CN212715142U - 头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口 - Google Patents

Abstract

本实用新型头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，包括管道系统、定位系统、浮筒系统和隧洞封堵段。管道系统包括取水头部、浮管和法兰接头，为进水口向水库延伸取水的主体输水结构；定位系统位于管道系统前端，包括立柱、灌注桩、立柱扩大基础、“O”形钢浮筒、钢架和定位轮，在平面及高程上固定管道系统前端取水头部；浮筒系统包括浮筒、钢丝绳、配重块，用于固定浮管在水面以下一定深度；隧洞封堵段位于管道系统末端，既是挡水结构，又是管道系统内水体顺着隧洞封堵段内置固定管道流至下游输水隧洞的过流通道。本实用新型取水点及取水高程灵活、系统结构抗风浪条件好、随水位升降自动程度高，适用于对水质有较高要求的引供水工程。

Description

头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程中的进水口结构，具体涉及引供水工程中，可远离库岸、可在水面以下固定高度随水面波动取水的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口结构。

背景技术

大型水库库容大、水体流动性低，受水温影响，水质往往存在分层现象。靠近水面的表层水水温高、溶解氧含量高，是灌溉、供水取水的理想点位；靠近库底的深层水由于有机质分解、矿物质含量相对较高，而溶解氧浓度较低，一般仅在需利用水体低温特性时作为取水点位，供水工程不大采用。

有压供水系统取水时，进水口为满足最小淹没深度要求，进水口一般设置在水面以下至少2.0m。由于水库水位是波动的，固定高程设计的进水口，在库水位较高时，往往无法取优质表层水；而库水位较低时，又因为进水口淹没深度不足无法取水。

为解决固定高程进水口在水库水位变幅较大时，取表层水难的问题，工程中往往采用分层取水结构，即在库岸边设置取水塔，取水塔设置不同高程的分层进水口，分层进水口一般两～三层，两层进水口根据高程自上而下分为上层进水口和下层进水口，进水口为三层时中间增加中层进水口。在库水位较高，上、中层进水口能满足淹没深度时启用上、中层进水口；当库水位较低时，则可开启下层进水口取水。

分层取水结构尽管可取水库相对接近表层的水体，但高度上进水口位置也是固定的，库水位小幅变动时，取水深度并不能随水面随时调节，取表层水的效率仍相对较低；在库水位大幅变动时，需进行不同高程闸门的启闭切换，运行管理也较麻烦。另外，进水口位置紧靠库岸位置，取水点位平面上不够灵活。

也有工程在水库中间设置远离库岸的类似漏斗的竖井式进水口，进水口下游连接穿库底的输水隧洞，但这一进水口同样存在取水高程不能随水面变化的弊端。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服固定高程的进水口难以远离库岸、灵活取表层优质水的不足，提供头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，通过在固定高程的输水隧洞前端接供水管，供水管一般采用大直径聚乙烯(PE)管，供水管头部延伸至远离库岸部位的库水位以下，采用“立柱+浮筒”结构定位；一方面，可延伸至库中水域宽阔地带取优质表层水；另一方面，解决了进水口高程随库水位变幅自动升降的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，包括管道系统、定位系统、浮筒系统和隧洞封堵段。所述管道系统为进水口向水库延伸取水的主体输水结构；所述定位系统为在平面及高程上固定管道系统前端取水头部的定位结构；所述浮筒系统沿管道系统间隔布置，主要起固定管道系统的浮管在水面以下设计深度的作用；所述隧洞封堵段位于管道系统末端，既是挡水结构，又是管道系统内水体顺着隧洞封堵段内置固定管道流至下游输水隧洞的过流通道。

所述管道系统包括取水头部、浮管和法兰接头。取水头部为钢制管道，位于浮管前端，和浮管间采用法兰接头连接。取水头部包括管壳、肋板、钢筋网。管壳为钢制喇叭口结构；肋板在管壳放大端纵横向布置，对管壳起结构加固作用，同时用于固定钢筋网；钢筋网位于管壳前沿，防止大的悬浮物进入管道系统。浮管是管道系统的主体结构，可采用大直径聚乙烯(PE)管，浮管一端通过法兰接头连接取水头部，另一端通过法兰接头连接隧洞封堵段，浮管长度根据取水延伸长度确定，管径根据供水水量确定，通过分段布置的浮筒系统固定在水下一定深度；法兰接头至少两个，一个用于连接浮管与取水头部，一个用于连接浮管与隧洞封堵段；当浮管长度较大时，也可分段预制，在水面固定后再采用法兰接头连接。

