專利名稱：給水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用勢(shì)能法則、托里拆利的絕對(duì)真空原理，從分散于各地的若干個(gè)水源向蓄水池匯集水的給水方法。
背景技術(shù)：
在廣闊的地區(qū)，有時(shí)會(huì)需要將水匯集到一處。作為該情況時(shí)的給水方法，提出通過(guò)管道將希望匯集水的蓄水池和大范圍內(nèi)零星分布的各地的若干個(gè)水源連接起來(lái)的給水設(shè)施。
就該給水設(shè)施而言，為將水匯集至蓄水池，需要在水源處設(shè)置吸入泵，此外，在管道較長(zhǎng)時(shí)，則需要在其中途設(shè)置送水泵，通過(guò)這些泵的驅(qū)動(dòng)力將各地水源的水匯集至蓄水池。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在這樣從水源將水匯集至規(guī)定的地方(蓄水池)時(shí)，如在各地水源設(shè)置提供水壓的裝置(泵)，則水壓提供裝置的設(shè)置費(fèi)用較高，給水設(shè)施本身成本較高。特別是，如果水源離蓄水池?cái)?shù)十km，還需要在管道的中途設(shè)置送水泵，存在成本進(jìn)一步提高的問(wèn)題。
本發(fā)明目的在于，針對(duì)解決上述問(wèn)題提供一種即使從遠(yuǎn)距離的水源也可簡(jiǎn)單且廉價(jià)地匯集水并向蓄水池給水的給水方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明者著眼于托里拆利真空原理，提出了下述給水方法利用其形成的絕對(duì)真空部的真空吸力，通過(guò)該吸力即使從遠(yuǎn)距離地點(diǎn)的水源也可迅速地吸水。
托里拆利真空是在1大氣壓下向1m左右的密封管內(nèi)裝滿水銀，如在充滿水銀的盤子上將管倒置，則管內(nèi)的水銀逐漸下降，并在高度變?yōu)?60mm時(shí)停止。這是由于大氣壓和水銀平衡而發(fā)生的現(xiàn)象，由于水銀下降，裝滿水銀的管的上方部分成為真空狀態(tài)。
在本發(fā)明中，利用上述托里拆利真空原理，以真空塔取代管、以水取代水銀、以蓄水池取代盤子而設(shè)置。
即，本發(fā)明的特征在于，在想要從分布于各地的水源向蓄水池匯集水時(shí)，通過(guò)管道連接底部在蓄水池中敞開的真空塔和各地的水源而構(gòu)成給水路，利用在真空塔內(nèi)形成的絕對(duì)真空部的真空吸力，通過(guò)管道從各地水源吸水，將吸來(lái)的水供給蓄水池。
上述結(jié)構(gòu)是利用迄今為止處于實(shí)用化思考范圍外的托里拆利真空原理來(lái)作為吸水的方法，結(jié)合現(xiàn)代的高度建設(shè)技術(shù)，大規(guī)模地形成高度真空的狀態(tài)，通過(guò)其吸力可以全球標(biāo)準(zhǔn)來(lái)大范圍地給配大量的水。
要在該真空塔內(nèi)形成絕對(duì)真空部，由于不能象托里拆利實(shí)驗(yàn)?zāi)菢?，將取代管的真空塔倒置，因此替代地在真空塔的?xiàng)部設(shè)置項(xiàng)部閥，通過(guò)該頂部閥的開和關(guān)，在向內(nèi)部填充水的同時(shí)將真空塔內(nèi)部的空氣擠出，其后關(guān)閉頂部閥，由于大氣壓與真空塔內(nèi)的水柱的平衡，來(lái)在真空塔內(nèi)的上部形成絕對(duì)真空部。
作為另一方法有將一側(cè)開口、另一側(cè)封閉的真空塔放至水平狀態(tài)，并從一側(cè)向真空塔內(nèi)給水，在真空塔內(nèi)裝滿水后，使真空塔的敞開側(cè)向下垂直立于蓄水池。在該場(chǎng)合，與上述方法相同，真空塔內(nèi)的水從底部向下方被排出，水位下降，在大氣壓和真空塔內(nèi)的水柱平衡的位置水位停止，從而在真空塔內(nèi)的上部形成絕對(duì)真空部。
