真空管道高速输水高新技术成果

真空管道高速输水高新技术成果模仿真空管道列车突破地面速度极限、达到接近于飞机飞行速度的工作原理，在输水管道内形成局部高真空，充分利用大气压能和落差势能在该局部产生强大虹吸牵引动力，将水源源不断以超快流速全程高效输送，形式突破传统，无需额外动力，“重力流”和“压力流”由于自身缺陷将逐渐被取代。

这种新问世的超完美流体形式，我们称之为“真空高速流”。

它的运行环境无需额外的辅助投入，不必费巨资安装全程监控的真空抽吸设备，只需在管道头部动一个“小手术”，将气源阻断，所有水资源输送难题迎刃而解。

这款具有高科技含量的输水成套设备是整个输水工程得以流畅运作的核心部件，它集成了整流、提速、滤气、吸淤、抗阻等几大功能，2001年被正式授予发明专利权，已成功实施于50多项长距离引水配水工程，各项工程特性均优于同等条件下的传统引流工程，具有流量充沛、压力稳定、安全节能、快捷高效等明显优势。

配套管道直径300mm-4000mm，依据工程实际需要而定。

优于任何先进国家的输水设备与技术。

该技术成果将引发自人类发明水泵以来，在管道输水领域的第二次新的突破和跨越式发展。

可应用到世界上各种液流输送工程，它将对管道流体工程的实施、研究产生系列的、具有世界意义的、根本性的影响，成为今后指导、设计管道输水工程领域的核心技术。

在水力学理论建立至今的数百年历史上，世界上的所有液流体工程的设计、运行、计算都基一个最基本的假设：液流体的水分子间的粘滞力界定为流体运行的最大能量消耗，而气体阻力在液流管中可以忽略不计。

新科研成果——第三种输水方式“真空高速流”应用于工程实际时，却完全推翻了这种假设。

工程中的实验数据充分证明：液体的粘滞性并非产生能量损失的根源，真正的根源来自于掺入液流体中的气体阻力！传统的两种输水方式“重力流”与“压力流”不可避免地在水源进流处不间断掺入人们肉眼见不到的微小气体并进入管道（网），影响过流并对管网结构造成伤害，却为人们误认为是正常的水头损失（摩擦力），唯一能判断“重力流”与“压力流”是否掺气的标准，必须有不掺气的进流形式进行同等工程条件下的运行比试甄别，方能让已根深蒂固接受“水的粘滞力为流体运行的能量消耗”的科技人员改变传统观念。

“真空高速流”应用虹吸现象中的真空负压结构与流体整流、阻气、排气装置完美组合形成一套别具一格、功能优异的特殊流体输送成套设备所形成的第三种输水方式，兼具有不掺气和自动排气的特殊功能，也就是说已经基本排除了空气阻力在流体运行时所产生的能量损耗。

如果根据传统的假设理论：由于气体阻力在液流管中可以忽略不计，起决定性因素的是液流体的水分子间的粘滞力，排除了粘滞力的流体才可近似为理想流体。

那么运用“真空高速流”形式的管道输水与运用传统两种输水方式“重力流”与“压力流”输水形式相比在能量损耗上是不会有太大的差别。

然而，当科研人员把这种新输水方式“植入”到常规长距离引水、配水工程或其它管道输送流体工程时，原工程的沿程水头损失居然被完全降低甚至压缩到接近于理想流体。

“真空高速流”出乎意料地使输水效益在管径、水头、动力及管网原有状态不变的情况下“突变”到前所未有的至高水平，其流速、流量、压力、流态、输水距离、出水高度以及沿程水头损失均发生预料之外的显著变化，其主要参数变化数值并非仅几个百分点，而是数十个百分点！我们仅从“真空高速流”的出流口流体呈无色透明状即能与任何其它输水形式出流口呈白色泡沫状区别出其流态的不同。

在水资源与能源日益紧缺的今天，“真空高速流”最终将取代“重力流”及部分“压力流”工程，发挥出水资源调配的最高效益，缓解地球水源危机，其经济、社会效益对国家来讲是举足轻重的。

