CN105197194B - 一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水利水电技术领域，尤其涉及一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置，包括：多个柔性连接的用于漂浮于消落带水面的浮箱装置，所述浮箱装置承载有用于耕种的地表土。不仅可以适应消落带内水位经常发生变幅的各种情况，而且可以大大提高消落带的土地的利用率，不再受消落水位的影响，同时，大大降低了消落带土地使用对于库区水质的污染。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电技术领域，尤其涉及一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置。
背景技术
消落带是指河流、湖泊的水位消涨在河道中形成的涨水期间最高水位线与落水期间最低水位线之间的消落区域，是一种特殊的季节性水陆交错湿地生态系统。水利水电工程消落带是指水利水电工程因防洪与发电需要调节水位消涨在水库与河道中形成的最高水位线与最低水位线之间的消落区域。水库消落带在库区水体与陆岸之间形成一个巨大的环库生态隔离带。水库消落带是一种在人为干扰下的特殊生态环境，反复周期性的裸露和浸泡以及水位涨落，会使消落带的地形、土壤和水分状况发生一系列的变化。水电站运行过程中水库消落带会引起的大面积土地无法利用，库区群众抢种消落带土地加速了对水库沿岸的土壤剥离，造成大量水土流失和水库泥沙淤积，土壤中大量的农药残留及大量的农作物秸秆漂浮物还会造成环境污染，亟需一种消落带治理技术来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置，包括：多个柔性连接的用于漂浮于消落带水面的浮箱装置，该浮箱装置承载有用于耕种的地表土。
进一步，该浮箱装置包括用于承载地表土的浮箱，该浮箱容纳于增浮箱内，该浮箱顶边上连接有用于柔性连接浮箱装置的连接部件。
进一步，该增浮箱底部设有由硬质塑料制成的U型防滑部件。
进一步，该连接部件包括呈井字型连接的木质横梁，该木质横梁的两端分别连接有圆环型连接件及钩型连接件，该圆环型连接件及钩型连接件用于多个浮箱装置间的柔性连接。
进一步，该木质横梁的底面设有增浮板。
进一步，该柔性漂流岛装置还包括设于库岸的漂浮岛固定锚索。
进一步，该漂浮岛固定锚索的最大锚固长度和深度，根据水库可能出现的最大风浪验算，计算最大风力和水位快速消落共同作用下可能产生的最大拉力确定。
进一步，该浮箱装置最大可以承载的地表土重量和最多可以同时耕作的人数根据该浮箱装置的物质组成和体积进行浮力计算确定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：不仅可以适应消落带内水位经常发生变幅的各种情况，而且可以大大提高消落带的土地的利用率，不再受消落水位的影响，同时，大大降低了消落带土地使用对于库区水质的污染。
附图说明
图1为本发明一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置的俯视图；
图2为本发明一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置浮箱装置的结构示意图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为图2的B-B剖视图；
图5为本发明一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置浮箱装置的消落前工作示意图；
图6为本发明一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置浮箱装置的消落后工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
参图1至图6所示，本实施例提供了一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置，包括：多个柔性连接的用于漂浮于消落带水面的浮箱装置1，该浮箱装置1承载有用于耕种的地表土。
消落带治理的关键就是在大幅水涨水落的情况下，依然可以最大化的利用有限的土地资源，提高移民收入，本实施例通过柔性漂浮岛，将连片的土地漂浮在水上，当水位上涨时，整个漂浮岛飘在水面上，参见图5。当水位消落时，漂浮岛可以根据实际消落的水位逐节下沉沉降在岸坡表面，参见图6。漂浮岛上规划有小路可以实现几个人同时作业，同时由于漂浮岛不受水位消落的影响，可以一年四季耕作，保障了土地的利用率。同时，大大降低了消落带土地使用对于库区水质的污染。并且漂浮岛作为水上景观，美观大方，可以成为水库移民区难得水上旅游景观，对推动库区移民区域经济发展具有非常重要的意义。
在本实施例中，该浮箱装置1包括用于承载地表土的浮箱11，该浮箱11容纳于增浮箱12内，该浮箱11顶边上连接有用于柔性连接浮箱装置1的连接部件。
在本实施例中，该增浮箱12底部设有由硬质塑料制成的U型防滑部件13，用于浮箱装置1沉降斜坡破表时，增加增浮箱12底部的摩擦力。
在本实施例中，该连接部件包括呈井字型连接的木质横梁14，该木质横梁14的两端分别连接有圆环型连接件15及钩型连接件16，该圆环型连接件15及钩型连接件16用于多个浮箱装置1间的柔性连接。连接技术是保障漂浮岛发挥柔性特征，并能够适应水位消落和岸坡的不同地形特征的关键，本技术方案中，漂浮岛件之间的连接还可以其它铰接技术，充分保障漂浮岛沟件之间的活动自由度。
