CN110984095B - 一种拦漂设施 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拦漂设施，包括主索拦漂装置、拉锚装置，所述主索拦漂装置包括主索锚固件、拦漂排体、主索钢丝绳，所述拦漂排体两端通过主索钢丝绳固定在主索锚固件上；所述拉锚装置包括拉锚锚固件、拉锚钢丝绳，所述主索锚固件和拉锚锚固件埋设在河岸或大坝上，所述拉锚钢丝绳的一端固定在拉锚锚固件上，另一端连接在拦漂排体上。其结构特点是，所述拦漂排体中的一段设置为U形框结构，其中U形框结构开口朝上。所述U形框结构根据相关规范确定通航净宽及通航水深，并有足够自浮、抗弯和抗扭能力，使上下游船只能顺利通行。本发明能实现河流全断面漂浮物拦截、上下游船只安全顺利通行、清漂工作安全方便。

Description

一种拦漂设施

技术领域

本发明涉及一种水力发电和航运领域，具体涉及一种能实现水电站库区或河流全断面上漂浮物拦截且船只能顺利通行的设施。

背景技术

对于大型水电站库区，其淹没范围广，植被相对较差，加之两岸居民的生产、生活拉圾众多，各种生产、生活拉圾等杂物将会随水流进入水库，导致常年漂浮物众多，影响库区生态。目前水电站进水口前采用拦污栅对漂浮物进行拦截，然而当漂浮物较多时，机组进水口拦污栅就会被堵塞，严重时栅前、栅后水位差高达4m以上，超过拦污栅的安全水位差，严重危及电站的运行安全，存在较大的安全隐患。拦漂设施是水电站库区漂浮物拦截的重要措施，它不仅能减轻拦污栅和清污机的拦污清污压力，更能减小电站水头损失，提高发电效益。但现有的拦漂设施存在如下问题：

（1）水电站库区的拦漂排主要是为了防止污物大量堆积在拦污栅前，保证拦污栅运行安全以及发电效益，大部分拦漂排的布置只覆盖进水口区域，而当电站泄洪时，大量漂浮物会随泄洪排放到下游，对下游河道环境造成严重的破坏。

（2）有少数拦漂设施是横跨库区或河流布置，但是此布置形式从空间上将上下游航道隔离开来，不能满足通航要求。

（3）大跨度拦漂设施为了减小拦漂设施的主索张力，会在拦漂排体上设置拉锚装置，但拉锚钢丝绳沉入水下深度沿长度方向各不相同，且又与自身张力密切相关，存在较大的不确定性，这使得清漂船无法在拦漂设施前进行安全清漂作业。

基于现实的生产需求，需要设计一种拦漂设施，能实现河流全断面漂浮物拦截，上下游船只安全顺利通行，而且清漂工作也安全方便。但是目前此类拦漂设施在行业内还处于空白，因为该类拦漂设施存在以下主要设计难点：

（1）拦漂设施中间需设计一套既能传递拦漂排体张力荷载，又能实现通航的浮式结构，目前该结构在行业内也处于空白；

（2）全断面拦漂后，漂浮物会在拦漂设施前聚集，由于水流和风浪作用，漂浮物在拦漂设施前的聚集点存在较大的随机性，而航道线一般在河中水较深、流速较大的区域，该区域漂浮物也较多，因此必须采取措施，将漂浮物导向两岸，远离通航口，防止漂浮物在通航口堆积，保证通航安全；

