CN107059793B - 一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，属于水利工程中堤、坝抢险技术领域，其IPC分类号为E02B 1/00，E02B 3/02。本发明采用的封堵装置由漏洞进水口位置指示器、浮萍外形漂浮物、锥形连接绳、高吸水性树脂球、串联绳、配重块和牵引绳七部分组成。将该装置移动至漏洞进水口时，水压力与洞口水流吸力将配重块及由串联绳连接的高吸水性树脂球吸入漏洞内。经漏洞内水流浸泡水溶袋溶解，高吸水性树脂吸水后迅速膨胀并与洞壁紧密结合，漏洞内形成串联式封闭空间，达到洞内逐级封堵与逐级闭气的效果，同时不致引起堤坝身浸润线的大幅上升。

Description

一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法

技术领域：

本发明涉及一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，属于水利工程中堤、坝抢险技术领域，其IPC国际专利分类号为E02B 1/00，E02B 3/02。

背景技术：

漏洞是贯穿堤(坝)身或堤(坝)基的水流通道，是堤坝较为常见的险情。当漏洞进水口水深超过1.5m时，由于难以及早探测和封堵，易造成堤坝溃决，带来灾害损失。

漏洞抢险的原则为“前堵后导、临背并举”，现有技术通常将“前堵”分为三步进行。首先探测漏洞进水口，之后采用塞堵或盖堵等方法封堵，最终用粘土闭气。探测、封堵、闭气分阶段进行，每一阶段均有专用方法和相应的器材、设备，可使得抢险工作稳步有序开展，但存在抢险组织复杂和耗时较长等问题，难以满足“抢早抢小”要求。

准确探测进水口位置是漏洞抢险成功的前提，但现有的颜料投放法、潜水法和探漏杆等探测技术和装置，由于标识物无法在水中固定导致难以准确指示漏洞进水口位置。在夜晚等光线不足条件下探测并准确标识进水口位置则更加困难。

漏洞抢险实践中，除堤坝身开挖、灌浆等少数情况外，“前堵”部位通常为漏洞进水口，即只在进水口进行单级封堵。对于深水漏洞，由于漏洞进水口水压力和流速较大，封堵材料承受较大的动水压力以及洞内水流急剧变化产生的瞬时负压，塞堵材料变形后流失，盖堵材料变形乃至遭破坏后易形成新渗流通道等不利情况，漏洞封堵效果较差。

对于进水口部位单级封堵方法，相应地须采用在进水口封堵材料外侧的单级闭气方法，闭气部位亦限制在进水口外侧。单级闭气一般需要抛投大量粘土，当塞堵或盖堵效果不佳时，可能导致闭气失败。

专利“一种高吸水性树脂管涌探测堵漏器、制备与方法及应用”(公开号：CN101403457A，公开日：2009年4月8日)公开了一种采用高吸水性树脂制作的管涌探测堵漏器，包括多个体积递增并用绳子串联的堵漏袋。但上述装置存在无法指示管涌位置、堵漏袋无法长久保存、无法控制堵漏袋在水下膨胀时间导致难以进入漏洞内和堵漏袋在洞内位置难以固定等问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种外观与浮萍类似的堤坝深水漏洞抢险装置及方法，应用该装置可实施封堵与闭气，实现堤坝深水漏洞的快速抢险。本发明的技术方案如下：

一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，包括以下步骤：

步骤一：预制浮萍式堤坝漏洞封堵装置的各个组件

所述浮萍式堤坝深水漏洞探测封堵装置包括漏洞进水口位置指示器、浮萍外形漂浮物、锥形连接绳、高吸水性树脂球、串联绳、配重块和牵引绳七个组件；

a)制作漏洞进水口位置指示器：所述漏洞进水口位置指示器为球形，直径为20cm～50cm，中空，外表面涂夜光材料，通过连接绳与所述浮萍外形漂浮物连接；

b)制作浮萍外形漂浮物：所述浮萍外形漂浮物由外环、内环、连接杆和复合土工材料组成；外环直径为200cm～300cm，内环直径为10cm～60cm；外环与内环通过所述连接杆连接；采用不易变形的轻质高强材料制作所述外环、内环和连接杆，在外环与内环之间区域覆盖、粘贴不透水的两布一膜复合土工布，在内环之内的区域覆盖、粘贴透水的双层复合土工布；

