一種水平牽拉狀態(tài)下的水面浮體蒸發(fā)控制系統(tǒng)及安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水利工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水平牽拉狀態(tài)下的水面浮體蒸發(fā)控制系統(tǒng)及其安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口的增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類對(duì)水的需求量也隨之迅速增長(zhǎng)，伴隨人類活動(dòng)所導(dǎo)致的水污染，使得原本有限的水資源更加緊缺，世界上越來越多的國(guó)家和地區(qū)出現(xiàn)了水資源危機(jī)。水資源問題成為當(dāng)今世界許多國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。
[0003]我國(guó)是世界上淡水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家之一，人均水資源量低于世界平均水平的25%，并且水資源在時(shí)間和空間分布上極不均衡，北方水資源缺乏易旱，南方水資源較豐富易澇，南北相差懸殊。按照國(guó)際一般的標(biāo)準(zhǔn)，人均水資源量少于1700m3即為用水緊張的國(guó)家。我國(guó)有15個(gè)省、市、自治區(qū)屬嚴(yán)重缺水，尤其是天津、上海、寧夏、河北、北京、山東等9個(gè)省、市、自治區(qū)人均占有水資源均低于500m3。
[0004]解決北方水資源嚴(yán)重不足問題，已成為國(guó)家戰(zhàn)略，以南水北調(diào)工程為代表的一大批骨干水利工程陸續(xù)完成了規(guī)劃與建設(shè)。其中，因輸水成本高昂，減少水資源損失成為不可逾越的課題，但一般采用工程防滲、截滲等措施，對(duì)于露天水面蒸發(fā)損失無有關(guān)注。以南水北調(diào)東線主體工程平原水庫(kù)為例，其水面總面積近14平方公里，按年際平均蒸發(fā)量800_計(jì)，年蒸發(fā)損失約1120萬立方米，按輸水成本價(jià)2.0元/立方米計(jì)，年際損失2240萬元！
[0005]自上世紀(jì)50年代以來，國(guó)內(nèi)、外部分專家、學(xué)者針對(duì)水面蒸發(fā)控制問題，做出了一定的研究并得出了相應(yīng)成果，特別是針對(duì)聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫板等材料的實(shí)驗(yàn)研究，在全水面覆蓋條件下，可控制蒸發(fā)量90%。然而，這些研究成果均局限于小型試驗(yàn)水平，其戶外水面風(fēng)浪適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與耐久性問題均未有研究，更未見有工程實(shí)例。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010111404.X的專利公開了 “抑制水面蒸發(fā)的節(jié)水輕質(zhì)混凝土方法及其工藝配方”，是將可漂浮于水上的輕質(zhì)混凝土板或塊局部或全部覆蓋于水面上。輕質(zhì)混凝土板或塊……預(yù)制時(shí)加筋并露頭成環(huán)狀，通過繩索相互連接，連接繩固定于水池(庫(kù))邊或水中豎粧上。該發(fā)明未能解決輕質(zhì)混凝土浮體大面積組合后整體重量巨大、相互銜接強(qiáng)度要求高、浮體破損對(duì)水質(zhì)的不利影響、“連接繩固定于水池(庫(kù))邊或水中豎粧上”的作用力巨大等問題。
