一种堤坝加强与洪水决堤堵口设备及其工作方法与流程

1.本发明属于抗洪救灾领域，具体涉及一种堤坝加强与洪水决堤堵口设备及其工作方法。


背景技术：

2.我国是世界上洪水灾害较为严重的国家之一，大的洪水平均每两年发生一次，当洪水超过堤坝承受能力时，堤坝就会发生决堤，决堤将会造成大量房屋、建筑物被毁，庄稼被淹没，大量人员、设备、牲畜被迫转移，造成巨大经济损失。此外洪水还会引发各种次生灾害，并造成环境改变，带来各种传染病，同时由于农作物受损，极易引起引起物价变动，直接影响居民生活。当遇到暴雨季节或河流异常等，堤坝承受较大压力，在薄弱处容易决口。目前封堵的措施主要靠人工进行，也通过卡车等冲入决堤处堵截。但无法有效堵截洪水，效率很慢，危险性极高，防洪人员随时会有生命危险，而且随着时间的推移，决堤面积和深度将会迅速发展，封堵的难度在短时间内扩大数倍。
3.目前的自动化封堵设备，如中国发明专利cn109322285b决口封堵系统及封堵方法，公开的决口封堵系统包括用于悬置在决口上方的吊桥，吊桥上设有多个桩孔，各桩孔内均穿装有阻挡桩杆，阻挡桩杆的下端用于插入决口的河床内，决口封堵系统还包括沿洪水流动方向抵靠在阻挡桩杆上以阻挡洪水的阻水件。阻水件背向河道的一侧投放土石、沙袋等填料，将不易被洪水冲走，降低了封堵决口的时间，提高了工作效率。但在堤坝的洪水一侧设置吊桥，工程量较大，难度较高，极易发生安全事故。


技术实现要素：

4.针对现有技术所存在的上述不足，本发明的目的是提供一种堤坝加强与洪水决堤堵口设备及其工作方法，通过自动化设备，遥控操作，可以对较薄弱的堤坝进行加强，也可在堤坝决堤后进行决堤处的封堵，效率较高。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种堤坝加强与洪水决堤堵口设备，包括浮箱、后支点架、前平衡支架、挡板、插板、推进器，
6.所述浮箱为长方体，中空且封闭，可漂浮于水面；浮箱两端各设置一个推进器，推进器包括螺旋桨，由液压马达控制，可转向，
7.所述浮箱后侧面对称设置两个后支点架，所述后支点架包括液压控制可升降的油缸、与所述油缸的活塞连接的绞龙，绞龙由液压马达驱动，
8.所述浮箱前侧面设置有多个前平衡支架，前平衡支架的立柱可受液压控制升降，
9.所述挡板铰接在浮箱底部，通过安装在浮箱上的折叠油缸进行旋转，保持水平或竖直的姿态，
10.所述插板有多个，均匀排列为一排，安装在挡板底部，插板与挡板平行，每个插板受一个独立的液压油缸驱动，插板相互间卡接。
11.进一步地，所述浮箱由多个箱体以组合的方式连接，每个箱体侧面设置有进水口，
进水口通过液压控制可开关，浮箱内设置抽水泵。
12.进一步地，为了避免与堤坝接触时受洪水冲力损坏，所述后支点架安装在浮箱内部。
13.进一步地，还包括遥控组件，遥控组件包括遥控器、执行单元，所述后支点架、前平衡支架、推进器、插板、进水口开关、折叠油缸均通过执行单元控制液压站动作，所述遥控器与执行单元进行通信。
14.进一步地，所述挡板为三段式，包括三块独立的单元板，中间的单元板通过单独设立的折叠油缸独立驱动，单元板连接处包覆有橡胶。
15.进一步地，所述浮箱两侧设置有容纳腔，推进器支架可旋转后收纳至容纳腔内，避免堤坝加强与封堵时的损坏。
16.进一步地，所述浮箱两侧设置有连接组件，可将浮箱串联组成较长的封堵组件。
17.进一步地，根据浮箱长度，所述两个后支点架之间设置有一个或多个带有绞龙的升降支架，避免受力不均匀，钻深力不够。
