程永輝，龔 泉，郭鵬杰

(長江科學(xué)院 a.水利部巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b. 國家大壩安全工程技術(shù)研究中心，武漢 430010)

壓差放大式逆止閥的研制及工程應(yīng)用

程永輝a,b，龔 泉a,b，郭鵬杰a,b

(長江科學(xué)院 a.水利部巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b. 國家大壩安全工程技術(shù)研究中心，武漢 430010)

輸引水工程線路長，沿線地下水位復(fù)雜多變，防滲結(jié)構(gòu)存在抗浮穩(wěn)定問題，一般采用排水減壓措施進(jìn)行處理，具有單向排水功能的逆止閥是最為可行的選擇，但現(xiàn)有逆止閥產(chǎn)品仍存在安裝方向要求嚴(yán)、施工精度要求高、啟閉不靈活、長期性能差等不足。針對(duì)以上問題，結(jié)合逆止閥應(yīng)用條件，從啟閉原理、止水方式和防淤堵等方面入手，研發(fā)了壓差放大式的新型逆止閥；逆止閥的開啟和關(guān)閉只通過壓差控制，無需任何外力，無方向性要求；采用了壓差放大式結(jié)構(gòu)和弧形接觸止水方式，提高了啟閉的靈敏性和可靠性；設(shè)計(jì)了專門的防淤堵結(jié)構(gòu)并考慮了產(chǎn)品的疲勞破壞問題，保障了產(chǎn)品的長期性能。逆止閥可作為渠道、堤防和河道的護(hù)坡、大壩水位波動(dòng)區(qū)、輸水隧洞、航閘底板及其他涉水建筑物等工程防滲結(jié)構(gòu)的排水減壓措施。

輸引水工程；壓差放大；逆止閥；防滲結(jié)構(gòu)；抗浮穩(wěn)定

1 研究背景

水資源開發(fā)與利用是水利工程中重點(diǎn)解決的主要任務(wù)，如蓄水工程、輸水工程、引調(diào)水工程等。工程建設(shè)中通常采用襯砌結(jié)構(gòu)層進(jìn)行防滲，但自然或人工巖土體內(nèi)部地下水變化比較復(fù)雜，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層存在抗浮穩(wěn)定問題；嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)層斷裂、跨塌，直接威脅工程安全，如圖1所示。

圖1 渠道襯砌浮托破壞Fig.1 Uplift failure of canal lining caused by groundwater

排水減壓是解決抗浮穩(wěn)定的主要措施之一，設(shè)置排水通道勢(shì)必帶來水體外滲，因此，單向排水措施成為最可行的選擇。逆止閥即單向排水閥，依據(jù)兩側(cè)水頭差變化可開啟排水或關(guān)閉止水，即起到防滲的作用，又可以解決抗浮穩(wěn)定問題。如螺絲灣水電站在引水隧洞中使用逆止閥排地下水，既方便施工，同時(shí)也減少了因圍巖吸水膨脹而對(duì)襯砌的破壞作用[1]；在城市景觀湖底防滲結(jié)構(gòu)使用逆止閥，可減少因地下水壓力過高而引起湖底土工布的隆起變形[2]；南水北調(diào)中線工程采用逆止閥作為渠坡和渠底襯砌結(jié)構(gòu)層的排水減壓措施[3]；在灌渠渠道滑坡防治中也可采用逆止閥進(jìn)行防滲和排水[4]。

逆止閥在輸水(油)管道中應(yīng)用較多，技術(shù)也較成熟，其開關(guān)是通過電力自動(dòng)控制或人工控制；但在水工結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用尚處于研發(fā)和推廣階段，還存在一些問題。因逆止閥對(duì)工程安全影響巨大，其可靠性成為眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。

如引黃濟(jì)青工程采用埋入的逆止式止水箱作為渠道襯砌板的排水減壓措施，為現(xiàn)場加工制造，輸水后效果不理想，檢修困難，未發(fā)揮應(yīng)有作用。

再如南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程，渠底采用了球式逆止閥，在局部渠段襯砌輸水期間出現(xiàn)了浮托破壞，調(diào)查發(fā)現(xiàn)逆止閥存在大量的泥沙淤積、球閥丟失、球閥漂浮等現(xiàn)象，逆止式排水系統(tǒng)沒起到預(yù)期排水減壓作用[5]。中線工程新鄉(xiāng)和南陽試驗(yàn)段在渠坡采用了拍門式逆止閥，試驗(yàn)段施工和模擬通水期間，逆止閥基本被堵死，不能正常開啟。

