一种水利水电工程坡体加固装置

1.本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种水利水电工程坡体加固装置。


背景技术：

2.水利工程是为了控制、利用和保护地表及地下的水资源与环境而修建的各项工程建设的总称，是为消除水害和开发利用水资源而修建的工程，按其服务对象分为防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、航道和港口工程、供水和排水工程、环境水利工程、海涂围垦工程等。
3.其中水利工程的水道两侧的坡道需要进行加固，以防止水流冲击带来的坡道的水土流失，常见的加固坡道的方式之一是通过水泥、混凝土等加固方式，将坡体完全固化，防止坡体的损失，延长坡体的使用寿命，但是完全固化的方式会破坏水道的生态环境，不符合绿色发展的需求；常见的加固坡道的方式之二是通过金属制的护坡网加以固定钉等，将护坡网以及坡体土壤(石块)等固定在护坡网下，但是此种加固方式具有易受腐蚀，导致一段时间后加固不稳定，容易失效的问题。
4.现有技术的坡体加固装置难以在对环境不进行破坏的前提下，有效地延长坡体加固装置的使用寿命。
5.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种水利水电工程坡体加固装置，具备环境友好、使用寿命长等优点，解决了难以在对环境不进行破坏的前提下，有效地延长坡体加固装置的使用寿命的问题。
8.(二)技术方案
9.为解决上述难以在对环境不进行破坏的前提下，有效地延长坡体加固装置的使用寿命的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水利水电工程坡体加固装置，按照离水底的间距，从远到近依次分为边岸段、过渡段和深水段；所述边岸段、所述过渡段和所述深水段均包括若干固定笼，各个所述固定笼均与坡体之间固定；各个分段的所述固定笼大小相同，各个分段的所述固定笼的网孔依次缩小，各个分段的所述固定笼内部分别种植有水适应性不同的植物；在所述过渡段和所述深水段中，沿水流流向方向，相邻的若干个所述固定笼组成一个固定笼组；每两个所述固定笼组之间均设置有滑动双轨道，并且在全部所述固定笼组的两端也分别设置有所述滑动双轨道，其中，每个所述滑动双轨道均包括两个滑动轨道；各个所述固定笼组上方均架设有防护件，所述防护件均与对应的所述固定笼组两侧的所述滑动轨道滑动配合；所述防护件的一面设置有若干气囊，所述气囊在水中产生浮力，使得所述防护件在水的浮力作用下，并且在对应的所述滑动轨道的限制下移动；所述防护件能悬浮在水平面，所述防护件用于削减水流对水平面附近的所述固定笼以及所述固定笼
中种植的植物的冲击作用和腐蚀作用。
10.优选地，所述防护件包括透光板和支架；所述支架底端设置有若干滑轮，所述滑轮分别嵌入对应的所述滑动轨道内部，通过所述滑轮在对应的所述滑动轨道内部滑动，所述防护件能在所述滑动轨道的限制下，受水的浮力进行移动。
11.优选地，所述透光板间隔设置有若干太阳能电池板和若干透光孔；所述透光孔用于透过光线，通过所述透光孔向所述透光板遮挡的所述固定笼内种植的植物提供太阳光；所述防护件还设置有蓄电池、水泵和扬水管，所述蓄电池用于储存所述太阳能电池板转化的电能，所述蓄电池在其电量存储至设定值后，向所述水泵供电，所述水泵抽水通过所述扬水管向位于所述透光板上方的所述固定笼内种植的植物灌溉。
12.优选地，所述透光板远离所述坡体的一侧还设置有缓冲组件，所述缓冲组件包括防护垫和若干缓冲柱；在所述防护垫受到冲击时，通过若干所述缓冲柱将冲击力吸收，防止冲击力冲击所述透光板。
13.优选地，所述固定笼内部均填充有可降解凝胶，所述可降解凝胶被限制在所述固定笼内部，所述可降解凝胶的直径均大于所述固定笼的网孔直径；所述可降解凝胶之间的缝隙用于提供植物的根系成长空间，所述可降解凝胶用于将植物固定在所述固定笼内生长。