所述定位系统位于管道系统前端，包括立柱、灌注桩、立柱扩大基础、“O”形钢浮筒、钢架和定位轮。立柱为外套不锈钢套筒的钢筋混凝土圆柱，位于“O”形钢浮筒中部，立柱与立柱扩大基础连接，顶部高于水库最高水位，立柱为“O”形钢浮筒的竖向定位结构；灌注桩位于立柱扩大基础下部，为钢筋混凝土结构，顶部与立柱扩大基础整体浇筑，有利于增加基础抗滑抗倾覆能力；立柱扩大基础位于库底，为立柱与灌注桩间的连接结构，有利于增加“立柱+浮筒”固定系统的整体稳定性；“O”形钢浮筒为中空圆形套管结构，套在立柱外侧面，同时与钢架焊接，给钢架提供浮力使钢架在水面随水位升降；钢架水面部分与“O”形钢浮筒焊接固定，水下部分设方孔固定浮管；定位轮共12套，在“O”形钢浮筒上下表面各6套，一端焊接在“O”形钢浮筒上，另一端设滚轮沿立柱外侧面环向布置，既有利于使“O”形钢浮筒保持水平状态，又有利于减少“O”形钢浮筒在浮力作用下沿立柱升降的摩擦力。

所述浮筒系统包括浮筒、钢丝绳、配重块。浮筒为圆柱形空心塑料桶，浮力大于浮管自重以及配重块重量；钢丝绳上部连接浮筒，中部绑定浮管，底部连接配重块；配重块为预制混凝土块，防止浮管内部无水时漂浮至水面。

所述隧洞封堵段位于水库岸边输水隧洞的前端，包括混凝土封堵体、内置固定管道。混凝土封堵体位于输水隧洞前端，起挡水作用；内置固定管道为“S”形不锈钢弯管，通过法兰接头与管道系统的浮管连接，为管道系统中水体通至下游输水隧洞的过流通道。

所述管道系统既可双管布置即设置两根浮管，也可单管布置即设置一根浮管；采用单管布置时，取水头部采用三岔管结构，以满足“立柱+浮筒”定位系统左右两侧荷载平衡的需求。

所述隧洞封堵段内置固定管道可根据需要再增设排气阀，增设排气阀时，排水阀布置在库水位以上，排气阀下部通过不锈钢管道与内置固定管道最高点连通。

本实用新型的有益效果是：

1)取水点及取水高程灵活。取水头部可延伸至库中地形开阔、水质优越的部位，取水高程可根据自由水面自行波动，可确保取水面以下优质的表层水。

2)系统结构抗风浪条件好。立柱承受水平荷载能力强，在风浪作用下取水头部水平变位小；管道系统的浮管位于水下，受风浪荷载影响小；浮筒面积小，所受风浪荷载小，且最终可由管道传递至立柱和隧洞封堵段。

