CN104878728A - 一种浮挂结合式柔性挡水幕帘 - Google Patents

Abstract

一种浮挂结合式柔性挡水幕帘，包括工作浮舱、挡水幕帘、幕帘挂置缆索、挂重、幕帘控制卷扬机、浮舱调控缆索、浮舱调控卷扬机、库底锚固筒、工作台和检修浮舱，挂重均布于挡水幕帘的两侧和底部，工作浮舱和挡水幕帘均设置于发电坝体段的电站进水口前，库底锚固筒设置于库底中部，工作台设置于两岸库堤上，幕帘控制卷扬机和浮舱调控卷扬机固定于工作台上，工作浮舱和挡水幕帘通过幕帘挂置缆索和浮舱调控缆索定位和调节并实现幕帘与浮舱的单点控制；检修浮舱设置于工作浮舱下方。本发明的优点是：该柔性挡水幕帘将漂浮结构与悬挂结构结合，提高了部件更换与实施操控的灵活性，加强了该类建筑物在工作过程中的稳定性和实用性。

Description

一种浮挂结合式柔性挡水幕帘

技术领域

本发明涉及水力学及水工建筑物，特别是一种浮挂结合式柔性挡水幕帘。

背景技术

随着高坝水库工程的日渐增多，该类工程所带来的生态环境问题越发突出。在各类生态环境问题中，以高坝库区的深水低温对鱼类栖息地的影响最为显著。对于高坝水库工程，库区水位一般较深(一些超过200-300m)，这造成了库区表层水体与深层水体水温的巨大差异。一般而言，电站取水口距坝顶有一定的距离，故电站发电所取水体很可能温度较低。然而，这类低温水体通过电站后排至下游河道中，很可能会造成下游河道水体的水温过低。过低的水温会严重影响下游河道中鱼类及其他水生生物的生活环境，从而造成水生生物的物种数量下降。为此，需采用一定的工程措施，实现电站的分层取水，使得电站使用上层温度较高水体进行发电，以保证下游水生生物的正常生存环境。

在分层取水工程当中，叠梁门是使用最多的水工建筑物。所谓叠梁门是采用一层一层叠置梁门的方式改变挡水建筑物的高度，以适应不同水深环境下的取水要求。一般而言，叠梁门是水电工程项目中的重要分项，其在规划阶段就已经考虑。不过对于一些高坝工程，其在规划设计阶段并未考虑分层取水的基本功能，而未设计相应的叠梁门及配套设施。如若该类工程需重新建设叠梁门，库区必然需放空水体，从而造成巨大的经济损失。可见，对于已建成的水利工程而言，叠梁门的建设并非合理有效的解决分层取水要求的方式。为此，近段时间，一系列柔性的挡水建筑物被提出以代替传统的叠梁门功效，包括浮式与悬挂式两种。该类建筑物均采用多层土工无纺布的挡水幕帘进行挡水作业，具有结构简单、制造方便、施工快捷、不影响水库蓄水(蓄水工况下亦可施工)等特点，具有良好的应用前景。不过，上述两类柔性挡水建筑物都具有各自的局限性。浮式结构存在两点局限性：1)挡水幕帘底部固定于底部锚固体，其拆卸与更换过程十分复杂；2)气浮舱顶部无约束，且结构高度决定于各浮舱的充气程度，对于复杂的水流环境，精确的调整结构的高度十分困难。悬挂式结构存在一点局限性：结构重量的承载与高度的调整仅仅依赖于悬挂的锚索，一旦锚索失效则整体结构破坏。显然，上述缺陷限制了浮式与悬挂式柔性挡水建筑物的适用范围。为此，本申请提出一种新型的浮挂结合式的柔性挡水幕帘及相应的回旋缆索结构，在解决上述缺陷的同时，实现了挡水幕帘的姿态多点调整以及结构一体控制的目的，极大的提高了该类挡水建筑物的实用性能。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种适用于不同水位条件下水库分层取水的浮挂结合式柔性挡水建筑物，提高柔性挡水建筑物的实用性能。