以上工程案例表明，現(xiàn)有逆止閥產(chǎn)品在以下方面仍存在不足：①逆止閥現(xiàn)場裝配，導(dǎo)致施工期間損壞嚴(yán)重，且不便于檢修；②已有逆止閥均利用重力和水頭差進(jìn)行開啟和關(guān)閉，因重力方向是垂直向下的，而開啟和關(guān)閉是反向過程，兩者之間存在矛盾，導(dǎo)致啟閉不靈活，安裝方向性要求很高；③逆止閥腔體內(nèi)部易產(chǎn)生顆粒物聚積，導(dǎo)致開啟后關(guān)不嚴(yán)，嚴(yán)重時(shí)堵塞腔體，造成功能喪失；④止水結(jié)構(gòu)采用橡膠件受壓變形止水，長期高壓作用下可能產(chǎn)生變形過大，止水失效，且橡膠制品在水中還存在老化分解問題；⑤逆止閥表面無可行的防淤堵措施，也嚴(yán)重影響了逆止閥的長期可靠性。

本文針對(duì)以上問題，研制了新型逆止閥，有效地克服了現(xiàn)有逆止閥的不足，工程應(yīng)用效果良好。

2 新型逆止閥研制思路

(1) 新型逆止閥采用即插即用的結(jié)構(gòu)型式，與排水系統(tǒng)的水管或結(jié)構(gòu)物上的鉆孔配套使用，在結(jié)構(gòu)物和排水系統(tǒng)施工完成后，再進(jìn)行逆止閥安裝，以減少施工影響，便于檢修和升級(jí)換代。

新型逆止閥的外部設(shè)計(jì)條件非常簡單，即參照國家標(biāo)準(zhǔn)中的排水管(或給水管)和鉆孔尺寸規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，可形成標(biāo)準(zhǔn)化的系列產(chǎn)品。

(2) 新型逆止閥的啟閉直接采用水頭差進(jìn)行控制最為合理，不能借助重力，但由于可供使用的水頭差較小，一般為1～3 cm，實(shí)現(xiàn)開啟和止水較為困難；可考慮借助方向可控的彈性力或設(shè)計(jì)專門的壓差放大構(gòu)件，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

(3) 止水結(jié)構(gòu)采用最為合適的止水方式，即在小壓力作用下即可實(shí)現(xiàn)快速止水；為防止止水件材料的變形損傷，應(yīng)對(duì)最大變形量進(jìn)行限位；止水件應(yīng)具有較好的耐疲勞和耐分解能力。

(4) 逆止閥啟閉的關(guān)鍵部件易受顆粒物的影響而失靈，其工作腔內(nèi)應(yīng)為清水，在上下端設(shè)計(jì)過濾層，以適應(yīng)不同水質(zhì)條件的需要。

(5) 對(duì)逆止閥的防淤積性能進(jìn)行研究，查明淤積對(duì)逆止閥性能的影響，提出切實(shí)可行對(duì)策。

3 新型逆止閥的關(guān)鍵問題研究

3.1 啟閉原理

3.1.1 設(shè)計(jì)方案比選

在新型逆止閥研制過程中，對(duì)4種方案進(jìn)行了研究，包括彈簧+楔形體、彈簧+活塞、彈性膜壓力腔+杠桿和彈性膜壓力腔方案。

(1) 彈簧+楔形體的組合方案是利用彈簧提供初始動(dòng)力，推動(dòng)楔形體止水；反向，在水頭差作用下，彈簧收縮，形成出水通道，實(shí)現(xiàn)排水功能。試驗(yàn)表明，5 cm小水頭差作用下止水和排水效果均不好，不能滿足實(shí)際工程的需要。

(2) 彈簧+活塞的組合方案是在活塞移動(dòng)段內(nèi)設(shè)置水力通道，通過彈簧的彈力或水頭差控制活塞前后移動(dòng)，使排水通道打開或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)排水和止水。試驗(yàn)表明，活塞即要前后移動(dòng)，又要與側(cè)壁緊密擠壓止水，不滿足小水頭差作用下自動(dòng)啟閉的要求。