從理論上來(lái)說(shuō)絕對(duì)真空部的壓力為零，其容積越大越能獲得強(qiáng)大的吸力，因此真空塔在半徑方向以及高度方向越大越佳。該真空塔的形狀并沒(méi)有特別的限制，可以舉例為圓筒狀或球狀。
在此，被吸到真空塔內(nèi)的水從真空塔的底部被供給蓄水池，由于蓄水池的水面和真空塔內(nèi)水柱高度的關(guān)系，從理論上來(lái)講總是為一定的水位(10m30cm)，因此如果蓄水池的水面上升則真空塔內(nèi)水柱的水面也上升，在上部形成的絕對(duì)真空部的容積變小，吸水力也變小。
為了確保絕對(duì)真空部的容積，必須調(diào)節(jié)真空塔內(nèi)水柱的高度。根據(jù)托里拆利真空原理，該水柱高度的調(diào)節(jié)可通過(guò)調(diào)節(jié)蓄水池的水面來(lái)進(jìn)行。
因此，本發(fā)明通過(guò)水位調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)蓄水池的水位，以此來(lái)將真空塔內(nèi)的水位調(diào)節(jié)至規(guī)定水平。作為水位調(diào)節(jié)裝置，可以例舉設(shè)置于蓄水池的水位調(diào)節(jié)閥或在蓄水池側(cè)壁形成的溢出孔。
通過(guò)該水位調(diào)節(jié)裝置，可將真空塔內(nèi)水柱的高度調(diào)節(jié)至規(guī)定水平，確保絕對(duì)真空部的容積，無(wú)需使用泵等驅(qū)動(dòng)源，平時(shí)也可以全球標(biāo)準(zhǔn)從各地水源自動(dòng)地吸水。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)管道連接底部在蓄水池中敞開的真空塔和其他水源，構(gòu)成給水路，利用在真空塔內(nèi)形成的絕對(duì)真空部的真空吸力通過(guò)管道從其他水源吸水，將所吸的水供給蓄水池，因此即使不使用泵等驅(qū)動(dòng)源，也可從即使離蓄水池?cái)?shù)十km～數(shù)千km的水源簡(jiǎn)單且廉價(jià)地進(jìn)行給水。


圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的給水方法的給水設(shè)施的概略圖。
圖2是表示蓄水池和水源的管道鋪設(shè)狀態(tài)的概略側(cè)視圖。
圖3是表示蓄水池和水源的管道網(wǎng)眼狀鋪展?fàn)顟B(tài)的平面圖。
符號(hào)說(shuō)明1 蓄水池2 真空塔2a絕對(duì)真空部3 管道4 頂部閥5 底部閥6 水位調(diào)節(jié)閥7 第2蓄水池8a、8b、8c水源9、10 水路
A 真空塔內(nèi)的水位B 高低差具體實(shí)施方式
下面根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明涉及的給水方法的給水設(shè)施的概略圖，圖2是表示同上的蓄水池和水源的管道鋪設(shè)狀態(tài)的概略圖，圖3是表示給水設(shè)備的管道網(wǎng)眼狀鋪展?fàn)顟B(tài)的概略圖。
如圖所示，給水設(shè)施具有匯集水的蓄水池1、立起設(shè)置于該蓄水池的真空塔2、連接蓄水池1和分散于各地的水源8a、8b、8c的管道3。
在需要匯集水的場(chǎng)所形成蓄水池1。蓄水池1可為上側(cè)向大氣層敞開的天然池或人工池。與該蓄水池1相鄰，并在比它低的位置設(shè)置第2蓄水池7，進(jìn)而適當(dāng)?shù)卦诒鹊?蓄水池7低的位置設(shè)置第3蓄水池12。這些各蓄水池1、7、12之間通過(guò)水路9、10連通，并在各水路設(shè)置用于調(diào)節(jié)蓄水池1、7水位的水位調(diào)節(jié)閥6。通過(guò)未圖示的管道將被貯存于第2蓄水池7或第3蓄水池12的水配給各需要處。