[0007]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310242032.8的專利公開了 “一種防水面蒸發(fā)的輕質(zhì)加筋復(fù)合浮板”提出浮體材料為土工格柵加筋、苯顆粒與水泥漿混合材料，體外粘結(jié)碳纖維包裹；自由鋪放，無需連接和固定。因水泥的固化作用，其浮體為脆性材料，在自由鋪放條件下，風(fēng)浪導(dǎo)致的浮體穩(wěn)定性不足，相互撞擊破損難以避免。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種水面蒸發(fā)控制系統(tǒng)，有效的減少了水面水分的蒸發(fā)，降低輸水成本；利于風(fēng)浪控制、增加水庫(kù)調(diào)蓄庫(kù)容效益；浮體覆蓋于水體表面，被保護(hù)的水體形成相對(duì)地下水，與自然空域、光輻射等相對(duì)隔絕，固體污染物、空中漂浮物對(duì)水體的污染將顯著減輕，因光合作用而發(fā)生的水體富營(yíng)養(yǎng)化將顯著減輕；浮體層作為浮島，是十分巨大的可開發(fā)資源，特別適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:該一種水平牽拉狀態(tài)下的水面浮體蒸發(fā)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括固定設(shè)置在水域岸基上的若干絞盤，與岸基上的絞盤連接的拉結(jié)纜索，拉結(jié)纜索隨水位變化而通過絞盤調(diào)整長(zhǎng)度，拉結(jié)纜索還與漂浮與水面上的拉結(jié)浮筒固定連接，拉結(jié)浮筒固定在浮體層的周邊并將浮體層拉展開，浮體層漂浮于水面上，且浮體層的周邊與岸基預(yù)留水位漲落區(qū)。
[0010]進(jìn)一步地，所述的絞盤包括第一絞盤、第二絞盤、第三絞盤和第四絞盤，四個(gè)絞盤分布在水域岸基上兩兩相對(duì)的位置，且第一絞盤與第二絞盤相對(duì)，第三絞盤與第四絞盤相對(duì)，與第一絞盤、第二絞盤、第三絞盤和第四絞盤相對(duì)應(yīng)的為第一浮筒組、第二浮筒組、第三浮筒組合第四浮筒組，四個(gè)浮筒組均利用拉結(jié)浮筒端部法蘭剛性連接形成。
[0011]進(jìn)一步地，所述的浮體層為縫合在一起的高分子防水紡織布，紡織布的周邊通過掛鉤與拉結(jié)浮筒固定。
[0012]進(jìn)一步地，所述的浮體層是由若干浮體單元縫合組成的，所述的浮體單元包括聚苯乙烯或聚氨酯的高分子發(fā)泡材料制成的發(fā)泡結(jié)塊，在發(fā)泡結(jié)塊外套置有紡織布塑型膜袋，且發(fā)泡結(jié)塊與膜袋成型為一體。
[0013]進(jìn)一步地，所述的浮體單元在模具內(nèi)定型，所述的模具包括上蓋件和下蓋件，所述的下蓋件為平板狀，上蓋件為一側(cè)開口的殼體，開口側(cè)扣合在下蓋件上，膜袋的邊緣作為縫合邊從上蓋件與下蓋件的結(jié)合處露出。
[0014]進(jìn)一步地，浮體層作為浮島，其上表面安裝有光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0015]—種水平牽拉狀態(tài)下的水面浮體蒸發(fā)控制系統(tǒng)的安裝方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0016]I)將拉結(jié)浮筒利用端部法蘭剛性連接形成浮筒組，將第二拉結(jié)浮筒組預(yù)置于與靠近第一絞盤一側(cè)的水中，第二拉結(jié)浮筒組在水中自浮；
[0017]2)將拉結(jié)纜索的一端通過拉結(jié)浮筒上的銜接環(huán)與第二拉結(jié)浮筒組固定連接，拉結(jié)纜索的另一端跨過水面與岸基上的第二絞盤固定連接；
[0018]3)將浮體層的邊緣掛接在第二拉結(jié)浮筒組上的掛鉤上；
[0019]4)啟動(dòng)第二絞盤拉動(dòng)第二拉結(jié)浮筒組并帶動(dòng)浮體層逐漸進(jìn)入水面，直至先進(jìn)入水面的第二拉結(jié)浮筒組靠近第二絞盤一側(cè)的水面預(yù)設(shè)位置；
[0020]5)將浮體層靠近第一絞盤的一側(cè)與第一拉結(jié)浮筒組固定連接；
[0021]6)將第一拉結(jié)浮筒組與拉結(jié)纜索的一端固定連接，拉結(jié)纜索的另一端與第一絞盤固定連接；
[0022]7)在浮體層上與第一拉結(jié)浮筒組和第二拉結(jié)浮筒組相鄰的兩側(cè)分別固定連接第三浮筒組和第四浮筒組，第三浮筒組和第四浮筒組分別通過拉結(jié)纜索與對(duì)應(yīng)岸基上的第三絞盤和第四絞盤固定連接；
