CN114232664A - 一种可自动调节的地下帷幕及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可自动调节的地下帷幕及其施工方法,地下帷幕包括固定的地下墙体和自动调节的箱式闸门；箱式闸门顶端设有进排水口和进排气口，进排水口连接有进排水管，根据所在地水文地质条件，提前设定地下水位预警值，并向箱式闸门中注入水，通过调节水箱中的水/气体积比来控制闸门重量，从而实现地下帷幕根据地下水位变化而自动开启和闭合，可以自动控制地下水位；通过本发明的技术方案，利用浮力原理，可以根据地下水位变化自动调节地下帷幕开口尺寸，实时调控地下水库的水位。

Description

一种可自动调节的地下帷幕及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下帷幕技术领域，具体而言，特别涉及一种可自动调节的地下帷幕及其施工方法。

背景技术

地下水在水资源开发利用中占据重要作用，建设地下帷幕可以拦截地下含水层中径流，与上游地下水源地的天然地质/水文边界共同构成地下水库，增加地下淡水资源量。地下水库利用天然的地下储水空间兴建，具有占地面积小，储存量大，投资少，蒸发损失小，安全可靠等优点，越来越多的地区利用地下水库来调节和利用地下水。

全断面地下帷幕可完全切断含水层上下游的水力联系，与天然地质边界形成地下水库，可在丰水期大量蓄水，保持地下淡水资源量，以备枯水期时使用，从而优化水资源配置。但时，在连续强降水条件下，若人工干预不及时，导致地下水大量增加。由于全断面地下帷幕的阻挡，地下水无法及时排出，造成地下水位上升，易引发上游土壤次生盐渍化，进而导致粮食减产，影响地下水库区域居民的正常生活。

为及时控制地下水位，保持地下淡水资源量，同时节省人力、电力和管理成本，本发明的目的是设计一种根据地下水位变化而自动开关地下帷幕。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可自动调节的地下帷幕及其施工方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种可自动调节的地下帷幕，地下帷幕上部修建至地表，下部嵌入不透水基岩中，完全截断地下含水层中淡水径流路径；地下帷幕与上游地下水源地的天然地质/水文边界共同构成地下水库；地下帷幕包括固定的地下墙体和自动调节的箱式闸门，箱式闸门位于闸室内，闸室左右两侧与固定式地下墙体相连，闸室包括前后的外支护结构、两侧的支撑杆；外支护机构采用多孔挡土板，底部打入不透水基岩，承受闸门两侧土压力和防止地下含水层介质随水流进入闸室内。闸室内左右两侧的支撑杆上设置有限位滑轨，用于限制闸门的位移，保障闸门只能上下移动，闸室中多孔挡土板之间设置有支撑杆，用于支撑多孔挡土板和两侧固定的地下墙体；箱式闸门顶端设有进排水口和进排气口，进排水口连接有进排水管，进排水管的底端需抵达至箱式闸门内的底部，可以通过水管向箱式闸门中进水和抽水，进而控制箱式闸门的重量。

作为优选方案，箱式闸门内层为密闭性高的材料，外壳采用耐老化、耐磨损的硬质材料。

一种可自动调节的地下帷幕的施工方法，具体包括以下步骤：

S1：根据建设区域的含水层的结构、天然地质/水文边界、底部不透水基岩、地表的结构、地下水流向、含水层水位线及设计地下水库水位线及水库库容，确定地下帷幕的位置。

S2：地下帷幕上部修建至地表，下部嵌入不透水基岩中，完全截断地下含水层中淡水径流路径；地下帷幕与上游地下水源地的天然地质/水文边界共同构成地下水库；

S3：地下帷幕包括固定的地下墙体和自动调节的箱式闸门；

S4：地下墙体之间形成闸室，闸室左右两侧与固定式地下墙体相连闸室包括前后的外支护结构、两侧的支撑杆；外支护机构采用多孔挡土板，底部打入不透水基岩，承受闸门两侧土压力。闸室内左右两侧的支撑杆上设置有限位滑轨，用于限制闸门的位移，保障闸门只能上下移动。

