CN108589657A - 一种水利工程防冻胀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水利工程防冻胀装置，包括渠道、拱形层、若干支撑柱和支撑柱连接层，拱形层安装在渠道两侧，支撑柱固定连接渠道和拱形层，支撑柱连接层铺设在渠道和支撑柱连接的表面，支撑柱连接层下方设置有两个对称的保温循环空腔，渠道底部对称开有若干进水口，进水口下方连接有进水管道，进水管道连接至保温循环空腔内，保温循环空腔内部在进水口和拱形层之间设置有若干水能发电装置，拱形层顶部设置有抽水泵室，抽水泵室和水能发电装置电性连接，这种水利工程防冻胀装置能够利用渠道内的压强差提供动力源将河底的水分循环到河面，从而保证河面岸边不结冰，而且该装置还保护岸边土壤不被冻伤。

Description

一种水利工程防冻胀装置
技术领域
本发明涉及水利工程领域，尤其涉及一种水利工程防冻胀装置。
背景技术
河流渠道是一种对人们生活影响巨大的地理特征，而由于地理环境和季节的不同，所以在河流环境中经常遇到低温环境，从而造成河流渠道的表明结冰，或者河流附近土壤层变成冻土而遭到破坏。
针对上述的技术问题，专利号：CN92101539公布了防止刚性护面渠道冻胀破坏的方法，具体内容是采用在渠道表面依次铺设保温膜管理层、平沙层、刚性防渗护面层和保温膜管层进行防护。这种方法对防冻胀起到一定的作用，但是，在土壤里埋下那么多的分几层结构，不好保养，也不容易建造。
专利号：CN201710111007公布了另外一种用于渠道防渗防冻胀的方法及结构，具体内容是：在渠坡至渠顶铺设由聚苯板或者复合土工膜进行防水，铺设混凝土板进行防变形。这种防渗防变形的结构实际运用效果不错，但是苯板造价太高，而且要经常更换，关键是浸泡在水中，长时间后会分解至水中，人体一旦长时间会引起致癌。
针对上述的技术问题，专利号：CN201620854831和专利号：CN201510761213分别公布了一种堤防工程的防冻胀装置，其工作原理大致是一样的，都是向水里输送热空气，从而通过热水比重较轻上浮的原理来实现河流表面的保温效果。这种方法在防冻胀方面确实有效，但是增强了水质的含氧量，影响了生态环境，而且使用这种方式浪费能源的现象也比较严重。
针对上述的技术问题，专利号：CN201720328929、专利号：CN201610440522、专利号：CN201710886562和专利号：CN201310359157这四项水利工程的专利文件分别公布了四种水利工程的带有防冻胀效果的装置或者方法，这四种装置或者方法均采用加热岸边水体的方式来防止河体冻胀，这种方法将水体加热后，水体内的含氧量会大幅度降低，另外像如果要实现这种大面积加热，消耗的能源数量是不可想象的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的水利工程防冻胀装置会改变水质影响水体的生态环境和浪费能源的问题，本发明提供了一种水利工程防冻胀装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水利工程防冻胀装置，包括渠道、两层对称的拱形层、若干支撑柱和两层支撑柱连接层，所述的拱形层安装在渠道两侧，所述的支撑柱固定连接渠道和拱形层，所述的支撑柱连接层铺设在渠道和支撑柱连接的表面，所述的拱形层上在水面和岸边之间的位置开有若干对称的出水口，所述的出水口和对应的轴向贯穿支撑柱连接层的出水管道固定连接，所述的支撑柱连接层下方设置有两个对称的保温循环空腔，所述的出水管道固定连接至保温循环空腔。
所述的渠道底部对称开有若干进水口，所述的进水口内部设置有过滤层，所述的进水口下方连接有进水管道，所述的进水管道连接至所述的保温循环空腔内，所述的保温循环空腔内部在进水口和拱形层之间设置有若干水能发电装置，所述的保温循环空腔和土壤层之间设置有防水层，所述的防水层顶部设置有抽水泵室，所述的抽水泵室和所述的水能发电装置电性连接，所述的抽水泵室内设置有延伸到保温循环空腔的抽水管道。
所述的拱形层、支撑柱连接层和防水层表面均设置有防水材料。
所述的支撑柱相邻的间隙中设置有加固的加强筋，所述的加强筋和支撑柱组成三角形结构。
所述的水能发电装置包括涡轮发电机、固定连接装置和收纳盒，所述的收纳盒固定连接在渠道底部，所述的涡轮发电机安装在收纳盒的下方，所述的固定连接装置固定连接涡轮发电机和收纳盒。
