专利名称：悬浮式拦沙滤泥水质保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种水利工程技术领域的装置，具体地说，是一种悬浮式拦沙滤泥水质保护装置。
背景技术：
随我国国民经济的发展和国民生活水平的提高，海滨浴场是最吸引人们的旅游消闲地之一。由于国外发达国家河流泥沙浓度低，近海的海水含泥量少，海水的能见度高，海滨浴场除采用防鲨鱼的悬浮式拦网外，尚无任何过滤泥沙或其它阻止泥沙进入海滨浴场的装置。然而，由于我国各大河流的含沙量很高，造成我国近海岸的海水含泥沙浓度高、海水水质差，因此，如何打造出我国的黄金海岸，是倍受关注的重大课题。由于我国近海的海水含泥沙浓度高，因此，打造我国黄金海岸、建设海滨浴场要的解决的基本问题是将浴场浴场外的海水进入浴场内时进行泥沙过滤，保护浴场内水体的水质。
经过对现有技术的文献检索发现，中国专利(申请)号97116725.7，专利名称海滨乐园娱乐装置，公开(公告)号1214402，该装置包括漂流装置、造浪池和造浪机以及隔砂装置，漂流装置有一迂回曲折的滑道，全长达180多米，终端处有一游泳池，滑道一侧是海浪池，池与黄金砂滩之间有一米球形滑梯，池的另一端有2台造浪机，其间有过滤和消毒处理装置，造浪池左侧淋水的水亭，造浪池与砂滩之间有矮坝，坝上设置隔砂装置，保证水流清净无砂，海浪池由造浪机提供汹涌波涛水浪，使游人彷佛置身于海滨漂流，情趣逼真。所述装置有三大不足，1)在海滨浴场内海洋的水动力因为堤坝的修建而完全消失，没有堤坝外的天然波浪；2)在潮差较大的海滩修建堤坝，渗流问题难解决，工程费用高；3)要修建造浪池和造浪机，占据土地资源，在潮差较大的海滩其实施困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，使其用于过滤进入海滨浴场内海水中泥沙，保护浴场内水体的水质，并维持原有的海域波浪特性，避免在海滩修建堤坝而存在的渗流问题，为打造我国黄金海岸、建设海滨浴场提供可靠经济实用的装置。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括飘浮体、沉箱(或桩、锚)、柔性网、过滤膜和/或不透水膜、重梁、主缆绳、副缆绳和边墩。飘浮体飘浮在水面，主缆绳联结所有飘浮体，主缆绳的两端分别系在海滨浴场的边墩上，沉箱(或桩、锚)固定在海底，用副缆绳一端联结到系在飘浮体的主缆绳上，副缆绳另一端联结到的沉箱(或桩、锚)上，柔性网上缘悬挂在飘浮体的主缆绳上，重梁设置在柔性网下缘并埋入海底，过滤膜和/或不透水膜设置在柔性网上。
为节约成本，过滤膜可以用不透水膜替代，或者柔性网上部分地方安装过滤膜，其它地方用不透水膜替代安装，不透水膜和过滤膜分别设置在柔性网上不同的地方。
本发明装置的工作模式是用一根主缆绳将飘浮在水面的飘浮体联结成一排，设置在拟定的海滨浴场外围，主缆绳的两端分别系在海滨浴场岸滩的、面向外海的左右两个边墩上，所有沉箱(或桩、锚)沿拟定的海滨浴场外围均匀布置在海底，副缆绳一端系在海底的沉箱(或桩、锚)上，副缆绳的另一端系在飘浮体的主缆绳上，所有副缆绳系在主缆绳的结点沿主缆绳均匀布置，柔性网上缘沿主缆绳悬挂，从面向外海的一边滩历史最高潮位处悬挂到另一边滩的历史最高潮位处，沿柔性网下缘捆绑重梁，并将重梁埋入海底，将过滤膜设置在整个柔性网上，过滤膜采取分块安装。安装好过滤膜后，整个柔性网从海滨浴场海岸的一侧绕拟定的海滨浴场外缘延伸到其另一侧，装过滤膜的柔性网从水面一直悬挂到海床，柔性网的下边缘与海床紧密接触，以阻止柔性网两边的水流在海底的直接对流交换。形成一道既有透水能力又能过滤泥沙的隔墙，使海滨浴场外的海水进入浴场时都必须通过柔性网上的过滤膜过滤，从而有效拦阻海滨浴场以外海水中的泥沙和飘浮垃圾堆海滨浴场的入侵，达到保护海滨浴场内水体水质的目的；同时，本发明装置的柔性网在海流的作用下，海床以上部分能够随波逐流，因此，海滨浴场内原有的波浪特性基本上保持不变，使游泳者能够享受到原有海浪的乐趣；另外，本发明装置的柔性网的两边水位无落差，飘浮体在水面的高度小于1米，完全不会破坏海景。