14.优选地，所述固定笼靠近所述坡体的一侧均设置有若干连接机构，所述连接机构均包括安装环和弹簧销；所述固定笼通过若干固定件与坡体之间固定，所述固定件贯穿所述安装环，所述固定件在安装到位后，被所述弹簧销锁定。
15.优选地，所述固定件包括锁定头、连接杆和锚定件；所述锁定头开设有销孔，所述销孔与所述弹簧销之间相匹配，所述弹簧销伸入所述销孔中，能将所述固定件与固定笼之间固定。
16.优选地，所述连接杆为中空结构，所述锚定件包括若干个顶出板、中心螺杆和顶出环；所述中心螺杆贯穿至所述锁定头中央，所述中心螺杆和所述顶出环之间螺纹配合，所述顶出环能在所述中心螺杆转动时，沿所述中心螺杆的轴向运动；所述顶出板顶端均与所述连接杆之间转动连接，在所述顶出环逐渐向所述连接杆方向移动时，所述顶出板受到所述顶出环的作用下，所述顶出板的底端逐渐张开。
17.优选地，所述边岸段、所述过渡段和所述深水段的划分，与水利水电工程的历年的平均水位h、历年的最高水位m和历年的最低水位l相关；所述过渡段的深度范围为(h 1)m—(m 1)m；所述深水段的深度范围为(l-1)m—(h 1)m；所述边岸段的深度范围为(m 1)m—边岸。
18.优选地，所述边岸段和所述过渡段之间、所述过渡段和所述深水段之间均设置有缓冲平台，所述缓冲平台用于将所述边岸段、所述过渡段和所述深水段进行隔断；所述缓冲平台还用于将所述边岸段、所述过渡段和所述深水段呈阶梯状排列。
19.(三)有益效果
20.与现有技术相比，本发明提供了一种水利水电工程坡体加固装置，具备以下有益效果：
21.1、该种水利水电工程坡体加固装置，在该防护件对应的滑动轨道的作用下，使得防护件能够受若干气囊产生的浮力悬浮在水面，并且在水位变化时，防护件能随沿滑动轨
道滑动始终悬浮在水面附近，并且由于不同的水利水电工程的水文环境不同，防护件所沉入水面下的距离也不相同，从而保障防护件能悬浮在水面，并且保证防护件具有部分能位于水平面上方，以执行防护件的功能。
22.2、该种水利水电工程坡体加固装置，通过防护件的阻挡防止水面和水下的紊乱径流对水面附近的冲击，以减缓水面附近的固定笼的受冲击腐蚀，进而减少水面附近的固定笼和其内种植的植物的损坏，提高该因水面和水下的紊乱径流作用下冲击、腐蚀程度最大的区域的使用寿命，减少需要进行维护的频率，提高该种坡体加固装置的整体使用寿命，并且由于防护件能够随水平面的变化而沿滑动轨道进行升降，提高对动态变化的水平面附近的最大冲击区的保护，进而保障该种坡体加固装置的使用寿命。
23.3、该种水利水电工程坡体加固装置，边岸段、过渡段和深水段的对应的固定笼的孔径不同，其中种植的植物也不相同，以充分保证植物的耐水性能够满足边岸段、过渡段和深水段的不同深度，提高其中种植的植物的存活率，进而通过植物正常生长的发达根系，提高该种坡体加固装置的加固效果。
24.4、该种水利水电工程坡体加固装置，通过太阳能电池板对太阳能进行收集，并且将收集的太阳能送入蓄电池内部进行储存，当蓄电池的存储电量到达总储存量的一定百分比时，通过蓄电池向水泵供电，水泵抽水通过扬水管向位于透光板上方的固定笼内种植的植物灌溉，以保障位于透光板上方的固定笼内种植的植物的所需水分，并且因为太阳能电池板受阳光的局限性，不同的天气条件下，边坡水分散失速率和太阳能的充电效率呈正相关，因此通过蓄电池的存量到达设定值后而进行灌溉，能够将植物的需水量和灌溉时机相匹配，保障位于透光板上方的固定笼内种植的植物的生存条件，提高位于透光板上方的固定笼内种植的植物的存活率；通过透光孔的作用，充分保证受透光板遮挡的固定笼内种植的植物的光照需求，保障位于透光板上方的固定笼内种植的植物的存活率，提高该种坡体加固装置的加固效果。
附图说明
25.图1为本发明的立体结构示意图；