18.进一步地，所述插板设置有导向机构，插板前端为锥形。
19.进一步地，所述挡板与浮箱连接处设置有橡胶垫进行密封。
20.相应地，公开一种堤坝加强与洪水决堤堵口设备的工作方法，包括以下步骤：
21.1、设备下水，
22.设备运输至堤坝薄弱或决口处，浮箱进入水中，漂浮在水面上，遥控控制推进器从容纳腔伸出，调整推进器的朝向，抵靠在堤坝决口或薄弱处一侧，使浮箱长度方向与堤坝垂直，
23.2、调节浮箱深度，
24.根据测量的水深，决定是否调节浮箱深度，当水深＜挡板长度+插板最大行程+浮箱入水深度时，不用调节；当水深≥挡板长度+插板最大行程+浮箱入水深度，打开进水口，使浮箱内进入适当的水，使浮箱下沉，直至水深＜挡板长度+插板最大行程+浮箱入水深度，
25.3、打支点，浮箱旋转，
26.遥控控制与堤坝抵靠处的后支点架的活塞杆下降，绞龙旋转，钻入河底，调整推进器行进方向与水流方向相反，使浮箱匀速旋转，直至浮箱另一端抵靠在另一侧的堤坝上，
27.4、稳定浮箱，
28.另一端的后支点架的活塞杆下降，绞龙旋转，钻入河底，同时所有前平衡支架下降，支撑在河底，推进器回收至容纳腔，
29.5、挡板翻转，
30.折叠油缸控制挡板的三块单元板中的左右两块翻转，从水平变为竖直状态，翻转完毕后，中间的单元板继续翻转，
31.6、插板下降，
32.插板分别下降，根据设定的液压压力，与河底进行接触，对挡板下方的空间进行封堵，此时堤坝的待加强处或决口处水流被完全封堵，
33.7、修复堤坝，
34.对薄弱处的堤坝进行加强，或对决口进行修复，修复完毕，收回插板、翻转挡板、收回前平衡支架、收回后支点架，推进器驱动浮箱至下一个工作处，或进行设备回收。
35.进一步地，在设备下水步骤前，通过水陆两用挖机，对堤坝决口处两侧的堤坝底部，进行清底与整平，可沉桩进行加强，方便设备的抵靠与后续作业。
36.进一步地，浮箱旋转步骤中，可在浮箱最大旋转半径处安装绳索，逐步释放，配合推进器使浮箱进行匀速旋转。
37.进一步地，如浮箱长度小于决口或薄弱堤坝的长度，进行多台设备组合后再下水。
38.本发明的有益效果是：
39.1、本发明所述的堤坝加强与洪水决堤堵口设备，通过初级、中段、终极三级封堵方式，对水流进行逐步截断，设置稳固的支撑，运行稳定性高；
40.2、遥控运行，安全性较高，后支点架、前平衡支架、推进器、插板、进水口开关、折叠油缸均采用液压方式，而非传统电控方式，避免水浸导致失效；
41.3、本发明调节灵活，可控制浮箱入水深度，增加封堵深度，适用于较深的河流；可多个串联，适用于较宽的决口；
42.4、本发明的挡板通过三段式逐步封堵，行程不一的组合式插板可适用于不平整的河底。
附图说明
43.图1为本发明所述的堤坝加强与洪水决堤堵口设备挡板未旋转前的正视示意图；
44.图2为本发明所述的堤坝加强与洪水决堤堵口设备挡板未旋转前的立体示意图；
45.图3为本发明所述的堤坝加强与洪水决堤堵口设备挡板旋转后的立体示意图；
46.图4为本发明所述的堤坝加强与洪水决堤堵口设备插板下插后的立体示意图；
47.图5为本发明所述的堤坝加强与洪水决堤堵口设备进入溃堤处的旋转方向示意图；
48.图6为本发明所述的堤坝加强与洪水决堤堵口设备旋转后的决口处修筑示意图。
49.图中：1、浮箱；2、后支点架；3、前平衡支架；4、挡板；5、插板；6、推进器；7、进水口；8、折叠油缸；9、容纳腔。
具体实施方式