本发明的技术方案：

一种浮挂结合式柔性挡水幕帘，包括工作浮舱、挡水幕帘、幕帘挂置缆索、挂重、幕帘控制卷扬机、浮舱调控缆索、浮舱调控卷扬机、库底锚固筒、工作台和检修浮舱，柱体型工作浮舱由橡胶材料制成，挡水幕帘以网状迪尼玛绳为受力骨架，上附多层高强土工布制得，挂重均布于挡水幕帘的两侧和底部，工作浮舱和挡水幕帘均设置于发电坝体段的电站进水口前，两个库底锚固筒分别设置于库底中部，两个工作台分别设置于两岸库堤上，两台幕帘控制卷扬机和两台浮舱调控卷扬机分别固定于两个工作台上，工作浮舱和挡水幕帘分别通过幕帘挂置缆索和浮舱调控缆索定位和调节并实现幕帘与浮舱的单点控制；幕帘挂置缆索由右岸幕帘控制卷扬机接出，通过铰接方式固定于工作浮舱的近坝一侧，再连接至左岸幕帘控制卷扬机，然后再从左岸幕帘控制卷扬机接出，通过铰接方式固定于工作浮舱的远坝一侧，最后再接回右岸幕帘控制卷扬机，最终形成用于挡水幕帘挂置的回旋缆索结构，挡水幕帘的顶部挂置于幕帘挂置缆索的近坝一侧；浮舱调控缆索包括右岸和左岸两组浮舱调控缆索，右岸浮舱调控缆索由右岸浮舱调控卷扬机接出，依次连接工作浮舱的右侧与右岸库底锚固筒顶部，最后接回右岸浮舱调控卷扬机，最终形成调控浮舱的回旋缆索结构，左岸浮舱调控缆索的连接方式与右岸浮舱调控缆索相同；检修浮舱由橡胶材料制成并设置于工作浮舱下方以保证检修过程中结构的浮力。

本发明的有益效果是：

该柔性挡水幕帘将漂浮结构与悬挂结构结合，实现了挡水幕帘的姿态多点调整以及结构一体控制的目的；回旋缆索结构保证了结构的稳定，实现了挡水幕帘及幕帘挂置缆索的灵活更替；调控浮舱的回旋缆索结构实现了不改变气浮舱充气量条件下利用机械方式灵活调控挡水幕帘高度；该柔性挡水幕帘在保证了浮式与悬挂式两种柔性挡水建筑物优势的基础上，提高了部件更换与实施操控的灵活性，加强了该类建筑物在工作过程中的稳定性和实用性。

附图说明

图1为该柔性挡水幕帘在高水位条件下的俯视结构示意图。

图2为该柔性挡水幕帘在高水位条件下的正视结构示意图。

图3为该柔性挡水幕帘在高水位条件下的侧视剖面结构示意图。

图4为该柔性挡水幕帘在低水位条件下的侧视剖面结构示意图。

图中：1.幕帘挂置缆索；2a、b.幕帘控制卷扬机；3.工作浮舱；4.挡水幕帘；5.挂重；6a、b.浮舱调控缆索；7a、b.浮舱调控卷扬机；8a、b.库底锚固筒；9a、b.工作台；10.检修浮舱；11.发电坝体段；12.电站进水口。

具体实施方式

实施例：

一种浮挂结合式柔性挡水幕帘，如图1-3所示，包括工作浮舱3、挡水幕帘4、幕帘挂置缆索1、挂重5、幕帘控制卷扬机2a、b、浮舱调控缆索6a、b、浮舱调控卷扬机7a、b、库底锚固筒8a、b、工作台9a、b和检修浮舱10，柱体型工作浮舱3由橡胶材料制成，挡水幕帘4以网状迪尼玛绳为受力骨架，上附三层高强土工布制得，挂重5均布于挡水幕帘4的两侧和底部，工作浮舱3和挡水幕帘4均设置于发电坝体段11的电站进水口12前，两个库底锚固筒8a、b分别设置于库底中部，两个工作台9a、b分别设置于两岸库堤上，两台幕帘控制卷扬机2a、b和两台浮舱调控卷扬机7a、b分别固定于两个工作台9a、b上，工作浮舱3和挡水幕帘4分别通过幕帘挂置缆索1和浮舱调控缆索6a、b定位和调节并实现幕帘与浮舱的单点控制；幕帘挂置缆索1由右岸幕帘控制卷扬机2a接出，通过铰接方式固定于工作浮舱3的近坝一侧，再连接至左岸幕帘控制卷扬机2b，然后再从左岸幕帘控制卷扬机2b接出，通过铰接方式固定于工作浮舱3的远坝一侧，最后再接回右岸幕帘控制卷扬机2a，最终形成用于挡水幕帘4挂置的回旋缆索结构，挡水幕帘4的顶部挂置于幕帘挂置缆索1的近坝一侧；浮舱调控缆索包括右岸和左岸两组浮舱调控缆索6a、b，右岸浮舱调控缆索6a由右岸浮舱调控卷扬机7a接出，依次连接工作浮舱3的右侧与右岸库底锚固筒8a顶部，最后接回右岸浮舱调控卷扬机7a，最终形成调控浮舱的回旋缆索结构，左岸浮舱调控缆索6b的连接方式与右岸浮舱调控缆索6a相同；检修浮舱10由橡胶材料制成并设置于工作浮舱3下方以保证检修过程中结构的浮力。