所述的飘浮体由能够漂浮在水面的、密封的空心容器组成，可以是密封的高强度的塑料空桶、充气的橡胶或塑料密封管、也可以是金属的密封空桶，如空油桶。其作用是将柔性网、主缆绳等支撑在水面上。
所述的沉箱(也可以是沉桩或锚)固定在海床上的装置，可以是钢筋混凝土制成，沿水质保护区外围均匀布置在海床上。沉箱的形状最好为圆柱型或其它阻水作用小的形状，布置在海床上的圆柱型沉箱的轴向与潮流方向垂直，以减少流水对其附近海床的冲刷。沉箱上设置钩环，副缆绳的一端系在钩环上，副缆绳的另一端系飘浮体上的主缆绳。
所述的柔性网由具有高抗拉强度、耐水性能好、且具有柔性材料做成的网绳编制而成。为安装过滤膜，柔性网上均匀布置内骨。柔性网的网孔大小由所用的过滤膜的强度决定，可以是5厘米、10厘米、20厘米不等。柔性网悬挂在飘浮体上，其下悬尺度与最大历史水深H和潮流波长L有关。
所述的重梁是一条比水重的重物，可以是钢筋混凝土或金属制成，被捆绑在柔性网的下边缘，然后沉埋在海床上。
所述的过滤膜是一种安装在柔性网的内骨上、并衬有加强强度的细小筋丝膜块。过滤膜内部的空隙大小根据当地海域浮泥的大小而定，通常过滤膜粒径在0.05-0.5毫米之间。每块过滤膜的尺寸由柔性网内骨的网孔大小决定，略大于柔性网内骨的网孔大小。例如，对于柔性网内骨的网孔大小为1米×1米的情况，每块过滤膜的尺寸以1.1米×1.1米为佳。每块过滤膜的四周穿过螺钉用螺帽和小夹板固定在柔性网的内骨上。
所述的内骨，是用弹性的耐水材料制成的片条所编织的两片完全相同的网状夹板。这两片网状夹板将过滤膜夹在中间，宽片条构成主网格，窄片条将每个主网格分成9-16个次网格，网状夹板每孔竹网格的边框上具有设置9-16个螺钉孔，用螺钉穿过螺钉孔，再用螺帽固定。柔性网内骨的网孔大小根据过滤膜的大小而定，通常不宜太大，以1米×1米或1.5米×1.5米为佳。
整个悬浮装置在潮流和波流作用下，随海水的推进而推进、退落而退落，形成一道海水的过滤墙，阻止海滨浴场外部海水中的泥沙进入海滨浴场内。如果运用过程中某一块过滤膜被穿孔破坏，只需要下卸该块，置换即可，因此，修补方便。
本发明有效拦阻海滨浴场以外海水中的泥沙和飘浮垃圾堆海滨浴场的入侵，达到保护海滨浴场内水体水质的目的；同时，海滨浴场内原有的波浪特性基本上保持不变，使游泳者能够享受到原有海浪的乐趣；另外，本发明装置的柔性网的两边水位无落差，飘浮体在水面的高度小于1米，完全不会破坏海景。本发明的结构简单、实施容易、且成本投资小，可广泛应用于海滨浴场的建设。
图1是发明的结构示意图。
图2过滤膜的安装俯视示意图。
图3过滤膜的安装侧视示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明主要包括飘浮体1、沉箱(或桩、锚)5、柔性网6、过滤膜/或不透水膜8组成，还包括重梁7、主缆绳2、副缆绳3和边墩4。飘浮体1飘浮在水面，主缆绳2联结所有飘浮体1，主缆绳2的两端分别系在海滨浴场的边墩4上，沉箱5固定在海底，副缆绳3一端联结到系在飘浮体1的主缆绳2上，另一端联结到的沉箱5上，柔性网6上缘悬挂在飘浮体1的主缆绳2上，重梁7设置在柔性网6下缘并埋入海底，过滤膜和/或不透水膜8设置在柔性网6上。
所述的飘浮体1由密封的轻质容器组成，它可以是密封的高强度的塑料空桶、充气的橡胶密封管、也可以是金属的密封空桶，如油桶。飘浮体1使整个安装过滤膜8的柔性网6和缆绳始终飘浮在海面。
所述的主缆绳2由醋酸纤维等材料做成，将飘浮在水面的飘浮体1联结成一排，主缆绳2的两端分别联结到海岸上的边墩4。
所述的副缆绳3由醋酸纤维等材料做成，将柔性网6的主缆绳系到沉箱5上。
所述的边墩4是可以是钢筋混凝土或金属制成，为主缆绳2的两端分别提供海岸上的固定基础。