（3）为便于漂浮物导向岸边，拦漂设施需采用有别于常规网体或栅体结构的新型拦漂体；

（4）拉锚装置靠近拦漂设施主索的部位需设置新型“缺口”结构，该结构不仅能传递拉锚张力，也能便于漂浮物通过并顺利向岸边聚集。

发明内容

为了克服现有的拦漂设施的不足，本发明旨在提供一种拦漂设施，该拦漂设施能实现河流全断面漂浮物拦截，上下游船只安全顺利通行，而且清漂工作也安全方便。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种拦漂设施，包括主索拦漂装置、拉锚装置，所述主索拦漂装置包括主索锚固件、拦漂排体、主索钢丝绳，所述拦漂排体两端通过主索钢丝绳固定在主索锚固件上；所述拉锚装置包括拉锚锚固件、拉锚钢丝绳，所述主索锚固件和拉锚锚固件埋设在河岸或大坝上，所述拉锚钢丝绳的一端固定在拉锚锚固件上，另一端连接在拦漂排体上。其结构特点是，所述拦漂排体中的一段设置为U形框结构，其中U形框结构开口朝上。所述U形框结构根据相关规范确定通航净宽及通航水深，并有足够自浮、抗弯和抗扭能力，使上下游船只能顺利通行。

进一步地，所述U形框结构包括多个密封舱、第三连接件、刚性杆，多个所述密封舱通过第三连接件连接成整体构成U形框的底边，U形框底边的两端为竖直向上的刚性杆。密封舱尺寸根据所需浮力的大小和运输条件确定，U形框结构分段制造成独立的密封舱，能便于运输和安装，同时防止U形框结构整体漏水下沉。刚性杆的长度根据通航水深确定，且能使密封舱始终位于水下，保证船只顺利通行。

进一步地，所述刚性杆的顶部还设有第二金属浮箱。第二金属浮箱也能起到防止U形框结构下沉的作用。

进一步地，所述U形框结构位于所述拦漂排体的最上游位置。在拉锚装置位于上游方向的拉力作用下，拦漂排体中U形框结构的部分处于水流上游方向、从U形框结构往两边靠近河道两岸的部分处于水流下游方向。由此，漂浮物将会在水流作用力下由河道中部导向河道两岸。

进一步地，所述拉锚装置还包括第一金属浮标，所述多个第一金属浮标间隔布置在所述拉锚钢丝绳上，所述第一金属浮标能竖直漂浮在水面，并通过底部的水下接口与拉锚钢丝绳相连。由此减小拉锚钢丝绳由于自重产生的附加张力，并保证拉锚钢丝绳始终在清污船吃水深度以下，使得拉锚区域清污船能顺利通行。

进一步地，所述拉锚装置还包括拉锚U形架，所述拉锚U形架包括底架、立架、第二金属浮标、第一金属浮箱，所述立架和所述第二金属浮标分别位于所述底架的两端，使整体结构呈向上开口的“U”形开口结构；所述第二金属浮标的底部连接所述拉锚钢丝绳；所述立架的顶部设有第一金属浮箱，且第一金属浮箱通过第二连接件与所述拦漂排体相连。两端的第二金属浮标和第一金属浮箱能防止拉锚U形架下沉，拉锚U形架既能形成漂浮物向两岸聚集的通道和清污船清漂的通道，又能平衡水下拉锚钢丝绳张力产生的弯矩。

进一步地，所述拉锚U形架的金属浮标的上、下铰轴垂直交错布置，形成活动结构。由此，拉锚U形架连接拉锚钢丝绳的一端可以上下、前后摆动，能防止承受较大拉力时U形架上浮时倾倒。

进一步地，所述拦漂排体由多个拦漂体通过第一连接件相连形成，所述拦漂体为四方体中空结构，所述拦漂体的腔体上部填充轻质泡沫材料、腔体下部填充硬质材料。填充材料能控制重心位于浮心以下，确保拦漂体能竖直漂浮在水面并在水中始终维持稳定的状态。

进一步地，所述拦漂体的两端及顶部为圆弧面、边缘为圆弧倒角。拦漂体外表面为圆弧面或圆弧倒角的光滑结构，能避免漂浮物附着在拦漂体上，并有利于漂浮物导向河道两岸。

进一步地，所述拦漂体采用轻质、无污染的PE材料。采用该材质的拦漂体表面光滑，不会挂污，漂浮物会沿主索飘向河道两岸，从而进一步保障船只的通航安全。

进一步地，所述第一连接件为螺旋扣，所述螺旋扣套筒穿过所述拦漂体上部的孔，并通过螺旋扣端部的螺母和挡圈将拦漂体固定在螺旋扣上，且所述螺旋扣两端的U型螺杆和O型螺杆首尾相连使多个所述拦漂体连接形成拦漂排体结构，所述螺旋扣套筒与U型螺杆和／或O型螺杆之间设有键槽。挡圈、键槽均能防止拦漂排体整体松脱，两端螺杆结构更适合于拦漂设施的受力和结构要求。