26.图2为本发明的图1的a部分放大示意图；
27.图3为本发明的防护件的立体结构示意图之一；
28.图4为本发明的图3的b部分放大示意图；
29.图5为本发明的防护件的立体结构示意图之二；
30.图6为本发明的固定笼和固定件的装配结构示意图；
31.图7为本发明的图6的c部分放大示意图；
32.图8为本发明的固定件的剖面结构示意图；
33.图9为本发明的实际安装示意图。
34.图中：1、边岸段；2、过渡段；3、深水段；4、固定笼；41、连接机构；411、安装环；412、弹簧销；5、滑动双轨道；51、滑动轨道；6、防护件；61、透光板；611、太阳能电池板；612、透光孔；62、支架； 621、滑轮；63、蓄电池；64、水泵；65、扬水管；66、缓冲组件；661、防护垫；662、缓冲柱；67、气囊；7、固定件；71、锁定头；711、销孔； 72、连接杆；73、锚定件；731、顶出板；732、重型螺杆；733、顶出环。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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.正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本技术提出了一种水利水电工程坡体加固装置。
37.请参阅图1-2，一种水利水电工程坡体加固装置，按照离水底的间距，从远到近依次分为边岸段1、过渡段2和深水段3；边岸段1、过渡段2 和深水段3均包括若干固定笼4，各个固定笼4均与坡体之间固定；各个分段的固定笼4大小相同，各个分段的固定笼4的网孔依次缩小，各个分段的固定笼4内部分别种植有水适应性不同的植物；在过渡段2和深水段3中，沿水流流向方向，相邻的若干个固定笼4组成一个固定笼组；每两个固定笼组之间均设置有滑动双轨道5，并且在全部固定笼组的两端也分别设置有滑动双轨道5，其中，每个滑动双轨道5均包括两个滑动轨道51；各个固定笼组上方均架设有防护件6，防护件6均与对应的固定笼组两侧的滑动轨道51滑动配合；防护件6的一面设置有若干气囊67，气囊67在水中产生浮力，使得防护件6在水的浮力作用下，并且在对应的滑动轨道51的限制下移动；防护件6能悬浮在水平面，防护件6用于削减水流对水平面附近的固定笼4以及固定笼4中种植的植物的冲击作用和腐蚀作用。
38.该装置在对坡体进行加固前，需要对安装位置的水利水电工程的实际水位等进行调查，获得该水利水电工程的平均水位、历史最高水位和历史最低水位，根据该水利水电工程的水位信息，判断需要固坡的深度 (该深度指的是从水利工程的堤岸到各自位置的深度)，和固坡装置的边岸段1、过渡段2和深水段3所对应的深度范围，从而分别在边岸段1、过渡段2和深水段3安装适合数量的固定笼4(其中，固定笼4具有多种不同规格，不仅具有不同长宽高的区别，同时具备网孔孔径大小的区别)，将固定笼4进行分组安装，边岸段1、过渡段2和深水段3的对应的固定笼4的孔径不同，其中种植的植物也不相同，以充分保证植物的耐水性能够满足边岸段1、过渡段2和深水段3的不同深度，提高其中种植的植物的存活率，进而通过植物正常生长的发达根系，提高该种坡体加固装置的加固效果；