在本实施例中，该木质横梁14的底面设有增浮板17。
在本实施例中，该柔性漂流岛装置还包括设于库岸的漂浮岛固定锚索。
在本实施例中，该漂浮岛固定锚索的最大锚固长度和深度，根据水库可能出现的最大风浪验算，计算最大风力和水位快速消落共同作用下可能产生的最大拉力确定。
在本实施例中，风浪高度计算方法采用希晓夫计算公式：
H＝0.015d0.34VF0.33；
L＝0.104d0.57VF0.33；
式中d为水深，以米计；H、L为波高和波长，以米计；V为风速，以米/秒计；F为风区长度，在有量纲量的公式中以公里计。该式过去常用于浅水，计算浪高时不考虑累积率的概念，为纯经验公式。假设风区范围1公里，水深30米，风速10.8-13.8米/秒时，可以大致求得浪高H约为0.6米。
漂浮岛拉力计算按最大浪高整体下行时最大速度，所产生的最大拉力。加速距离按最大浪高到最底水位线，考虑风浪和库水位速降的极端情况。用v2＝2gh和Ft＝Mv(式中v为漂浮岛在波浪上任一点的速度，g为重力加速度，h为漂浮岛在波浪上相对于波谷或者消落带最低高程的高度。F为漂浮岛随波浪下行产生的拉力，t为拉力作用在漂浮岛上的时间，M为漂浮岛的质量)可以计算漂浮岛从浪尖下行至消落带最低高程时可能产生的最大拉力，计算工况考虑了风浪与水库水位快速下降至最低点的极端情况。假设漂浮岛由10个浮箱单元组成，下行距离1.2米，锚索拉力冲击作用时间1秒，从而可以求的漂浮岛最大拉力为500kN，可以采用10吨拉力的锚杆固定。
锚杆锚固工艺可以采用内部扩大头扩孔工艺，锚杆长度视设计锚拉力和现场实际地质情况而定。
在本实施例中，该浮箱装置1最大可以承载的地表土重量和最多可以同时耕作的人数根据该浮箱装置1的物质组成和体积进行浮力计算确定。
本实施例浮力验算所涉及的基本计算指标如下：
水的密度：1000kg/m3、浮箱密度：密度：0.95g/cm3＝950kg/m3(天然橡胶)、重力加速度：9.8m/s2，木材密度0.58g/cm3＝580kg/m3(按南方常见的桉木考虑)、土壤密度：1.4g/cm3＝1400kg/m3。
浮力计算根据阿基米德定律，可提供浮力：F＝ρvg。
初步估算每个浮箱除自重外可以提供的浮力：63.576kN。
因此，考虑到漂浮岛上行人种植和料理，假设一个农民的平均体重为75kg，重量为0.75kN，一节浮箱既可以满足至少需要10人以上在上面进行耕作，漂浮力安全系数较高，可以保障现场工作的安全性。
在本实施例中，该柔性漂浮岛装置按照以下步序进行组装。
1)按照漂浮岛基本组件结构图生产的漂浮元件，如图2至4所示。浮箱11尺寸可以根据实际情况进行制作。在工厂中对浮箱11的密封性进行检测，保证制作质量。其中圆环型连接件15及钩型连接件16为铁质，直径为20～30cm，供现场连接件搭接，现场搭接操作时应保障连接件之间的空间活动自由度。浮箱底部捆扎该U型防滑部件13。
2)根据现场消落带实际地形，提出漂浮岛具体规划布置设计方案，对于漂浮岛最大操作半径，最多耕作人数，可根据浮力验算进行设计规划。对于有大型船只经过的区域，方案设计中应考虑漂浮岛宽度对于水域面积和航道的影响。
3)清理消落带斜坡坡面。个别的岩石凸起，用手风钻打碎以后清理成平整坡面；大部分的碎石堆积体也要清理干净，使整个坡面成为一个连贯的平整坡面。选用良好的地表土，待漂浮岛连接完成后装入浮箱11。
4)根据浮箱装置1的间距在库岸施工漂浮岛固定锚索，具体锚索拉力通过锚固力计算获得。将第一节漂浮岛连接环与锚索之间用钢绳连接，保证连接的牢固性。
5)逐节搭接浮箱装置1，根据实际地形和场地整体规划设计图纸，进行现场的柔性漂浮岛连接工作。
6)漂浮在长期工作中应经常进行检查，对于出现受库水腐蚀性状况变差的部位要及时进行调整更换。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (3)
1.一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置，其特征在于，包括：多个柔性连接的用于漂浮于消落带水面的浮箱装置，所述浮箱装置承载有用于耕种的地表土；所述浮箱装置包括用于承载地表土的浮箱，所述浮箱容纳于增浮箱内，所述浮箱顶边上连接有用于柔性连接浮箱装置的连接部件；所述增浮箱底部设有由硬质塑料制成的U型防滑部件；所述连接部件包括呈井字型连接的木质横梁，所述木质横梁的两端分别连接有圆环型连接件及钩型连接件，所述圆环型连接件及钩型连接件用于多个浮箱装置间的柔性连接；所述木质横梁的底面设有增浮板；所述用于水库消落带的柔性漂流岛装置还包括设于库岸的漂流岛固定锚索。
2.根据权利要求1所述的一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置，其特征在于，所述漂流岛固定锚索的最大锚固长度和深度，根据水库可能出现的最大风浪验算，计算最大风力和水位快速消落共同作用下可能产生的最大拉力确定。
3.根据权利要求1所述的一种用于水库消落带的柔性漂流岛装置，其特征在于，所述浮箱装置最大可以承载的地表土重量和最多可以同时耕作的人数根据所述浮箱装置的物质组成和体积进行浮力计算确定。
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