一种水库防结冰船及防结冰方法与流程

1.本发明属于水力发电技术领域，具体涉及一种水库防结冰船及防结冰方法。


背景技术：

2.在电力工程建设中，水力发电是一种常用的发电工程手段。水力发电领域常常采用面板堆石坝形成水库，以抬高水位或形成库容，来保证供水轮发电机组发电。
3.而在寒冷和严寒地区，面板堆石坝表面止水系统的安全性问题，已经成为水力发电界的主要问题之一。要想解决上述问题，必须解决混凝土面板接缝止水受到库水结冰导致止水破坏的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种水库防结冰船及防结冰方法，目的在于从技术上解决面板堆石坝考虑的混凝土面板表面止水体因冰冻导致的破坏问题，增强坝体防渗结构的可靠性、耐久性和安全性。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种水库防结冰船，包括船主体、动力机构、至少一部潜水泵和泵支架；所述动力机构固定在船主体上；所述潜水泵通过泵支架固定在船主体的侧下部；潜水泵与动力机构电连接。
7.所述的潜水泵位于水下深度为2～5m处；所述潜水泵的出水口连接有接出水管。
8.所述的潜水泵的扬程不小于其水下位置深度再加1m，即3m～6m。
9.所述的出水管的长度为1.0～4.0m；出水管的上端位于水面下0.5～1.0m。
10.所述的动力机构包括蓄电池、外电网连接接头和光伏装置；所述的蓄电池和光伏装置均固定在船主体上，外电网连接接头设置在蓄电池上；蓄电池与光伏装置电连接。
11.所述的船主体采用的是新能源遥控无人船；所述的泵支架为钢桁架结构。
12.所述的潜水泵的出水口置于潜水泵的侧面且开口向上，潜水泵的进水口置于潜水泵的底部且开口向下。
13.一种水库防结冰船的防结冰方法，包括如下步骤，
14.步骤一：计算船主体与混凝土面板之间需要保持的距离；
15.步骤二：根据步骤一，水库防结冰船按照预定巡航航线在水库中航行；
16.步骤三：当进入防止结冰的水面或气温低于预设值时，开启潜水泵，潜水泵将深处水体沿出水管抽出；
17.步骤四：出水管内的水体在潜水泵的作用下，喷出出水管并冲向水面，形成水体交换和扰动，以防止表部水体结冰。
18.所述的步骤一中船主体与混凝土面板之间需要保持的距离的计算方法如下：
19.当混凝土面板坝上的混凝土面板坡比为m，潜水泵底部进水口最深处埋深为h，潜水泵底部进水口最深处以下距混凝土面板的铅直向距离为d，则船主体距混凝土面板的水
平距离l为：l＝(h d)
×
m。
20.所述的d不小于1m。
21.有益效果：
22.(1)本发明通过无人船与水泵的结合，扰动了水体，有效防止了表部水体的结冰。
23.(2)本发明通过潜水泵，将深层高温度的水体置换到了表部，并产生水体扰动，防止了表部水体的结冰，保护了面板堆石坝混凝土面板的止水，确保了坝体止水的完整性，保证了坝体的安全，增强了坝体防渗结构的可靠性、耐久性和安全性，具有良好的社会、经济和环境生态效益。
24.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例进行详细说明。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本发明侧面示意图；
27.图2是本发明正面示意图；
28.图3是本发明与混凝土面板位置关系示意图。
29.图中：图中：1
‑
船主体；2
‑
光伏装置；3
‑
潜水泵；4
‑
泵支架；5
‑
出水管；6
‑
混凝土面板；7
‑
混凝土面板坝。
30.其中：m为混凝土面板坡比；
31.h为潜水泵底部进水口最深处埋深；
32.d为潜水泵底部进水口最深处以下距混凝土面板的铅直向距离；
33.l为船主体与混凝土面板之间的水平距离。
34.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下通过本发明的较佳实施例进行详细说明。
具体实施方式
35.下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例一：
37.参照图1和图2所示的一种水库防结冰船，包括船主体1、动力机构、至少一部潜水泵3和泵支架4；所述动力机构固定在船主体1上；所述潜水泵3通过泵支架4固定在船主体1的侧下部；潜水泵3与动力机构电连接。
38.在具体应用时，水库防结冰船按照预定巡航航线在水库中前进，并与混凝土面板坝7上的混凝土面板6之间的距离l不小于5m，且潜水泵3距混凝土面板6的预设距离不小于
1m。当进入防止结冰的水面或气温低于0℃，存在水面结冰可能时，开启潜水泵3，潜水泵3将水库深处水体抽出并喷出，冲向水面，形成水体交换和扰动。同时，船主体1在行进中，也形成水体波动。在船主体1和潜水泵3的共同扰动作用下，有效防止了水库表部水体结冰。
39.在设定巡航线路时，需根据水库水位和面板的坡比，确定船体位置。确定船体位置的具体方法为：当面板坡比为m，潜水泵3底部进水管最深处埋深为h，潜水泵3底部的进水口最深处以下距混凝土面板的铅直向距离为d时，则船体距面板的水平距离l为：l＝(h d)
×
m。
40.当h＝2.0m、m＝1.5、d＝1时，l＝4.5m。
41.当h＝5.0m、m＝1.5、d＝1时，l＝9m。