进一步地，所述轻质泡沫材料为聚氨酯泡沫，所述硬质材料为混凝土。聚氨酯泡沫密度小，且具有防水性能，防止拦漂体进水下沉。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明的主索拦漂装置是横跨库区或河流布置，但同时设计有U形框结构的通航口保证船只通航要求，同时设置拉锚装置减小主索拦漂装置的主索张力，拉锚装置的合理设计不会影响清漂船进行清漂作业。也即：能实现河流全断面漂浮物拦截、上下游船只安全顺利通行、清漂工作安全方便。

2）本发明通过位于上游方向的拉锚装置的作用力下，使越趋于河道两岸的拦漂排体相对于位于河道中部的U形框结构的通航口趋于水流下游方向，由此可使漂浮物沿主索飘向河道两岸。且拦漂体表面光滑结构能防止挂污、拉锚U形架形成漂浮物向两岸聚集的通道，均有利于漂浮物在水流作用力下导向两岸。

3）本发明的通航口结构为U形框浮式结构，有足够自浮、抗弯和抗扭能力，既能传递清漂排体张力荷载，又能实现船只顺利通航。

4）本发明设置拉锚装置减小主索拦漂装置的主索张力，拉锚装置上间隔设置的金属浮标，保证拉锚钢丝绳始终在清污船吃水深度以下，使得拉锚区域清污船能顺利通行。

5）本发明的拉锚U形架的一端为可以摆动的活动结构，防止承受较大拉力时U形架上浮时倾倒，既能平衡水下拉锚钢丝绳张力产生的弯矩，又形成清污船清漂的通道。

6）本发明的拦漂排体两端与主索锚固件通过主索钢丝绳连接，使拦漂设施端部能适应水位变化及岸坡地形，防止拦漂体端部搁浅。

7）本发明的通航口结构根据相关规范确定通航净宽及通航水深，通航口结构的密封舱为多个独立的密封舱连接而成，便于调整和安装，兼容性强。

附图说明

图1是本发明拦漂设施的结构示意图（箭头方向为水流方向）；

图2是图1的A—A剖视图；

图3是本发明的U形框结构三维连接轴测图；

图4是本发明的拉锚装置上的U形架三维连接轴测图；

图5是本发明的U形架的活动端结构示意图；

图6是本发明的螺旋扣的结构示意图。

在图中

1-主索锚固件；2-拦漂排体；3-U形框结构；4-拉锚锚固件；5-拉锚钢丝绳；6-第一金属浮标；7-拉锚U形架；8-主索钢丝绳；10-第二连接件；

2a-拦漂体；2b-第一连接件；

3a-密封舱；3b-第二金属浮箱；3c-第三连接件；3d-刚性杆

7a-底架；7b-立架；7c-第二金属浮标；7d-第一金属浮箱；

9a-螺旋扣套筒；9b-挡圈；9c-U型螺杆；9d-O型螺杆；9e-螺母。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种拦漂设施，如图1所示，包括主索锚固件1、拦漂排体2、U形框结构3、拉锚锚固件4、拉锚钢丝绳5、第一金属浮标6、拉锚U形架7、主索钢丝绳8。所述主索锚固件1和拉锚锚固件4埋设在河岸或大坝上。所述拉锚钢丝绳5的一端固定在拉锚锚固件4上，另一端通过所述拉锚U形架7连接在拦漂排体2上，在拉锚装置位于上游方向的拉力作用下，拦漂排体中U形框结构的部分处于水流上游方向、从U形框结构往两边靠近河道两岸的部分处于水流下游方向。由此，漂浮物将会在水流作用力下由河道中部导向河道两岸。由此，有利于将漂浮物导向河道两岸。

