～90
°
，“支脉”盲沟13延伸的方向与“次脉”盲沟12延伸的方向之间的角度为45
°
～90
°
。
50.当盲沟采用中粗砂和外包土工布四周扎孔的pvc管，或中粗砂和外包土工布的速排龙时，“主脉”盲沟11，“次脉”盲沟12和“支脉”盲沟13之间的连接，可采用pvc三通管对扎孔的pvc管和速排龙进行连接；当盲沟采用外包土工布的碎石时，连接处外包土工布应紧密搭接，确保反滤效果良好。
51.所述集水池2是布置于水库底边线之外的蓄水构筑物，由于集水池2埋深较深，处于在地下水位以下，需采取抗渗措施，减少或避免地下水渗入，影响使用功能。集水池2的布置应考虑库区地形条件、地质条件和周边配套条件等因素，宜选在靠近库区，临近市政排水管线或排水渠，地质条件良好，交通方便的位置，且符合当地的规划，对周边环境影响小的位置。
52.所述集水池2是埋入地下的构筑物，可采用柱体或其他体型的，满足强度、刚度和稳定性要求的结构体。其容积应结合膜下排水量进行计算确定。
53.为保证“主脉”盲沟11与集水池2的连接可靠，宜在距集水池2～10m范围内转接为实壁管。实壁管与集水池2的池壁紧密连接，避免结合处渗水。
54.所述抽排系统包括布置于集水池2的相互联接配合的自动控制终端31、液位监测系统32、抽水泵33、固定式警报器34、便携式警报器35。
55.液位监测系统32根据预设的起排水位41、关停水位42和警戒水位43对集水池2中的水位进行监测。当水位上涨至起排水位41时，液位监测系统32向自动控制终端31发射信号，自动控制终端31解析信号后启动抽水泵33，抽水泵33开始抽排水；当水位降至关停水位42时，液位监测系统32向自动控制终端31发射信号，自动控制终端31解析信号后关闭抽水泵33，抽水泵33停止抽排水；当抽水泵33出现故障或水位上涨速度超过抽排水速度，导致水位上涨至警戒水位43时，液位监测系统32向自动控制终端31发射信号，自动控制终端31解析信号后向固定式警报器34和便携式警报器35发射报警信号，由工作人员介入。待工作人员完成抽排水任务并对抽排系统进行检查和维护后，重启系统，恢复正常工作。
56.所述关停水位42的设置需满足抽水泵33正常使用所需的淹没深度要求。
57.所述理论最低安全水位44是指满足所有工况条件下土工膜抗浮稳定的地下水位，根据工程情况计算确定。
58.所述警戒水位43的设置需低于理论最低安全水位44，并确保与理论最低安全水位44之间的蓄水容积满足最大进水流量下蓄水用时不小于1小时的要求，为人工进行辅助抽水预留足够的时间。
59.所述起排水位41的设置需满足两点要求：
①
低于警戒水位43，并确保与警戒水位43之间的蓄水容积满足最大进水流量下蓄水用时不小于0.5小时的要求；
②
高于关停水位42，并确保与关停水位42之间的蓄水容积满足抽水泵33正常抽水用时不小于10分钟，蓄水用时不小于1小时的要求，避免抽水泵33因频繁启闭出现故障或损坏。
60.所述警报器为布置在工作人员所在的值班室或办公室的固定式警报器34和工作人员可随身携带的便携式警报器35。
61.该抽排系统一方面可节省常规方式下监测地下水位和开启抽水泵所需的人工成本，另一方面可避免因人的因素所带来的风险，包括：因监测不及时或不到位，导致地下水上涨未被及时发现带来的结构损坏的风险；因抽水泵停泵不及时导致的水泵损坏的风险；因操作不当引起的人员伤亡风险等。
62.排水减压盲沟通常分三级，即“主脉”盲沟，“次脉”盲沟和“支脉”盲沟。这种分级盲沟在满足排水减压需求的前提下，更为经济合理。
63.由于实际工程中，库区的面积、形状、地下水补给情况、土层渗透性等可能存在着较大的差异。例如有些情况下仅布置一个该膜下排水减压结构时，可能因“主脉”盲沟11排水所需的断面尺寸过大，而变得不经济。此时可将库区分成两个或多个区域分别布置该膜下排水减压结构。本实施例以库区布置一个该膜下排水减压结构为例，当分区域布置多个该膜下排水减压结构时可参照该实施方式，此不赘述。
64.上述相关说明以及对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些内容做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述相关说明以及对实施例的描述，本领域的技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。