(3) 彈性膜壓力腔+杠桿的組合方案是采用彈性膜片與壓力腔制成壓力放大器，對(duì)逆止閥兩側(cè)的水頭差進(jìn)行放大；杠桿一端與彈性膜片中部相連，另一端與止水構(gòu)件相連；在水頭差作用下，壓力腔內(nèi)的彈性膜片產(chǎn)生向前或向后變形，帶動(dòng)杠桿并驅(qū)動(dòng)止水構(gòu)件的開啟或閉合。試驗(yàn)表明，該方案的止水和排水效果非常好，但由于結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，加工制造困難，很難實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

(4) 彈性膜壓力腔方案是在以上方案的基礎(chǔ)上優(yōu)化而來，去掉杠桿，直接采用彈性膜片與壓力腔制成的壓力放大器，在水頭差作用下，控制逆止閥的啟閉。試驗(yàn)表明，該方案結(jié)構(gòu)簡單，能實(shí)現(xiàn)小水頭差作用下的自動(dòng)開啟和關(guān)閉，推薦用于新逆止閥的研制，其放大效果主要取決于彈性膜的面積與排水孔的面積。

3.1.2 推薦方案的力學(xué)原理分析

推薦方案的壓力放大器主要有壓力腔、彈性膜片、門字框?qū)驐U和止水構(gòu)件組成，彈性膜片可在壓力腔內(nèi)上下移動(dòng)，通過門字框?qū)驐U與止水構(gòu)件相連，如圖2所示。

圖2 壓力差放大原理Fig.2 Mechanics principle of differential pressureamplification

為方便描述，在此將逆止閥中允許水流通過的方向稱為正向，其反方向?yàn)槟嫦颉?/p>

設(shè)止水構(gòu)件的有效受力面積為S1，彈性膜片的有效受力面積為S2，逆止閥正向和逆向的壓力水頭分別為H1和H2，對(duì)應(yīng)作用力分別為P1和P2。設(shè)逆止閥的開啟和閉合所需要的作用力分別為ΔP1和ΔP2，前者對(duì)應(yīng)逆止閥的開啟水頭Hk；后者對(duì)應(yīng)于逆止閥的止水水頭Hb。設(shè)使彈性膜片產(chǎn)生足夠變形以驅(qū)動(dòng)止水構(gòu)件開啟的力為T1，使止水構(gòu)件產(chǎn)生足夠變形以驅(qū)動(dòng)逆止閥閉合所需要的力大小為T2，水的密度為ρw。

(1) 逆止閥由閉合狀態(tài)到開啟狀態(tài)過程的力學(xué)關(guān)系變化為：

(1)

(2)

ΔP1=P1-P2=ρwg(H1-H2)(S1+S2) 。

(3)

若使逆止閥從閉合狀態(tài)開啟，則

(4)

整理式(3)、式(4)可得

(5)

逆止閥的開啟水頭Hk=H1-H2則

(6)

式(6)為逆止閥開啟水頭的力學(xué)表達(dá)式，由該式可以看出壓力差放大的原理，分母中S2的存在減小了逆止閥開啟所需要的壓力水頭差。

(2) 從開啟狀態(tài)到閉合狀態(tài)，逆止閥的力學(xué)變化過程如下：

當(dāng)H2>H1時(shí)，彈性膜所受的逆向作用力大于正向作用力，其力學(xué)變化過程與上述相似，但方向相反，推導(dǎo)過程不再贅述。得到止水水頭的表達(dá)式為

(7)

從式(7)可以看出，逆止閥的止水水頭與T2成正比，與止水構(gòu)件和彈性膜片的有效面積成反比。彈性膜片同樣降低了逆止閥閉合所需要的水頭差，起到了壓力差放大作用。

壓力差放大倍數(shù)用n表示，則

(8)

壓力差的放大倍數(shù)n與彈性膜片的面積S2密切相關(guān)，其面積相對(duì)越大，壓力放大效果越顯著。

3.2 止水構(gòu)件設(shè)計(jì)

常用的止水結(jié)構(gòu)包括緊配合止水和膠墊止水方式，緊配合止水需要通過旋轉(zhuǎn)將排水孔封閉，不適于作為逆止閥的止水構(gòu)件；膠墊止水是通過膠體受壓變形而達(dá)到止水目的，有平面止水、斜面止水、線性止水等方式，其中以線性止水所需壓力最小，但組裝要求也極為嚴(yán)格。