结合图1和图3，所述拦漂排体2中的一段设置为U形框结构3，其中U形框结构开口朝上。所述U形框结构3根据相关规范确定通航净宽及通航水深，并有足够自浮、抗弯和抗扭能力，使上下游船只能顺利通行。

所述U形框结构3包括密封舱3a、第二金属浮箱3b、第三连接件3c、刚性杆3d，多个所述密封舱3a通过第三连接件3c连接成整体构成U形框的底边，U形框底边的两端为竖直向上的刚性杆3d，所述第二金属浮箱3b位于所述刚性杆3d的顶部。密封舱尺寸根据所需浮力的大小和运输条件确定，U形框结构分段制造成独立的密封舱，能便于运输和安装，同时防止U形框结构整体漏水下沉，并且第二金属浮箱3b也能起到防止下沉的作用；刚性杆的长度根据通航水深确定，且能使密封舱始终位于水下，保证船只顺利通行。

结合图1和图2，所述拦漂排体2由多个拦漂体2a通过第一连接件2b相连形成，所述拦漂体2a为四方体中空结构，所述拦漂体2a的腔体上部填充轻质泡沫材料、腔体下部填充硬质材料。填充材料能控制重心位于浮心以下，确保拦漂体2a能竖直漂浮在水面并在水中始终维持稳定的状态。

如图1所示，所述第一金属浮标6间隔布置在所述拉锚钢丝绳5上，所述第一金属浮标6能竖直漂浮在水面，并通过底部的水下接口与拉锚钢丝绳5相连。由此减小拉锚钢丝绳5由于自重产生的附加张力，并保证拉锚钢丝绳5始终在清污船吃水深度以下，使得拉锚区域清污船能顺利通行。

如图4所示，所述拉锚U形架7包括底架7a、立架7b、第二金属浮标7c、第一金属浮箱7d，所述立架7b和所述第二金属浮标7c分别位于所述底架7a的两端，使整体结构呈向上开口的“U”形开口结构，所述第二金属浮标7c的底部连接所述拉锚钢丝绳5；所述立架7b的顶部设有第一金属浮箱7d，且第一金属浮箱7d通过第二连接件10与所述拦漂排体2相连。两端的第二金属浮标7c和第一金属浮箱7d能防止拉锚U形架7下沉，拉锚U形架7既能形成漂浮物向两岸聚集的通道和清污船清漂的通道，又能平衡水下拉锚钢丝绳5张力产生的弯矩。

结合图5，所述拉锚U形架7的金属浮标的上、下铰轴垂直交错布置，形成活动结构。由此，拉锚U形架7连接拉锚钢丝绳5的一端可以上下、前后摆动，能防止承受较大拉力时U形架上浮时倾倒。

图6为螺旋扣的结构示意图，本发明中的螺旋扣为改良后的连接结构。所述螺旋扣套筒9a穿过所述拦漂体2a上部的孔，并通过螺旋扣端部的螺母9e和挡圈9b将拦漂体2a固定在螺旋扣上，且所述螺旋扣两端的U型螺杆9c和O型螺杆9d首尾相连使多个所述拦漂体2a连接形成拦漂排体2结构，所述螺旋扣套筒9a与端部的U型螺杆9c和／或O型螺杆9d之间还设有键槽。挡圈、键槽均能防止拦漂排体整体松脱，两端螺杆结构更适合于拦漂设施的受力和结构要求。

优选的，所述拦漂体2a的两端及顶部为圆弧面、边缘为圆弧倒角。拦漂体2a外表面为圆弧面或圆弧倒角的光滑结构，能避免漂浮物附着在拦漂体2a上，并有利于漂浮物导向河道两岸。