50.下面结合附图和具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。
51.如图1、2所示，一种堤坝加强与洪水决堤堵口设备，包括浮箱1、后支点架2、前平衡支架3、挡板4、插板5、推进器6。
52.所述浮箱1为长方体，中空且封闭，可漂浮于水面；浮箱1两端各设置一个推进器6，推进器6包括螺旋桨，由液压马达控制，可转向。所述浮箱1后侧面对称设置两个后支点架2，所述后支点架2包括液压控制可升降的油缸、与所述油缸的活塞连接的绞龙，绞龙由液压马达驱动。所述浮箱1前侧面设置有多个前平衡支架3，前平衡支架3的立柱可受液压控制升降。
53.如图3所示，所述挡板4铰接在浮箱1底部，通过安装在浮箱1上的折叠油缸8进行旋转，保持水平或竖直的姿态。如图4所示，所述插板5有多个，均匀排列为一排，安装在挡板4底部，插板5与挡板4平行，每个插板5受一个独立的液压油缸驱动，插板5相互间卡接。
54.在其中一个实例中，所述浮箱1由多个箱体以组合的方式连接，每个箱体侧面设置
有进水口7，进水口7通过液压控制可开关，浮箱1内设置抽水泵。
55.在其中一个实例中，为了避免与堤坝接触时受洪水冲力损坏，所述后支点架2安装在浮箱1内部。
56.在其中一个实例中，还包括遥控组件，遥控组件包括遥控器、执行单元，所述后支点架2、前平衡支架3、推进器6、插板5、进水口7开关、折叠油缸8均通过执行单元控制液压站动作，所述遥控器与执行单元进行通信。
57.在其中一个实例中，所述挡板4为三段式，包括三块独立的单元板，中间的单元板通过单独设立的折叠油缸8独立驱动，单元板连接处包覆有橡胶。
58.在其中一个实例中，所述浮箱1两侧设置有容纳腔9，推进器6支架可旋转后收纳至容纳腔9内，避免堤坝加强与封堵时的损坏。
59.在其中一个实例中，所述浮箱1两侧设置有连接组件，可将浮箱1串联组成较长的封堵组件。
60.在其中一个实例中，根据浮箱1长度，所述两个后支点架2之间设置有一个或多个带有绞龙的升降支架，避免受力不均匀，钻深力不够。
61.在其中一个实例中，所述插板5设置有导向机构，插板5前端为锥形。
62.在其中一个实例中，所述挡板4与浮箱1连接处设置有橡胶垫进行密封。
63.一种堤坝加强与洪水决堤堵口设备的工作方法，包括以下步骤：
64.步骤1、设备下水，
65.如图5所示，设备运输至堤坝薄弱或决口处，浮箱1进入水中，漂浮在水面上，遥控控制推进器6从容纳腔9伸出，调整推进器6的朝向，抵靠在堤坝决口或薄弱处一侧，使浮箱1长度方向与堤坝垂直，
66.步骤2、调节浮箱1深度，
67.根据测量的水深，决定是否调节浮箱1深度，当水深＜挡板4长度+插板5最大行程+浮箱1入水深度时，不用调节；当水深≥挡板4长度+插板5最大行程+浮箱1入水深度，打开进水口7，使浮箱1内进入适当的水，使浮箱1下沉，直至水深＜挡板4长度+插板5最大行程+浮箱1入水深度，
68.步骤3、打支点，浮箱1旋转，
69.遥控控制与堤坝抵靠处的后支点架2的活塞杆下降，绞龙旋转，钻入河底，调整推进器6行进方向与水流方向相反，使浮箱1匀速旋转，直至浮箱1另一端抵靠在另一侧的堤坝上，
70.步骤4、稳定浮箱1，
71.另一端的后支点架2的活塞杆下降，绞龙旋转，钻入河底，同时所有前平衡支架3下降，支撑在河底，推进器6回收至容纳腔9，
72.步骤5、挡板4翻转，
73.如图6所示，折叠油缸8控制挡板4的三块单元板中的左右两块翻转，从水平变为竖直状态，翻转完毕后，中间的单元板继续翻转，
74.步骤6、插板5下降，