圖3 止水構(gòu)件示意圖Fig.3 Sketch of sealingcomponents

為減小止水所需水壓力，新型逆止閥借鑒了抽水馬桶的止水結(jié)構(gòu)型式，如圖3所示。閥芯排水孔側(cè)壁端部為弧形，止水膜片套于止水蓋板上，止水蓋板向下移動(dòng)時(shí)，止水膜片產(chǎn)生彎曲，并與排水孔呈弧形接觸，隨著壓力的增大，止水膜片與止水蓋板之間擠緊并形成可靠的密封結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)表明，此種止水結(jié)構(gòu)型式所需水壓力最小，且更為可靠。

3.3 過濾層

為保證逆止閥閥芯內(nèi)為清水環(huán)境，適應(yīng)不同水質(zhì)條件的要求，在逆止閥上下兩端設(shè)置1 cm厚的過濾層，在過濾層充填反濾料。

為防止懸浮物進(jìn)入閥芯內(nèi)，過濾料采用了2層土工布，中間充填砂粒的方案，砂粒必須充填密實(shí)；對(duì)于清水環(huán)境中應(yīng)用的逆止閥，也可不充填，只設(shè)置土工布即可。

3.4 材料選擇

主體結(jié)構(gòu)采用ABS材料，連接桿件采用高強(qiáng)度的尼龍加纖維材料制成，彈性膜片、止水圈以及止水墊片采用食用級(jí)硅膠材料制成，其他有較高強(qiáng)度要求的部件采用不銹鋼材料。

在以上研究的基礎(chǔ)上，成功研制了新型逆止閥，由于該逆止閥是以壓差放大的方式進(jìn)行啟閉，稱之為壓差放大式逆止閥。

4 壓差放大式逆止閥的特性

4.1 主體結(jié)構(gòu)和工作原理

壓差放大式逆止閥由上過濾層、止水構(gòu)件、壓力放大器和下過濾層組成，由6根高強(qiáng)螺絲桿連接成為一個(gè)整體；逆止閥受逆向水頭差作用時(shí)，彈性膜片沿逆向變形，帶動(dòng)有導(dǎo)向的止水構(gòu)件沿逆向移動(dòng)，關(guān)閉排水口，實(shí)現(xiàn)止水；逆止閥受正向水頭差作用下，彈性膜片沿正向變形，帶動(dòng)有導(dǎo)向的止水構(gòu)件沿正向移動(dòng)，打開排水口實(shí)現(xiàn)排水；主體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 壓差放大式逆止閥結(jié)構(gòu)Fig.4 Schematic diagram of the reverse check valvebased on differential pressure amplification

4.2 主要性能和特點(diǎn)

4.2.1 無方向性

逆止閥的關(guān)閉和開啟由壓差(水頭差)控制，使用時(shí)不存在方向性，對(duì)安裝角度也無要求，可用于渠底、渠坡、隧洞頂部、側(cè)壁等位置，滿足不同工程需求。

圖5為逆止閥分別與水平方向呈90°，45°，0°的角度測得的排水流量與水頭差的關(guān)系曲線，從圖5中可以看出，3個(gè)方向測得的排水性能基本相當(dāng)，證明了該逆止閥無方向性的特點(diǎn)。

圖5 不同方向逆止閥的流量-水頭差曲線Fig.5 Curves of drainage flow vs. water head differenceof reverse check valve installed in different directions

圖6 逆止閥止水性能試驗(yàn)曲線Fig.6 Curve of drainageflow vs. water headdifference in sealing test

4.2.2 高靈敏性

采用了壓力差放大的

原理，啟閉反應(yīng)靈敏，曲面接觸的止水結(jié)構(gòu)型式所需壓力很小，大大提高了低水頭差下逆止閥的止水和排水性能，該產(chǎn)品開啟水頭差<0.5 mm，止水水頭差<1.5 mm，如圖6所示。

4.2.3 長期性能穩(wěn)定

逆止閥的止水膠圈和彈性膜片均采用硅膠材料，在水中不會(huì)分解，水下運(yùn)行壽命較橡膠材料提高3倍以上(可達(dá)30 a以上)；同時(shí)止水膠圈的變形在壓力腔內(nèi)進(jìn)行了限位，不會(huì)出現(xiàn)止水構(gòu)件長期受壓而破損和往返變形疲勞破壞的問題[6]。

