适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置的制作方法

本发明涉及降尘领域，具体为适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置。

背景技术：

目前，公知的大型水电工程均建设在河谷深切、谷坡高陡的山区，在高陡、跨度大爆破开挖施工过程中将产生大量的粉尘，传统降尘方式基本是通过人工观察施工现场粉尘大小，采用高压水枪、风送式喷雾机等进行人工洒水降尘，局限性大且有效洒水面积小，人力、物力耗费较大，粉尘防治的覆盖面非常有限，准确性和可靠性低，效果难达到，直接影响了工程建设者和周边老百姓的健康。同时，在国内智能喷雾降尘的控制装置仅用于煤矿生产及巷道降尘，在水电站明挖施工中未能得以应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置，还提供了一种雨幕管的布置方式，通过雨幕管之间的间距、雨幕管的布置高度、重力和风力之间的关系式进行布置，用最少的材料、最简便方式实现水电站明挖区的全面覆盖，有效的解决现有水电站明挖降尘覆盖面不足、效果差的局限性，实现高效、节能、节水降尘，并极大地降低了降尘成本；同时，通过与智能控制装置的结合，解决了现有降尘装置人力、物力成本高以及管理难度大等问题，化解了粉尘对工程建设者和周边居民健康的影响，经济价值显著、社会效益突出。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置，包括降尘雨幕管和降尘监控系统，所述降尘监控系统用于控制所述降尘雨幕管降尘；

所述降尘雨幕管包括主水管、雨幕管、钢绳，若干所述钢绳的两端均通过钢绳锚固端等间距的固定在峡谷的两岸，若干所述钢绳的下方均通过雨幕固定环设置有所述雨幕管，所述钢绳与所述雨幕管上下平行设置，若干所述雨幕管的一端均与所述主水管连通，若干所述雨幕管两侧均开设有若干喷水孔；

还包括加压泵，所述加压泵设置在所述主水管上；

所述加压泵的水压p、雨幕管之间的间距d、雨幕管布置高度h满足以下关系式：

上式中，p为加压泵水压，单位pa，n雨幕管开孔个数，ψ为小孔流速系数，η为空气阻力影响修正系数，g为重力加速度。

通过对科学合理的布置雨幕管的高度和雨幕管之间的间距，在实现对水电站明挖区降尘的全面覆盖时，也最大程度的降低了成本，避免了重复覆盖，有效的解决现有水电站明挖降尘覆盖面不足、效果差的局限性，实现高效、节能、节水降尘。

进一步地，所述雨幕管固定环为两个相连接的圆环，所述若干雨幕管和所述钢绳分别固定在两个圆环内。所述雨幕管固定环用于将所述雨幕管固定，同时便于拆卸。

进一步地，所述降尘监控系统包括无线粉尘浓度传感器、监控分站和电源，所述监控分站与所述电源连接，高陡峡谷施工区设置有若干所述无线粉尘浓度传感器，所述无线粉尘浓度传感器与所述监控分站电性连接。所述无线粉尘浓度传感器将检测到的粉尘浓度信号传递给所述监控分站，监控分站通过粉尘的浓度判断是否需要进行降尘。

进一步地，还包括智能降尘控制箱、和供水管，所述智能降尘控制箱与所述监控分站电性连接，所述供水管与所述主水管连通。监控分站判断为需要降尘时，将降尘信号传递给智能降尘控制箱进行降尘。

进一步地，其特征在于，所述供水管设有电磁阀，所述加压泵和所述电磁阀均与所述智能降尘控制箱电性连接。智能降尘控制箱根据监控分站传递的信号对电磁阀和加压泵进行打开和关闭的控制，实现智能降尘的目的。

本发明的有益效果是：

本发明适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置，将降尘监控系统与降尘雨幕管相结合，实现了智能降尘，解决了现有降尘装置人力、物力成本高以及管理难度大等问题，化解了粉尘对工程建设者和周边居民健康的影响，经济价值显著、社会效益突出；

还提高了一种雨幕管的布置方式，通过雨幕管之间的间距、雨幕管的布置高度、重力和风力之间的关系式进行布置，用最少的材料、最简便方式实现对水电站明挖区的全面覆盖，有效的解决现有水电站明挖降尘覆盖面不足、效果差的局限性，实现高效、节能、节水降尘，同时极大地降低了成本。

附图说明

图1为本发明适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置降尘雨幕管结构示意图；

图2为本发明适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置降尘雨幕管截面示意图；

图3为本发明适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置雨幕管固定环结构示意图；

图4为本发明适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置整体结构示意图；

图中，1-降尘雨幕管，3-雨幕管，4-主水管，5-雨幕管固定环，6-喷水孔，7-钢绳，8-鸡心环a，9-鸡心环b，10-不锈钢椭圆铝套，11-钢索绳，12-无线粉尘浓度传感器，13-监控分站，14-智能降尘控制箱，15-加压泵，16-供水管，17-电源,18-钢绳锚固端。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，适用于高陡峡谷施工区的雨幕生成及降尘雨幕管装置，包括降尘雨幕管1和降尘监控系统，所述降尘监控系统用于控制所述降尘雨幕管1降尘；