所述的沉箱5，可以是钢筋混凝土制成，沿水质保护区外围均匀布置在海床上。沉箱5的形状为圆柱型，布置在海床上的圆柱型沉箱的轴向与潮流方向垂直，以减少流水对其附近海床的冲刷。沉箱5上设置钩环，副缆绳3的一端系在钩环上，副缆绳3的另一端系飘浮体1上的主缆绳2。沉箱5必须足够重，以保证整个漂浮装置固定在海床上，在极限风暴潮情况下不会被海水漂走。
所述的柔性网6由具有高抗拉强度、耐水性能好、且具有柔性材料做成的网绳编制而成。为安装过滤膜8，柔性网6上均匀布置内骨9。柔性网6的网孔大小由所用的过滤膜8的强度决定，可以是5厘米、10厘米、20厘米不等。柔性网6悬挂在飘浮体1上，其下悬尺度与最大历史水深H和潮流波长L有关。假设历史最高潮位时海水的深度为H，潮流的最大波长为L，柔性网6的水下展幅的有效长度在理论必须大于H，为了减少波浪对整个系统的作用力，柔性网6在水下的展幅尺度至少大于1.5H2+L2.]]>如果潮流较强、海滨浴场面积较大，柔性网6的水下展幅长度至少为ξH2+(ΔS/BH)2,]]>其中Δ为海水水面的最大变幅，B为海滨浴场的长度，S为海滨浴场的面积，ξ为一系数，通常为1.5左右。柔性网6的作用是安装过滤膜8，并使整个装过滤膜8的柔性网6能够随海浪飘移。
所述的重梁7是一条比水重的柱状体，可以是钢筋混凝土或金属制成，被捆绑在柔性网6的下边缘，然后沉埋在海床上。其作用是使柔性网6的下边缘与海床紧密接触，阻止柔性网6两边的海水自海底直接对流交换，并使柔性网6下边缘不会被海水漂走。
所述的过滤膜8是一种安装在柔性网6的内骨9上、并衬有加强强度的细小筋丝膜块。过滤膜8内部的空隙大小根据当地海域浮泥的大小而定，通常过滤膜8粒径小于0.1毫米。每块过滤膜8的尺寸由柔性网6内骨的网孔大小决定，略大于柔性网6内骨的网孔大小。例如，对于柔性网6内骨的网孔大小为1米×1米的情况，每块过滤膜8的尺寸以1.1米×1.1米为佳。每块过滤膜8的四周穿过螺钉用螺帽和小夹板固定在柔性网6的内骨9上。过滤膜8的作用是形成一道既有透水能力又能过滤泥沙的隔墙，使浴场外海水进入浴场时都必须通过柔性网6的过滤膜8过滤，从而拦阻海滨浴场外海水中的泥沙和飘浮垃圾的入侵，达到保护浴场内水体水质之目的。过滤膜8可以用不透水膜替代，如橡胶膜或塑料膜等，或者柔性网9上部分地方安装过滤膜8，其它地方用不透水膜替代安装，如橡胶膜或塑料膜等，不透水膜和过滤膜8分别设置在柔性网上不同的地方。
所述的内骨9，是用弹性的耐水材料制成的片条所编织的两片完全相同的网状夹板。如图2和3所示，这两片网状夹板将过滤膜8夹在中间，宽片条构成主网格，窄片条将每个主网格分成9个次网格，网状夹板每孔竹网格的边框上具有设置12个螺钉孔10，用螺钉11穿过螺钉孔10，再用螺帽12固定。柔性网6内骨的网孔大小根据过滤膜8的大小而定，通常不宜太大，以1米×1米或1.5米×1.5米为佳。内骨9的作用是安装和固定过滤膜8的夹板。
整个悬浮装置在潮流和波流作用下，随海水的推进而推进、退落而退落，形成一道海水的过滤墙，阻止海滨浴场外部海水中的泥沙进入海滨浴场内。如果运用过程中某一块过滤膜8被穿孔破坏，只需要下卸该块，置换即可，因此，修补方便。
权利要求
1.一种悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，包括飘浮体(1)、主缆绳(2)、副缆绳(3)、边墩(4)、重梁(7)，其特征在于，还包括沉箱(5)、柔性网(6)、过滤膜和/或不透水膜(8)，飘浮体(1)飘浮在水面，主缆绳(2)联结所有飘浮体(1)，主缆绳(2)的两端分别系在海滨浴场的边墩(4)上，沉箱(5)固定在海底，用副缆绳(3)一端联结到系在飘浮体(1)的主缆绳(2)上，副缆绳(3)另一端联结到的沉箱(5)上，柔性网(6)上缘悬挂在飘浮体(1)的主缆绳(2)上，重梁(7)设置在柔性网(6)下缘并埋入海底，过滤膜(8)和/或不透水膜设置在柔性网(6)上。
2.根据权利要求1所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，当同时包括过滤膜和不透水膜时，不透水膜和过滤膜分别设置在柔性网上不同的地方，柔性网(6)上部分地方设置过滤膜，过滤膜以外的地方设置不透水膜。