[0023]8)通過鎖鏈或連接桿將第一拉結(jié)浮筒組、第二拉結(jié)浮筒組、第三拉結(jié)浮筒組和第四拉結(jié)浮筒組連接為一個(gè)環(huán)形的整體；
[0024]9)啟動(dòng)第一絞盤、第二絞盤、第三絞盤和第四絞盤拉動(dòng)與之對(duì)應(yīng)的拉結(jié)纜索帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一拉結(jié)浮筒組、第二拉結(jié)浮筒組、第三拉結(jié)浮筒組和第四拉結(jié)浮筒組岸基側(cè)方向移動(dòng)，將浮體層拉展開并使其平鋪在水面上，拉結(jié)纜索呈拉緊狀態(tài)，拉結(jié)纜索與拉結(jié)浮筒固定的一端低于與岸基上絞盤連接的一端。
[0025]—種水平牽拉狀態(tài)下的水面浮體蒸發(fā)控制系統(tǒng)的安裝方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0026]I)場(chǎng)地整平，清除可能導(dǎo)致浮體破損的尖銳石子、樹根等雜物；
[0027]2)定位展鋪制備好的紡織布或浮體單元，并將紡織布或浮體單元相互縫合成浮體層；
[0028]3)將分段制備的拉結(jié)浮筒利用端部法蘭剛性連接并與浮體層外邊緣掛接。浮體層外邊緣邊角部位，拉結(jié)浮筒采用拉桿、鎖鏈銜接；
[0029]4)拉結(jié)纜索與岸基絞盤、拉結(jié)浮筒連接；
[0030]5)水庫(kù)充水后，已完成的鋪裝將整體自浮，啟動(dòng)岸基絞盤，使拉結(jié)浮筒在預(yù)定位置上浮，進(jìn)而形成水平拉結(jié)力，將浮體層拉展開并使其平鋪漂浮在水面上。
[0031 ] 進(jìn)一步地，拉結(jié)纜索對(duì)與之對(duì)應(yīng)的拉結(jié)浮筒組的拉力與拉結(jié)浮筒組所受重力、拉結(jié)浮筒組所受的浮力、浮體層對(duì)拉結(jié)浮筒組的拉力的合力方向?yàn)檠刂娴乃椒较颉?br>[0032]進(jìn)一步地，紡織布的抗拉強(qiáng)度大于等于lOMPa，浮體單元的密度為20Kg/m3?45Kg/m30
[0033]綜上，本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0034]1、利于蒸發(fā)防治:
[0035]以南水北調(diào)東線工程平原水庫(kù)為例，其水面總面積近14平方公里，按年際平均蒸發(fā)量800mm計(jì)，采用本發(fā)明，可減免蒸發(fā)80%，年減免蒸發(fā)損失約900萬立方米，按輸水成本價(jià)2.0元/立方米計(jì)，年際減免損失1800萬元。
[0036]2、利于風(fēng)浪控制、增加水庫(kù)調(diào)蓄庫(kù)容:
[0037]以南水北調(diào)東線工程平原水庫(kù)為例，其水庫(kù)風(fēng)浪爬高約3.0米，其調(diào)蓄庫(kù)容深度約10米左右。采用本發(fā)明可提高水庫(kù)調(diào)蓄深度不小于2.0米，其增幅效益不低于20%。
[0038]3、防止水體污染與富營(yíng)養(yǎng)化:
[0039]浮體覆蓋于水體表面，被保護(hù)的水體形成相對(duì)地下水，與自然空域、光輻射等相對(duì)隔絕，固體污染物、空中漂浮物對(duì)水體的污染將顯著減輕，因光合作用而發(fā)生的水體富營(yíng)養(yǎng)化將顯著減輕。
[0040]4、面域綜合開發(fā)效益
[0041]覆蓋于水體表面的浮體層即為浮島，是十分巨大的可開發(fā)資源，特別適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)。以山東區(qū)域?yàn)槔?，光伏發(fā)電平均不低于100kWh/m2.年；按75%水面利用率，每平方公里年際發(fā)電總量可達(dá)0.75億kWh，可減少碳排放6.75萬噸，經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益巨大。
【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為本發(fā)明的靠近岸基處的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖3為本發(fā)明浮體單元的結(jié)構(gòu)示意圖；<