c)制作锥形连接绳：所述锥形连接绳共4根，各根长度相同；所述锥形连接绳的上端等间隔地固定在所述浮萍外形漂浮物的内环上，下端固定于一处并连接所述串联绳；

d)制作串联绳：所述串联绳绳身预留多个外接头，各外接头在所述串联绳上的间距由上至下逐渐增大；所述外接头连接所述高吸水性树脂球；

e)制作高吸水性树脂球：所述高吸水性树脂球由包装袋与高吸水性树脂材料组成；包装袋共3层，由外至内分别为密封袋、水溶袋和透水袋，透水袋内装所述高吸水性树脂材料；所述高吸水性树脂材料吸水后体积膨胀率大于300；水溶袋和透水袋外侧预留凸出连接头；水溶袋在水中溶解时间控制在5min～50min；透水袋在高吸水性树脂材料膨胀后呈球体；

f)制作配重块：所述配重块为椭球形或球形的空心或实心结构，上部设有连接孔；

g)制作牵引绳：所述牵引绳共2根，一根与浮萍外形漂浮物的外环连接，另一根与配重块连接；

h)上述7类组件制作成不同规格，预制完成后分类存入仓库备用；

步骤二、组装浮萍式堤坝漏洞封堵装置

将预先制作好的浮萍式堤坝漏洞封堵装置组件运至漏洞抢险现场，根据险情发展情况选择各类组件规格；打开高吸水性树脂球的密封袋，将漏洞进水口位置指示器、浮萍外形漂浮物、锥形连接绳、高吸水性树脂球、串联绳、配重块和牵引绳顺序组装完成；

步骤三、应用浮萍式堤坝漏洞封堵装置进行漏洞封堵

a)在堤坝深水漏洞抢险现场，根据对险情发展情况的初步分析，预估深水漏洞进水口位置，将组装好的浮萍式堤坝漏洞封堵装置投入漏洞进水口下游，使浮萍式堤坝漏洞封堵装置保持悬浮状态，由人工或船载牵引所述浮萍式堤坝漏洞封堵装置，沿临水侧堤坝坡由下游至上游缓缓拖动；

b)当所述浮萍式堤坝漏洞封堵装置整体移动至漏洞进水口附近时，水压力与洞口水流吸力将配重块及由串联绳连接的高吸水性树脂球吸入漏洞内，浮萍外形漂浮物随之下沉，在漏洞内、外压力差作用下固定在进水口外侧；在锥形连接绳牵引下，内环正对漏洞进水口，完成对漏洞洞口的初级封堵；

c)根据选择的水溶袋材质，5min～50min内高吸水性树脂球的外层水溶袋溶解，高吸水性树脂吸水后迅速膨胀，透水袋亦随之膨胀后与洞壁紧密贴合；多个高吸水性树脂球吸水膨胀后在洞内形成串联式封闭空间，达到洞内逐级封堵与逐级闭气的效果。

优选地，所述外环、内环和连接杆的材质为FRP或铝合金材料。

优选地，所述锥形连接绳和/或串联绳的两端带有自动锁止钩。

所述锥形连接绳、串联绳和牵引绳均采用碳纤维制作。

优选地，所述外接头带有自动锁止钩。

本发明的浮萍式堤坝深水漏洞探测封堵方法，发明点体现在以下几个方面：

(1)本发明采用的浮萍式堤坝漏洞封堵装置，可在快速探测到堤坝深水漏洞进水口位置的同时进行封堵与闭气，实现探测-封堵-闭气一体化作业；(2)采用涂夜光材料的漏洞进水口位置指示器，解决了无法准确标识漏洞位置的问题，并适用于夜晚等光线不足的环境；(3)采用浮萍外形漂浮物，解决了无法在水下固定漏洞进水口指示器和无法固定高吸水性树脂球在漏洞内位置的问题；(4)采用浮萍外形漂浮物透水内环，解决了深水漏洞进水口单级封堵引起的瞬时负压过大的问题；(5)高吸水性树脂球最外层采用密封袋包装解决了储存期短的问题，第二层采用水溶袋解决了无法控制高吸水性树脂球水中膨胀时间的问题；(6)采用串联式高吸水性树脂球，解决了漏洞抢险仅能在进水口进行单级封堵与单级闭气的问题，变“洞口单级封堵”为“洞口、洞内逐级封堵”，变“洞口单级闭气”为“洞内逐级闭气”，将动水压力和洞内水流吸力逐级分散到封堵材料上。