3.根据权利要求1所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，所述的飘浮体(1)由能够漂浮在水面的、密封的空心容器组成，是密封的高强度的塑料空桶、充气的橡胶或塑料密封管、或者金属的密封空桶。
4.根据权利要求1所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，所述的沉箱(5)或者为沉桩或锚，沿水质保护区外围均匀布置固定在海床上。
5.根据权利要求1或者4所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，所述的沉箱(5)的形状为圆柱型，布置在海床上的圆柱型沉箱(5)的轴向与潮流方向垂直，沉箱(5)上设置钩环，副缆绳(3)的一端系在钩环上，副缆绳(3)的另一端系飘浮体(1)上的主缆绳(2)。
6.根据权利要求1所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，所述的柔性网(6)上均匀布置内骨(9)，柔性网(6)的网孔大小由所用的过滤膜(8)的强度决定，柔性网(6)悬挂在飘浮体(1)上，其下悬尺度与历史最高潮位时海水的深度为H和潮流的最大波长为L有关。
7.根据权利要求6所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，柔性网(6)在水下的展幅尺度至少大于 ，如果潮流较强、海滨浴场面积较大，柔性网(6)的水下展幅长度至少为 ，其中Δ为海水水面的最大变幅，B为海滨浴场的长度，S为海滨浴场的面积，ξ为一系数，为1.5。
8.根据权利要求6所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，所述的内骨(9)，是用弹性的耐水材料制成的片条所编织的两片完全相同的网状夹板，这两片网状夹板将过滤膜(8)夹在中间，宽片条构成主网格，窄片条将每个主网格分成9个次网格，网状夹板每孔竹网格的边框上具有设置螺钉孔(10)，螺钉(11)穿过螺钉孔(10)，再通过螺帽(12)固定。
9.根据权利要求1或者2所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，所述的过滤膜(8)是一种衬有加强强度的细小筋丝膜块，过滤膜(8)粒径小于0.1毫米，每块过滤膜(8)的尺寸由柔性网(6)内骨的网孔大小决定，略大于柔性网(6)内骨的网孔大小，每块过滤膜(8)的四周穿过螺钉用螺帽和小夹板固定在柔性网(6)的内骨(9)上。
10.根据权利要求1所述的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，其特征是，所述的重梁(7)是一条比水重的重物，被捆绑在柔性网(6)的下边缘，沉埋在海床上。
全文摘要
一种水利工程技术领域的悬浮式拦沙滤泥水质保护装置，包括飘浮体、主缆绳、副缆绳、边墩、沉箱、柔性网、重梁、过滤膜和/或不透水膜。飘浮体飘浮在水面，主缆绳联结所有飘浮体，主缆绳的两端分别系在海滨浴场的边墩上，沉箱固定在海底，用副缆绳一端联结到系在飘浮体的主缆绳上，副缆绳另一端联结到的沉箱上，柔性网上缘悬挂在飘浮体的主缆绳上，重梁设置在柔性网下缘并埋入海底，过滤膜和/或不透水膜设置在柔性网上。本发明有效拦阻海滨浴场以外海水中的泥沙和飘浮垃圾堆海滨浴场的入侵，达到保护海滨浴场内水体水质的目的，柔性网的两边水位无落差，并不会破坏海景。本发明结构简单、实施容易、成本投资小，可广泛应用于海滨浴场的建设。
文档编号E04H4/02GK1743557SQ20051003026
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年9月30日
发明者喻国良, 刘桦 申请人:上海交通大学