75.插板5分别下降，根据设定的液压压力，与河底进行接触，对挡板4下方的空间进行封堵，此时堤坝的待加强处或决口处水流被完全封堵，
76.步骤7、修复堤坝，
77.对薄弱处的堤坝进行加强，或对决口进行修复，修复完毕，收回插板5、翻转挡板4、收回前平衡支架3、收回后支点架2，推进器6驱动浮箱1至下一个工作处，或进行设备回收。
78.在其中一个实例中，在设备下水步骤前，通过水陆两用挖机，对堤坝决口处两侧的堤坝底部，进行清底与整平，可沉桩进行加强，方便设备的抵靠与后续作业。
79.在其中一个实例中，浮箱1旋转步骤中，可在浮箱1最大旋转半径处安装绳索，逐步释放，配合推进器6使浮箱1进行匀速旋转。
80.在其中一个实例中，如浮箱1长度小于决口或薄弱堤坝的长度，进行多台设备组合后再下水。
81.本发明的工作原理：
82.本发明针对堤防溃口封堵面临的作业空间狭窄、基础稳定性差、湍急水流拖曳力强、大水深和持续冲刷等难题，针对典型溃口封堵情境，利用数值模拟分析手段辅助确定堵口施工方案和配套措施。
83.根据堤防溃口水力边界特征、周边环境特点以及溃口封堵的技术要点，研制水陆两栖多功能封堵装备，可快速组装形成水上作业平台的浮式平台模块，通过模块化构建、可靠连接、陆地运输、水上航行控制、水上锚固稳定、抢险装备快速搭载与系固，形成溃口快速封堵及安全保障成套技术和配套堵口施工工艺。本发明适用于5米以上的大水深作业。
84.本发明的工作过程：
85.根据需要加强或决口的堤坝宽度，本发明可通过串联的方式进行工作。例如决口宽度7米，而浮箱1宽度6米，可通过两个设备串联方式，形成12米的组合体。
86.本发明在放入水中后，可通过推进器6航行至指定位置，浮箱1与堤坝垂直停稳后，后支点架2的绞龙钻插入河底，形成旋转支点，浮箱1通过旋转支点旋转搭靠在堤坝上，为了避免湍急水流的影响，通过推进器6与牵引绳索保证旋转过程的稳定性。
87.浮箱1翻转后形成初步封堵，上部水流受浮箱1封堵。通过探测的水深，当水深＞挡板4长度+插板5最大行程+浮箱1入水深度，此时打开进水口7，使浮箱1下沉，提高浮箱1入水深度。例如水深为6米，挡板4宽度2.5米，插板5最大行程2.5米，此时浮箱1入水深度应控制在1米以上，浮箱1入水深度通过入水口进行提高，也可通过水泵排水进行入水深度的降低。
88.之后另一个后支点架2的绞龙也钻插入河底，前平衡支架3下降与河底接触，形成稳定的四点结构，避免后续挡板4翻转时浮箱1向前倾覆。挡板4的两侧单元板翻转90度后，中间的单元板翻转，形成中段封堵。
89.由于河流底部是不平整的，挡板4形成的终端封堵无法完全截断水流，根据帕斯卡定律，会对决口底部形成较大流速的冲刷，影响堤坝的修筑。因此通过组合式的插板5下降，根据河底深度进行插接，插接完成时插板5下降深度不一，此时完成终极封堵，完全截断水流。此时完成对堤坝的加强或决口的封堵，决口处可进行修筑，修筑完成后，插板5、挡板4、前平衡支架3、后支点架2按相反顺序收回，浮箱1进行回收或进入下一个待加强或决口处。
90.综上所述，本发明可通过遥控方式对堤坝薄弱处，或决口处，通过初级、中段、终极三级封堵方式，对水流进行逐步截断，工作效率较高，可靠稳定，使用较为灵活。
91.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人
士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。