通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置及方法与流程

1.本发明涉及水利水务领域，更具体地说它是一种通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置。本发明还涉及这种通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置的使用方法。


背景技术：

2.输水干渠，特别是人工输水干渠，采用自流方式输水，具有人工渠道宽(80m-120m)、距离长(超过1200km)、全程明渠单线设置的特点,干渠由于为单线设置，因此无法在不停水情况下检查检修渠道,特别是对干渠渠道内发生的局部破损，在正常输水时无法有效检修，干渠往往长时间处于“带病运行”状态，且长时间情况下，小故障往往应没有得到及时检修而扩大范围、发展为永久性的损伤，严重时甚至影响干渠输水。
3.虽然针对干渠不停水检修难题，后来开发出水下修补技术，但因为干渠或输水设施故障的多样性和设施的复杂性，水下修补效果非常有限，而且处理用料不当容易导致水质二次污染。
4.因此，研发一种通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置已成为当务之急。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置。
6.本发明的第二目的是为了提供这种通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置的使用方法。
7.为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置，其特征在于：包括输水干渠，所述输水干渠需检修渠段的上游设置有上游挡水设施,下游设置有下游挡水设施，所述上游挡水设施的上游侧设置有高压射流水泵组，所述高压射流水泵组通过浅层水流线型射流喷嘴与过流膜结构的一端连接，所述过流膜结构的另一端伸入下游挡水设施的下游侧。
8.在上述技术方案中，所述过流膜结构跨过输水干渠需检修渠段，过流膜结构下方有支撑结构。
9.在上述技术方案中，所述输水干渠的岸边设置有移动电源控制箱,所述移动电源控制箱通过供电控制电缆与高压射流水泵组连接。
10.在上述技术方案中，所述过流膜结构呈拱形。
11.为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.步骤1：确定输水干渠需检修渠段的范围，在需检修渠段的上游设置上游挡水设施，布置高压射流水泵组、浅层水流线型射流喷嘴、过流膜结构、支撑结构；过流膜结构跨过
需检修渠段上方、呈拱形布置；
13.步骤2：当高压射流水泵组启动，在过流膜结构表面形成稳定的浅层高速过流后，布置下游挡水设施，沥空排空上游挡水设施和下游挡水设施之间的水，从而使得需检修渠段具备无水检修施工条件。
14.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
15.1)本发明采用高压射流水泵组将渠道中的水通过浅层水流线型射流喷嘴沿呈拱顶形状的过流膜结构拱顶喷射，形成稳定、快速流动的浅层水流，同时输水干渠需检修渠段范围两侧设有挡水设施(如阻水橡胶坝或其他形式的临时挡水设施)，过流膜结构沿干渠流向跨越临时挡水设施，从而可将渠道中上游侧挡水设施的水以高速、均匀喷射流的方式沿膜结构输送到挡水设施的另一侧，从而实现单线干渠的旁路输水，使该段渠道在两侧挡水设施之间的范围内具备不停水检修的条件。
16.2)本发明解决了大断面渠道不停水检修的难题，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
17.图1为发明的结构示意图。
18.其中，1-输水干渠，21-上游挡水设施，22-下游挡水设施，3-高压射流水泵组，31-浅层水流线型射流喷嘴，4-过流膜结构，41-支撑结构，5
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移动电源控制箱，51-供电控制电缆。
具体实施方式
19.下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
