CN211283877U

CN211283877U - 一种自动升降浮岛固定装置

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Publication number: CN211283877U
Application number: CN201921617795.5U
Authority: CN
Inventors: 于素英; 黄汉林; 钟智清; 于建涛
Original assignee: Guangdong Yifang Zhiyuan Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Yifang Zhiyuan Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2029-09-26

Abstract

本实用新型涉及生态工程技术领域，尤其涉及一种自动升降浮岛固定装置。本实用新型针对现有技术中浮岛固定效果不佳、使用范围窄等问题，提供一种自动升降浮岛固定装置，由从下至上设置的找平层、预制板层、连接杆组成，连接杆一端与预制板层垂直固定连接，另一端与浮岛固定连接，连接杆由多个不同内径的杆套接组成，使得浮岛在水平方向位置固定，竖直方向可随水位高低自由升降。本实用新型通过在原河床上铺设找平层，对局部河床整平，预制板层水平设置在找平层上，并与连接杆垂直固定连接，避免了连接杆不能直接打入硬质河床的情况，扩大了浮岛的应用范围，且在施工过程中不破坏原有河床、河岸结构，施工简便，施工速度快。

Description

一种自动升降浮岛固定装置

技术领域

本实用新型涉及生态工程技术领域，尤其涉及一种自动升降浮岛固定装置。

背景技术

人工浮岛通过在受污染水域安放生物浮床，并在浮床上种植兼具净水、观赏及经济价值的水生植物，利用植物的根系吸附吸收，微生物的生化降解等作用，改善和净化水质。同时，水生植物群落的形成也可为野生动物和昆虫提供栖息地。这样一来，污染水体流经植物、动物形成的生态群落，形成持续而稳定的循环净化过程，确保浮床作用水域的水质持续良好。

目前人工浮岛的固定一般有两种模式：一种为绳子拉坠固定，另一种为桩体固定式。前者虽然可以将浮岛固定于一定范围内，但因绳子预留了一定的长度用作升降幅度，因此在水位较低、风浪较大时，浮岛易漂移、倾覆，在水位较高时，浮岛无法完全浮于水面，植物易淹死。后者直接在水底打桩固定，可使浮岛免于漂浮，但不可避免桩体矗立于水面，影响浮岛美观，且打桩不适用于硬质河床。如公开号为CN202482136U的中国专利公开了一种自动升降的正多边形浮盆拼接型浮岛，包括有自动升降装置，但是实际应用中，水位过低时，自动升降装置的固定杆会突出于水面，影响整个浮岛造型。公开号为CN203602407U的中国专利公开了一种人工生态浮岛固定装置，包括从下至上的镀锌钢管及若干不同规格的PVC管，所述镀锌钢管直接埋于水底的底泥中，在实际应用中，其稳定性不足，同时这种方式也不适用于硬质河床，限制了使用范围。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型提供一种自动升降浮岛固定装置，使得浮岛结构稳定耐用，保证浮岛不被风浪吹走，且该固定装置可适用范围广，固定能力强，施工简单方便。

本实用新型采用以下技术方案：

一种自动升降浮岛固定装置，固定装置由从下至上设置的找平层、预制板层、连接杆组成，连接杆一端与预制板层垂直固定连接，另一端与浮岛固定连接，连接杆由多个不同内径的杆套接组成，实现连接杆随着水位高低自动升降。

进一步的，连接杆包括第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆的下端与预制板层固定连接，第二连接杆的上端与浮岛固定连接，第一连接杆的外径小于第二连接杆的内径，第二连接杆套设在第一连接杆外，第一连接杆的长度大于第二连接杆的长度。

进一步的，第一连接杆和第二连接杆的长度设置满足以下条件：

(1)河面最低水位下，连接杆露出水面高度不高于植物长成后高度；

(2)浮岛整体下沉的最低高度不大于最低水位的水面高度；

(3)在河面最高水位及最大风浪作用下，第一连接杆和第二连接杆套接重叠部分富余长度不小于0.1m。

进一步的，设第一连接杆长度为h₁，第二连接杆长度为h₂，找平层厚度为d₁，预制板层厚度为d₂，河面的最低水位高度为H₁，最高水位高度为H₂，河床高度为H₃，最大风浪下平均波高为h_m，植物长成后高度为L，第一连接杆长度h₁和第二连接杆长度h₂满足以下条件：