39.每两个固定笼组之间均设置有滑动轨道5，并且防护件6架设在固定笼组的上方，通过若干气囊67产生浮力。其中，气囊67在本实施例中被配置为能够进行充放气，以能够调节气囊67所能提供的浮力，以能够根据不同的水文环境，对气囊67充入不同量的气体，以通过气囊67 的大小的调节，将整个防护件6的中部控制在水面附近，使得防护件6 提供最佳使用效果。由于气囊67在水面上能进行一定程度的上升或下降，因此使得通过气囊67产生的浮力能够在气囊67允许的范围内调整。因此，在气囊67的调节范围内，在不同的水利水电工程的不同水文环境条件下，通过气囊67沉入水中的深度的不同，整个防护件6均能随沿滑动轨道51滑动始终悬浮在水面附近，并且在水位变化时，防护件6由于若干气囊67的作用，保障防护件6能始终悬浮在水面，并且通过若干气囊 67的设置位置，使得防护件6具有部分能位于水平面上方，以执行防护件6的功能，以通过防护件6的阻挡防止水面和水下的紊乱径流对水面附近的冲击，以减缓水面附近的固定笼4的受冲击腐蚀，进而减少水面附近的固定笼4和其内种植的植物的损坏，提高该因水面和水下的紊乱径流作用下冲击、腐蚀程度最
大的区域(最大冲击区)的使用寿命，减少需要进行维护的频率，提高该种坡体加固装置的整体使用寿命。并且由于防护件6能够随水平面的变化而沿滑动轨道51进行升降，提高对动态变化的水平面附近的最大冲击区的保护，进而保障该种坡体加固装置的使用寿命。
40.进一步地，请参阅图3-5，防护件6包括透光板61和支架62；支架 62底端设置有若干滑轮621，滑轮621分别嵌入对应的滑动轨道51内部，通过滑轮621在对应的滑动轨道51内部滑动，防护件6能在滑动轨道 51的限制下，受水的浮力进行移动。
41.透光板61间隔设置有若干太阳能电池板611和若干透光孔612；透光孔612用于透过光线，通过透光孔612向透光板61遮挡的固定笼4内种植的植物提供太阳光；防护件6还设置有蓄电池63、水泵64和扬水管65，蓄电池63用于储存太阳能电池板611转化的电能，蓄电池63在其电量存储至设定值后，向水泵64供电，水泵64抽水通过扬水管65向位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物灌溉，其中太阳能电池板 611嵌在所述透光板61的表面，太阳能电池板611设置有透明的防护板，太阳能电池板611与蓄电池63之间的连接线路均嵌在透光板61内部，蓄电池63与水泵64之间的连接线路也嵌在透光板61内部，并且上述电路的连接线路均设置有防水措施，并且在蓄电池63、水泵64安装之后，在蓄电池63和水泵64的固定盒均设置有密封结构(图5中因需展现蓄电池63结构，故盖板未示出)，在使用时水不会进入太阳能电池板611、蓄电池63与水泵64的连接线路内，不会发生漏电现象。
42.透光板61远离坡体的一侧还设置有缓冲组件66，缓冲组件66包括防护垫661和若干缓冲柱662；在防护垫661受到冲击时，通过若干缓冲柱662将冲击力吸收，防止冲击力冲击透光板61。
43.从而使得通过太阳能电池板611对太阳能进行收集，并且将收集的太阳能送入蓄电池63内部进行储存，当蓄电池63的存储电量到达总储存量的70％时，通过蓄电池63向水泵64供电，水泵64抽水通过扬水管 65向位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物灌溉，以保障位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物的所需水分，并且因为太阳能电池板611受阳光的局限性，不同的天气条件下，边坡水分散失速率和太阳能的充电效率呈正相关，因此通过蓄电池63的存量到达设定值后而进行灌溉，能够将植物的需水量和灌溉时机相匹配，保障位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物的生存条件，提高位于透光板61上方的固定笼 4内种植的植物的存活率；
44.并且通过透光孔612的作用，充分保证受透光板61遮挡的固定笼4 内种植的植物的光照需求，保障位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物的存活率，提高该种坡体加固装置的加固效果；