所述的固定连接装置包括连接杆和两个止转销，所述的止转销固定安装在连接杆的两端，所述的连接杆一端通过止转销固定安装在收纳盒的外侧，所述的连接杆另一端通过止转销固定连接在涡轮发电机的中心。
所述的固定连接装置是一种滚动轴承，所述的涡轮发电机固定连接在滚动轴承的外圈，所述的收纳盒和滚动轴承的内圈固定连接。
所述的抽水泵室内设置有抽水泵，所述的抽水泵所在位置在水平上低于渠道的水平面，所述的抽水泵和水能发电装置电性连接，所述的抽水泵启动后所需的一部分电能由水能发电装置提供。
所述的进水孔内部设置的过滤层是一种耐腐蚀的网状层。
本发明的有益效果是，本发明利用拱形层的结构加大渠道两边的刚性，从而减少了冻胀对岸边土壤的破坏，利用渠道内的压强差进行发电，减少了资源的浪费，利用河底和河面水分的温度差来代替传统的保温材料，避免了传统的保温材料对人体带来的伤害，不加热水体，保护生态环境。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明整体的结构示意图；
图2是本发明中连接装置的一种结构示意图；
图3是本发明中连接装置的另一种结构示意图；
图中渠道1、拱形层2、支撑柱3、支撑柱连接层4、出水口5、出水管道6、保温循环空腔7、进水口8、过滤层9、进水管道10、水能发电装置11、防水层12、抽水泵室13、收纳盒14、加强筋15、止转销16、滚动轴承17、抽水泵18、抽水管道20、涡轮发电机21、固定连接装置22、连接杆23。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明提供了一种水利工程防冻胀装置，包括渠道1、两层对称的拱形层2、若干支撑柱3和两层支撑柱连接层4，所述的拱形层2安装在渠道1两侧，所述的支撑柱3固定连接渠道1和拱形层2，所述的支撑柱连接层4铺设在渠道1和支撑柱3连接的表面，所述的拱形层2上在水面和岸边之间的位置开有若干对称的出水口5，所述的出水口5和对应的轴向贯穿支撑柱连接层4的出水管道6固定连接，所述的支撑柱连接层4下方设置有两个对称的保温循环空腔7，所述的出水管道6固定连接至保温循环空腔7。
所述的渠道1底部对称开有若干进水口8，所述的进水口8内部设置有过滤层9，所述的进水口8下方连接有进水管道10，所述的进水管道10连接至所述的保温循环空腔7内，所述的保温循环空腔7内部在进水口8和拱形层2之间设置有若干水能发电装置11，所述的保温循环空腔7和土壤层之间设置有防水层12，所述的防水层12顶部设置有抽水泵室13，所述的抽水泵室13和所述的水能发电装置11电性连接，所述的抽水泵室13内设置有延伸到保温循环空腔7的抽水管道20。
上述的是防冻胀装置的两侧结构和底面结构，两侧结构中使用拱形层2加大了渠道1两边的抗变形的能力，从而保证了渠道的宽度，利用渠道1内部的压强差，通过出水口5和保温循环空腔7能够将空腔内的水从河底抽至河面，从而造成循环，防止河面结冰胀大渠道1宽度,而通过上述的水能发电装置11为抽水泵室13提供一定的动力后，能够减少一定电量使用。
所述的拱形层2、支撑柱连接层4和防水层12表面均设置有防水材料。
上述的防水材料能够阻止水对岸边土壤的渗透，从而保证土壤和装置的使用寿命。
所述的支撑柱3相邻的间隙中设置有加固的加强筋15，所述的加强筋15和支撑柱3组成三角形结构。
上述的三角形结构能够提高拱形层2的抗变形强度，从而阻止河面结冰后对两岸边的胀破。
所述的水能发电装置11包括涡轮发电机21、固定连接装置22和收纳盒14，所述的收纳盒14固定连接在渠道1底部，所述的涡轮发电机21安装在收纳盒14的下方，所述的固定连接装置22固定连接涡轮发电机21和收纳盒14。
上述的水能发电装置11利用河底水流的冲力带动涡轮发电机21的旋转，从而产生电力，为上述的抽水泵室13提供一定的电能需求，这样就能减少电能的使用，从而节省了能源，降低了成本。
如图2所示，所述的固定连接装置22包括连接杆23和两个止转销16，所述的止转销16固定安装在连接杆23的两端，所述的连接杆23一端通过止转销16固定安装在收纳盒14的外侧，所述的连接杆23另一端通过止转销16固定连接在涡轮发电机21的中心。
如图3所示，所述的固定连接装置22也可以是一种滚动轴承17，所述的涡轮发电机21固定连接在滚动轴承17的外圈，所述的收纳盒14和滚动轴承17的内圈固定连接。
上述的两种连接方式将涡轮发电机21在保证运转的同时固定在收纳盒14的外侧。
所述的抽水泵室13内设置有抽水泵18，所述的抽水泵18所在位置在水平上低于渠道1的水平面，所述的抽水泵18和水能发电装置11电性连接，所述的抽水泵18启动后所需的一部分电能由水能发电装置11提供。
