[發明專利]一種基于柔性隔水原理的多功能分層取水裝置及方法

有效

• 申請號: 201410042523.2
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN103774716A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 戴會超;高興杰;毛勁喬;張鴻清;馮丹;王雷
• 申請（專利權）人: 河海大學;中國長江三峽集團公司
• 主分類號: E03B3/04
• 分類號: E03B3/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

1.一種基于柔性隔水原理的多功能分層取水裝置，其特征在于：整體架構沿垂向依次包括操作檢修層（29）、蓄水層（30）和引水層（31），其中：?

所述操作檢修層（29）用于各種設備的操作和檢修，安置于水面高程以上；所述操作檢修層（29）中包括設置于頂板上的一號電動葫蘆（1）、二號電動葫蘆（2）和三號電動葫蘆（3），一號電動葫蘆（1）、二號電動葫蘆（2）和三號電動葫蘆（3）的位置分別與設置在底板上的蓄水層檢修進口（4）、檢修閘門槽（5）、工作閘門槽（6）中心線相對；所述檢修閘門槽（5）和工作閘門槽（6）均貫穿蓄水層（30）和引水層（31）；一號電動葫蘆（1）通過蓄水層檢修進口（4）控制起吊蓄水層（30）內的水泵（7），二號電動葫蘆（2）通過檢修閘門槽（5）控制起吊檢修閘門（25）以及檢修時的各種設備；三號電動葫蘆（3）通過工作閘門槽（6）控制起吊工作閘門（26）；

所述蓄水層（30）中，在所述檢修閘門槽（5）前設置隔水墻（12），所述隔水墻（12）與蓄水層的邊墻（35）圍成封閉的蓄水箱（34），用于儲水維持引水層（31）中的橡膠袋（15）的水壓；多根橡膠袋供排水管道（9）位于蓄水層一端的蓄水箱（34）內，通過供排水總管道（40）分別與橡膠袋總供水管道（10）、橡膠袋總排水管道（8）相連；所述橡膠袋總排水管道（8）、蓄水池供水管（14）通過T型管（32）與水泵進水管（33）相連；所述水泵進水管（33）與水泵（7）相連；蓄水池排水管（11）布置在蓄水層底板上且貫穿邊墻（35）；所述蓄水池供水管（14）、水泵進水管（33）、橡膠袋總排水管道（8）、橡膠袋供排水管道（9）、橡膠袋總供水管道（10）、蓄水池排水管（11）中分別設置一號電動球閥（Z1）、二號電動球閥（Z2）、三號電動球閥（Z3）、四號電動球閥（Z4）、五號電動球閥（Z5）和六號電動球閥（Z6）；在所述檢修閘門槽（5）和工作閘門槽（6）之間還設置有抽氣裝置（41）、鼓風機曝氣裝置（42）；

所述引水層（31）的中部為封閉的引水通倉（21）；所述引水層（31）一側的側墻上垂向布置有若干個引水口（36），若干個引水口（36）分別通過引水流道（20）與所述引水通倉（21）相連；引水流道底板（39）上設置有橡膠袋（15），采用膠囊充水雙錨固裝置（16）固定；蓄水層（30）中的多根橡膠袋供排水管道（9）向下設置在邊墻（35）內部，沿所述邊墻（35）垂直向下分別達到各個引水流道底板（39），再沿水平底板內部平行布置且通過兩個水帽（17）與橡膠袋（15）相連；所述引水層（31）的最底層設置有泄水底孔（23）；所述泄水底孔（23）中設置安全門（24），通過所述安全門（24）與所述引水通倉（21）相連，當取水裝置內外壓力過大時，打開安全門（23）以平衡取水裝置內外的水壓；所述引水通倉（21）與另一側底部的輸水道（27）相連；所述輸水道（27）進水口處設置檢修閘門（25），在所述檢修閘門（25）后部設置工作閘門（26），且在所述工作閘門（26）后側設置用于防止負壓破壞的通氣孔（22），所述通氣孔（22）垂直通達蓄水層（30）；所述抽氣裝置（41）的抽氣管道（45）設置在所述引水通倉（21）的頂部；所述鼓風機曝氣裝置（42）與曝氣管道（43）相連；所述曝氣管道（43）設置在所述引水通倉（21）靠近輸水道一側的邊墻內；所述曝氣管道（43）垂向每隔一定距離水平延伸一段支管與引水通倉（21）相連，在支管出口處設置有曝氣器（44）；所述引水通倉（21）的底板中心線上設置有含氣率探頭（46），沿水流方向直線布置，用于實時探測水體中的含氣率。

