斜坡虹吸排水理论与实践

虹吸具有免动力实现水体高效跨越输送和流动过程由液位变化自动控制的特性，具有布孔位置选择方便和经济性好的优势，适合斜坡地下水位控制的需要。本书通过模型试验、数值模拟和理论分析及工程实践，揭示了虹吸系统气泡积累导致排水中断的原因，提出了保障虹吸持续有效的技术措施，建立了斜坡虹吸排水技术体系，建设了国际上少有免维护的滑坡虹吸排水示范工程。为便于虹吸排水技术方法的应用，编制了“斜坡虹吸排水技术指南”，作为附录列于书中，为规范使用斜坡虹吸排水技术提供了必要的技术标准。本书论述了斜坡虹吸的基础理论和相关技术问题，构建了斜坡虹吸排水方法，编制了必要的技术标准，可供滑坡地质灾害防治领域中的勘察、设计、施工、监理等技术人员和管理人员及大专院校相关专业师生参考使用。

前言
第1章绪论
1.1斜坡排水意义与面临困难
1.2虹吸原理
1.3虹吸排水的优势
1.4斜坡虹吸排水发展现状
第2章虹吸过程气泡产生原因与流态特征模型试验
2.1虹吸过程气泡形成原因与特点
2.2虹吸下水管段气泡运动特征
2.3气液两相流型
2.3.1上水管中的流动型式
2.3.2下水管中的流动型式
2.3.3n形弯管段流动型式
2.3.4流型的过渡及其与管径的关系
2.4不同管径虹吸流态模型试验
2.4.1试验装置及虹吸基本特征
2.4.2虹吸管顶部流态特征
2.4.3虹吸管内气泡的兼并与积累
2.4.4形成段塞流的管径条件
第3章不同虹吸管径流态特征数值模拟
3.1计算模型及边界条件
3.2数值计算方法
3.2.1二维瞬态问题方程离散方法
3.2.2表面张力和壁面黏附离散方法
3.2.3体积分数连续性方程与动量方程
3.2.4RNGκ-ε湍流模型
3.3数值模拟结果分析
3.3.1虹吸管径8mm流态模拟
3.3.2虹吸管径4~6mm流型数值模拟
第4章形成段塞流临界管径理论分析
4.1水中优选稳定气泡直径分析
4.1.1分析计算模型
4.1.2液面的能量法推导
4.1.3气泡极限大小与临界管径的关系
4.2虹吸越过管顶点段塞流临界管径分析
4.2.1分析计算模型
4.2.2弯管液面的能量法推导
4.2.3避免出现贴壁流态的管径选择
第5章停流期虹吸管空气积累问题
5.1停流期虹吸管空气积累原因
5.2停流期虹吸管空气积累试验
5.2.1管径8mmPU虹吸管顶部空气积累
5.2.2细管径PU虹吸管顶空气积累试验
5.2.3细管径虹吸管气泡上升过程
5.3虹吸管壁空气渗入理论分析
5.4定温条件下管端空气溶入扩散速率的计算
5.5管内水中空气析出
5.5.1虹吸管内压力减少引起空气析出
5.5.2温度变化引起空气析出
第6章斜坡虹吸排水效果有限元模拟
6.1地下水渗流理论
6.1.1渗流基本概念
6.1.2达西定律
6.1.3渗流连续方程
6.1.4潜水运动微分方程
6.1.5地下水运动定解条件
6.2斜坡虹吸排水有限元模拟方法
6.2.1有限元计算模型
6.2.2虹吸排水系统模拟方法
6.2.3验证虹吸排水系统模拟方法的合理性
6.3斜坡虹吸排水效果数值分析
6.3.1斜坡自然渗流场
6.3.2虹吸排水作用后的斜坡渗流场
6.4虹吸排水效果的影响因素研究
6.4.1排水孔位置对排水效果的影响
6.4.2排水孔的间距对排水效果的影响
6.4.3排水孔倾斜角度对排水效果的影响
第7章斜坡虹吸排水系统建设
7.1虹吸排水孔布置
7.1.1钻孔倾角和孔深
7.1.2虹吸排水孔数量
7.1.3虹吸排水孔间距选择
7.1.4虹吸排水孔的平面布置
7.2虹吸排水流量
7.2.1管流水力特性
7.2.2虹吸流速试验测试
7.2.3虹吸孔需要的排水能力
7.3虹吸启动方法
7.3.1出水口抽水启动虹吸
7.3.2出水口逆向压水启动虹吸
7.3.3u形管逆向灌水启动虹吸
7.4虹吸排水检测
7.4.1虹吸排水孔的孔口与孔底高差检测
7.4.2单孔流量检测及排水总流量监测
7.4.3斜坡地下水位监测
7.5钻孔和透水管及虹吸管
7.6虹吸系统布置其他注意事项
第8章斜坡虹吸排水应用工程实例
8.1斜坡地质环境条件
8.1.1自然地理
8.1.2工程地质条件及滑坡成因
8.2斜坡虹吸排水系统建设
8.2.1倾斜虹吸排水孔钻探
8.2.2透水管与排水管制作安装
8.2.3引导初始虹吸
8.2.4修建集水槽进行流量监测
8.3斜坡虹吸排水效果监测
8.3.1斜坡地下水位监测孔
8.3.2斜坡表面变形临测系统
8.4斜坡虹吸排水效果
8.4.1降雨过程监测结果
8.4.2虹吸排水监测结果
8.4.3钻孔地下水位监测结果
8.4.4钻孔地下水位与虹吸排水流量变化关系
8.4.5排水效果
第9章结语
参考文献
附录A斜坡虹吸排水技术指南
A1斜坡工程地质
A1.1斜坡工程地质条件调查
A1.2水文地质调查与测试
A1.3土的水理性质指标经验值
A1.4滑坡及其稳定性影响因素
A2虹吸管空气积累原因与控制
A2.1斜坡虹吸特点与气泡产生原因
A2.2虹吸管内气泡运动
A2.3选择合理管径避免气泡积累
A2.4虹吸管材选择
A3虹吸排水系统设计
A3.1虹吸排水孔布置
A3.2斜坡虹吸排水基本要求
A3.3虹吸排水孔间距
A3.4虹吸排水流量计算
A4虹吸排水系统建设
A4.1孔底储水管靴与透水管
A4.2钻孔施工与高差检测
A4.3虹吸排水系统安装
A4.4虹吸启动方法
A4.5虹吸系统布置其他要求
A5虹吸排水效果检测与建设工程验收
A5.1虹吸流量监测
A5.2降雨量和地下水位监测
A5.3斜坡变形监测
A5.4质量检查与验收