这对提升我国重大装备和产业技术水平，对国家重点建设工程中急需的重大技术装备，攻克水资源产业发展中的重点技术瓶颈难题，实现关键技术的突破，抢占产业技术的制高点，增强我国水资源产业的核心竞争能力，具有十分重要的现实意义和战略意义。

真空管道高速输水系列成套设备自身运行不耗用任何动力，最大输水管径四米，可进行数百公里的输水，输水管可跨越比水源高8米的障碍物而无需任何动力。

不但其流量、流速、节能远远高于世界上任何先进国家的输水设备与技术，而且在延长管道寿命，防止爆管等方面也独树一帜。

无论是城市配水工程或长距离引水工程，只需工程进水头部改造成“真空高速输水形式”，不须增加任何动力，不改变工程其余的任何现状，原先无论是经过计算或实践证明的工程管道输水摩擦阻力（总水头损失），将减少到原来的20%—90%。

工程流量提高20%—80%，最高曾达到115%，出水口水头提高50%-100%；原来需要二次水泵加压才能到水的地区，如今可直接到水，而且流量比先前二次加压时更大！与全球工程承包商竞标或合作，该技术持有极大的优势，每项工程可创造高于30%的收益率。

“无动力真空管道高速输水系列成套设备”应用范围涉及水利工程的防汛溢洪、抗旱、清淤、水力发电、农业灌溉，市政建设的自来水引水、配水工程、污水排放及跨流域长距离引水工程，保护城市地面沉降的地下水回灌，工业循环水及中央空调循环水、长距离输送石油及液态天然气，旅游方面的人工自然瀑布，海洋领域的无动力抽吸洋底锰结核矿物及优质海水等等领域，具有创造潜在的、不可估量的巨大效益，使不少世界性久攻不克的科研难题得以解决，为各种类型的水工程向现代化、自动化、高科技、高节能、无污染方向迈进谱写出新的篇章。

“真空管道高速输水”系列成套设备共有17大类型：1.长距离管道真空高速引水成套设备：真空管道高速输水系列成套设备一旦启动后，自身运行不耗用任何动力，最大输水管的直径4米，可进行数百公里的输水，输水管可跨越比水源高8米的障碍物而无需任何动力。

不但其流量、流速、压力、节能远远高于世界上任何先进国家的输水设备与技术，而且在延长管道寿命，防止爆管,不改变工程其余的任何现状，原先无论是经过计算或实践证明的工程管道输水摩擦阻力（总水头损失），将降低20%至60%。

工程流量提高20%—80%，出水水头提高50%—100%，比“重力流”引水形式节省投资15%—30%2.长距离管道真空高速输油输气（液态）成套设备：长距离输油输气，其工作原理与长距离管道真空高速引水相似，设备无机械摩擦，由于沿途无（减少）动力设备，不产生静电干扰，安全系数提高。

改造工程，不增加动力可提高输流量15%以上；对各种各样的在建、新建工程在达到相同标的情况下，比“重力流”输油输气形式节省投资15%—30%、节能25%以上、缩短工期，延长工程使用年限10年以上；3.水库无动力虹吸溢洪成套设备：进入汛期，突降暴雨，会危及大坝和下游人民群众的安全。

按照常规，洪水必须涨到高于溢洪道才能自行泄洪，安装一定数量的无动力虹吸溢洪设备，在洪水未上涨至溢洪道前可运行该设备预先（无动力）溢洪，尤其是排洪能力较差的大中型病险水库，可自动抽吸比溢洪道低八米以内的洪水出库，在暴雨到来之前预留出一定的库容，保护大坝的安全；匹配管径从一米至四米。

若采用该设备跨坝或溢洪道（跨高8米）向外虹吸引水溢洪，加大泄洪速度，无须任何动力，无须抽吸真空，安全可靠，这比开挖扩大溢洪道泄洪截面节省投资60%—80%。

4.城市无动力虹吸溢洪成套设备：汛期，河面高于周边城市地面的江河湖泊上游突降暴雨，会危及靠江近湖城市人民群众的安全。

按照常规，城市必须总动员投入抢险抗洪，垒高河堤，危险性大，动用人力物力太大。

沿江、湖安装一定数量的无动力虹吸溢洪设备，在洪水未上涨至河堤前可运行该设备预先（无动力）溢洪或洪峰到来时溢洪，尤其是靠近长江、黄河、松花江、洞庭湖、太湖等周边低洼城市，可自动抽吸比河堤低八米以内的洪水向周边引流疏散，防止漫堤，保护河堤的安全；确保城市安全。