S5:闸室中多孔挡土板之间设置有支撑杆，用于支撑多孔挡土板和两侧固定的地下墙体；

S6：箱式闸门顶端设有进排水口和进排气口，进排水口连接有进排水管，进排水管的底端需抵达至箱式闸门内的底部，可以通过水管向箱式闸门中进水和抽水，进而控制箱式闸门的重量；

S5：根据所在地水文地质条件，提前设定地下水位预警值，并向箱式闸门中注入水，通过调节水箱中的水/气体积比来控制闸门重量，从而实现地下帷幕根据地下水位变化而自动开启和闭合，可以自动控制地下水位；

S6：当地下水位连续上升达到设定预警值时，箱式闸门所受到的浮力大于自身重力而浮起，此时，上游地下水可通过闸室下部的空间向下游排泄；当地下水位缓慢降低时，箱式闸门自动的随着水位的降低而逐渐下降，直至箱式闸门所受浮力小于自身重力，箱式闸门重新闭合，再次形成具有完整边界的地下水库。

作为优选方案，步骤S2中的地下帷幕采用高压喷射灌浆法施工建设。

作为优选方案，步骤S2中的地下帷幕的墙体材料为混凝土墙、黏土质墙或钢筋混凝土墙中的一种。

作为优选方案，步骤S4中的限位滑轨采用钢槽。

本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：

1.地下帷幕上部修建至地表，下部嵌入不透水基岩中，并完全截断地下含水层中淡水径流路径，与上游地下水源地的天然地质/水文边界共同构成地下水库，储存地下淡水，增加地下淡水资源量。

2.地下帷幕中设置有固定的地下墙体和自动调节箱式闸门，自动调节箱式闸门设有进排水口和进排气口，进排水口连接有进排水管，进排水管的底端需抵达至水箱底部，可以向箱式闸门中进水和抽水，进而控制箱式闸门的重量，以便根据实际情况调节闸门所受的浮力和重力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明可调式地下帷幕位置示意图；

图2为本发明可调式地下帷幕剖面示意图，图中左右两部分未画结构与图中结构相同，未重复画出；

图3为本发明可调式地下帷幕剖面俯视示意图，图中左右两部分未画结构与图中结构相同，未重复画出。

其中，图1至图3中附图标记与部件之间的对应关系为：

1为地下含水层，2为地下含水层边界，3为底部不透水基岩，4为地下水库水位线，5为地表，6为自动可调式地下帷幕，7多孔挡土板，8为含水层水位线，9为支撑杆，10为进排水口，101为进排水管，11为进排气口，61为可调式地下帷幕固定墙体，62为箱式闸门，63为限位滑轨，64为箱式闸门中空气，65为箱式闸门中水。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图3对本发明的实施例的自动调节的地下帷幕及其施工方法进行具体说明。

如图1、图2、图3所示，本发明提出了一种可自动调节的地下帷幕，地下帷幕6上部修建至地表5，下部嵌入不透水基岩3中，完全截断地下含水层中淡水径流路径；地下帷幕6与上游地下水源地的天然地质/水文边界2共同构成地下水库；地下帷幕6包括固定的地下墙体61和自动调节的箱式闸门62，箱式闸门位于闸室内，闸室左右两侧与固定式地下墙体61相连，闸室包括前后的外支护结构、两侧支撑杆9；外支护机构采用多孔挡土板7，底部打入不透水基岩，承受闸门两侧土压力和防止地下含水层介质随水流进入闸室内。闸室内左右两侧的支撑杆9上设置有限位滑轨63，用于限制闸门的位移，保障闸门只能上下移动，闸室中多孔挡土板7之间设置有支撑杆9，用于支撑多孔挡土板7和两侧固定的地下墙体61；箱式闸门62顶端设有进排水口10和进排气口11，进排水口10连接有进排水管101，进排水管的底端需伸至箱式闸门62内的底部，可以通过水管向箱式闸门中进水和抽水，进而控制箱式闸门62的重量。箱式闸门62内层为密闭性高的材料，外壳采用耐老化、耐磨损的硬质材料。