4.2.4 防淤堵性能好

采用了帶有上、下過濾層的結(jié)構(gòu)型式，可保證機(jī)構(gòu)運(yùn)行的長期可靠性，同時(shí)，也有具有較強(qiáng)的防淤積能力。

為研究表面淤積對(duì)逆止閥性能的影響，進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)研究: 將粉質(zhì)黏土與水混合，并通過顆料沉淀來模擬渠道淤積情況，淤積厚度為20 cm，淤積完成后保持通水狀態(tài)靜置1個(gè)月。逐級(jí)增加水頭差測試逆止閥開啟水頭和排水流量，測定記錄逆止閥的流量并繪制水頭差-流量曲線，同時(shí)觀察淤泥層的變化情況。圖7為試驗(yàn)裝置示意圖，圖8為試驗(yàn)結(jié)束后淤泥層的變化情況。

圖7 逆止閥淤堵試驗(yàn)示意圖Fig.7 Schematic diagram of the sealing componentof anti-clogging test

圖8 淤堵試驗(yàn)結(jié)束后淤泥層變化情況Fig.8 Variation of siltlayer after anti-clogging test

圖9 淤堵試驗(yàn)中水頭差-流量曲線Fig.9 Curves of drainageflow vs. water head differ-ence in anti-clogging test

在試驗(yàn)初始階段(水頭差<5 cm)，排水流量較小，之后隨著水頭差的增加，淤泥層內(nèi)逐漸形了幾條過水通道(如圖8所示)，流量以較快的速度增大。圖9為逆止閥在無淤積和淤積20 cm條件下的排水流量與水頭差的關(guān)系曲線，試驗(yàn)初期，有淤積的情況下排水流量較小，當(dāng)水頭差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，兩者的排水流量基本相當(dāng)。流量曲線的變化規(guī)律與試驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象一致，試驗(yàn)表明，淤積物屬水力沉積，密度較小，逆止閥在一定水頭差作用下是可以打開排水的，只要顆粒物未進(jìn)入閥芯內(nèi)，則不會(huì)影響逆止閥的正常運(yùn)行。雖然淤積后，逆止閥的開啟水頭增大，但由于襯砌板上也被淤積物覆蓋，重量增加，抵抗浮托破壞的能力增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)仍然是安全的，不需要再設(shè)計(jì)專門的防淤積措施。

4.2.5 安裝簡便

采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的管徑或孔徑的外觀尺寸以及即插即用的安裝方式，施工簡單，直接壓入即可；維護(hù)非常方便，還為產(chǎn)品的升級(jí)換代提供了條件。

4.3 型號(hào)規(guī)格和性能指標(biāo)

壓差放大式逆止閥有3種型號(hào)，分別與標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的水管或鉆孔相配合，其主要性能指標(biāo)詳見表1。

表1 型號(hào)規(guī)格和性能指標(biāo)

5 工程應(yīng)用

該種新型逆止閥的研發(fā)已經(jīng)成熟，目前在渠道工程、隧洞工程中得到了推廣和利用。

5.1 渠道工程中的應(yīng)用

壓差放大式逆止閥在渠道工程的推廣主要集中在南水北調(diào)中線工程，渠道普遍采用了混凝土襯砌層加土工膜的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行防滲。在渠道檢修期間或季節(jié)性原因引起的地下水水位變動(dòng)期間，地下水水位可能驟然高于渠道內(nèi)水位，渠道襯砌層可能因?yàn)檫^高的壓力差而浮動(dòng)破壞。設(shè)計(jì)采用了逆止式排水系統(tǒng)來增強(qiáng)渠道的抗浮穩(wěn)定性：當(dāng)渠道內(nèi)水位過高時(shí)，地下水通過集水系統(tǒng)匯入PVC管處，PVC管內(nèi)設(shè)置的逆止閥打開，地下水進(jìn)入渠道中，達(dá)到排水減壓的目的；當(dāng)渠道內(nèi)水位高于地下水水位時(shí)，逆止閥關(guān)閉，渠道內(nèi)的水不能通過逆止閥進(jìn)入地下，從而防滲。

逆止閥布置的數(shù)量和形式是通過相關(guān)滲流分析確定，安裝示意圖如圖10(a)所示，安裝后效果見圖10(b)。目前南水北調(diào)中線工程安裝此逆止閥已運(yùn)行，工程運(yùn)行情況良好。