h₁+d₁+d₂-(H₁-H₃)≤L

h₂+d₁+d₂≤H₁-H₃

h₁+h₂+d₁+d₂-(H₂-H₃+h_m)≥0.1。

进一步的，连接杆还包括第三连接杆，第三连接杆的一端与预制板层固定连接，第一连接杆与第三连接杆的另一端固定连接。

进一步的，预制板层为预制混凝土沉重物，第三连接杆的一端预埋于预制混凝土沉重物中。

进一步的，连接杆还包括水平连接杆，水平连接杆与第二连接杆的上端垂直固定连接，水平连接杆与浮岛固定连接。

进一步的，第一连接杆的上端和第二连接杆的下端设置有卡扣。

进一步的，找平层为花岗岩碎石垫层，铺设于河床上，用于对局部河床整平。

进一步的，连接杆为镀锌钢管。

本实用新型的自动升降浮岛固定装置，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的自动升降浮岛固定装置，由依次设置的找平层、预制板层和连接杆组成，通过在原河床上铺设找平层，对局部河床整平，使得置于找平层上的预制板层为水平状态；预制板层水平设置在找平层上，并与连接杆一端垂直固定连接，避免了连接杆不能直接打入硬质河床的情况；连接杆另一端与浮岛固定连接，并采用不同内径的杆套接组成，使得连接杆可随着水位高低自动升降，进而保证浮岛在水平方向位置固定，竖直方向可随水位高低自由升降。本实用新型的浮岛固定装置，对软质河床和硬质河床均可适应，扩大了浮岛的应用范围，且在施工过程中不破坏原有河床、河岸结构，施工简便，施工速度快。

(2)本实用新型的自动升降浮岛固定装置，根据不同河床高度、最高/最低水位高度以及不同地区的风浪、水位变化等来对第一连接杆和第二连接杆的长度进行调整设置，浮岛整体可随水位高度自由上下浮动，保证植物不被淹没；同时在高水位以及风浪作用下，第一连接杆和第二连接杆之间仍有不小于0.1m的重叠富余量，保证了浮岛结构的稳定，使得浮岛不被风浪吹走，并防止浮岛被风浪打翻；在低水位下，浮岛可下沉高度不小于水面高度，保证植物根系可存在于水分中吸收营养，同时连接杆露出水面高度低于植物刚度，使得连接杆、预制板等结构件均藏于水面或植物以下，不影响浮岛造型。

(3)本实用新型的自动升降浮岛固定装置，通过连接杆位置可实现对浮岛位置的控制，使得浮岛与河岸的距离保持在设计值，可有效防止有风浪情况下植物因与河岸摩擦而损坏，有利于植物生长。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型的自动升降浮岛固定装置结构示意图；

图2为本实用新型的自动升降浮岛固定装置一种实施方式中第一连接杆和第二连接杆的结构示意图；

图中：1-找平层，2-预制板层，3-连接杆，31-第一连接杆，32-第二连接杆，33-第三连接杆，34-水平连接杆，4-浮岛，5-河床，6-不锈钢螺丝，7-植物，8-河岸，9-卡扣。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

一种自动升降浮岛固定装置，如图1所示，固定装置由从下至上设置的找平层1、预制板层2、连接杆3组成，连接杆3一端与预制板层2垂直固定连接，另一端与浮岛4固定连接，连接杆3由多个不同内径的杆套接组成，实现连接杆3随着水位高低自动升降。

通过找平层1设置，对局部河床进行整平，保证置于找平层1上的预制板层2为水平状态，进而使得连接杆3垂直水平面设置，浮岛4在连接杆3的作用下可随水位高低在竖直方向上自由升降。

具体的，找平层1为花岗岩碎石垫层，铺设于河床5上，用于对局部河床整平。作为本实用新型的一种实施方式，用水上专用挖机，在将要放置预制板层2的位置往河底填充花岗岩碎石，并用挖斗水下整平。整平过程中，采用垂直固定连接有水平板的长杆进行平整度测定，通过将长杆置于找平层不同位置，水平杆与找平层贴合，测试长杆的倾斜程度并不断进行调节，来保证找平层1实现对局部河床5的整平。

具体的，预制板层2为预制混凝土沉重物，如图1所示，连接杆3包括第一连接杆31、第二连接杆32和第三连接杆33；第三连接杆33的下端预埋于预制混凝土沉重物中，上端与第一连接杆31的下端固定连接；第一连接杆31的上端与第二连接杆32的下端套设滑动连接，第二连接杆32的上端与浮岛4固定连接。作为本实用新型的一种实施方式，预制板层2和第三连接杆31为一体结构，即在制备混凝土沉重物时，预先将第三连接杆33下端埋入，再将固化后的预制板层2用水上专用吊机吊入水中找平层1上。预先设置的第三连接杆33长度较短，相较于直接将长度较长的第一连接杆31与预制板层2固定连接，简化了预制板层2的整体结构，易于运输及吊装。更具体的，第三连接杆33的公称直径大于第一连接杆31的公称直径，第一连接杆31的下端套设于第三连接杆33内并抵持在预制板层2上部，同时第三连接杆33的上端与第一连接杆31通过不锈钢螺丝6固定连接。