真空塔2頂部呈半圓球狀，主體部形成為圓筒狀，以將敞開的底部浸于蓄水池1的狀態(tài)立起設(shè)置。該真空塔2內(nèi)部為氣密狀態(tài)，上部形成絕對(duì)真空部2a，利用該絕對(duì)真空部2a的真空吸力可從各水源8a、8b、8c將水吸至真空塔2內(nèi)。
利用托里拆利真空原理來(lái)形成絕對(duì)真空部2a。如上所述，托里拆利真空是在1大氣壓下向1m左右的密封管內(nèi)裝滿水銀，在充滿水銀的盤子上將管上下倒置，則管中的水銀逐漸下降，在高度變?yōu)?60mm時(shí)停止。這是由于大氣壓與水銀平衡而產(chǎn)生的現(xiàn)象，由于水銀下降，裝滿水銀的管的上部成為真空狀態(tài)。該真空部為絕對(duì)真空。
在本發(fā)明中，是利用上述托里拆利真空原理，以真空塔2取代管、以水取代水銀、以蓄水池1取代盤子而設(shè)置。由于真空塔2難以象管那樣倒置，因此替代地設(shè)置頂部閥4，通過(guò)該頂部閥4的開和關(guān)在內(nèi)部形成絕對(duì)真空部2a。
即，在將蓄水池1的水向真空塔2內(nèi)壓上并進(jìn)行填充時(shí)，打開頂部閥4，通過(guò)真空塔2內(nèi)壓上的水從項(xiàng)部閥4將內(nèi)部的空氣向外部排出，如果水從頂部閥4向外部被排出則關(guān)閉閥，向真空塔2內(nèi)填充水。通過(guò)關(guān)閉頂部閥4，使壓迫蓄水池的水面的大氣壓和真空塔內(nèi)的壓力(絕對(duì)真空部2a的壓力+真空塔下部水柱的壓力)平衡，從蓄水池水面開始的水柱的高度(水位)在一定(理論上為10m33cm)位置停止，其上部形成絕對(duì)真空部2a。
此外，在蓄水池1設(shè)置用于向真空塔2內(nèi)填充水的揚(yáng)水泵13。該揚(yáng)水泵13，其排出側(cè)與真空塔2的底部連接，可通過(guò)揚(yáng)水泵13將水壓上至真空塔2內(nèi)的項(xiàng)部。如揚(yáng)水的高度較高，1個(gè)揚(yáng)水泵無(wú)法滿足時(shí)，可通過(guò)若干個(gè)揚(yáng)水泵有效地向真空塔內(nèi)填充水。
另外，真空塔2基本上底部為敞開狀態(tài)，但也可如圖1所示，在封閉的底部設(shè)置底部閥5，該底部閥5由可在與揚(yáng)水泵13連接的位置和向蓄水池1敞開的位置之間切換的三通閥構(gòu)成。
此外，在真空塔2的塔壁形成有管道連接口2b，使得連通絕對(duì)真空部2a和水源8a、8b、8c，可將水源8a、8b、8c的水吸至絕對(duì)真空部2a。在該連接口2b，連接有管道3的同時(shí)，還設(shè)有開關(guān)閥3a，該開關(guān)閥3a用于在真空塔2內(nèi)形成絕對(duì)真空部2a時(shí)關(guān)閉管道3。
水源8a、8b、8c可例舉分布于大范圍地區(qū)的湖沼、蓄水池、以及河流等。如圖2以及圖3所示，管道3基本被設(shè)置于水平線上，以放射狀或者網(wǎng)眼狀(網(wǎng)狀)鋪展，與各地的水源8a、8b、8c連接，可匯集于真空塔2的連接口2b。
上述結(jié)構(gòu)的給水設(shè)施，為了從各水源8a、8b、8c向蓄水池1匯集水，在真空塔2內(nèi)形成絕對(duì)真空部2a，利用該絕對(duì)真空部2a的真空吸力來(lái)吸水。因此，必須在真空塔2內(nèi)形成絕對(duì)真空部2a。
為形成絕對(duì)真空部2a，需在真空塔2的上部形成托里拆利真空。為此，首先關(guān)閉管道3的開關(guān)閥3a，打開項(xiàng)部閥4，通過(guò)揚(yáng)水泵13將蓄水池1的水向真空塔2內(nèi)填充。在向真空塔2內(nèi)填充水時(shí)，如蓄水池1的水量不能滿足需要，則從相鄰的第2蓄水池7或者第3蓄水池12供水即可。