由于大气压强的存在，所以保温循环腔7内的水平面会和渠道1内的水平面大致持平，所以想要将河底的水循环至河面，需要用到抽水泵18，而由于渠道1需要抽取的水量太多，所以需要的电量也随之增加，而利用渠道1水平面和底面水压的差进行发电供给抽水泵18使用，大大减弱了抽水泵18需要的电量，从而减少了资源的浪费。
所述的进水口8内部设置的过滤层9是一种耐腐蚀的网状层。
上述的进水口8长期处于河底，所以随着使用时间的增长，进水口会被河流中的杂物堵塞，因此，使用过滤层保证过滤掉水里的杂物，延长了使用寿命。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种水利工程防冻胀装置，包括渠道(1)、两层对称的拱形层(2)、若干支撑柱(3)和两层对称的支撑柱连接层(4)，其特征在于：所述的拱形层(2)安装在渠道(1)两侧，所述的支撑柱(3)的两端固定连接到渠道(1)和拱形层(2)，所述的支撑柱连接层(4)铺设在支撑柱(3)的根部，所述的拱形层(2)上在水面和岸边之间的位置开有若干对称的出水口(5)，所述的支撑柱连接层(4)设置有出水管道(6)，所述的出水管道(6)轴向贯穿支撑柱连接层(4)，所述的出水口(5)和出水管道(6)固定连接，所述的支撑柱连接层(4)下方设置有两个对称的保温循环空腔(7)，所述的出水管道(6)固定连接至保温循环空腔(7)。
所述的渠道(1)底部对称开有若干进水口(8)，所述的进水口(8)内部设置有过滤层(9)，所述的进水口(8)下方连接有进水管道(10)，所述的进水管道(10)连接至所述的保温循环空腔(7)内，所述的保温循环空腔(7)内部在进水口(8)和拱形层(2)之间设置有若干水能发电装置(11)，所述的保温循环空腔(7)和土壤层之间设置有防水层(12)，所述的防水层(12)顶部设置有抽水泵室(13)，所述的抽水泵室(13)和所述的水能发电装置(11)电性连接，所述的抽水泵室(13)内设置有延伸到保温循环空腔(7)的抽水管道(20)。
2.根据权利要求1所述的一种水利工程防冻胀装置，其特征在于：所述的水能发电装置(11)包括涡轮发电机(21)、固定连接装置(22)和收纳盒(14)，所述的收纳盒(14)固定连接在渠道(1)底部，所述的涡轮发电机(21)安装在收纳盒(14)的下方，所述的固定连接装置(22)固定连接涡轮发电机(21)和收纳盒(14)。
3.根据权利要求2所述的一种水利工程防冻胀装置，其特征在于：所述的固定连接装置(22)包括连接杆(23)和两个止转销(16)，所述的止转销(16)固定安装在连接杆(23)的两端，所述的连接杆(23)一端通过止转销(16)固定安装在收纳盒(14)的外侧，所述的连接杆(23)另一端通过止转销(16)固定连接在涡轮发电机(21)的中心。
4.根据权利要求2所述的一种水利工程防冻胀装置，其特征在于：所述的固定连接装置(22)是一种滚动轴承(17)，所述的涡轮发电机(21)固定连接在滚动轴承(17)的外圈，所述的收纳盒(14)和滚动轴承(17)的内圈固定连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种水利工程防冻胀装置，其特征在于：所述的抽水泵室(13)内设置有抽水泵(18)，所述的抽水泵(18)所在位置在水平上低于渠道(1)的水平面，所述的抽水泵(18)和水能发电装置(11)电性连接，所述的抽水泵(18)启动后所需的一部分电能由水能发电装置(11)提供。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的一种水利工程防冻胀装置，其特征在于：所述的支撑柱(3)相邻的间隙中设置有加固的加强筋(15)，所述的加强筋(15)和支撑柱(3)组成三角形结构。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的一种水利工程防冻胀装置，其特征在于：所述的进水口(8)内部设置的过滤层(9)是一种耐腐蚀的网状层。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的一种水利工程防冻胀装置，其特征在于：所述的拱形层(2)、支撑柱连接层(4)和防水层(12)表面均设置有防水材料。
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