一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统，包括多个相同的基本功能模块，多个基本功能模块相互拼接固定以覆盖水面，任意基本功能模块均包括浮设在水面上的框架式承载台、设置在框架式承载台上部的太阳能发电机构、设置在框架式承载台下部的水利发电机构以及设置在框架式承载台内的抑制蒸发机构，框架式承载台的上表面及侧周面上均铺设有非透明柔性材料制作的薄膜并由薄膜合围出蒸发抑制腔，抑制蒸发机构为设置在蒸发抑制腔内的水雾喷头，水雾喷头的进水端通过液泵与明渠的深水区相连。本发明专利技术可降低水分蒸发损耗，并合理利用明渠占据位置的自然资源，形成可观的经济效应。应。应。
【技术实现步骤摘要】
一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统
[0001]本专利技术涉及水利工程领域，具体的说是一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统。
技术介绍
[0002]随着全世界人口数量的增长，对于人类生存事关重要的水资源显得越来越紧缺。水资源中可供人类直接使用的河流水、湖泊水和地下水仅占全球总水量的0.3％，河流水、湖泊水中的大部分以蒸发的形式返回到大气中参与水文循环，因此真正可供人类使用的淡水资源量远不足0.3％。而蒸发是自然界水文循环过程中的主导因素之一，是水量平衡要素的重要组成部分。因此，通过抑制水面蒸发减少蒸发损耗，对保护干旱半干旱地区水资源量有着重要的现实意义，同时，对实现水资源高效合理利用有重要的指导价值。
[0003]目前关于水面蒸发的研究主要集中于影响蒸发因子识别、蒸发模型创建、蒸发量计算以及抑制水面蒸发技术创新等。对于抑制水面蒸发技术的研究主要有以下三个方面：
[0004](1)化学试剂法
[0005]2006年夏萍等以十六醇作为抑制水面蒸发的材料，蒸发抑制率为50％；为阻止分子膜在水中扩散，2014年杨坤等、马艳采用在水面上架设漂浮网格的方式对分子膜抑制水面蒸发效果进行了研究，研究表明：有网格蒸发抑制率为26％～30％，而无网格的分子膜蒸发抑制率为7％～12％。但化学试剂稳定性差，极易受到风浪力等因素的干扰。
[0006](2)水生植物法
[0007]王积强、丁成进行了水花生、蒲草等对蒸发的影响实验，平均抑制率为10％～30％。但因植物自身蒸腾作用，该方法抑制水面蒸发率较低，未得到推广。
[0008](3)物理覆盖法
[0009]2004年严新军等提出采用苯板覆盖抑制水面蒸发，但仅对苯板在风浪中受力情况进行了研究，并未对抑制水面蒸发效果进行研究；2006年西班牙Martinez
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Alvarez对用不同颜色的单、双层聚乙烯网和单层铝网覆盖水面进行了实验研究，实验结果表明：黑色聚乙烯单层网的节水效果最为显著；2009年Al
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Hassoun等利用棕榈树叶作为抑制水面蒸发的材料，95％、50％覆盖率分别对应的抑制蒸发率为63％、26％；2011年Assouline等研究发现水面蒸发抑制率与覆盖面积不成正比例关系，及相同覆盖面积下，单孔覆盖比均匀分布的多孔覆盖蒸发抑制率高；2015－2016年张晓浩等、李存立等对PVC浮板覆盖下干旱区平原水库蒸发抑制率进行了研究，节水效果显著，虽对水面蒸发抑制效果显著，但因覆盖材料自身结构特点，在大风中有可能被刮离库区或造成材料被损，增加工程运行成本；2017年韩克武，侍克斌等的PE材料具有无毒、憎水、耐腐蚀、自身结构稳定、强度高等优点，但由于小球的滚动性只能用于特定的静水区域，且成本问题和跟换问题有待考究。
[0010]以上研究都是考虑的水库、池塘等静水区域的水面蒸发抑制研究，但是有关明渠水面蒸发及利用的相关研究较少甚至无从考究。随着中国南水北调工程的竣工，南水北调中线大多采用明渠输水，长度约1432公里，宽度大多超过30米，每天都有大量的水被蒸发，
水量损失很大，所以急需一种产品来抑制明渠的水分蒸发。
技术实现思路
[0011]本专利技术旨在提供一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统，降低水分蒸发损耗，并合理利用明渠占据位置的自然资源，形成可观的经济效应。
[0012]为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体方案为：一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统，包括多个相同的基本功能模块，多个基本功能模块相互拼接固定以覆盖水面，任意基本功能模块均包括浮设在水面上的框架式承载台、设置在框架式承载台上部的太阳能发电机构、设置在框架式承载台下部的水利发电机构以及设置在框架式承载台内的抑制蒸发机构，框架式承载台的上表面及侧周面上均铺设有非透明柔性材料制作的薄膜并由薄膜合围出蒸发抑制腔，抑制蒸发机构为设置在蒸发抑制腔内的水雾喷头，水雾喷头的进水端通过液泵与明渠的深水区相连。
