[發明專利]堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 202110792890.4
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113585181B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 程永光;嚴鵬;林云發;施俊徳;童政;江秋榮;蘇辰曄
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: E02B3/16
• 分類號: E02B3/16;E02B3/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

1.一種堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵裝置，其特征在于，包括：

中心膨脹球，包括：吸水后體積迅速膨脹以封堵管涌通道的膨脹體，包覆在所述中心膨脹球外表面上、防止水進入的防水彈性膜，開設在所述防水彈性膜上的吸水口，和覆蓋在所述吸水口處的水溶性覆膜；

外層蒺藜球，圍繞所述中心膨脹球設置，為可展性球體，包括：具有霍伯曼球結構的蒺藜球支架，和多個沿著所述外層蒺藜球的半徑方向從中心膨脹球外表面向外延伸、并能夠伸出所述蒺藜球支架從而刺入管涌壁進行定位的刺針構件；以及

球形可伸縮濾網，罩設在所述外層蒺藜球表面，能夠隨著所述外層蒺藜球發生擴張變形，用于透水擋砂，

其中，每個所述刺針構件都包括：圓形推板，刺針和節點圓環；所述刺針的內端通過所述圓形推板貼合所述中心膨脹球的表面設置，外端呈錐形尖刺狀、能夠穿過位于所述蒺藜球支架節點處的所述節點圓環而向外刺出；

所述蒺藜球支架自身體積擴大，帶動所述球形可伸縮濾網的體積擴大，所述蒺藜球支架能夠避免外層濾網被水壓壓扁。

2.根據權利要求1所述的堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵裝置，其特征在于：

其中，所有所述刺針構件圍繞所述中心膨脹球的球面均勻設置。

3.一種堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵系統，其特征在于，包括：

至少兩個封堵球，該封堵球為權利要求1至2中任意一項所述的堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵裝置；和

將所有的所述封堵球依次相連形成首尾相連的環鏈狀的連接鏈。

4.根據權利要求3所述的堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵系統，其特征在于：

其中，至少兩個所述封堵球膨脹前后的體積均不同。

5.根據權利要求3所述的堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵系統，其特征在于：

其中，所述封堵球為三個。

6.根據權利要求5所述的堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵系統，其特征在于：

其中，三個所述封堵球中，兩個體積相等，第三個體積最大，并且第三個膨脹后的體積至少是前兩個的4倍。

7.一種堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1.在管涌口漩渦附近拋投預制好的多個封堵球鏈進行多方向尋找，讓最接近所述管涌口漩渦的那些封堵球鏈借助漩渦吸力自動尋找到管涌口，通過此使得至少一個所述封堵球鏈進入所述管涌通道；所述封堵球鏈為權利要求3至6中任意一項所述的堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵系統；

步驟2.水溶解封堵吸水口的水溶性薄膜，在壓差和膨脹體的吸水作用下不斷進入中心膨脹球中與膨脹體發生反應，膨脹體吸水后在管涌通道內快速自動膨脹硬化成型從而封堵管道，同時帶動蒺藜球支架膨脹擴張，刺針構件的尖部刺入管涌壁進行支撐固定，球形可伸縮濾網進行擋砂過水，輔助封堵。

8.根據權利要求7所述的堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵方法，其特征在于：

其中，所述封堵球鏈通過以下方法進行預制：

在非汛期依據以往洪水水文資料，包括以往發生的洪水流量、流速、淹沒深度以及管涌口形成位置、大小，進行管涌封堵模擬實驗，確定能夠實現管涌口水力自尋快速封堵的所述封堵球鏈的參數：各個膨脹體的體積，外層蒺藜球與中心膨脹球的質量比。

9.根據權利要求7所述的堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵方法，其特征在于：

其中，通過模擬實驗確定的所述封堵球鏈的參數還包括：刺針構件的數量和長度，球形可伸縮濾網的質量，相鄰封堵球間連接鏈的長度和質量。