當(dāng)真空塔2內(nèi)填充了水時(shí)停止揚(yáng)水泵13并關(guān)閉頂部閥4。這樣，真空塔2內(nèi)的水位逐漸下降，在上部形成被稱作托里拆利真空的所謂絕對(duì)真空部2a，此外，真空塔2內(nèi)的水柱15與壓迫蓄水池1的水面的大氣壓平衡而停止。在此狀態(tài)下，大氣壓作用于蓄水池1的水面，此外，理論上絕對(duì)真空部2a為絕對(duì)真空，因此真空塔2內(nèi)的水柱15的水位為從蓄水池1的水面開始的10m33cm的高度。
另一方面，絕對(duì)真空部2a形成于水柱15的上方，其容積越大真空吸力越大，如打開管道3的開關(guān)閥3a，則可從水源8、8a迅速吸入大量的水。
假設(shè)本實(shí)施方式的真空塔2為半徑17m、高140.33m的圓筒狀，則絕對(duì)真空部2a的容積為(140.33m-10.33m)×17m×17m×π(圓周率)＝117，970m3現(xiàn)在，如用管道3連接絕對(duì)真空部2a和水源8a、8b、8c，則由于絕對(duì)真空部2a的壓力(理論上壓力＝0)和壓迫水源8a、8b、8c水面的壓力(大氣壓)之間的差，水被吸向絕對(duì)真空部2a側(cè)。該關(guān)系與管道3的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。因此，即使從距離蓄水池1遠(yuǎn)距離地點(diǎn)的水源8a、8b、8c也可向蓄水池1匯集水并進(jìn)行供水。
在此，關(guān)于管道3例舉了在水平線上鋪展的例子，但如圖2所示，在實(shí)際鋪設(shè)時(shí)多少有些高低差。在以水平線上的管道3為基準(zhǔn)進(jìn)行考慮的場(chǎng)合，位于高于水平線位置的水源8b，可利用其勢(shì)能向水平線上的管道3供水。
位于低于水平線位置的水源8a、8c，則由于絕對(duì)真空部2a的壓力(理論上壓力＝0)和壓迫水源8a、8c水面的壓力(大氣壓)之間的差，水被吸向絕對(duì)真空部2a側(cè)，因此，即使理論上存在10m33cm的高低差也可以進(jìn)行吸水。
實(shí)際上，就絕對(duì)真空部2a的吸力而言，由于水中混入氣泡而被提供給絕對(duì)真空部2a，因此可預(yù)想絕對(duì)真空部2a的壓力會(huì)上升，所以理想的是使蓄水池1和水源8之間的高低差有3m左右的容許值，設(shè)為7m以內(nèi)。如果水源8的位置不滿足這一條件，則用泵將水源8的水抽上來(lái)等方法，設(shè)定到容許范圍即可。
比如，如圖2所示，在水源8a的水深6m的場(chǎng)合，即使考慮了其容許值(7m)，也可以吸入全部的水并向蓄水池供水。此外，即使在水深為15m、水面位于低于水平線3m的下側(cè)的水源8c的場(chǎng)合，由于通過(guò)絕對(duì)真空部2a的壓力(理論上壓力＝0)和壓迫水源8c水面的壓力(大氣壓)之間的差來(lái)進(jìn)行吸水，因此在實(shí)際應(yīng)用上也不存在問(wèn)題，可將水源8c的水吸到蓄水池1側(cè)并進(jìn)行供給。
這樣，在本發(fā)明中，在真空塔2內(nèi)形成絕對(duì)真空部2a，利用該絕對(duì)真空部2a的真空吸力可從各地的水源8a、8b、8c吸水并匯集至蓄水池1。此時(shí)，一旦利用托里拆利真空原理在真空塔2的上部形成了絕對(duì)真空部2a，則其后無(wú)需使用任何動(dòng)力，即可有效地吸入各地水源8a、8b、8c的水，可以大幅度地降低成本。
接下來(lái)，通過(guò)管道3從真空塔2的連接口2b被吸至真空塔2內(nèi)的水一邊使真空塔2內(nèi)的水位上升，一邊有一部分流向蓄水池1側(cè)，即使在這種場(chǎng)合，托里拆利真空原理也在發(fā)揮作用，總是試圖保持真空塔2內(nèi)的水柱2的水位A一定。因此，伴隨蓄水池1水面的上升，真空塔2的水柱的絕對(duì)水位也上升。優(yōu)選絕對(duì)真空部2a的容積確保一定，作為其基準(zhǔn)，優(yōu)選連接口2b不被水柱15閉塞的程度。