45.并且通过缓冲组件66的作用，当船只等大型物体靠近防护件6，并对防护件6产生冲击时，通过缓冲组件66的干缓冲柱662将冲击力吸收，防止冲击力冲击透光板61，提高防护件6的抗冲击能力，其中缓冲组件 66可以是弹簧和伸缩杆组成的利用弹簧的伸缩而进行缓冲的元件，也可以是通过海绵和局部开口的伸缩杆组成的位于水下的元件，在受冲击时，海绵内部的水从伸缩杆的局部开口排出，受水压的作用提供缓冲，并且在缓冲结束后，海绵重新吸水从而能迎接下一次冲击。
46.进一步地，固定笼4内部均填充有可降解凝胶，可降解凝胶被限制在固定笼4内部，可降解凝胶的直径均大于固定笼4的网孔直径；可降解凝胶之间的缝隙用于提供植物的根系成长空间，可降解凝胶用于将植物固定在固定笼4内生长，其中可降解凝胶的降解周期在
3-5年，以通过长时间的不断降解，不断提供土壤等的生成空间，并在植物根系逐渐成长后，以植物根系作主要的维系坡体固定性的元素，从而使得该种坡体加固装置能随时间的进行，加固效果更佳。
47.进一步地，请参考图6-8，固定笼4靠近坡体的一侧均设置有若干连接机构41，连接机构41均包括安装环411和弹簧销412；固定笼4通过若干固定件7与坡体之间固定，固定件7贯穿安装环411，固定件7在安装到位后，被弹簧销412锁定。
48.固定件7包括锁定头71、连接杆72和锚定件73；锁定头71开设有销孔711，销孔711与弹簧销412之间相匹配，弹簧销412伸入销孔711 中，能将固定件7与固定笼4之间固定。
49.连接杆72为中空结构，锚定件73包括若干个顶出板731、中心螺杆732和顶出环733；中心螺杆732贯穿至锁定头71中央，中心螺杆732 和顶出环733之间螺纹配合，顶出环733能在中心螺杆732转动时，沿中心螺杆732的轴向运动；顶出板731顶端均与连接杆72之间转动连接，在顶出环733逐渐向连接杆72方向移动时，顶出板731收到顶出环733 的作用下，顶出板731的底端逐渐张开。
50.从而在固定件7安装到位后，首先通过弹簧销412伸入销孔711内部，将固定件7与固定笼4之间通过连接机构41连接固定，然后通过旋转中心螺杆732，驱动顶出环733逐渐向连接杆72方向移动，使得顶出板731收到顶出环733的作用下，顶出板731的底端逐渐张开，从而扩展固定范围，有效提高该种坡体加固装置的坡体固定效果。
51.进一步地，请参考图9，边岸段1、过渡段2和深水段3的划分，与水利水电工程的历年的平均水位h、历年的最高水位m和历年的最低水位l相关；过渡段2的深度范围为(h 1)m—(m 1)m；深水段3的深度范围为(l-1)m—(h 1)m；边岸段1的深度范围为(m 1)m—边岸，从而通过水利水电工程的历年的平均水位h、历年的最高水位m 和历年的最低水位l计算得到边岸段1、过渡段2和深水段3的各自深度范围，从而根据历年的水利水电工程的实际情况对边岸段1、过渡段2 和深水段3进行匹配设计，进而保障防护件6的位置能悬浮在水平面附近，并且保障边岸段1、过渡段2和深水段3的植物与其各自位置的耐水性相匹配，保障植物的生存率。
52.边岸段1和过渡段2之间、过渡段2和深水段3之间均设置有缓冲平台，缓冲平台用于将边岸段1、过渡段2和深水段3进行隔断；缓冲平台还用于将边岸段1、过渡段2和深水段3呈阶梯状排列，从而通过缓冲平台提供对应的维护平面的同时，通过缓冲平台的扩展，逐步提高坡岸距离各个分段最低点的高度，减少坠落风险。
53.工作原理：该装置在对坡体进行加固前，需要对安装位置的水利水电工程的实际水位等进行调查，获得该水利水电工程的平均水位、历史最高水位和历史最低水位，根据该水利水电工程的水位信息，判断需要固坡的深度(该深度指的是从水利工程的堤岸到各自位置的深度)，和固坡装置的边岸段1、过渡段2和深水段3所对应的深度范围；