本发明轻便易携带，既可制作后作为防汛储备物资存放，又可在抢险现场制作，能够在堤坝漏洞特别是深水漏洞发生初期使用，满足“抢早抢小”要求。

附图说明：

图1为本发明浮萍式堤坝漏洞封堵装置示意图；

图2为本发明浮萍外形漂浮物示意图；

图3为本发明高吸水性树脂球示意图；

图4为本发明串联绳预留外接头示意图。

图中，1为漏洞进水口位置指示器，2为浮萍外形漂浮物，3为锥形连接绳，4为高吸水性树脂球，5为串联绳，6为配重块，7为牵引绳，8为外环，9为内环，10为连接杆，11为两布一膜复合土工布，12为双层复合土工布，13为预留凸出连接头，14为密封袋，15为水溶袋，16为透水袋，17为高吸水性树脂材料，18为外接头。

具体实施方式：

下面结合附图1-4，对本发明做详细说明。

本发明的一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，具体实施步骤包括预制浮萍式堤坝漏洞封堵装置各个组件、组装浮萍式堤坝漏洞封堵装置和应用浮萍堵漏三个步骤。

步骤一：预制浮萍式堤坝漏洞封堵装置的各个组件

采用组件预制方式制作本发明的浮萍式堤坝深水漏洞探测封堵装置，该装置包括漏洞进水口位置指示器1、浮萍外形漂浮物2、锥形连接绳3、高吸水性树脂球4、串联绳5、配重块6和牵引绳7七个组件。

a)制作漏洞进水口位置指示器1。所述漏洞进水口位置指示器1为球形，直径为20cm～50cm，中空，球体外表面涂夜光材料，设有连接孔。所述漏洞进水口位置指示器1通过轻质高强连接绳与所述浮萍外形漂浮物2连接，在所述浮萍外形漂浮物2下沉并封堵漏洞进水口后可漂浮在水面上，涂有夜光材料使得无论光线是否充足均可明确标识出漏洞位置。

b)制作浮萍外形漂浮物2。所述浮萍外形漂浮物2由外环8、内环9、连接杆10和复合土工材料组成；外环8直径为200cm～300cm，内环9直径为10cm～60cm；外环8与内环9通过连接杆10连接，外环8与内环9之间区域采用两布一膜复合土工布11覆盖，不透水；内环区域采用透水的双层复合土工布12覆盖。采用不易变形的轻质高强材料制作外环8、内环9和连接杆10，优选地，外环8、内环9、连接杆10材质采用FRP(Fiber Reinforced Polymer，纤维增强复合材料)。裁剪、复合两布一膜复合土工布11和双层复合土工布12，在外环8与内环9之间区域覆盖、粘贴制作完成的两布一膜复合土工布11；在内环9区域覆盖、粘贴制作完成的双层复合土工布12。由于内环9区域透水，外环8不透水，所述浮萍外形漂浮物2整体上弱透水，可对漏洞进水口进行初级封堵，减小洞内流速、流量，降低水流对洞壁的冲刷作用，延缓漏洞发展过程；而且，内环9区域透水，不致引起进水口封堵时的瞬时负压，且保持漏洞内有一定水流，使高吸水性树脂球4溶解并吸水膨胀；所述浮萍外形漂浮物2封堵在漏洞进水口后还可起到固定所述漏洞进水口位置指示器1的作用，同时还可固定所述高吸水性树脂球4位置，防止其随被水流冲出漏洞。

c)制作锥形连接绳3。所述锥形连接绳3共4根，各根长度相同；所述锥形连接绳3的上端等间隔地固定在所述浮萍外形漂浮物2的内环9上，下端系于一处并连接所述串联绳5。所述锥形连接绳3在起到连接作用的同时，可使内环9区域准确正对漏洞进水口。选用碳纤维或其他轻质高强绳，截取4根，每根长度30cm～50cm，制作锥形连接绳3，每根绳两端固定自动锁止钩；下端系或锁于一处。

d)制作串联绳5。所述串联绳5上端与锥形连接绳3连接，绳身预留多个外接头18，每个外接头18长度不小于30cm；各外接头18在所述串联绳5上的间距为30cm～60cm，由上至下间距逐渐增大。所述外接头18连接所述高吸水性树脂球4；外接头18与绳身的整体结构确保足够的抗拉强度，不致引起断裂破坏，连接所述高吸水性树脂球4后可在漏洞内达到逐级封堵、逐级闭气的效果。