沿河城市不能年复一年重复劳民伤财的总动员策略，必须采用先进科学技术制止洪水的危害，变被动防汛为主动溢洪，其投资不及该城市一年受灾损失的10%；5.超大管径远距离输水装置：大管径远距离“压力流”输水，因多台泵的功率及作用角度不同，同时向一根大管泵水，自相会抵消部分能量，能耗大；采用水泵提水到高位水池后重力自流，管内掺气量大，水充盈度不高。

而采用“真空输水”输水，同等条件下，多台泵近距离提水到高位水池，可增加水泵的进水效率。

尔后“真空输水”一泵到底，动力不变，整个工程流量可增加15%-30%以上，加上管内流体充盈度高，对管壁的压强均匀，可延长水管使用年限；6.水库旱期无动力虹吸灌溉设备：枯水期，水库水位降到涵管、闸门、溢洪道或泄洪管以下，不能自流出库，在原涵管进水口串接一台无动力大流量潜水虹吸泵，可不耗动力抽吸比涵管低八米以下的死水抗旱，缓解旱情；引水成套设备平时可用于引水灌溉，一套多用，有备无患；7.大江截流虹吸辅助泄流成套设备：大江截流时，充分利用坝堰合龙前的水位差，在坝堰上安装数套无动力大口径大流量潜水虹吸泵泄水（暂用），以降低龙口流速，避免大量的土石方被高速水流冲走，减少损失，有利于河道顺利截流合龙，合龙后，设备可以移为它用；8.水库无动力虹吸清淤成套设备：将水库淤积泥沙虹吸疏浚设备安装在水库大坝、闸门或溢洪道的内侧，出水口前仰一定角度消能，虹吸头部直伸到库底，与搅拌设备配合，无动力抽吸水库底下的淤积泥沙，以增大库容量。

坝顶若高出水面8米以上，应在丰水期利用溢洪阶段清淤排淤，水面8米以内的坝上开设涵洞，以架设大口径虹吸管；9.新建水库固定式虹吸清淤成套装置：考虑到大水库大坝高数十米至上百米，固定式水库真空虹吸清淤成套装置安装在大坝的两侧，虹吸吸淤口放到坝前库底、成铲斗式、多管平铺，形状不拘。

大坝每隔8米高应有一截面形状任意（椭圆、长方形、圆形等）的虹吸排淤孔，钢管连接，孔顶部对称安装各一控制阀门，当水位上升到某一位置，开启其下的所有阀门，关闭其上的两控制阀门，依靠强大的落差势能（水头），不间断地抽吸库前流动的淤泥石块，虹吸管的直径可设计一米至五米，与常规排淤设备比较，固定式水库真空虹吸清淤成套装置结构简单，不间断运行无须任何动力，抽吸泥沙碎石能力高，若再与水下采掘机械结合，效果更佳，其抽吸的固体与液体百分比例是常规排淤形式的三倍以上，成套设备不易磨损、故障率极低；10.移动式水库真空虹吸清淤成套装置：移动式水库真空虹吸清淤成套装置靠挂在船体上，虹吸管顶部必须高于水面，吸淤口与虹吸主管可软管连接，能自由伸缩，其旁设置淤泥滚搅器，使结块的淤泥松动，便于抽吸。

出淤口插入连接在船体的多个淤泥桶，淤泥桶深6米至10米，桶口略高库水面，未虹吸前，淤泥桶的液体已由动力排水管抽干。

利用淤泥桶与水面形成的数米落差，足以将库底流动泥沙与虹吸到淤泥桶内，动力排水管则不停地将进入淤泥桶内水排吸到库里。

等到淤泥达到一定高度，落差渐小，虹吸流量也逐渐趋小，将淤泥桶起吊到船上。