一种可自动调节的地下帷幕的施工方法，具体包括以下步骤：

S1：根据建设区域的含水层1的结构、天然地质/水文边界2、底部不透水基岩3、地表5的结构、地下水流向、含水层水位线8及设计地下水库水位线4及水库库容，确定地下帷幕6的位置。

S2：地下帷幕6上部修建至地表5，下部嵌入不透水基岩3中，完全截断地下含水层中淡水径流路径；地下帷幕6与上游地下水源地的天然地质/水文边界2共同构成地下水库；地下帷幕可截断地下水流的排泄路径，增加地下淡水资源量。

S3：地下帷幕6包括固定的地下墙体61和自动调节的箱式闸门62，地下帷幕6采用高压喷射灌浆法施工建设。地下帷幕6的墙体材料为混凝土墙、黏土质墙或钢筋混凝土墙中的一种。

S4：箱式闸门位于闸室内，闸室左右两侧与固定式地下墙体61相连。可根据地下水库库容、含水层结构、渗透系数等水文和地质参数，确定地下闸门的数量及间隔。闸室包括前后的外支护结构、两侧支撑杆9；外支护机构采用多孔挡土板7，底部打入不透水基岩，承受闸门两侧土压力和防止地下含水层介质随水流进入闸室内。闸室13内左右两侧的支撑杆9上设置有限位滑轨63，用于限制闸门的位移，保障闸门只能上下移动。限位滑轨63采用钢槽。

S5:闸室中多孔挡土板7之间设置有支撑杆9，用于支撑多孔挡土板7和两侧固定的地下墙体61；防止多土挡板向闸室内弯曲变形和固定墙体上材料脱落进入闸室，避免影响闸门的开合。

S6：箱式闸门62顶端设有进排水口10和进排气口11，进排水口10连接有进排水管，进排水管的底端需伸至箱式闸门62内的底部，可以通过水管向箱式闸门中进水和抽水，进而控制箱式闸门62的重量；以便根据实际情况调节闸门所受的浮力和重力。

S5：根据所在地水文地质条件，提前设定地下水位预警值，并向箱式闸门62中注入水，通过调节水箱中的水/气体积比来控制闸门重量，从而实现地下帷幕根据地下水位变化而自动开启和闭合，可以自动控制地下水位；

S6：当地下水位连续上升达到设定预警值时，箱式闸门62所受到的浮力大于自身重力而浮起，此时，上游地下水可通过闸室下部的空间向下游排泄；避免地下水库区地下水位过量升高，引起土壤盐渍化等问题。当地下水位缓慢降低时，箱式闸门62自动的随着水位的降低而逐渐下降，直至箱式闸门62所受浮力小于自身重力，箱式闸门62重新闭合，再次形成具有完整边界的地下水库。

日常状态下，地下帷幕中闸门的所受重力与浮力相同，处于关闭状态，可以拦截地下含水层中径流，与上游地下水源地的天然地质/水文边界共同构成地下水库，增加地下淡水资源量。当连续降雨等情况引起地下水位升高并达到设定预警值时，闸门所受到的浮力大于自身重力而浮起。此时，上游地下水通过闸室下部的空间向下游排泄。当地下水位降低至预警值以下时，闸门所受浮力小于自身重力，闸门重新闭合。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可自动调节的地下帷幕，其特征在于,所述地下帷幕（6）上部修建至地表（5），下部嵌入不透水基岩（3）中，完全截断地下含水层中淡水径流路径；地下帷幕（6）与上游地下水源地的天然地质/水文边界（2）共同构成地下水库；地下帷幕（6）包括固定的地下墙体（61）和自动调节的箱式闸门（62），箱式闸门（62）位于闸室内，闸室左右两侧与固定式地下墙体（61）相连，闸室包括前后的外支护结构、两侧的支撑杆（9）；外支护机构采用多孔挡土板（7），底部打入不透水基岩，承受闸门两侧土压力和防止地下含水层介质随水流进入闸室内,闸室内左右两侧的支撑杆（9）上设置有限位滑轨（63），用于限制闸门的位移，保障闸门只能上下移动，闸室中多孔挡土板（7）之间设置有支撑杆（9），用于支撑多孔挡土板（7）和两侧固定的地下墙体（61）；箱式闸门（62）顶端设有进排水口（10）和进排气口（11），进排水口（10）连接有进排水管，进排水管的底端需伸至箱式闸门（62）内的底部，可以通过水管向箱式闸门中进水和抽水，进而控制箱式闸门（62）的重量。