更具体的，预制板的重量及尺寸大小的设置与不同河面可能遭遇的风载荷大小以及连接杆设置距离等因素有关。其中，风载荷W_k＝β_z·μ_s·μ_z·W₀，W₀为基本风压值(kN/m²)，μ_s为风载体型系数，μ_z为风压高度变化系数，β_z为z高度处的风振系数。假设每h米设置两根连接杆，植物高度为L，则每两根连接杆受到的水平力为：F＝W_k·h·L。

设预制板与河床的摩擦系数为μ，预制板密度为ρ，体积为V，则需满足预制板与河床的摩擦力大于连接杆受到的水平力，即：

μgV(ρ-ρ_水)＞W_k·h·L。

由上可以确定预制板的体积大小范围，再根据实际浮岛的尺寸、预制板混凝土的用量等确定具体的预制板长宽高尺寸。

本实用新型中通过找平层和预制板层的设置，使得连接杆在固定过程中不破坏原有河岸、河床结构，无需在原有河床上打孔等，施工简单，同时对软质河床及硬质河床均可适应，并且稳定牢靠。

具体的，第一连接杆31的公称直径小于第二连接杆32的公称直径，第二连接杆32套设在第一连接杆31外，第一连接杆31的长度大于第二连接杆32的长度。通过连接杆3套管结构的设置，来控制浮岛4随着水位的高低自由升降。对于连接杆3的公称直径的选取，要保证连接杆3的抗弯承载力大于强风下的水平推力。

具体的，第一连接杆31和第二连接杆32的长度设置满足以下条件：

(2)浮岛整体下沉的最低高度不大于最低水位的水面高度；

具体的，设第一连接杆长度为h₁，第二连接杆长度为h₂，找平层厚度为d₁，预制板层厚度为d₂，河面的最低水位高度为H₁，最高水位高度为H₂，河床高度为H₃，最大风浪下平均波高为hm，植物长成后高度为L，第一连接杆长度h₁和第二连接杆长度h₂满足以下条件：

h₁+d₁+d₂-(H₁-H₃)≤L

h₂+d₁+d₂≤H₁-H₃

h₁+h₂+d₁+d₂-(H₂-H₃+hm)≥0.1。

具体的，连接杆3还包括水平连接杆34，水平连接杆34与第二连接杆32的上端垂直固定连接，水平连接杆34与浮岛4固定连接。作为本实用新型的一种实施方式，水平连接杆34与第二连接杆32的上端焊接连接，水平连接杆34与浮岛4通过绑扎固定，保证了浮岛4在水平方向位置固定，竖直方向可在第一连接杆31和第二连接杆32的作用下随水位高低自由升降。

在上述条件下，使得连接杆等结构构件无论在何种水位下，均藏于水面或者植物以下，以确保不影响浮岛造型，更加美观。同时也保证在任何水位下，植物根系均可沉浸在水中吸取养分。

具体的，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图2所示，在第一连接杆31的上端和第二连接杆32的下端套接并可滑动连接的基础上，第一连接杆31的上端和第二连接杆32的下端设置有卡扣9。在保证第一连接杆31和第二连接杆32重叠部分有充足富余量的基础上，通过卡扣9设置了双重保护，将第一连接杆31套进第二连接杆32后，在卡扣9的作用下使得第二连接杆32不易脱出，浮岛4结构更加稳定，保证浮岛4不被风浪吹走，且可防止浮岛4被风浪打翻。

具体的，作为本实用新型的一种实施方式，连接杆3为镀锌钢管。其它任何连接杆的材质均属于本实用新型的保护范围，本实用新型不做具体限定。

以上对本实用新型的自动升降浮岛固定装置做了详细的描述，下面将结合具体实施例做进一步说明。

实施例1

本实施例以广州市南沙区某滨水景观带设置生态浮岛为例。具体施工流程如下：

(1)把整个浮岛摆放在设计位置，根据河道水深、河水涨落潮落差幅度等因素，事先裁切好特制镀锌钢管，分别作为第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和水平连接杆；