20.参阅附图可知：通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置，其特征在于：包括输水干渠1，所述输水干渠1需检修渠段的上游设置有上游挡水设施21,下游设置有下游挡水设施22，所述上游挡水设施21的上游侧设置有高压射流水泵组3，所述高压射流水泵组3通过浅层水流线型射流喷嘴31与过流膜结构4的一端连接，所述过流膜结构4的另一端伸入下游挡水设施22的下游侧。
21.所述过流膜结构4跨过输水干渠1需检修渠段，过流膜结构4下方有支撑结构41。
22.所述输水干渠1的岸边设置有移动电源控制箱5,所述移动电源控制箱 5通过供电控制电缆51与高压射流水泵组3连接。
23.所述过流膜结构4呈拱形。
24.通过膜结构表面浅层过流的干渠不停水检修装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
25.步骤1：确定输水干渠1需检修渠段的范围，在需检修渠段的上游设置上游挡水设施21，布置高压射流水泵组3、浅层水流线型射流喷嘴31、过流膜结构4、支撑结构41；过流膜结构4跨过需检修渠段上方、呈拱形布置；
26.步骤2：当高压射流水泵组3启动，在过流膜结构4表面形成稳定的浅层高速过流后，布置下游挡水设施22，沥空排空上游挡水设施21和下游挡水设施22之间的水，从而使得
需检修渠段具备无水检修施工条件。
27.实施例
28.本发明的系统主要分解及设备功能介绍如下：
29.输水干渠1(开敞式明渠、暗渠)或倒虹吸、渡槽，以开敞式输水明渠为例，渠道为人工混凝土衬砌流道，上方无遮盖；衬砌渠道两侧设有运行巡视及运输检修设备用的马道(混凝土或沥青路面)，马道两侧还设有缓冲保护林带，用以封闭式管理和保障水质安全。
30.挡水设施，成对布置在输水干渠1需要检修的渠段两侧，可为橡胶坝、钢板组合挡水墙或简易围堰等各种型式。
31.高压射流水泵组3，采用可移动成组潜水泵的方式置于输水干渠1水中，并采用沿输水干渠1长度方向一定间距分布，高压射流水泵组3的个数、功率、间距根据过流量设置和调整，可避免输水干渠1在挡水设施一侧快速抽水时水面下降过快。
32.浅层水流线型射流喷嘴31，与高压射流水泵组3联接，用于将上游渠道中的流水以线性并列的喷嘴向过流膜结构4表面喷射，在过流膜结构4 表面形成10cm-20cm高度的浅层高速水流。
33.过流膜结构4(可移动式),为浅层水流线型射流喷嘴31的衔接流道，用于在拱形膜结构表面形成10cm-20cm高度的浅层高速水流，过流膜结构4 可为钢架支撑的气膜结构，表面为柔性、环保材料，且过水表面光滑、糙率小。
34.支撑结构41,用于固定支撑过流膜结构4布置于渠道上方或两侧。
35.移动电源控制箱5，现地岸上布置，用于高压射流水泵组3的电源接入和控制。
36.供电控制电缆51用于连接高压射流水泵组3的动力电缆接入和控制电缆连接。
37.由于采用如气膜拱形流道方式，旁路过流区间不宜过大，对于某中线工程的大型干渠而言，过流的区间一般为10m-50m(其他输水明渠、倒虹吸、渡槽同理类推)，本发明的使用方法步骤如下：
38.首先，确定需检修渠段的范围，如某长度为30m左右的渠段，在该渠段的上游侧设置上游挡水设施21，布置高压射流水泵组3、浅层水流线型射流喷嘴31、过流膜结构4、支撑结构41；过流膜结构4采用渠道上方拱顶方式，即干渠水流经高压射流水泵组3、浅层水流线型射流喷嘴31、过流膜结构4，从渠道断面正上方越过检修区域；过流膜结构4表面流道光滑，通过线性排列的浅层水流线型射流喷嘴31喷射速度和角度的调节形成过流膜结构4表面厚度为10cm-20cm的高速水流，水流平均流速可在5m/s-15m/s 范围内调节；流速的浅层水流厚度的调节根据干渠输水流量和流速调节；当高压射流水泵组3启动，在过流膜结构4表面形成稳定的浅层高速过流后，可沥空排空两个挡水设施之间的水，从而在两个挡水设施之间的30m 渠段具备无水检修施工条件。
39.以某中线干渠渠首断面流量350m3/s、流速1m/s计，采用本发明需配置50m3/s的高速潜水离心泵7台，射流喷嘴一字排列，喷射角度在水平、垂直方向均互有交叉干涉，总体相切于过流膜结构4弧面，喷射水流流速可调，形成的过流膜结构4表面的线层水流速在5m/s-15m/s范围内；过流膜结构4拱形流道的支撑结构可采用后置式钢结构，可根据渠道型式快速组装、拆卸。
40.其它未说明的部分均属于现有技术。