一种用于寒区输水水温调控的库中库系统

1.本发明涉及寒区河道、渠道冬季输水中的冰害防治措施，特别是一种寒区输水水温调控的库中库系统。


背景技术：

2.寒冷地区的输水工程冬季输水过程中往往会面临冰凌的影响，在气候条件较为寒冷的地区可以采用冰盖下输水的方式，但是对于相对不太寒冷的地区，例如我国华北平原，冬季往往难以形成稳定的冰盖。而冰盖一旦破碎，大量冰凌随水流向下游运动，下游输冰压力不断增大，往往会在断面变化、底坡变化以及涉水建筑物(闸门、桥梁)等位置停滞、下潜、堆积形成冰塞或冰坝灾害，堵塞过水断面，减小断面过流能力，继而可能引发河渠溢流等凌汛灾害，严重威胁人民生命、财产安全。而因为水库深度较大，因此即使水库表面结冰，水库深处的水温仍然高于冰点而不结冰。基于此为了实现无冰输水，可以利用输水工程沿线中水库中的水为渠道中的水体提供热能。但是水在4℃时的密度最大，也就是说水库深处的水温大约为4℃左右，该温度往往难以满足无冰输水对能量的需求，而使水库水温整体上升的技术难度和经济成本较高。针对上述较不寒冷地区的冰期输水问题，如果能够采用一些方法和措施，控制冰凌的产生量，冬季实现无冰输水，则一方面可以从根本上避免冰塞、冰坝危害的发生，另一方面可以充分发挥工程的输水能力，无冰输水流量近乎于冰盖下输水的两倍。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于寒区输水水温调控的库中库系统，该系统通过挡水结构和保温结构，在水库中形成相对独立的小水库，并利用太阳能对库中库结构的水体进行加热升温，从而实现利用较低的经济成本，较少的水量，实现对输水水温的有效控制。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种用于寒区输水水温调控的库中库系统，包括挡水建筑物、保温层、补水闸门、补水泵、排水闸门、排水泵、排水渠道，太阳能板；挡水建筑物设置于水库与输水渠道相连的一侧，与部分水库坝体形成库中库结构；所述挡水建筑物用于实现水库和库中库结构的分隔，所述保温层设置于库中库结构的底面和四周，补水闸门和补水泵设置于挡水建筑物上，通过所述排水渠道连接库中库结构和输水渠道，排水闸门和排水泵安装于排水渠道与库中库结构的连接处，太阳能板安装于库中库结构的一侧。
6.与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
7.该寒区输水水温调控的库中库系统结构简单，原理清晰，应用效果显著，对地形地质条件要求低，便于已建成水库改造，适用范围广泛。充分利用太阳能作为升温能源，运行能耗低；可全天候显著提升输水水温，降低冰塞、冰坝危害发生，保障冰期输水的安全和稳定；同时大幅提升输水能力，提高工程的输水效益，为实现冰期无冰盖输水奠定必要基础。
附图说明
8.图1为一种寒区输水水温调控的库中库系统平面示意图
9.图2为一种寒区输水水温调控的库中库系统纵剖图
10.附图标记：1
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挡水建筑物；2
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保温层；3
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补水闸门；4
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补水泵；5
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排水闸门；6
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排水泵；7
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排水渠道；8
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太阳能板。
具体实施方式
11.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。
12.一种寒区输水水温调控的库中库系统，如图1和图2所示，在水库与输水渠道连接一侧设置库中库结构，库中库结构中的水体由位于库中库结构旁边的太阳能板将太阳能转化为热能进行加热。具体来说，该库中库系统由挡水建筑物1，保温层2，补水闸门3，补水泵4，排水闸门5，排水泵6，排水渠道7，太阳能板8组成。挡水建筑物1用来实现水库和库中库结构的分隔，保温层2位于库中库结构底面和四周，补水闸门3和补水泵4都位于挡水建筑物1上，排水渠道7用来连接库中库和输水渠道，排水闸门5和排水泵6位于排水渠道7和库中库连接的位置，太阳能板8位于库中库旁边。
13.该实施例中库中库结构的水面面积750平方米，平均水深3米，挡水建筑物轴线长度80米。
14.为了应对水库整体升温带来的技术难度和经济成本，本发明利用太阳能给相对较小的库中库结构内的水源供能升温，升温后的高温水体通过排水闸门或排水泵，经排水渠道将高温水混合到输水渠道中，补充的高温水由于水流的紊动作用，可以快速提高整个输水断面的平均水温，避免输水渠道中产生大量冰凌而危害工程输水安全。
15.白天太阳辐射较强时，可以视情况打开补水闸门或补水泵给库中库结构进行补水。当水库水位高于库中库结构水位时，可以通过补水闸门实现自流补水；否则，需要关闭补水闸门同时开启补水泵，实现对库中库结构补水的目的。库中库结构旁的太阳能板持续将太阳能转化为水体的热能，从而该库中库系统可以实现补水、升温、供给高温水的可持续性同步进行。
16.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：
1.一种用于寒区输水水温调控的库中库系统，其特征在于，包括挡水建筑物、保温层、补水闸门、补水泵、排水闸门、排水泵、排水渠道，太阳能板；挡水建筑物设置于水库与输水渠道相连的一侧，与部分水库坝体形成库中库结构；所述挡水建筑物用于实现水库和库中库结构的分隔，所述保温层设置于库中库结构的底面和四周，补水闸门和补水泵设置于挡水建筑物上，通过所述排水渠道连接库中库结构和输水渠道，排水闸门和排水泵安装于排水渠道与库中库结构的连接处，太阳能板安装于库中库结构的一侧。

技术总结
本发明公开一种用于寒区输水水温调控的库中库系统，包括挡水建筑物、保温层、补水闸门、补水泵、排水闸门、排水泵、排水渠道，太阳能板；挡水建筑物设置于水库与输水渠道相连的一侧，与部分水库坝体形成库中库结构；所述挡水建筑物用于实现水库和库中库结构的分隔，所述保温层设置于库中库结构的底面和四周，补水闸门和补水泵设置于挡水建筑物上，通过所述排水渠道连接库中库结构和输水渠道，排水闸门和排水泵安装于排水渠道与库中库结构的连接处，太阳能板安装于库中库结构的一侧。阳能板安装于库中库结构的一侧。阳能板安装于库中库结构的一侧。


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：2021.07.30
技术公布日：2021/11/21