一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统技术方案

本发明专利技术涉及淤地坝、尾矿坝工程排水技术领域，且公开了一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统，包括漂浮式取水箱、排水管、连接法兰、上凸式注水集气装置、下游侧排水管、坝体、柔性波纹管、柔性消力池系统和排水管浮子；所述排水管通过连接法兰与漂浮式取水箱连通，所述排水管通过排水管浮子漂浮于库区水面上，所述坝体上开设有上游排水管槽、下游排水管槽和坝顶过水涵道，所述凸式注水集气装置安装在坝体上，所述排水管和下游侧排水管分别铺设在上游排水管槽和坝顶过水涵道内。本发明专利技术适用于淤地坝、尾矿坝工程技术领域，有效的避免了现有排水系统存在的工程问题，能很好的满足淤地坝排水要求。坝排水要求。坝排水要求。

【技术实现步骤摘要】
一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统


[0001]本专利技术涉及淤地坝、尾矿坝工程排水领域，尤其涉及一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统。

技术介绍

[0002]淤地坝是黄土高原地区水土保持、淤地造田、改善交通和保护生态的重要工程措施。我国黄土高原区沟壑纵横，侵蚀沟道分布广泛。切割强烈导致水土流失严重，植被稀疏，滑坡、泥石流灾害频发，生态环境极其脆弱，人民生活贫困。
[0003]淤地坝是西北地区先民创造的治理沟壑的水土保持工程，其历史可追述到明代。先民通过“打坝造田”，挣得了旱涝保收的口粮，同时相当一部分沟道变成了梯田，遏制了沟道的侵蚀过程。截止2019年11月，我国共有淤地坝58776座，淤地面积927.57km2。淤地坝在黄河流域生态保护和促进农村经济发展方面取得了工人的效果。
[0004]由于淤地坝多是群众自发建造的小型水利工程，相当多的坝没有泄洪设施。在极端降雨情况下，一部分淤地坝被毁，不仅其拦沙造田功能不复存在，而且可能导致人员伤亡，其安全度汛工作也成为每年汛期的防控重点。
[0005]传统的淤地坝工程，大部分均采用穿坝涵管和上游集水井结合，进行库区排水。采用传统的排水系统，经常发生管道淤堵导致丧失排水功能，从而因为无法排水导致坝体出现险情，甚至发生溃坝。同时采用穿坝涵管布置，若管道采用混凝土材质，易发生管道破裂带来安全隐患，采用铸铁材质的管道则会发生锈蚀破坏，严重影响坝体安全；上游库区布设排水井，无法有效的预防泥沙淤积，同时随着上游库区淤积，排水井亦需跟随上升，运行期管理维护困难。
[0006]由于淤地坝排水系统存在的不足，导致淤地坝水毁事故、溃坝风险远较常规土石坝严重，成为制约淤地坝事业发展的瓶颈问题。
[0007]由于淤地坝数量众多，情况复杂，缺乏专业人员管理，导致出现问题不能及时发现，发现险情后需要人员和机械设备到现场进行抢险，因信息滞后性导致险情进一步恶化。淤地坝最大的险情主要是库区在汛期排水不畅，导致库水位快速升高，危害坝体安全。因此急需一套远程智慧化管理预警系统，及时发现问题，发出预警信息的同时可远程启动排水系统，减缓险情的发展。
[0008]尾矿坝排水系统面临的实际工程问题与淤地坝类似，在此不做赘述。
[0009]为解决上述问题，本申请中提出一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统。

