CN204418099U - 一种隔膜气幕防咸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隔膜气幕防咸装置，包括隔膜挡板，所述隔膜挡板顶端沿长度方向设置有气幕管，隔膜挡板左右两侧分别设置有挡墙，所述挡墙上设置有滑槽，滑槽内设置有可在滑槽内上下滑动的滑条，供隔膜挡板的左右两端分别通过滑条与挡墙连接；所述两块挡墙之间设置有底板，底板上设置方形孔，隔膜挡板通过方形孔穿过底板；所述底板上设置有能固定隔膜挡板的密封夹条。和原有的气幕法相比，本实用新型在气幕下方增加了橡胶板作隔膜，直接减轻了下层咸潮异重流对气幕薄弱部分的冲击作用，同时，隔膜的存在，一方面以更加严实的材料阻止了下层的咸淡交换，另一方面由于弹性形变使咸潮回流，使防咸效率大幅提升。

Description

一种隔膜气幕防咸装置

技术领域

本实用新型属于水利水电技术领域，特别涉及一种应用于海船闸的防咸装置。

背景技术

首先，防咸问题的提出是由于河流咸化的危害。

在海船闸开放时，由于淡水、盐水的密度差异，流态会产生 “异重流”现象，即闸室内的水体的含盐度在垂线分布上具有明显的分层，且随着时间的加长而变化,其趋势是使下层水体含盐度向海水含盐度接近,而上层含盐度增加不大。该现象使得大量海水涌入河流。

如果开闸时不采取适当的防咸措施，会造成河水含盐量增加，进而造成上游河流盐化，对上游地区的生态、农业、工业皆带来巨大的影响。

荷兰、法国、比利时、西德、美国、日本等遭受海水入侵之害的国家，在船闸的防咸措施方面多有研究。现有防咸方法大致有：气幕法、草木法、水幕法、集咸坑法和置换法。

这些方法中，气幕法最为经济可行。气幕的产生，是在船闸闸槛（通常是下游引航道导航段口门区）下设置一根带孔管道，利用压缩空气释放出气泡，气泡上升过程中产生向上的水流。由孔管喷出的高压掺气射流形成的所谓空气帷幕（气障、气栅、气坝），充满着气和水的混合物，形成上升流。升流区的存在对异重流运动施加了影响，在咸、淡水交换期间，上升水流可以减少或延迟咸淡水的交换，达到部分防咸的效果。

首先,高速的掺气射流使两种不同密度的水体强烈掺混,形成了隔在两种不同密度水平之间的缓冲带,改变了异重流运动得以进行的条件,破坏了盐水楔异重流的运动,从而起到减少盐水入侵的作用。如图1所示。

 由于异重流现象的形成，下层的咸水往淡水回溯的趋势愈加明显。但气幕法形成的气幕恰巧在海水入侵作用最明显的下层最为薄弱。过去的实际应用数据显示，气幕法不可能完全阻止咸水入侵，而且它能达到的防咸效果相当有限。

实用新型内容

鉴于背景技术中的气幕法虽具有经济简单的优势，但防咸效果并不明显，为了提高气幕法的防咸效率，我们对气幕法的原有装置做出了改进提出了“隔膜气幕”的新装置，即隔膜气幕防咸装置，其具体技术方案如下：

一种隔膜气幕防咸装置，包括隔膜挡板（5），所述隔膜挡板（5）顶端沿长度方向设置有气幕管（1），隔膜挡板（5）左右两侧分别设置有挡墙（7），所述挡墙（7）上设置有滑槽（3），滑槽（3）内设置有可在滑槽（3）内上下滑动的滑条（8），供隔膜挡板（5）的左右两端分别通过滑条（8）与挡墙（7）连接；所述两块挡墙（7）之间设置有底板（6），底板（6）上设置方形孔，隔膜挡板（5）通过方形孔穿过底板（6）；所述底板（6）上设置有能固定隔膜挡板（5）的密封夹条（4）。

所述密封夹条（4）有两条，分别位于固定挡板（5）的两侧。 

所述气幕管（1）的上方设置有吹气孔（2）。

所述滑槽（3）为卡口滑槽。

所述气幕管（1）的材料为高强PVC管。

所述挡板（5）的材料为橡胶。

本发明的思路是：

在气幕法原有装置的基础上，在气幕下增加一层类似平板闸门的可滑移的高强度橡胶板，类似一层隔膜，阻止船闸下层的咸淡交换。

每次船舶闸过船时，将挡板升降至船舶吃水深度以下的安全位置，所以装置不会对过船有任何阻碍。固定于挡板顶部的PVC管可直接在船舶吃水线下一定的安全距离内喷出高压空气来阻止挡板上部的咸淡交换，而PVC管下方的防咸任务则由高强橡胶板承担。

据我们的模型试验分析，使用隔膜气幕装置的防咸效果优于气幕法的原有装置；同时，一定范围内，隔膜挡板相对于水深越高，防咸效果越佳。

实验分析：以隔膜挡板高度为实验变量，设置隔膜挡板高度为0，即只存在气幕法的原有装置，为对照组，隔膜挡板高度为3cm和6cm为实验组（模型内水深分别为7cm和10cm）。

无论水深为何值，有隔膜挡板时的盐度变化明显小于无隔膜挡板的情况，例如：水深7cm的前提下，无隔膜时，下闸首、闸室、上闸首的浓度变化平均值依次为24.19%，68.0%，56.67%；有3cm高的隔膜时，各段浓度变化平均值依次为14.19%，58.67%，43.67%；有6cm高的隔膜挡板时，各段浓度变化均值依次为20.48%，41.0%，14.67%。考虑实验可能存在的误差，可知隔膜气幕的双重效果优于仅存在气幕的情况，而且在一定的范围内，防咸效果随隔膜高度的增加而提高。