[0013]优选的，框架式承载台为矩形并由多个口字形的长方体结构拼接组成，任意长方体结构均由圆柱体泡沫塑料搭接组成。
[0014]优选的，圆柱体泡沫塑料内均嵌设有铝合金材料制作的加强筋。
[0015]优选的，任意框架式承载台均包括九个长方体结构，在对应框架式承载台四个角和中心位置的长方体结构中均嵌设有对应形状的充气包，框架式承载台中未嵌设充气包的剩余长方体结构分别由薄膜围设形成所述蒸发抑制腔。
[0016]优选的，位于同一个框架式承载台上的多个水雾喷头的进水端汇聚于同一根总管上，总管与所述液泵相连。
[0017]优选的，蒸发抑制腔中设有多个采用黑色聚乙烯材料制作的小球。
[0018]优选的，太阳能发电机构为太阳能板，太阳能板设置在框架式承载台四个角和中心位置的长方体结构上，水利发电机构为水力发电机，水力发电机设置在框架式承载台中心位置的长方体结构下方。
[0019]优选的，太阳能板可转动设置在固定于对应长方体结构上的上支座上，且太阳能板由控制器通过驱动组件驱动转动，控制器与光感应元件信号连接并在控制器中内置有使太阳能板追踪太阳位置的向日性程序；水力发电机可升降设置在固定于对应长方体结构下部的第二支座上，水力发电机的螺旋桨叶采用流线型结构。
[0020]优选的，薄膜为黑色双层聚乙烯塑料材质。
[0021]优选的，框架式承载台下部对应水流方向的末端位置设有活性炭过滤机构，活性炭过滤机构由多根活性炭管纵横搭接组成。
[0022]本专利技术从影响水分蒸发的四个因素：温度、蒸发表面积、湿度、空气流速来降低水分的蒸发总量，避免水分在明渠输送过程中浪费；利用明渠闲置空间和水流动力分别设置太阳能发电和水利发电机构，满足自身能源消耗外，还可形成非常可观的经济效益，带动地区经济发展；在优选的实施方式中为了保证渠水水质，还增加净水设施，满足类似南水北调的饮用水需求。
[0023]本专利技术主要具备五大功能，一是通过薄膜和PE小球覆盖水面，直接降低水面与空气的接触面积，通过降低蒸发表面积抑制蒸发。二是设置蒸发抑制腔，蒸发抑制腔的下端面敞口并与水面相接，由于其处于半封闭状态导致温度加速升高，使局部蒸发过快，内部空气
急速膨胀。故在蒸发抑制腔中设置水雾喷头，由水雾喷头吸取明渠深水区温度较低的冷水喷入蒸发抑制腔内，使蒸发抑制腔中温度降低，湿度增大，一方面使蒸发抑制腔内对应水面蒸发效果降低，避免薄膜因蒸发气体过多过快而胀裂；两一方面，通过水雾喷头喷出的低温水雾加快蒸汽的液化作用，使蒸发气体快速转换为液态回流入明渠内。三是利用水流提供动力的发电模块；四是太阳能发电模块；五是利用活性炭构建的河水净化模块。通过五大模块的组合，可有效抑制明渠表面的水量蒸发，获得清洁的电能资源并对河水进行一定程度的净化。
附图说明
[0024]图1
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3分别为本专利技术不同视角下的立体结构示意图；
[0025]图中标记：1、活性炭过滤机本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统，其特征在于：包括多个相同的基本功能模块，多个基本功能模块相互拼接固定以覆盖水面，任意基本功能模块均包括浮设在水面上的框架式承载台(7)、设置在框架式承载台(7)上部的太阳能发电机构、设置在框架式承载台(7)下部的水利发电机构以及设置在框架式承载台(7)内的抑制蒸发机构，框架式承载台(7)的上表面及侧周面上均铺设有非透明柔性材料制作的薄膜(6)并由薄膜(6)合围出蒸发抑制腔(3)，抑制蒸发机构为设置在蒸发抑制腔(3)内的水雾喷头(2)，水雾喷头(2)的进水端通过液泵与明渠的深水区相连。2.根据权利要求1所述的一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统，其特征在于：框架式承载台(7)为矩形并由多个口字形的长方体结构拼接组成，任意长方体结构均由圆柱体泡沫塑料搭接组成。3.根据权利要求2所述的一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统，其特征在于：圆柱体泡沫塑料内均嵌设有铝合金材料制作的加强筋。4.根据权利要求2所述的一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统，其特征在于：任意框架式承载台(7)均包括九个长方体结构，在对应框架式承载台(7)四个角和中心位置的长方体结构中均嵌设有对应形状的充气包(8)，框架式承载台(7)中未嵌设充气包(8)的剩余长方体结构分别由薄膜(6)围设形成所述蒸发抑制腔(3)。5.根据权利要求3所述的一种抑制大型明渠水分蒸发及太阳能、水流发电系统，其特征在于：位于同一个框架...
【专利技术属性】
技术研发人员：王博，张彬，石建有，范天雨，张舒然，聂相田，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：
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