為了確保該絕對(duì)真空部2a的容積，需要調(diào)節(jié)蓄水池1的水面高度。為此，在伴隨從水源8a、8b、8c向蓄水池1所供水的增加蓄水池1的水位上升后，打開水位調(diào)節(jié)閥6使蓄水池1的水流向第2蓄水池7側(cè)，以此將蓄水池1的水位調(diào)節(jié)至規(guī)定水平。
這樣，通過(guò)管道連接底部在蓄水池中敞開的真空塔和各地水源來(lái)構(gòu)成給水路，利用在真空塔內(nèi)形成的絕對(duì)真空部的真空吸力通過(guò)管道從水源吸水，將所吸的水供給蓄水池，所以即使不使用泵等驅(qū)動(dòng)源，從即使離蓄水池?cái)?shù)十km～數(shù)千km的水源也可簡(jiǎn)單且廉價(jià)地進(jìn)行給水。
此外，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，毫無(wú)疑問(wèn)可在本發(fā)明的范圍內(nèi)予以多種修正、變更等。比如，在上述實(shí)施方式中例舉了圓筒狀的真空塔，但不僅僅局限于此，也可使用球狀的真空塔。另外，作為調(diào)節(jié)蓄水池水位的裝置，例舉了水位調(diào)節(jié)閥，但也可以在蓄水池的側(cè)壁形成溢出用孔，來(lái)調(diào)節(jié)蓄水池的水位使其不會(huì)超過(guò)一定水平。
工業(yè)利用的可能性如上所述，根據(jù)本發(fā)明涉及的給水方法，即使從離蓄水池?cái)?shù)十km～數(shù)千km的水源也可簡(jiǎn)單且廉價(jià)地進(jìn)行給水，該給水方法可用于灌溉或者沙漠綠化等。
權(quán)利要求
1.一種給水方法，其特征在于通過(guò)管道連接底部在蓄水池中敞開的真空塔和存在于各地的水源來(lái)構(gòu)成給水路，利用在所述真空塔內(nèi)形成的真空部的真空吸力通過(guò)管道從所述各地的水源吸水，并供給蓄水池。
2.如權(quán)利要求1所述的給水方法，其特征在于在所述真空塔的頂部設(shè)置頂部閥，在所述頂部閥打開的狀態(tài)下向所述真空塔內(nèi)填充水，然后關(guān)閉頂部閥，通過(guò)連通真空塔內(nèi)和蓄水池，基于托里拆利真空原理在所述真空塔內(nèi)形成絕對(duì)真空部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的給水方法，其特征在于利用水位調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)節(jié)所述蓄水池的水位，以此將真空塔內(nèi)的水位調(diào)節(jié)至規(guī)定水平。
全文摘要
提供一種從即使離蓄水池?cái)?shù)十公里～數(shù)千公里的水源也可簡(jiǎn)單且廉價(jià)地進(jìn)行給水的給水方法。用管道3連接底部向蓄水池1敞開的真空塔2和各地水源8a、8b、8c，利用在真空塔2內(nèi)形成的絕對(duì)真空部2a的真空吸力，通過(guò)管道3從各地的水源8a、8b、8c將水吸至真空塔內(nèi)，并將該所吸入的水供給蓄水池1。因此，即使不使用泵等驅(qū)動(dòng)源，也能從即使離蓄水池1數(shù)十公里～數(shù)千公里的水源8、8a簡(jiǎn)單且廉價(jià)地進(jìn)行給水。
文檔編號(hào)F04F3/00GK1847530SQ20051006922
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者田口晃 申請(qǐng)人:株式會(huì)社科學(xué)信息系統(tǒng)