优选的，所述轻质泡沫材料为聚氨酯泡沫，所述硬质材料为混凝土。聚氨酯泡沫密度小，且具有防水性能，防止拦漂体2a进水下沉。

进一步地，所述拦漂体2a采用轻质、无污染的PE材料。采用该材质的拦漂体2a表面光滑，不会挂污，漂浮物会沿主索飘向河道两岸，从而进一步保障船只的通航安全。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种拦漂设施，包括主索拦漂装置、拉锚装置，所述主索拦漂装置包括主索锚固件（1）、拦漂排体（2）、主索钢丝绳（8），所述拦漂排体（2）两端通过主索钢丝绳（8）固定在主索锚固件（1）上；所述拉锚装置包括拉锚锚固件（4）、拉锚钢丝绳（5）；所述主索锚固件（1）和拉锚锚固件（4）埋设在河岸或大坝上，所述拉锚钢丝绳（5）的一端固定在拉锚锚固件（4）上，另一端连接在所述拦漂排体（2）上；其特征在于，所述拦漂排体（2）中的一段设置为U形框结构（3），其中U形框结构开口朝上，在所述拉锚装置位于上游方向的拉力作用下，所述U形框结构（3）位于所述拦漂排体（2）的最上游位置；所述拉锚装置还包括呈向上开口的“U”形开口结构的拉锚U形架（7），所述拉锚U形架（7）的一端连接所述拉锚钢丝绳（5），另一端与所述拦漂排体（2）相连接；拉锚U形架既能形成漂浮物向两岸聚集的通道和清污船清漂的通道，又能平衡水下拉锚钢丝绳张力产生的弯矩。

2.根据权利要求1所述的拦漂设施，其特征在于，所述U形框结构（3）包括多个密封舱（3a）、第三连接件（3c）、刚性杆（3d），多个所述密封舱（3a）通过第三连接件（3c）连接成整体并构成U形框的底边，U形框底边的两端为竖直向上的刚性杆（3d）。

3.根据权利要求2所述的拦漂设施，其特征在于，所述刚性杆（3d）的顶部还设有第二金属浮箱（3b）。

4.根据权利要求1所述的拦漂设施，其特征在于，所述拉锚装置还包括第一金属浮标（6），所述多个第一金属浮标（6）间隔布置在所述拉锚钢丝绳（5）上，所述第一金属浮标（6）能竖直漂浮在水面，并通过底部的水下接口与拉锚钢丝绳（5）相连。

5.根据权利要求1所述的拦漂设施，其特征在于，所述拉锚U形架（7）包括底架（7a）、立架（7b）、第二金属浮标（7c）、第一金属浮箱（7d），所述立架（7b）和所述第二金属浮标（7c）分别位于所述底架（7a）的两端，使整体结构呈向上开口的“U”形结构；所述第二金属浮标（7c）的底部连接所述拉锚钢丝绳（5）；所述立架（7b）的顶部设有第一金属浮箱（7d），且第一金属浮箱（7d）通过第二连接件（10）与所述拦漂排体（2）相连。

6.根据权利要求5所述的拦漂设施，其特征在于，所述拉锚U形架（7）一端的第二金属浮标（7c）的上、下铰轴垂直交错布置，形成活动结构。

7.根据权利要求1所述的拦漂设施，其特征在于，所述拦漂排体（2）由多个拦漂体（2a）通过第一连接件（2b）相连形成，所述拦漂体（2a）为四方体中空结构，所述拦漂体（2a）的腔体上部填充轻质泡沫材料、腔体下部填充硬质材料；所述拦漂体（2a）的两端及顶部为圆弧面、边缘为圆弧倒角，所述拦漂体（2a）采用轻质、无污染的PE材料。

8.根据权利要求7所述的拦漂设施，其特征在于，所述第一连接件为螺旋扣，螺旋扣套筒（9a）穿过所述拦漂体（2a）上部的孔，并通过螺旋扣端部的挡圈（9b）和螺母（9e）将拦漂体（2a）固定在螺旋扣上，且所述螺旋扣两端的U型螺杆（9c）和O型螺杆（9d）首尾相连使多个所述拦漂体（2a）连接形成拦漂排体（2）结构，所述螺旋扣套筒（9a）和U型螺杆（9c）和／或O型螺杆（9d）之间设有键槽。

9.根据权利要求7所述的拦漂设施，其特征在于，所述轻质泡沫材料为聚氨酯泡沫，所述硬质材料为混凝土。

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