所述串联绳5的长度根据水深确定，选用碳纤维或其他材质的轻质高强绳，单根长度150cm～3000cm，绳两端固定自动锁止钩。

e)制作高吸水性树脂球4。所述高吸水性树脂球4由包装袋与高吸水性树脂材料17组成；包装袋共3层，由外至内分别为密封袋14、水溶袋15和透水袋16，透水袋16内装高吸水性树脂材料17；所述高吸水性树脂材料17吸水后体积膨胀率大于300；水溶袋15和透水袋16外侧预制凸出连接头13；水溶袋15在水中溶解时间控制在5min～50min；透水袋16在高吸水性树脂材料17膨胀后呈球体，球体最大直径为50cm～100cm。所述高吸水性树脂球4进入漏洞后可迅速吸水膨胀，与洞壁紧密贴合，实现洞内封堵与洞内闭气；包装袋分3层，其中密封袋14起便于长久保存的作用，水溶袋15用于控制水中膨胀时间早晚，避免所述高吸水性树脂球4入水后立即膨胀难以进入洞内造成抢险失败，透水袋起容纳与增加高吸水性树脂材料17膨胀后强度的作用；预留凸出连接头13便于所述高吸水性树脂球4与所述串联绳5的快速连接。

采用塑料等防潮材料制作密封袋14；采用水溶性高分子材料制作球形水溶袋15，水中溶解时间控制在5min～50min，预留凸出连接头13；采用轻质、高强、耐久性与延展性能好的材料制作球形透水袋16，预留凸出连接头13；在透水袋16内装高吸水性树脂材料17，将透水袋16、水溶袋15、密封袋14按照由内至外顺序组装完成。

f)制作配重块6。外观呈椭球体或球体，上部设有连接孔，采用铁、铅等密度较大材料制作，根据不同的制作材料，可以为空心或实心结构。所述配重块6使本发明的装置整体悬浮在水中，在探测到漏洞进水口后更易进入洞内。

g)制作牵引绳7。所述牵引绳7共2根，一根与浮萍外形漂浮物2的外环8连接，另一根与配重块6连接。所述牵引绳7的作用是便于机械或人工牵引。所述牵引绳7采用碳纤维或其他材质的轻质高强绳，单根长度500cm～5000cm；绳两端固定自动锁止钩。

h)上述7类浮萍组件可制作成不同规格，预制完成后存入仓库备用。

步骤二、浮萍式堤坝漏洞封堵装置组装

将预制的浮萍式堤坝漏洞封堵装置组件运至漏洞抢险现场，根据险情发展情况选择各类组件规格。打开高吸水性树脂球4的密封袋14，将漏洞进水口位置指示器1、浮萍外形漂浮物2、锥形连接绳3、高吸水性树脂球4、串联绳5、配重块6和牵引绳7顺序组装完成。

步骤三、应用浮萍式堤坝漏洞封堵装置进行漏洞封堵

a)在堤坝深水漏洞抢险现场，根据对险情发展情况的初步分析，预估深水漏洞进水口位置，将组装好的浮萍式堤坝漏洞封堵装置投入漏洞进水口下游，使浮萍式堤坝漏洞封堵装置保持悬浮状态，由人工或船载牵引所述浮萍式堤坝漏洞封堵装置，沿临水侧堤坝坡由下游至上游缓缓拖动。

b)当所述浮萍式堤坝漏洞封堵装置整体移动至漏洞进水口附近时，水压力与洞口水流吸力将配重块6及由串联绳5连接的高吸水性树脂球4吸入漏洞内，浮萍外形漂浮物2随之下沉，在漏洞内、外压力差作用下固定在进水口外侧；在锥形连接绳3牵引下，内环9正对漏洞进水口。外环8与内环9之间两布一膜复合土工布11不透水，内环9双层复合土工布12透水，浮萍外形漂浮物2固定在进水口外侧后完成对漏洞的洞口初级封堵。内环9透水且正对漏洞进水口，因此仍有一定水流进入洞内，但流量、流速远小于漏洞被初级封堵之前，既可延缓漏洞的发展，又可使洞内保持过水状态。

c)根据选择的水溶袋材质，5min～50min内高吸水性树脂球4的外层水溶袋15溶解，高吸水性树脂吸水后迅速膨胀，透水袋16亦随之膨胀后与洞壁紧密贴合。由于多个高吸水性树脂球4通过外接头18连接在串联绳5上，吸水膨胀后在洞内形成串联式封闭空间，达到洞内逐级封堵与逐级闭气的效果，同时不致引起堤坝身浸润线的大幅上升。

Claims (5)

