一种人造柔性保温冰盖装置的制作方法

本发明涉及寒区河道、渠道冬季输水中的冰害防治领域，特别是一种人造柔性保温冰盖装置。

背景技术：

我国水资源分配时空不均匀性非常大，总体上南多北少，因此往往需要兴建大型跨流域调水工程来解决这个问题，例如南水北调中线、东线工程等。我国北方冬季面临结冰的问题，而南方的温度则相对较高，往往不会形成冰凌。于是对于由南向北流动的河渠而言，初冬时节将会出现下游(北方)先结冰、上游(南方)后结冰的现象；而冬末，该过程又恰好相反，上游(南方)先融冰，下游(北方)后融冰。这样就会极大增高发生冰塞、冰坝等极端冰害的可能性。

此外，北方河渠由于水工建筑物的作用，例如闸门，在水工建筑物下游往往由于水流的紊动而在一定长度范围内形成明流区。缺乏冰盖的有效保温，水流将在明流区段散失大量热量，从而相变形成冰花、冰凌。冰花、冰凌随水流向下游运动过程中可能在某处停滞、堆积，并进一步造成冰塞、冰坝，严重威胁下游人民生命、财产安全。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种人造柔性保温冰盖装置，该装置可以布置于河渠水工建筑物下游，或者其他水流紊动程度较高、或者水位变化较大，不易形成稳定冰盖的区段。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种人造柔性保温冰盖装置，设置于河渠段，包括岸边桩、水内桩和冰盖幕布，所述岸边桩设置于河渠段的两侧，所述水内桩等间距的排列设置于岸边桩之间的河渠段内，所述水内桩和岸边桩之间通过柔性连接索相连，水内桩上活动连接有滑动卡扣，所述滑动卡扣之间通过刚性连接杆相连，所述刚性连接杆上设置有浮箱，所述刚性连接杆上设置有覆盖与河渠段水面上的冰盖幕布。

进一步的，所述浮箱的长为0.2～0.4m，宽为0.1～0.3m，高为0.1～0.3m。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.由于浮箱的作用，刚性连接杆可以随水位升降而通过滑动卡扣沿水内桩上下滑动。冰盖幕布为柔性结构，密度小于水，冰盖幕布与连接杆固定连接。该人造柔性冰盖装置可以布置于河渠水工建筑物下游，或者其他水流紊动程度较高、或者水位变化较大，不易形成稳定冰盖的区段。在冰盖形成期，柔性幕布漂浮在水面上，冰花、冰凌附着在它的表面从而可以实现促进稳定冰盖形成的作用；封冻期，当水位发生较大幅度变化，或者因为水流紊动无法形成稳定冰盖时，可以发挥一定的保温作用，避免水体散热生成冰花、冰凌，减少输送往下游的冰量，有效减小下游输冰压力，为保障河渠在冬季安全稳定输水发挥重要作用。

2.该人造柔性保温冰盖装置结构简单、原理清晰、水位适应性强，在寒区河道、渠道中具有广泛的应用范围。初冬时可促进稳定冰盖的形成；稳封期冰盖失稳破坏后，可以代替冰盖发挥水体保温的作用；即使局部特殊区段无法形成稳定冰盖，同样可以避免水体散热生成大量冰花、冰絮。从而在整个冰期输水过程中，都可以实现减小水体产冰量、降低下游输冰压力，减小下游发生冰塞、冰坝等极端冰害的可能性，有效保障冰期输水的安全稳定。

附图说明

图1是本发明的平面结构示意图。

图2是图1中a-a向的剖视结构示意图。

图3是图1中b-b向的剖视结构示意图。

附图标记：1-闸门，2-刚性连接杆，3-水内桩，4-浮箱，5-柔性连接索，6-岸边桩，7-冰盖幕布，8-河渠，9-滑动卡扣，10-水面

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，一种人造柔性保温冰盖装置，布置在河渠水工建筑物的下游，或者其他水流紊动程度较高、或者水位变化较大，往往不易形成稳定冰盖的渠段。如图1所示，本实施例以布置在水闸下游为例，该人造柔性保温冰盖装置包括岸边桩6、水内桩3和冰盖幕布7，岸边桩6设置于水闸闸门1下游段的两侧，水内桩3等间距的排列设置于岸边桩6之间，水内桩3和岸边桩6之间通过柔性连接索5相连，水内桩6上活动连接有滑动卡扣9，滑动卡扣9之间通过刚性连接杆2相连，刚性连接杆2上设置有浮箱4，刚性连接杆2上设置有冰盖幕布7，冰盖幕布7漂浮于水面10上。

在该实施例中，设计水面10宽度30m，设计水深2.5m，最小水深2.0m，水位变化范围0.5m。岸边桩6直径0.2m，岸边桩高0.2m，水内桩3高2.7m；浮箱8个，浮箱4长0.3m，宽0.2m，高0.2m；刚性连接杆2直径0.1m，长度由水内桩3间距确定；冰盖幕布7宽31m，长10m。

在河渠水工建筑物的下游，或者其他水流紊动程度较高、或者水位变化较大，往往不易形成稳定冰盖，可在这些位置布置该人造柔性保温冰盖装置。柔性冰盖幕布漂浮在水面上，布满水面宽度，可以起到稳定水流、调整水流流态的作用。初冬时，气温降低，水体中首先形成细微的冰花、冰絮等性态的冰凌。冰凌随水流运动过程中，由于浮力作用而逐渐上浮与水体表层。可被吸附在冰盖幕布表面，冰凌的聚集有助于稳定冰盖的早日形成。稳定冰盖下输水是冬季河渠安全运行的重要方式。

即使在稳定冰盖形成后，由于水位的大幅升降、水流紊动作用增强的原因、柔性冰盖幕布区段冰盖失稳而被破坏，柔性冰盖幕布仍然可以代替冰盖发挥保温作用，避免水体大量散失热量而生成冰花、冰絮，极大程度的降低了下游河渠发生冰塞、冰坝危害的可能性。进一步的，在某些特殊的局部区段(例如闸门下游)，由于水位不断变化，以往可能整个冰期都无法形成稳定冰盖，在布置该人造柔性保温冰盖装置后，同样可以实现水体保温、减小冰花冰絮生成的目的。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种人造柔性保温冰盖装置，包括岸边桩、水内桩和冰盖幕布，所述岸边桩设置于河渠段的两侧，所述水内桩等间距的排列设置于岸边桩之间的河渠段内，所述水内桩和岸边桩之间通过柔性连接索相连，水内桩上活动连接有滑动卡扣，所述滑动卡扣之间通过刚性连接杆相连，所述刚性连接杆上设置有浮箱，所述刚性连接杆上设置有覆盖与河渠段水面上的冰盖幕布。该装置可以布置与河渠水工建筑物下游，或者其他水流紊动程度较高、或者水位变化较大，不易形成稳定冰盖的区段。在整个冰期输水过程中，都可以实现减小水体产冰量、降低下游输冰压力，减小下游发生冰塞、冰坝等极端冰害的可能性，有效保障冰期输水的安全稳定。

技术研发人员：赵新
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2019.01.22
技术公布日：2019.04.16