圖10 渠坡上的逆止閥安裝示意圖及實(shí)物

5.2 引水隧洞工程中的應(yīng)用

逆止閥在隧洞工程中的作用原理和在渠道工程中的作用原理類似，不再贅述。

某引水隧洞位于膨脹巖地區(qū)，受地下水壓力和膨脹力作用，引水隧洞內(nèi)側(cè)墻出現(xiàn)了傾倒破壞，為消除水壓力并防止內(nèi)水滲入膨脹巖內(nèi)，在側(cè)墻上設(shè)置了排水孔，并安裝了CKF75-12型壓差放大式逆止閥，如圖11所示。

圖11 隧洞側(cè)墻上的逆止閥安裝示意圖及實(shí)物Fig.11 Diagram of check valves installedon tunnel wall

安裝方法為：在側(cè)墻上鉆孔，直徑75 mm；將逆止閥壓入，并與周邊擠緊；采用密封膠將表面逆止閥與鉆孔的間隙密封。

施工完成后，即可觀察到逆止閥內(nèi)有水不斷流出，表明側(cè)墻后有較高地下水位，該工程處理后，運(yùn)行情況良好。

5.3 工程應(yīng)用分析

綜上所述，逆止閥可應(yīng)用于涉水工程中即需要排水減壓又需要防滲的結(jié)構(gòu)中。如渠道邊坡和渠底襯砌層、堤防和河道的護(hù)坡結(jié)構(gòu)層、上游壩坡的水位升降區(qū)的結(jié)構(gòu)層、引水隧洞全斷面的襯砌結(jié)構(gòu)層、航閘底板以其他涉水建筑物的防滲結(jié)構(gòu)層。

6 結(jié) 論

(1) 根據(jù)工程實(shí)際情況，分析了現(xiàn)有逆止閥產(chǎn)品存在的主要問題，提出了相應(yīng)的解決方法。

(2) 針對(duì)現(xiàn)有逆止閥的不足之處，提出新型逆止閥的研制思路，對(duì)關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究和論證，并成功研制了壓差放大式逆止閥。

(3) 將壓差放大式逆止閥成功應(yīng)用于渠道工程和引水隧洞工程，取得了良好的效果，可為類似工程的處理提供借鑒和參考。

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(編輯：姜小蘭)

Development and Engineering Application of Reverse Check ValveBased on Differential Pressure Amplification

CHENG Yong-hui1,2, GONG Quan1,2, GUO Peng-jie1,2

(1.Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China; 2. National Research Center on Dam Safety Engineering Technology, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China)

Drainage system and pressure reduction measures are usually adopted to treat the uplift of anti-seepage structure of water transfer project caused by long route and varying groundwater table. Check valve-drainage system in which reverse check valve plays a key role makes one of the best choice for its one-way flow performance. Existing reverse check valves have an inflexible opening and shutoff process, a poor long term performance, a meticulous construction operation, and must be accurately installed in a certain direction. To solve these problems, a novel reverse check valve based on differential pressure amplification is researched and developed in consideration of application conditions. The principle of opening and shutoff is improved; and new shutoff type and anti-clogging method are put forward. Opening and shutoff of the new check valve is only driven by amplified differential water pressure, and no other external force is needed, thus, it can be installed in every direction. Differential pressure amplification components and arc close structure are developed to improve the reliability and flexibility of opening and shutoff. Anti-clogging structure is designed and anti-fatigue problem is considered to ensure the long-term performance. The new reverse check valve can be widely used in the drainage system of canal, slope protection of dike and river course, groundwater table change belt of dam, water conveyance tunnel and other water-involving structures.

water conservancy projects; differential pressure amplification; reverse check valve; seepage prevention; stability against floating

2016-03-09；

2016-05-03

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAB10A04，2011BAB10A06)

程永輝(1977-)，男，山東博興人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事地基處理及邊坡加固方面的研究工作，(電話)027-82927236(電子信箱) chengyh@mail.crsri.cn。

郭鵬杰(1987-),男， 河南周口人，工程師，碩士，主要從事地基處理及邊坡加固方面的研究工作，(電話)027-82828063(電子信箱)guopengjie0602@163.com。

10.11988/ckyyb.20160295

2017,34(6):149-154

TV68

A

1001-5485(2017)06-0149-06