该实施例中各构件的具体尺寸：坝体工程为混凝土重力坝结构，坝轴线总长500m、坝高100m、发电坝体段长100m；库区最高水位90m、最低水位60m、水位变化范围30m；电站进水口数量为3个，其顶部距发电坝体段顶部50m；库底有淤泥层，厚度7m；右岸与左岸库底锚固筒均为直径15m、筒深5m；幕帘挂置缆索及右岸、左岸浮舱调控缆索的直径均为10cm；工作浮舱与检修浮舱均为橡胶结构，截面形式为圆形，直径1m，长度300m；挂重为圆柱体，单个配重重量为10t；挡水幕帘以网状迪尼玛绳为受力骨架，上附三层高强土工布。

不同水位下的取水方法：

对于高水位条件，调整浮舱调控卷扬机7a、7b，使浮舱调控缆索6a、6b长度增大，降低浮舱调控缆索6a、6b对工作浮舱3的牵引力，使得工作浮舱3的位置升高，实现高水位条件下的取水工作，如图3所示。对于低水位条件，调整浮舱调控卷扬机7a、7b，使浮舱调控缆索6a、6b长度减小，增大浮舱调控缆索6a、6b对工作浮舱3的牵引力，使得工作浮舱3的位置降低，实现低水位条件下的取水工作，如图4所示。

挡水幕帘4及其回旋缆索结构检修与更换方法，步骤如下：

1)调整浮舱调控卷扬机7a、7b，使浮舱调控缆索6a、6b长度增到最大，工作浮舱3的位置升至最高；

2)将检修浮舱10进行充气，将整体挡水结构物浮出水面；

3)调整幕帘控制卷扬机2a、2b，将幕帘挂置缆索1向一侧岸边牵引，此时幕帘挂置缆索1也会带动挡水幕帘4与挂重5向一侧岸边牵引；

4)当幕帘挂置缆索1、挡水幕帘4及挂重5牵引至岸坡后即可进行更换作业；

5)更换完毕后，再调整调整幕帘控制卷扬机2a、2b，使得幕帘挂置缆索1、挡水幕帘4及挂重5回到工作位置；

6)排出检修浮舱10的气体，使结构下沉，最终调整浮舱调控卷扬机7a、7b，将工作浮舱3调至适宜的位置。

浮挂结合式的柔性挡水幕帘及其回旋缆索结构的形式多样，除上述施例外，类似形式挡水建筑物及回旋缆索结构也均属于本专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种浮挂结合式柔性挡水幕帘，其特征在于：包括工作浮舱、挡水幕帘、幕帘挂置缆索、挂重、幕帘控制卷扬机、浮舱调控缆索、浮舱调控卷扬机、库底锚固筒、工作台和检修浮舱，柱体型工作浮舱由橡胶材料制成，挡水幕帘以网状迪尼玛绳为受力骨架，上附三层高强土工布制得，挂重均布于挡水幕帘的两侧和底部，工作浮舱和挡水幕帘均设置于发电坝体段的电站进水口前，两个库底锚固筒分别设置于库底中部，两个工作台分别设置于两岸库堤上，两台幕帘控制卷扬机和两台浮舱调控卷扬机分别固定于两个工作台上，工作浮舱和挡水幕帘分别通过幕帘挂置缆索和浮舱调控缆索定位和调节并实现幕帘与浮舱的单点控制；幕帘挂置缆索由右岸幕帘控制卷扬机接出，通过铰接方式固定于工作浮舱的近坝一侧，再连接至左岸幕帘控制卷扬机，然后再从左岸幕帘控制卷扬机接出，通过铰接方式固定于工作浮舱的远坝一侧，最后再接回右岸幕帘控制卷扬机，最终形成用于挡水幕帘挂置的回旋缆索结构，挡水幕帘的顶部挂置于幕帘挂置缆索的近坝一侧；浮舱调控缆索包括右岸和左岸两组浮舱调控缆索，右岸浮舱调控缆索由右岸浮舱调控卷扬机接出，依次连接工作浮舱的右侧与右岸库底锚固筒顶部，最后接回右岸浮舱调控卷扬机，最终形成调控浮舱的回旋缆索结构，左岸浮舱调控缆索的连接方式与右岸浮舱调控缆索相同；检修浮舱由橡胶材料制成并设置于工作浮舱下方以保证检修过程中结构的浮力。