3)随水位升降自动程度高。无论是水位大幅变动或小幅波动，进水口在立柱浮筒的带动下，可与水面始终保持固定的距离，无需人为操作启闭闸门，自动化程度较高。

附图说明

图1是本实用新型实施例的平面布置图；

图2是图1的A—A剖视图；

图3是图1的B—B剖视图；

图4是图1的C—C剖视图；

图5是图3的D—D剖视图；

图6是图5的E—E剖视图；

图7是图5的F—F剖视图；

图8是管道系统单管布置时取水头部的平面布置详图。

图中：1-管道系统；11-取水头部；11a-管壳；11b-肋板；11c-钢筋网；12-浮管；13-法兰接头；2-定位系统；21-立柱；22-灌注桩；23-立柱扩大基础；24-“O”形钢浮筒；25-钢架；26-定位轮；3-浮筒系统；31-浮筒；32-钢丝绳；33-配重块；4-隧洞封堵段；41-混凝土封堵体；42-内置固定管道；5-输水隧洞。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1～图8所示，本实用新型头部立柱和浮筒定位的活动式进水口，包括管道系统1、定位系统2、浮筒系统3和隧洞封堵段4。管道系统1为进水口向水库延伸取水的主体输水结构；定位系统2为在平面及高程上固定管道系统1前端取水头部11的定位结构；浮筒系统3沿管道系统1间隔布置，主要起固定管道系统1的浮管12在水面以下设计深度的作用；隧洞封堵段4位于管道系统1末端，既是挡水结构，又是管道系统1内水体顺着隧洞封堵段4内置固定管道42流至下游输水隧洞5的过流通道。

管道系统1包括取水头部11、浮管12和法兰接头13。取水头部11为钢制管道，位于浮管12前端，和浮管12间采用法兰接头13连接。取水头部11由管壳11a、肋板11b、钢筋网11c组成。管壳11a为钢制喇叭口结构；肋板11b在管壳11a放大端纵横向布置，对管壳11a起结构加固作用，同时用于固定钢筋网11c；钢筋网11c位于管壳11a前沿，防止大的悬浮物进入管道系统1。浮管12是管道系统1的主体结构，可采用大直径聚乙烯(PE)管，浮管12一端通过法兰接头13连接取水头部11，另一端通过法兰接头13连接隧洞封堵段4，浮管12长度根据取水延伸长度确定，管径根据供水水量确定，通过分段布置的浮筒系统3固定在水下一定深度；法兰接头13至少两个，一个用于连接浮管12与取水头部11，一个用于连接浮管12与隧洞封堵段4；当浮管12长度较大时，也可分段预制，在水面固定后再采用法兰接头13连接。

定位系统2位于管道系统1前端，由立柱21、灌注桩22、立柱扩大基础23、“O”形钢浮筒24、钢架25和定位轮26组成。立柱21为外套不锈钢套筒的钢筋混凝土圆柱，位于“O”形钢浮筒24中部，立柱与立柱扩大基础23连接，顶部高于水库最高水位，立柱为“O”形钢浮筒24的竖向定位结构；灌注桩22位于立柱扩大基础23下部，为钢筋混凝土结构，顶部与立柱扩大基础23整体浇筑，有利于增加基础抗滑抗倾覆能力；立柱扩大基础23位于库底，为立柱21与灌注桩22间的连接结构，有利于增加“立柱+浮筒”固定系统的整体稳定性；“O”形钢浮筒24为中空圆形套管结构，套在立柱21外侧面，同时与钢架25焊接，给钢架25提供浮力，使钢架25在水面随水位升降；钢架25水面部分与“O”形钢浮筒24焊接固定，水下部分设方孔固定浮管12；定位轮26共12套，在“O”形钢浮筒24上下表面各6套，一端焊接在“O”形钢浮筒24上，另一端设滚轮沿立柱21外侧面环向布置，既有利于使“O”形钢浮筒24保持水平状态，又有利于减少“O”形钢浮筒24在浮力作用下沿立柱21升降的摩擦力。

浮筒系统3由浮筒31、钢丝绳32、配重块33组成。浮筒31为圆柱形空心塑料桶，浮力大于浮管12自重以及配重块33重量；钢丝绳32上部连接浮筒31，中部绑定浮管12，底部连接配重块33；配重块33为预制混凝土块，防止浮管12内部无水时漂浮至水面。

隧洞封堵段4位于水库岸边输水隧洞5的前端，由混凝土封堵体41、内置固定管道42组成。混凝土封堵体41位于输水隧洞5前端，起挡水作用；内置固定管道42为“S”形不锈钢弯管，通过法兰接头13与管道系统1的浮管12连接，为管道系统1中水体通至下游输水隧洞5的过流通道。

所述管道系统1既可双管布置即设置两根浮管12，也可单管布置即设置一根浮管12；采用单管布置时，取水头部11采用三岔管结构，以满足“立柱+浮筒”定位系统2左、右两侧荷载平衡的需求。