表1 薄膜挡板高度及水深改变时平均盐度变化值

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

和原有的气幕法相比，本项目在气幕下方增加了橡胶板作隔膜。直接减轻了下层咸潮异重流对气幕薄弱部分的冲击作用。同时，隔膜挡板的存在，一方面以更加严实的材料阻止了下层的咸淡交换，另一方面由于弹性形变使咸潮回流，使防咸效率大幅提升。

附图说明

图1是气幕法作用原理示意图；

图2是本结构的隔膜挡板的高度及水深改变时平均盐度变化值示意图；

图3是本实用新型的立体示意图。

图4是本实用新型的立体示意图（俯视）。

图5是本实用新型的立体示意图（仰视）。

图6是本实用新型的剖面图。

图7是本实用新型的使用状态演示图；

其中：1——气幕管，2——吹气孔，3——滑槽，4——密封条夹，5——隔膜挡板，6——底板，7——挡墙，8——滑条。

 具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

一种隔膜气幕防咸装置，包括隔膜挡板（5），所述隔膜挡板（5）顶端沿长度方向设置有气幕管（1），隔膜挡板（5）左右两侧分别设置有挡墙（7），所述挡墙（7）上设置有滑槽（3），滑槽（3）内设置有可在滑槽（3）内上下滑动的滑条（8），供隔膜挡板（5）的左右两端分别通过滑条（8）与挡墙（7）连接；所述两块挡墙（7）之间设置有底板（6），底板（6）上设置方形孔，隔膜挡板（5）通过方形孔穿过底板（6）；所述底板（6）上设置有能固定隔膜挡板（5）的密封夹条（4）。

所述密封夹条（4）有两条，分别位于固定挡板（5）的两侧。 

所述气幕管（1）的上方设置有吹气孔（2）。

所述滑槽（3）为卡口滑槽。

所述气幕管（1）的材料为高强PVC管。

所述挡板（5）的材料为橡胶。

本实用新型所采用的技术方案是：

将气幕法原有装置——喷出气幕的高强PVC管固定安装在橡胶板顶部（用高强黏合剂固定），其中一端连接空气压缩机，另一端连接安全气道（正常使用时关闭，当特殊情况压力升至足够大时排除气体）。橡胶板两侧嵌入滑条固定（相当于闸门的边梁），可在两侧的滑槽中上下滑移，在装置底部的船闸混凝土内部，留出一片足够的板状空间，实现整个装置的高度调整（同PVC管一起，动力由卷扬机提供，由轴承拉动）。装置的高度为装置顶部高出闸室底面的高度。为防止下部预留空间内发生咸淡交换，每当装置在新高度固定后，下部密封条夹将橡胶板固定，当装置需要调整高度时，下部密封条夹开启，减少装置滑动的阻力。同样，为减少橡胶板调整高度时的阻力，左右与下部卡口与橡胶板间并未完全贴紧，而是留出了微小的缝隙。

  假设将该装置应用于一长80m，宽20m，水深12m的海船闸内，一吃水深度为5m的船舶过闸。

假设之前装置的开启高度为7m，为了防止船舶吃水深度发生变化，保证船舶过闸的安全，应降低装置的高度，留出约2m的安全距离。所以应将装置降低至露出闸室地面5m。升降装置的过程完成后，可开启气幕，打开闸门使船舶进闸。装置运行的时间一直持续到船舶驶出闸室，闸门关闭。至此，隔膜气幕装置在船舶过闸过程中的作业基本完成。

和使用气幕法原有装置对比，添加隔膜后，闸门开启时能够有效阻止异重流现象引起的咸淡交换，使上游闸室和上闸首含盐量显著降低，大大提高了气幕法的防咸效率。

   实际使用中，可适当将挡挡墙往底板下方延伸一段，使延长段插入泥土中，使装置更加稳固。

Claims (6)

1.一种隔膜气幕防咸装置，其特征在于：包括隔膜挡板（5），所述隔膜挡板（5）顶端沿长度方向设置有气幕管（1），隔膜挡板（5）左右两侧分别设置有挡墙（7），所述挡墙（7）上设置有滑槽（3），滑槽（3）内设置有可在滑槽（3）内上下滑动的滑条（8），供隔膜挡板（5）的左右两端分别通过滑条（8）与挡墙（7）连接；所述两块挡墙（7）之间设置有底板（6），底板（6）上设置方形孔，隔膜挡板（5）通过方形孔穿过底板（6）；所述底板（6）上设置有能固定隔膜挡板（5）的密封夹条（4）。

2.如权利要求1所述的隔膜气幕防咸装置，其特征在于：所述密封夹条（4）有两条，分别位于固定挡板（5）的两侧。

3.如权利要求1所述的隔膜气幕防咸装置，其特征在于：所述气幕管（1）的上方设置有吹气孔（2）。

4.如权利要求1所述的隔膜气幕防咸装置，其特征在于：所述滑槽（3）为卡口滑槽。

5.如权利要求1所述的隔膜气幕防咸装置，其特征在于：所述气幕管（1）的材料为高强PVC管。

6.如权利要求1所述的隔膜气幕防咸装置，其特征在于：所述隔膜挡板（5）的材料为橡胶。