(2)用水上专用挖机，在将要放置预制板的位置往河底填充20cm厚的花岗岩碎石，并用挖斗水下整平，作为找平层；

(3)采用混凝土制备预制板层，并将第三连接件预先埋入混凝土中，用水上专用吊机在找平层上部吊入预制板层；

(4)将第一连接杆和第二连接杆套接形成套管，第一连接杆下端与第三连接杆上端通过不锈钢螺纹连接，第二连接杆上端和水平连接杆焊接，并用尼龙绳将水平连接杆与浮床绑定，使得浮床在水平位置上固定，且可随水位自由上下浮动。

具体的，步骤(3)中，预制板层为预制混凝土沉重物，预制板层的尺寸大小设置方式如下：

风载荷W_k＝β_z·μ_s·μ_z·W₀，W₀为基本风压值(kN/m²)，μ_s为风载体型系数，μ_z为风压高度变化系数，β_z为z高度处的风振系数。其中，南沙区10年一遇基本风压W₀＝0.35，风压高度变化系数μ_z＝1，风载体型系数μ_s＝0.5(参照安全网)，风振系数β_z＝1，可得风载荷W_k＝1×0.5×1×0.35＝0.175kN/m²。

按照沿河岸方向每15米设置两根连接杆，植物高度为1米，每两根连接杆受到的水平力为：F＝W_k·h·L＝0.175×15×1＝2.625kN。

预制板与河床的摩擦系数μ为0.5，预制板密度ρ为2200kg/m³，体积为V，则需满足预制板与河床的摩擦力大于连接杆受到的水平力，即：

μgV(ρ-ρ_水)＞W_k·h·L。

得到预制板体积V＞2625/(0.5×9.8×(2200-1000))，即V＞0.446m³。

本实施例中预制板的长度根据对应浮岛的宽度设置为2.6m，为保证第三连接杆插入预制板内具有较大的厚度，以提高连接杆的横向受力能力，设置预制板厚度为0.2m，再综合考虑成本因素、工艺难度等，设置预制板宽度为0.9m，得到预制板体积V＝2.6×0.9×0.2＝0.468＞0.446m³。

因此，采用尺寸2.6m(长)×0.9m(宽)×0.2m(厚)的预制板层，可抵抗南沙区10年一遇的大风。

步骤(1)中第一连接杆和第二连接杆的长度设置满足以下条件：河面最低水位下，连接杆露出水面高度不高于植物长成后高度；浮岛整体下沉的最低高度不大于最低水位的水面高度；在河面最高水位及最大风浪作用下，第一连接杆和第二连接杆套接重叠部分富余长度不小于0.1m。

具体的，设第一连接杆长度为h₁，第二连接杆长度为h₂，本实施例中找平层厚度为d₁＝0.2m，预制板层厚度为d₂＝0.2m，河面的最低水位高度为H₁＝4.7m，最高水位高度为H₂＝6.3m，河床高度为H₃＝3.2m，最大风浪下平均波高为h_m，植物长成后高度为(0.8-1)m，取L＝0.8m，第一连接杆h₁和第二连接杆长度h₂满足以下条件：

h₁+d₁+d₂-(H₁-H₃)≤L

h₂+d₁+d₂≤H₁-H₃

h₁+h₂+d₁+d₂-(H₂-H₃+h_m)≥0.1。

其中，最大风浪下平均波高根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2011，附录A波浪和护坡计算，具体的莆田试验站公式如下：

A.1.4风区内水域平均深度H_m宜沿风向作出地形剖面图求得，计算水位应于相应设计状况下的静水位一致。

A.1.5波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式，按式(A.1.5-1)、式(A.1.5-2)计算：

式中h_m——平均波高，m；

T_m——平均波周期，s；

W——计算风速，m/s；

D——风区长度，m；

H_m——水域平均水深，m；

g——重力加速度，取9.81m/s²。

按照8级风风速最大值：20.7米/秒；风速修正系数：1.0；风区长度：取5倍河道宽度，100米计算；水域平均深度取50年一遇的河水深度：6.3-3.2＝3.1米；坡度系数：0。