2.根據權利要求1所述的基于柔性隔水原理的多功能分層取水裝置，其特征在于：所述引水流道（20）的上蓋板（38）下側中后端設置用于支撐保護橡膠袋的梯形擋墻（18），且所述梯形擋墻（18）前緣及下緣為光滑曲面，用于防止橡膠袋（15）磨損。

3.根據權利要求1所述的基于柔性隔水原理的多功能分層取水裝置，其特征在于：所述引水口（36）和所述泄水底孔（23）的孔口（37）處均設置攔污柵（13）。

4.根據權利要求1所述的基于柔性隔水原理的多功能分層取水裝置，其特征在于：所述引水流道底板（39）在橡膠袋（15）的后側設有斜坡（19）。

5.根據權利要求1所述的基于柔性隔水原理的多功能分層取水裝置，其特征在于：所述引水流道（20）的兩側邊墻均設置有內陷的橡膠袋槽（28）。

6.一種利用權利要求1-5所述取水裝置進行多功能分層取水的方法，其特征在于包括如下工作過程：

(1)蓄水箱充水工作狀態：三號電動球閥（Z3）、四號電動球閥（Z4）、五號電動球閥（Z5）和六號電動球閥（Z6）為關閉狀態，而一號電動球閥（Z1）、二號電動球閥（Z2）為開啟狀態，開啟水泵（7）將水庫水體經蓄水池供水管（14）、T型管（32）、水泵進水管（33）引入蓄水箱（34）；當蓄水箱充滿后，關閉水泵（7）和一號電動球閥（Z1）；

(2)蓄水箱放水工作狀態：蓄水池排水管（11）的六號電動球閥（Z6）為開啟狀態、一號電動球閥（Z1）、二號電動球閥（Z2）、三號電動球閥（Z3）、四號電動球閥（Z4）、五號電動球閥（Z5）為關閉狀態，關閉水泵（7），蓄水箱（34）的水經蓄水池排水管（11）排入水庫中；

(3)引水流道柔性隔水工作狀態：當蓄水箱（34）蓄滿水時，一號電動球閥（Z1）、二號電動球閥（Z2）、三號電動球閥（Z3）和六號電動球閥（Z6）均處于關閉狀態，打開各個橡膠袋（15）對應的四號電動球閥（Z4）和橡膠袋總供水管道（10）的五號電動球閥（Z5），蓄水箱中的水經橡膠袋總供水管道（10）、供排水總管道（40）和橡膠袋供排水管道（9）進入相應的橡膠袋（15）中，待橡膠袋（15）充滿水并保持一定的水壓后，引水流道（20）會被膨脹橡膠袋（15）阻斷，從而阻止水庫中該水層水體進入取水裝置；該工作狀態中不同高度的橡膠袋（15）可單獨工作；

(4)引水流道柔性放水工作狀態：在橡膠袋放水之前，必先確保蓄水箱（34）有足夠的容量，如果容量不足，則需要排放蓄水池中的水；蓄水池供水管（14）的一號電動球閥（Z1）、橡膠袋總供水管道（10）的五號電動球閥（Z5）和蓄水池排水管（11）的六號電動球閥（Z6）處于關閉狀態；打開橡膠袋總排水管道（8）的三號電動球閥（Z3）、水泵進水管（33）的二號電動球閥（Z2）以及需要放空的橡膠袋（15）對應的四號電動球閥（Z4），打開水泵（7）將橡膠袋中的水經橡膠袋供排水管道（9）、供排水總管道（40）、膠袋總排水管道（8）、T型管（32）和水泵進水管（33）引入蓄水箱（34）中；橡膠袋放空后，相應的引水流道打開，水庫中的水經對應引水流道（20）流入引水通倉（21），通過輸水道（27）流入下游河道或者電站機組，其余的橡膠袋（15）保持充水狀態，即其所對應的引水流道保持柔性關閉狀態；

(5)水體含氣率調控工作狀態：當水源的水體含氣率較高時，即含氣率探頭（46）監測數據超標時，則充滿所有的橡膠袋（15）關閉引水流道（20），通過輸水道（27）使引水通倉（21）的水位下降到一定高度后關閉工作閘門（26）,此時封堵引水通倉（21）頂部的檢修閘門槽（5）并啟動抽氣裝置（41），使水體上方保持負壓以加速水體溶解氣體上浮釋放，當底板的含氣率探頭（46）檢測到含氣率符合要求時，先打開取水高層的橡膠袋（15），后打開工作閘門（26）實施水體下泄；相反，若水源的水體含氣率較低時，則打開鼓風機曝氣裝置（42），氣體通過曝氣管道（43）、曝氣器（44）進入引水通倉（21）的水體中，可通過調整曝氣量的大小使含氣率在規定時間內符合要求，同時曝氣時取水高層對應的橡膠袋（15）和工作閘門（26）可根據曝氣效果的好壞處于開啟或關閉狀態。