所述降尘雨幕管1包括主水管4、雨幕管3、钢绳7，若干所述钢绳7的两端均通过钢绳锚固端18等间距的固定在峡谷的两岸，若干所述钢绳7的下方均通过雨幕固定环5设置有所述雨幕管3，所述钢绳7与所述雨幕管3上下平行设置，若干所述雨幕管3的一端均与所述主水管4连通，若干所述雨幕管3两侧均开设有若干喷水孔6；

还包括加压泵15，所述加压泵15设置在所述主水管4上；

所述加压泵15的水压p、雨幕管3之间的间距d、雨幕管3布置高度h满足以下关系式：

上式中，p为加压泵水压，单位pa，n雨幕管中喷水孔个数，ψ为喷水孔流速系数，η为空气阻力影响修正系数，g为重力加速度。雨幕管3中的水经过加压泵的加压获得一个水平方向的初速度，由于重力的作用，雨幕管3中的水呈抛物线的轨迹降落，根据抛物线的轨迹合理布置雨幕管3，实现水电站明挖区的全面覆盖，有效的解决现有水电站明挖降尘覆盖面不足、效果差的局限性，实现高效降尘。公式推导如下：

1.理想状态下，根据自由落体运动公式可知，物体下落距离h与时间t函数关系式:

可求得雨幕水降落到峡谷底部时间。

2.雨幕水水平速度：

根据单个喷水孔口出流公式以及1mpa水压＝100m水头可得：

式中，vc为雨幕管单个喷水孔水平孔口出流速度；

p为加压泵水压，单位pa；

n雨幕管中喷水孔个数；

ψ为喷水孔流速系数，取值为0.97。

3.根据t得出雨幕水水平射距离ds

ds＝vs·t

因此，

4.考虑空气阻力后，雨幕水下降时间t＞t，且将受空气阻力影响，ds将变小；综合考虑以上因素及雨幕水在风速下的雾化作用，对雨幕管间距进行修正，确保全覆盖，因此：

最终得到加压泵水压p、雨幕管间距d、雨幕管布置高度h关系式：

式中：η为空气阻力影响修正系数，取值0.75(需根据当地气候环境试验修正)。

通过公式合理布置雨幕管3的间距、雨幕管3的布置高度，实现水电站明挖区的全面覆盖，有效的解决现有水电站明挖降尘覆盖面不足、效果差的局限性，实现高效降尘，降低了布置成本。

如图3所示，其特征在于，所述雨幕管固定环5为两个相连接的圆环，所述若干雨幕管3和所述钢绳7分别固定在两个圆环内；

通常雨幕管固定环5采用鸡心环a8和鸡心环b9设置成两个圆环，具体结构为，所述雨幕管固定环5还包括不锈钢椭圆铝套10和钢索绳11，所述不锈钢椭圆铝套10上开设有贯穿的小孔，所述钢索绳11为封闭的圆形，所述钢索绳11穿过所述小孔形成两个圆孔，所述鸡心环a8和所述鸡心环b9对称固定在所述两个圆孔内。所述雨幕管固定环5用于将所述雨幕管3与钢绳7固定，同时便于拆卸更换。

如图4所示，所述降尘监控系统包括无线粉尘浓度传感器12、监控分站13和电源17，所述监控分站13与所述电源17连接，高陡峡谷施工区设置有若干所述无线粉尘浓度传感器12，所述无线粉尘浓度传感器12与所述监控分站13电性连接，还包括智能降尘控制箱14、和供水管16，所述智能降尘控制箱14与所述监控分站13电性连接，所述供水管16与所述主水管4连通，所述供水管16设有电磁阀，所述加压泵15和所述电磁阀均与所述智能降尘控制箱14电性连接。

所述降尘监控系统的具体实施过程为：首先将电源17、无线粉尘浓度传感器12开启，降尘监控系统开始运行，无线粉尘浓度传感器12实时将开挖区粉尘浓度传回监控分站13，监控分站13对粉尘浓度数据进行判断，如果开挖区粉尘浓度小于预先设定降尘浓度值x，则整个降尘监控系统保持监控状态；如果开挖区粉尘浓度大于预先设定降尘浓度值x，则监控分站13将信号传给智能降尘控制箱14，智能降尘控制箱14立即开启供水管16阀门及加压泵15，供水管16开始供水，雨幕管3开始洒水降尘；随着洒水降尘的进行，开挖区粉尘浓度持续降低，当无线粉尘浓度传感器12传回监测分站13的粉尘浓度值小于预先设定降尘浓度值x，则监控分站13将信号传给智能降尘控制箱14，智能降尘控制箱14立即关闭供水管16阀门及加压泵15，供水管16停止供水，雨幕管3停止洒水降尘，降尘监控系统持续运行。

目前，由于国内其他水电站项目尚未能有采用该方式降尘的实例，类似工程所采取的降尘措施没有形成可靠统计分析成果，总体仍处于为满足环保要求采取降尘的研发探索阶段，因此尚不具备技术效果对比条件。本发明基于普及应用，结合工程实际进行了创新性研发，提出相应的计算公式和应用装置，相比现有传统降尘措施具有明显的先进性、可操作性、普及性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。