[發(fā)明專利]分布式太陽能風(fēng)能高原鐵路路基邊坡保護(hù)裝置、系統(tǒng)及工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110497429.6
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113186953B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林森;賁禮進(jìn);曹瑩;張新亮;陳海元;許廣威;金嘉豪;谷陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20;E01C3/06;E03B3/28;F24S20/00
• 代理公司: 南通物格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32395
• 代理人: 胡燕

本發(fā)明涉及一種分布式太陽能風(fēng)能高原鐵路路基邊坡保護(hù)裝置、系統(tǒng)及工作方法，包括：鐵路路基、碎石、金屬球和多年凍土層，鐵路路基位于多年凍土層上，碎石覆蓋在鐵路路基兩側(cè)邊坡外側(cè)，金屬球覆蓋在碎石外側(cè)；眾多金屬球通過球體外層表面的子母連接扣相連相依，金屬球體外層為微格金屬，內(nèi)層設(shè)置水分通道和蓄熱空間，利用金屬球體外層表面的粗糙性，蜂窩結(jié)狀結(jié)構(gòu)的毛細(xì)效應(yīng)和蓄熱空間的儲能作用，針對高原鐵路路基邊坡周圍出現(xiàn)的水分，進(jìn)行集水、汲水、蓄水和除水。同時，提供此種保護(hù)裝置、系統(tǒng)的工作方法。本發(fā)明可廣泛分布應(yīng)用于高原凍土環(huán)境下的鐵路路基邊坡保護(hù)，通過清潔能源的利用、智能材料的采用和合理結(jié)構(gòu)的選用，削弱了水分滲透對路基邊坡及其下方多年凍土層的侵蝕，從而提升了高原鐵路路基邊坡的保護(hù)效果，增強(qiáng)了高原鐵路路基周邊凍土的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能光熱利用和風(fēng)能利用領(lǐng)域，具體涉及一種分布式太陽能風(fēng)能高原鐵路路基邊坡保護(hù)裝置、系統(tǒng)及工作方法。

背景技術(shù)

青藏高原雄踞世界第三極，其地理位置及其重要：從戰(zhàn)略的角度來看，青藏高原背靠我國腹地，俯瞰南亞大陸，攻守兼?zhèn)洌M(jìn)退自如；從生態(tài)的角度來看，青藏高原阻擋了來自太平洋和印度洋的干熱季風(fēng)侵襲，為我國西南省份及長江中下游地區(qū)的豐沛降水創(chuàng)造了有利條件，避免了國土的荒漠化。

隨著我國國力日益強(qiáng)盛，西藏與其周邊地區(qū)的聯(lián)系與交流，正變得越來越緊密，越來越頻繁，因此如何更好的解決西藏地區(qū)的交通問題迫在眉睫。迄今而言，規(guī)劃進(jìn)藏的鐵路線路為五條：分別是建成的青藏線、在建的川藏線和勘察中的滇藏線、甘藏線和新藏線。然而，不論從青海、四川，還是云南、甘肅和新疆入藏，都不可避免的會遇到青藏高原豐富的水資源，或以河流、湖泊、熱融湖塘、地表降水等形式的液態(tài)水出現(xiàn)，或以冰川、凍土等形式的固態(tài)水出現(xiàn)，隨著全球暖濕化的進(jìn)一步加劇，液態(tài)水甚至氣態(tài)水在青藏高原的分布正變得越來越廣泛，其分布影響的范圍當(dāng)然也包括處于青藏高原中的鐵路路基。

目前，針對高原鐵路路基周邊凍土的保護(hù)措施，以路基邊坡角度為切入點(diǎn)，主要為：削弱熱量滲透對凍土產(chǎn)生的不利影響。就鐵路路基而言，主要是利用片石通風(fēng)路基結(jié)合碎石通風(fēng)護(hù)坡的熱二極管效應(yīng)來抬升鐵路路基下方凍土層的上限，從而起到穩(wěn)定凍土層的效果。但是，隨著青藏高原固態(tài)水的不斷消融，液態(tài)水甚至氣態(tài)水的不斷增加，水分滲透對凍土的不利影響正日益彰顯。因此，在鐵路路基周圍，分別通過利用金屬球上的子母連接扣結(jié)合微格金屬蜂窩狀結(jié)構(gòu)所形成的凹凸不平粗糙表面，對氣態(tài)水進(jìn)行捕捉和液化；通過利用眾多相連相依、彼此接觸的金屬球內(nèi)部空間，對液化水進(jìn)行分散吸收、存儲，對空間降水進(jìn)行自上而下的層層截流、存儲，對地表積水進(jìn)行自下而上的層層汲取、存儲；同時，利用蓄熱材料吸收太陽輻射熱量，聯(lián)合風(fēng)能，共同為促使金屬球體內(nèi)蓄存水分的蒸發(fā)消散提供能量，從而將現(xiàn)有高原凍土環(huán)境下，單一針對鐵路路基邊坡及其下方多年凍土層的熱量滲透的削弱，同時疊加上了針對水分滲透的削弱，雙管齊下，從而進(jìn)一步提升了高原鐵路路基邊坡的保護(hù)效果，增強(qiáng)了高原鐵路路基周邊凍土的穩(wěn)定性。

此外，鐵路路基兩側(cè)邊坡表面，如果僅有護(hù)坡碎石，碎石剛性高，其更易受到列車荷載和風(fēng)化侵蝕的影響，移位、剝落，降低護(hù)坡效果。通過將眾多金屬球覆蓋碎石外側(cè)，由于金屬球之間的形狀記憶合金子母連接扣所具備的超彈性以及金屬球外層微格金屬的蜂窩狀結(jié)構(gòu)能夠較之碎石吸收更多的列車荷載等外部能量，使得碎石結(jié)合金屬球的邊坡保護(hù)效果剛性與柔韌兼而有之，保護(hù)性得到了增強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種分布式太陽能風(fēng)能高原鐵路路基邊坡保護(hù)裝置、系統(tǒng)，將眾多金屬球通過球體外層表面的子母連接扣相連相依，彼此接觸，利用球體外層微格金屬的蜂窩狀結(jié)構(gòu)、球體內(nèi)層水分通道和蓄熱材料蓄存熱能，進(jìn)行耦合，通過太陽能和風(fēng)能為促進(jìn)水分蒸發(fā)消散提供能量，綜合利用金屬球體外層表面的粗糙性，蜂窩結(jié)狀結(jié)構(gòu)的毛細(xì)效應(yīng)和蓄熱空間的儲能作用，共同針對高原鐵路路基邊坡周圍出現(xiàn)的水分，進(jìn)行集水、汲水、蓄水和除水，削弱了水分滲透對路基邊坡及其下方多年凍土層的侵蝕，從而提升了高原鐵路路基邊坡的保護(hù)效果，增強(qiáng)了高原鐵路路基周邊凍土的穩(wěn)定性。