54.其中，边岸段1、过渡段2和深水段3的划分，与水利水电工程的历年的平均水位h、历年的最高水位m和历年的最低水位l相关；过渡段2的深度范围为(h 1)m—(m 1)m；深水段3的深度范围为(l-1) m—(h 1)m；边岸段1的深度范围为(m 1)m—边岸，从而通过水利水电工程的历年的平均水位h、历年的最高水位m和历年的最低水位l计算得到边岸段1、过渡段2和深水段3的各自深度范围，从而根据历年的水利水电工程的实际情况对边岸段1、过渡段2和深水段3进行匹配设计；
55.分别在边岸段1、过渡段2和深水段3安装适合数量的固定笼4(其中，固定笼4具有多种不同规格，不仅具有不同长宽高的区别，同时具备网孔孔径大小的区别)，将固定笼4进行分组安装，边岸段1、过渡段 2和深水段3的对应的固定笼4的孔径不同，其中种植的植物也不相同，以充分保证植物的耐水性能够满足边岸段1、过渡段2和深水段3的不同深度，提高其中种植的植物的存活率，进而通过植物正常生长的发达根系，提高该种坡体加固装置的加固效果；
56.每两个固定笼组之间均设置有滑动轨道5，并且防护件6架设在固定笼组的上方，通过若干气囊67产生浮力，由于气囊67在水面上能进行一定程度的上升或下降，因此使得通过气囊67产生的浮力能够在气囊 67允许的范围内调整，因此，在气囊67的调节范围内，在不同的水利水电工程的不同水文环境条件下，通过气囊67沉入水中的深度的不同，整个防护件6均能随沿滑动轨道51滑动始终悬浮在水面附近，并且在水位变化时，防护件6由于若干气囊67的作用，保障防护件6能始终悬浮在水面，并且通过若干气囊67的设置位置，使得防护件6具有部分能位于水平面上方，以执行防护件6的功能；以通过防护件6的阻挡防止水面和水下的紊乱径流对水面附近的冲击，以减缓水面附近的固定笼4的受冲击腐蚀，进而减少水面附近的固定笼4和其内种植的植物的损坏，提高该因水面和水下的紊乱径流作用下冲击、腐蚀程度最大的区域(最大冲击区)的使用寿命，减少需要进行维护的频率，提高该种坡体加固装置的整体使用寿命，并且由于防护件6能够随水平面的变化而沿滑动轨道51进行升降，提高对动态变化的水平面附近的最大冲击区的保护，进而保障该种坡体加固装置的使用寿命；
57.其中，通过太阳能电池板611对太阳能进行收集，并且将收集的太阳能送入蓄电池63内部进行储存，当蓄电池63的存储电量到达总储存量的70％时，通过蓄电池63向水泵64供电，水泵64抽水通过扬水管 65向位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物灌溉，以保障位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物的所需水分，并且因为太阳能电池板611受阳光的局限性，不同的天气条件下，边坡水分散失速率和太阳能的充电效率呈正相关，因此通过蓄电池63的存量到达设定值后而进行灌溉，能够将植物的需水量和灌溉时机相匹配，保障位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物的生存条件，提高位于透光板61上方的固定笼 4内种植的植物的存活率；通过透光孔612的作用，充分保证受透光板 61遮挡的固定笼4内种植的植物的光照需求，保障位于透光板61上方的固定笼4内种植的植物的存活率，提高该种坡体加固装置的加固效果。
58.其中，固定笼4的安装，固定笼4通过若干固定件7与坡体之间固定，在固定件7安装到位后，首先通过弹簧销412伸入销孔711内部，将固定件7与固定笼4之间通过连接机构41连接固定，然后通过旋转中心螺杆732，驱动顶出环733逐渐向连接杆72方向移动，使得顶出板731 收到顶出环733的作用下，顶出板731的底端逐渐张开，从而扩展固定范围，有效提高该种坡体加固装置的坡体固定效果。
59.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。