计算得出平均波高：h_m＝0.1129米。

综上，第一连接杆h₁和第二连接杆长度h₂满足以下条件：

h₁+0.2+0.2-(4.7-3.2)≤0.8

h₂+0.2+0.2≤4.7-3.2

h₁+h₂+0.2+0.2-(6.3-3.2+0.1129)≥0.1。

由上述条件计算得到，1.4129≤h₁≤1.9，1.0129≤h₂≤1.5。

在此条件下，本实施例中选取第一连接杆长度为1.9m，第二连接杆长度为1.2m，满足上述要求。此时第一连接杆和第二连接杆套接重叠部分富余长度为1.9+1.2+0.2+0.2-(6.3-3.2+0.1129)＝0.29m，即连接杆长度在最高水位、8级风的情况下，尚有29cm重叠部分，连接杆长度符合要求。最低水位下连接杆露出水面高度为1.9+0.2+0.2-1.5＝0.8m，植物长成后高度为0.8-1m≥0.8m。浮岛整体下沉的最低高度为0.2+0.2+1.2＝1.6m，大于最低水位水面1.5m。因此，本实施例中第一连接杆和第二连接杆的长度设置满足要求。

另一方面，对于连接杆直径的设置，需满足单根连接杆承受的水平推力小于连接杆的抗弯承载力。具体的，本实施例中，在最高水位下连接杆承受的推力最大，此时连接杆的总长度为H₂-H₃-d₁-d₂＝6.3-3.2-0.2-0.2＝2.7m。单根连接杆在十年一遇风载荷情况下承受的水平推力为2.625kN/2＝1.3125kN，弯矩为1.3125×2.7＝3.54375kN·m。由于本实用新型中连接杆为多个不同内径的杆套设而成，只要最细的连接杆抗弯承载力大于上述弯矩的值，即可符合要求。本实施例中选取第一连接杆为型号为DN32的特制镀锌钢管，其抗弯承载能力为16.5kN·m，大于3.54375kN·m。更具体的，第二连接杆和第三连接杆为型号为DN50的特制镀锌钢管。水平连接杆为型号为DN20的特制镀锌钢管。

具体的，作为本实用新型的一种实施方式，为了防止植物7与河岸8摩擦损坏，有利于植物7生长，控制浮岛4与河岸8的距离保持在规定数值。本实施例中，第三连接杆33预埋入混凝土沉重物时，长度方向距离河岸300mm，进而使得浮岛4与连接杆3连接后与河岸8也保持一定距离，有利于植物生长。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims

1.一种自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述固定装置由从下至上设置的找平层、预制板层、连接杆组成，所述连接杆一端与所述预制板层垂直固定连接，另一端与浮岛固定连接，所述连接杆由多个不同内径的杆套接组成，实现连接杆随着水位高低自动升降。

2.根据权利要求1所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述连接杆包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的下端与所述预制板层固定连接，所述第二连接杆的上端与所述浮岛固定连接，所述第一连接杆的公称直径小于所述第二连接杆的公称直径，所述第二连接杆套设在所述第一连接杆外，所述第一连接杆的长度大于所述第二连接杆的长度。

3.根据权利要求2所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述第一连接杆和第二连接杆的长度设置满足以下条件：

(1)河面最低水位下，所述连接杆露出水面高度不高于植物长成后高度；

(2)浮岛整体下沉的最低高度不大于最低水位的水面高度；

(3)在河面最高水位及最大风浪作用下，所述第一连接杆和所述第二连接杆套接重叠部分富余长度不小于0.1m。

4.根据权利要求3所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，设所述第一连接杆长度为h₁，所述第二连接杆长度为h₂，所述找平层厚度为d₁，预制板层厚度为d₂，河面的最低水位高度为H₁，最高水位高度为H₂，河床高度为H₃，最大风浪下平均波高为h_m，植物长成后高度为L，所述第一连接杆长度h₁和第二连接杆长度h₂满足以下条件：

h₁+d₁+d₂-(H₁-H₃)≤L；

h₂+d₁+d₂≤H₁-H₃；

h₁+h₂+d₁+d₂-(H₂-H₃+h_m)≥0.1。

5.根据权利要求2所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述连接杆还包括第三连接杆，所述第三连接杆的一端与所述预制板层固定连接，另一端与所述第一连接杆固定连接。

6.根据权利要求5所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述预制板层为预制混凝土沉重物，所述第三连接杆的一端预埋于所述预制混凝土沉重物中。

7.根据权利要求2所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述连接杆还包括水平连接杆，所述水平连接杆与所述第二连接杆的上端垂直固定连接，所述水平连接杆与所述浮岛固定连接。

8.根据权利要求2所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述第一连接杆的上端和所述第二连接杆的下端设置有卡扣。

9.根据权利要求1所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述找平层为花岗岩碎石垫层，铺设于河床上，用于对局部河床整平。

10.根据权利要求1所述的自动升降浮岛固定装置，其特征在于，所述连接杆为镀锌钢管。