2.根据权利要求1所述的一种可自动调节的地下帷幕,其特征在于, 所述箱式闸门（62）内层为密闭性高的材料，外壳采用耐老化、耐磨损的硬质材料。

3.一种可自动调节的地下帷幕的施工方法,其特征在于,具体包括以下步骤：

S1：根据建设区域的含水层（1）的结构、天然地质/水文边界（2）、底部不透水基岩（3）、地表（5）的结构、地下水流向、含水层水位线（8）及设计地下水库水位线（4）及水库库容，确定地下帷幕（6）的位置；

S2：地下帷幕（6）上部修建至地表（5），下部嵌入不透水基岩（3）中，完全截断地下含水层中淡水径流路径；地下帷幕（6）与上游地下水源地的天然地质/水文边界（2）共同构成地下水库；

S3：地下帷幕（6）包括固定的地下墙体（61）和自动调节的箱式闸门（62）；

S4：箱式闸门位于闸室内，闸室左右两侧与固定式地下墙体（61）相连，闸室包括前后的外支护结构、两侧支撑杆（9）；外支护机构采用多孔挡土板（7），底部打入不透水基岩，承受闸门两侧土压力和防止地下含水层介质随水流进入闸室内；闸室（13）内左右两侧设置有限位滑轨（63），用于限制闸门的位移，保障闸门只能上下移动；

S5:闸室中多孔挡土板（7）之间设置有支撑杆（9），用于支撑多孔挡土板（7）和两侧固定的地下墙体（61）；

S6：箱式闸门（62）顶端设有进排水口（10）和进排气口（11），进排水口（10）连接有进排水管，进排水管的底端需伸至箱式闸门（62）内的底部，可以通过水管向箱式闸门中进水和抽水，进而控制箱式闸门（62）的重量；

S5：根据所在地水文地质条件，提前设定地下水位预警值，并向箱式闸门（62）中注入水，通过调节水箱中的水/气体积比来控制闸门重量，从而实现地下帷幕根据地下水位变化而自动开启和闭合，可以自动控制地下水位；

S6：当地下水位连续上升达到设定预警值时，箱式闸门（62）所受到的浮力大于自身重力而浮起，此时，上游地下水可通过闸室下部的空间向下游排泄；当地下水位缓慢降低时，箱式闸门（62）自动的随着水位的降低而逐渐下降，直至箱式闸门（62）所受浮力小于自身重力，箱式闸门（62）重新闭合，再次形成具有完整边界的地下水库。

4.根据权利要求3所述的一种可自动调节的地下帷幕及其施工方法,其特征在于,所述步骤S2中的地下帷幕（6）采用高压喷射灌浆法施工建设。

5.根据权利要求3所述的一种可自动调节的地下帷幕及其施工方法,其特征在于, 所述步骤S2中的地下帷幕（6）的墙体材料为混凝土墙、黏土质墙或钢筋混凝土墙中的一种。

6.根据权利要求3所述的一种可自动调节的地下帷幕及其施工方法,其特征在于, 所述步骤S4中的限位滑轨（63）采用钢槽。

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