1.一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：预制浮萍式堤坝漏洞封堵装置的各个组件

所述浮萍式堤坝漏洞封堵装置包括漏洞进水口位置指示器(1)、浮萍外形漂浮物(2)、锥形连接绳(3)、高吸水性树脂球(4)、串联绳(5)、配重块(6)和牵引绳(7)七个组件；

a)制作漏洞进水口位置指示器(1)：所述漏洞进水口位置指示器(1)为球形，直径为20cm～50cm，中空，外表面涂夜光材料，通过连接绳与所述浮萍外形漂浮物(2)连接；

b)制作浮萍外形漂浮物(2)：所述浮萍外形漂浮物(2)由外环(8)、内环(9)、连接杆(10)和复合土工材料组成；外环(8)直径为200cm～300cm，内环(9)直径为10cm～60cm；外环(8)与内环(9)通过所述连接杆(10)连接；采用不易变形的轻质高强材料制作所述外环(8)、内环(9)和连接杆(10)，在外环(8)与内环(9)之间区域覆盖、粘贴不透水的两布一膜复合土工布(11)，在内环(9)之内的区域覆盖、粘贴透水的双层复合土工布(12)；

c)制作锥形连接绳(3)：所述锥形连接绳(3)共4根，各根长度相同；所述锥形连接绳(3)的上端等间隔地固定在所述浮萍外形漂浮物(2)的内环(9)上，下端固定于一处并连接所述串联绳(5)；

d)制作串联绳(5)：所述串联绳(5)绳身预留多个外接头(18)，各外接头(18)在所述串联绳(5)上的间距由上至下逐渐增大；所述外接头(18)连接所述高吸水性树脂球(4)；

e)制作高吸水性树脂球(4)：所述高吸水性树脂球(4)由包装袋与高吸水性树脂材料(17)组成；包装袋共3层，由外至内分别为密封袋(14)、水溶袋(15)和透水袋(16)，透水袋(16)内装所述高吸水性树脂材料(17)；所述高吸水性树脂材料(17)吸水后体积膨胀率大于300；水溶袋(15)和透水袋(16)外侧预留凸出连接头(13)；水溶袋(15)在水中溶解时间控制在5min～50min；透水袋(16)在高吸水性树脂材料(17)膨胀后呈球体；

f)制作配重块(6)：所述配重块(6)为椭球形或球形的空心或实心结构，上部设有连接孔；

g)制作牵引绳(7)：所述牵引绳(7)共2根，一根与浮萍外形漂浮物(2)的外环(8)连接，另一根与配重块(6)连接；

h)上述7类组件制作成不同规格，预制完成后分类存入仓库备用；

步骤二、组装浮萍式堤坝漏洞封堵装置

将预先制作好的浮萍式堤坝漏洞封堵装置组件运至漏洞抢险现场，根据险情发展情况选择各类组件规格；打开高吸水性树脂球(4)的密封袋(14)，将漏洞进水口位置指示器(1)、浮萍外形漂浮物(2)、锥形连接绳(3)、高吸水性树脂球(4)、串联绳(5)、配重块(6)和牵引绳(7)顺序组装完成；

步骤三、应用浮萍式堤坝漏洞封堵装置进行漏洞封堵

a)在堤坝深水漏洞抢险现场，根据对险情发展情况的初步分析，预估深水漏洞进水口位置，将组装好的浮萍式堤坝漏洞封堵装置投入漏洞进水口下游，使浮萍式堤坝漏洞封堵装置保持悬浮状态，由人工或船载牵引所述浮萍式堤坝漏洞封堵装置，沿临水侧堤坝坡由下游至上游缓缓拖动；

b)当所述浮萍式堤坝漏洞封堵装置整体移动至漏洞进水口附近时，水压力与洞口水流吸力将配重块(6)及由串联绳(5)连接的高吸水性树脂球(4)吸入漏洞内，浮萍外形漂浮物(2)随之下沉，在漏洞内、外压力差作用下固定在进水口外侧；在锥形连接绳(3)牵引下，内环(9)正对漏洞进水口，完成对漏洞洞口的初级封堵；

c)根据选择的水溶袋材质，5min～50min内高吸水性树脂球(4)的外层水溶袋(15)溶解，高吸水性树脂吸水后迅速膨胀，透水袋(16)亦随之膨胀后与洞壁紧密贴合；多个高吸水性树脂球(4)吸水膨胀后在洞内形成串联式封闭空间，达到洞内逐级封堵与逐级闭气的效果。

2.根据权利要求1所述的一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，其特征在于，所述外环(8)、内环(9)和连接杆(10)的材质为FRP或铝合金材料。

3.根据权利要求1所述的一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，其特征在于，所述锥形连接绳(3)和/或串联绳(5)的两端带有自动锁止钩。

4.根据权利要求1所述的一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，其特征在于，所述锥形连接绳(3)、串联绳(5)和牵引绳(7)均采用碳纤维制作。

5.根据权利要求1所述的一种浮萍式堤坝漏洞封堵方法，其特征在于，所述外接头(18)带有自动锁止钩。