技术实现思路

[0010](一)专利技术目的
[0011]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统，本专利技术适用于淤地坝、尾矿坝工程
，有效的避免了现有排水系统
存在的工程问题，能很好的满足淤地坝排水要求。
[0012](二)技术方案
[0013]为解决上述问题，本专利技术提供了一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统，包括漂浮式取水箱、排水管、连接法兰、上凸式注水集气装置、下游侧排水管、坝体、柔性波纹管、柔性消力池系统和排水管浮子；
[0014]所述排水管通过连接法兰与漂浮式取水箱连通，所述排水管通过排水管浮子漂浮于库区水面上，所述坝体上开设有上游排水管槽、下游排水管槽和坝顶过水涵道，所述凸式注水集气装置安装在坝体上，所述排水管和下游侧排水管分别铺设在上游排水管槽和坝顶过水涵道内，并穿过坝顶过水涵道与上凸式注水集气装置相连，且上凸式注水集气装置连通下游侧排水管，所述下游侧排水管通过柔性波纹管与出水口管连通；
[0015]所述坝体上设有驱动机构，且驱动机构与柔性波纹管和出水口管连接；
[0016]所述坝体上设有智慧预警供能系统，且智慧预警供能系统与驱动机构连接；
[0017]所述柔性消力池系统设于坝体的下游侧。
[0018]优选的，所述智慧预警供能系统包括太阳能光伏组件、视频监测系统、雨量水位监测仪器、通讯模块、控制器，所述控制器分别通过通讯模块与太阳能光伏组件、视频监测系统、雨量水位监测仪器和驱动机构控制连接，所述太阳能光伏组件与驱动机构电性连接。
[0019]优选的，所述上凸式注水集气装置通过排气口连通有主被动排气管，所述主被动排气管通过主动排气口与出水口管连通；
[0020]所述上凸式注水集气装置布设在坝顶靠下游侧，该装置上游侧进口低，下游侧出水位置高，形成上凸式结构，在该结构顶部设置有带阀门注水口，顶部设有排气口，并与主被动排气管相连，所述带阀门注水口与排气口均与排水管连通。
[0021]优选的，所述排水管位于漂浮式取水箱内部的一端固定安装有单向逆止阀，所述漂浮式取水箱的底部开设有安装口，且安装口处固定安装有拦污栅，所述漂浮式取水箱的内部固定安装有浮力可调节浮台，所述浮力可调节浮台的一侧开设有浮台注/排水口。
[0022]优选的，所述主被动排气管采用柔性塑料管固定在下游排水管上，主被动排气管与出水口末端连接处采用锐角设计。
[0023]优选的，所述驱动机构包括提升卷扬机、提升定滑轮、两条拉索、下降卷扬机、金属铰架、下降定滑轮和两个吊环，所述提升卷扬机、下降卷扬机和金属铰架均安装坝体上，所述提升定滑轮的轮架和下降定滑轮的轮架均与坝体固定连接，所述出水口管通过固定卡扣与过金属铰架的一侧连接，两个所述吊环分别固定安装在出水口管的两侧，一条所述拉索的一端与吊环固定连接，且拉索的另一端绕过提升定滑轮并与提升卷扬机的缠绕辊缠绕，另一条所述拉索的一端与吊环固定连接，且拉索的另一端绕过下降定滑轮并与下降卷扬机的缠绕辊缠绕，所述提升卷扬机和下降卷扬机均与控制器通讯连接，可通过调节下游出水口的高度，实现排水速度控制及关停启动功能。
[0024]优选的，所述柔性拼装式消力池采用超耐候性聚丙烯土工膜袋装填卵石进行拼装，按照
‑
层拼装，并在上、下层袋体中间布设防渗膜。
[0025]优选的，所述坝顶过水涵道连接下游排水管槽，所述下游排水管槽设置下游消力台阶。
[0026]优选的，所述排水管采用直径20cm的pvc硬管，根据实际排水效率需求，采用3
‑
4根
排水管平行布设，且排水管共用一个漂浮式取水箱和上凸式注水集气装置。
[0027]优选的，所述坝体的顶部铺设有坝顶排水管。
[0028]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0029]可实现淤地坝智能控制虹吸排水，由于上游取水采用漂浮式取水结构，可随上游库水位变化自由调整，避免了常规集水井需要随着库区淤积而不断升高的弊端，同时排水时抽取上游表层的清水，进一步减少泥沙流失；采用智慧预警供能系统可实现远程智能控制对下游出水口高度调节来控制排水速度以及排水的关停和启动；增加了主被动排气管，保证了装置启动过程中注水顺利，同时可实现运行过程中将管道中残存的空气有效的排出，保障虹吸排水作业的顺利进行；本专利技术安装后仅需一次注水即可实现连续、间断性虹吸排水作业，避免了常规虹吸管的缺陷，整个排水过程中无需额外能源，避免了常规抽水需要动力供应的问题；采用拼装式柔性消力池装置，降本增效同时可实现多次拼装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统，其特征在于，包括漂浮式取水箱(1)、排水管(2)、连接法兰(5)、上凸式注水集气装置(8)、下游侧排水管(12)、坝体(13)、柔性波纹管(27)、柔性消力池系统(28)和排水管浮子(29)；所述排水管(2)通过连接法兰(5)与漂浮式取水箱(1)连通，所述排水管(2)通过排水管浮子(29)漂浮于库区水面上，所述坝体(13)上开设有上游排水管槽(14)、下游排水管槽(17)和坝顶过水涵道(15)，所述凸式注水集气装置(8)安装在坝体(13)上，所述排水管(2)和下游侧排水管(12)分别铺设在上游排水管槽(14)和坝顶过水涵道(15)内，并穿过坝顶过水涵道(15)与上凸式注水集气装置(8)相连，且上凸式注水集气装置(8)连通下游侧排水管(12)，所述下游侧排水管(12)通过柔性波纹管(27)与出水口管(30)连通；所述坝体(13)上设有驱动机构，且驱动机构与柔性波纹管(27)和出水口管(30)连接；所述坝体(13)上设有智慧预警供能系统，且智慧预警供能系统与驱动机构连接；所述柔性消力池系统(28)设于坝体(13)的下游侧。2.根据权利要求1所述的一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统，其特征在于，所述智慧预警供能系统包括太阳能光伏组件(35)、视频监测系统(33)、雨量水位监测仪器(34)、通讯模块(32)、控制器(36)，所述控制器(36)分别通过通讯模块(32)与太阳能光伏组件(35)、视频监测系统(33)、雨量水位监测仪器(34)和驱动机构控制连接，所述太阳能光伏组件(35)与驱动机构电性连接。3.根据权利要求1所述的一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统，其特征在于，所述上凸式注水集气装置(8)通过排气口(10)连通有主被动排气管(11)，所述主被动排气管(11)通过主动排气口(25)与出水口管(30)连通；所述上凸式注水集气装置(8)布设在坝顶靠下游侧，该装置上游侧进口低，下游侧出水位置高，形成上凸式结构，在该结构顶部设置有带阀门注水口(9)，顶部设有排气口(10)，并与主被动排气管(11)相连，所述带阀门注水口(9)与排气口均与排水管(2)连通。4.根据权利要求1所述的一种淤地坝智能控制虹吸排水和柔性消力池系统，其特征在于，所述排水管(2)位于漂浮式取水箱(1)内部的一端固定安装有单向逆止阀(3)，所述漂浮式取水箱(1)的底部开设有安装口，且安装口处固定安装有拦污栅(4)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：武颖利，李威，田保宏，郭万里，皇甫英杰，吴冠宇，梁小卫，姜纯伟，龚丽飞，陈海波，孙冰晗，王鹏，刘晓宁，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：