所述隧洞封堵段4内置固定管道42可根据需要再增设排气阀，增设排气阀时，排水阀布置在库水位以上，排气阀下部通过直径20cm～30cm的不锈钢管道与内置固定管道42最高点连通。

上述实施例结合附图对本实用新型进行了描述，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：它包括管道系统、定位系统、浮筒系统和隧洞封堵段；所述管道系统包括取水头部、浮管和法兰接头，为进水口向水库延伸取水的主体输水结构；所述定位系统位于所述管道系统的前端，包括立柱、灌注桩、立柱扩大基础、“O”形钢浮筒、钢架和定位轮，为在平面及高程上固定管道系统前端取水头部的定位结构；所述浮筒系统沿管道系统间隔布置，以固定管道系统的浮管在水面以下设计深度；所述隧洞封堵段位于管道系统的末端、水库岸边输水隧洞的前端，既是挡水结构，又是管道系统内水体顺着隧洞封堵段内置固定管道流至下游输水隧洞的过流通道。

2.根据权利要求1所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述取水头部位于所述浮管前端，与所述浮管间采用所述法兰接头连接；所述取水头部包括管壳、肋板、钢筋网，管壳为钢制喇叭口结构，肋板在管壳放大端纵横向布置，对管壳起结构加固作用，同时用于固定钢筋网；钢筋网位于管壳前沿，防止大的悬浮物进入所述管道系统；所述浮管是所述管道系统的主体结构，所述浮管的一端通过所述法兰接头连接所述取水头部，另一端通过所述法兰接头连接所述隧洞封堵段。

3.根据权利要求1所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述立柱为外套不锈钢套筒的钢筋混凝土圆柱，位于所述“O”形钢浮筒中部，所述立柱与所述立柱扩大基础连接，顶部高于水库最高水位，所述立柱为所述“O”形钢浮筒的竖向定位结构；所述灌注桩位于所述立柱扩大基础下部，所述灌注桩顶部与所述立柱扩大基础整体浇筑；所述立柱扩大基础位于库底，为所述立柱与所述灌注桩间的连接结构；所述“O”形钢浮筒为中空圆形套管结构，套在所述立柱的外侧面，同时与所述钢架焊接，以给所述钢架提供浮力使所述钢架在水面随水位升降；所述钢架水面部分与所述“O”形钢浮筒焊接固定，所述钢架水下部分设方孔固定所述浮管；所述定位轮一端焊接在所述“O”形钢浮筒上，另一端设置滚轮沿所述立柱外侧面环向布置。

4.根据权利要求1所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述浮筒系统包括浮筒、钢丝绳、配重块，浮筒浮力大于所述浮管自重以及配重块重量；钢丝绳上部连接浮筒，中部绑定所述浮管，底部连接配重块；配重块防止所述浮管内部无水时漂浮至水面。

5.根据权利要求1或2所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述隧洞封堵段包括混凝土封堵体、内置固定管道，混凝土封堵体位于输水隧洞前端，起挡水作用；内置固定管道为“S”形不锈钢弯管，通过法兰接头与所述浮管连接，内置固定管道为所述管道系统中水体通至下游输水隧洞的过流通道。

6.根据权利要求1或2所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述管道系统为双管布置即设置两根浮管，或为单管布置即设置一根浮管；所述管道系统采用单管布置时，所述取水头部采用三岔管结构。

7.根据权利要求5所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述内置固定管道设有排气阀，排水阀布置在库水位以上，排气阀下部通过不锈钢管道与所述内置固定管道最高点连通。

8.根据权利要求1或2所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述取水头部为钢制管道；所述浮管采用大直径聚乙烯PE管；所述浮管长度根据取水延伸长度确定，管径根据供水水量确定。

9.根据权利要求1或2所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述法兰接头设有至少两个；所述浮管为分段预制，在水面固定后再采用所述法兰接头连接。

10.根据权利要求4所述的头部采用立柱和浮筒定位的活动式进水口，其特征在于：所述浮筒为圆柱形空心塑料桶；所述配重块为预制混凝土块。

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