42.在具体应用时，潜水泵3设置的数量、功率大小，可根据实际情况调整。本实施例中的潜水泵3采用的是现有技术中的常规潜水泵。
43.本发明防止了在混凝土面板6附近水体结冰，就防止了混凝土面板6接缝间的表部止水被冰冻破坏的问题，增强了混凝土面板6的防渗体系的可靠性，能明显增强坝体7的防渗结构的可靠性、耐久性和安全性，具有良好的社会、经济和环境生态效益。
44.实施例二：
45.参照图1和图2所示的一种水库防结冰船，在实施例一的基础上，所述的潜水泵3位于水下深度为2～5m处；所述潜水泵3的出水口连接有接出水管5。
46.进一步的，所述的潜水泵3的扬程不小于其水下位置深度再加1m，即3m～6m。
47.在实际使用时，潜水泵3扬程采用本技术方案，确保将水库深处高温度的水体置换到表部，以形成水体交换和扰动，保证水库表层防结冰的效果。
48.潜水泵3的出水口连接有接出水管5，保证了潜水泵3将水库深处水体抽出并喷出的效果，使得防结冰的效果更好。
49.潜水泵3位于水下深度为3m～6m处，确保能够将水库深处的高温度的水体抽出置换到水库表层，以防止水库表层结冰。
50.实施例三：
51.参照图1和图2所示的一种水库防结冰船，在实施例二的基础上，所述的出水管5的长度为1.0～4.0m；出水管5的上端位于水面下0.5～1.0m。
52.在实际使用时，潜水泵3将深处水体沿出水管5抽至出水管5的管口，水体在潜水泵3的作用下，喷出出水管5，并冲向水面，形成水体交换和扰动。
53.潜水泵3位于水下深度为2m时，水泵高度一般0.3m，出水管5的出水口位于水面下0.5m，则出水管长度为2
‑
0.3
‑
0.5＝1.2m。潜水泵3位于水下深度为5m时，水泵高度一般0.3m，出水管5的出水口位于水面下0.5m，则，出水管长度为5
‑
0.3
‑
0.5＝4.2m。出水管5的长度可采用1.2～4.2m，考虑出水管5的出水口适当增加埋深，出水管5的长度采用1.0～4.0m。总之，出水管5的长度设置是为了保证能将水库深层的高温水顺利喷出并冲向水面，形成水体交换和扰动。
54.实施例四：
55.参照图1所示的一种水库防结冰船，在实施例一的基础上，所述的动力机构包括蓄电池、外电网连接接头和光伏装置2；所述的蓄电池和光伏装置2均固定在船主体1上，外电网连接接头设置在蓄电池上；蓄电池与光伏装置2电连接。
56.在实际使用时，潜水泵3的电源采用船主体1上的蓄电池电源。光伏装置2为船体充电。当光伏装置2充电能力不足时，船主体1回船坞利用外电网进行充电。
57.实施例五：
58.参照图1和图2所示的一种水库防结冰船，在实施例一的基础上，所述的船主体1采用的是新能源遥控无人船；所述的泵支架4为钢桁架结构。
59.在实际使用时，船主体1采用新能源遥控无人船，可以充分利用太阳能作为动力源，既节约成本又环保，还能够采用其遥控功能，较方便的预定巡航轨迹。
60.在实际使用时，泵支架4采用钢桁架结构，不仅连接固定方便，而且成本较低。
61.实施例六：
62.参照图1和图2所示的一种水库防结冰船，在施例一的基础上：所述的潜水泵3的出水口置于潜水泵3的侧面且开口向上，潜水泵3的进水口置于潜水泵3的底部且开口向下。
63.在实际使用时，潜水泵3的进水口置于潜水泵3底部且开口向下的技术方案，方便对水库深层水的抽吸；潜水泵3的出水口置于潜水泵3侧面且开口向上的技术方案，方便从水库底部所抽水的向上喷出，达到将水库深层高温水置换的目的，保证了水体交换的效果。
64.实施例七：
65.如图3所示的一种水库防结冰船的防结冰方法，包括如下步骤，
66.步骤一：计算船主体1与混凝土面板6之间需要保持的距离；
67.步骤二：根据步骤一，水库防结冰船按照预定巡航航线在水库中航行；
68.步骤三：当进入防止结冰的水面或气温低于预设值时，开启潜水泵3，潜水泵3将深处水体沿出水管5抽出；
69.步骤四：出水管5内的水体在潜水泵3的作用下，喷出出水管5并冲向水面，形成水体交换和扰动，以防止表部水体结冰。
70.进一步的，所述的步骤一中船主体1与混凝土面板6之间需要保持的距离的计算方法如下：
71.当混凝土面板坝7上的混凝土面板6坡比为m，潜水泵3底部进水口最深处埋深为h，潜水泵3底部进水口最深处以下距混凝土面板6的铅直向距离为d，则船主体1距混凝土面板6的水平距离l为：l＝(h d)
×
m。
72.进一步的，所述的d不小于1m。
73.在实际使用时，本发明通过无人船与水泵的结合，扰动了水体，同时，本发明通过潜水泵，将深层高温度的水体置换到了水库表面，有效防止了水库表部水体的结冰。本发明保护了面板堆石坝表部止水，确保了坝体止水的完整性，保证了坝体的安全，增强了坝体防渗结构的可靠性、耐久性和安全性，具有良好的社会、经济和环境生态效益。
74.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
75.在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
76.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
77.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。