一种利用地下水库的输水工程消冰装置的制作方法

本发明涉及水利工程、资源调度技术，特别涉及一种利用地下水库的输水工程消冰装置。

背景技术：

随着人口增长和经济发展，水资源问题已经成为制约人类21世纪生存与可持续发展的瓶颈因素，水资源分布不均匀性与人类社会需水不均衡性的客观存在使得调水成为必然，采用跨流域调水的方法，重新分配水资源，缓和以至解决缺水地区的迫切需要。我国的跨流域调水工程众多，典型的有南水北调、引滦入津、引黄济青等。南水北调工程，是我国的战略性工程，分为东、中、西三条线路，南水北调工程规划区涉及人口4.38亿人，调水规模448亿立方米。工程规划的东、中、西线干线总长度达4350公里。东、中线一期工程干线总长为2899公里，沿线六省市一级配套支渠约2700公里。本专利以中线工程为例，起点位于汉江中上游丹江口水库，供水区域为河南，河北，北京，天津四个省(市)。

秦岭淮河一线是中国的地理南北分界线，以北冬季气温低于0度，以南高于0度，所以秦岭淮河以北的河流一般都会出现结冰期；并且越向北，结冰期越长。这就会导致跨流域调水明渠输水段冬季结冰现象凸显，严重制约了输水能力，无法最大限度的实现调水配水的功能。目前，主要通过以下方法来实现冰期输水：①严格控制水位的变幅，一旦冰盖形成后，确保冰盖下稳定输水；②在节制闸门处设置了防冰冻设施，安装了闸门门槽加热设备，防止冰期运行时闸门冻结；③各退水闸前等处设置增氧扰动设备，通过扰动水流，防止附近水体结冰。加热和增氧设备的增设，大大增加了冰期输水的资源损耗，为了更加节能、环保地完成冰期输水任务，保障输水流量，需要寻求一种新的输水工消冰方案。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种利用地下水库的输水工程消冰装置，该装置在跨流域调水和长距离输水工程的结冰严重段，利用热储工程的地下水库，冬季将地下水库的温水抽出，在明渠的表层进行掺混，使表层水温增加达到消冰的目的。

本发明所采用的技术方案是：一种利用地下水库的输水工程消冰装置，包括：

地下水库；

抽水管道，用于渠道水温低温时将所述地下水库的温水抽送至渠道，或用于渠道水温高温时将渠道水抽送至所述地下水库；

注水管，所述注水管连接在所述抽水管道的出水口，用于将所述地下水库的温水与渠道内表层水进行掺混，或将渠道的水抽送至所述抽水管道；以及，

盖板，所述盖板设置在渠道掺混段上部，用于遮盖渠道掺混段。

进一步地，所述注水管固定在堤岸两侧。

进一步地，所述地下水库设置有若干个，若干个所述地下水库之间间隔15km～20km布置。

进一步地，所述渠道掺混段的长度为10m～100m。

本发明的有益效果是：一种利用地下水库的输水工程消冰装置，冬季将地下水库的温水抽出，在表层进行掺混，保证表层水温的同时，最大限度地减小能耗。同时，掺混段进行渠顶封闭，保温的同时减少蒸汽扩散对地表景观的影响。

附图说明

图1：本发明一种利用地下水库的输水工程消冰装置掺混段剖面示意图；

附图标注：1、地下水库；2、抽水管道；3、注水管；4、堤岸；5、盖板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如附图1所示，一种利用地下水库的输水工程消冰装置，包括地下水库1、抽水管道2、注水管3和盖板5。夏季，将渠道中水通过注水管3和抽水管道2引入所述地下水库1中；冬季，将所述地下水库1的温水通过所述抽水管道2抽至渠道，并通过连接在所述抽水管道2出水口的所述注水管3将所述地下水库1的温水与渠道内表层水进行掺混，所述注水管3固定在堤岸4两侧。渠道掺混段上部采用所述盖板5遮盖，所述盖板5横跨渠道，对掺混段渠顶进行封闭，减少热量散失，防止雾气蒸发，其中，所述盖板5采用轻型盖板。

本发明实施在冰冻现象严重的明渠输水段，间隔15km～20km增设一个所述地下水库1，优选间隔距离为20km；所述渠道掺混段的长度为10m～100m，优选长度为50m。

综上，本发明装置利用地层保温的特性，结合热储工程，极大提高冰期输水效率，确保冰期输水任务的同时，减小能源消耗。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种利用地下水库的输水工程消冰装置，其特征在于，包括：

地下水库(1)；

抽水管道(2)，用于渠道水温低温时将所述地下水库(1)的温水抽送至渠道，或用于渠道水温高温时将渠道水抽送至所述地下水库(1)；

注水管(3)，所述注水管(3)连接在所述抽水管道(2)的出水口，用于将所述地下水库(1)的温水与渠道内表层水进行掺混，或将渠道的水抽送至所述抽水管道(2)；以及，

盖板(5)，所述盖板(5)设置在渠道掺混段上部，用于遮盖渠道掺混段。

2.根据权利要求1所述的一种利用地下水库的输水工程消冰装置，其特征在于，所述注水管(3)固定在堤岸(4)两侧。

3.根据权利要求1所述的一种利用地下水库的输水工程消冰装置，其特征在于，所述地下水库(1)设置有若干个，若干个所述地下水库(1)之间间隔15km～20km布置。

4.根据权利要求1所述的一种利用地下水库的输水工程消冰装置，其特征在于，所述渠道掺混段的长度为10m～100m。

技术总结
本发明公开了一种利用地下水库的输水工程消冰装置，包括地下水库、抽水管道、注水管和盖板，抽水管道用于渠道水温低温时将地下水库的温水抽送至渠道，或用于渠道水温高温时将渠道水抽送至地下水库；注水管连接在抽水管道的出水口，用于将地下水库的温水与渠道内表层水进行掺混，或将渠道的水抽送至抽水管；盖板设置在渠道掺混段上部，用于遮盖渠道掺混段。本发明装置在跨流域调水和长距离输水工程的结冰严重段，利用热储工程的地下水库，冬季将地下水库的温水抽出，在明渠的表层进行掺混，使表层水温增加达到消冰的目的。

技术研发人员：练继建;王海军;赵昊
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2020.03.17
技术公布日：2020.06.30