一种用于水利工程的消浪装置及其建设方法与流程

1.本发明涉及水利工程领域，具体是涉及一种用于水利工程的消浪装置及其建设方法。


背景技术：

2.水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。也称为水工程。水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，但其自然存在的状态并不完全符合人类的需要。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。
3.水电建设工程的主体建筑物或在水上进行施工过程中，临时建筑物经常会受到波浪的冲击而导致损坏，不仅妨碍了施工进行，而且降低了建筑物的使用寿命。为了减小波浪的危害，需要在建筑物周边设置防波浪结构。
4.例如，中国专利cn202010375621.3公开了深水消浪装置，包括固定基体和悬浮消浪结构，所述固定基体包括基体主体和第一消浪板，所述基体主体顶面沿基体长度方向由左至右间隔设置有多个竖直的第一消浪板，所述多个第一消浪板相互平行，且高度由左至右依次降低，所述悬浮消浪结构安装在固定基体上，所述悬浮消浪结构由结构相同的第一气囊悬浮架和多个第二气囊悬浮架组成，所述第一气囊悬浮架包括第三消浪板和气囊架体，所述第一气囊悬浮架和多个第二气囊悬浮架的竖杆呈竖直状态时，第一气囊悬浮架和多个第二气囊悬浮架的顶面在同一平面。
5.但是，由于水下暗流汹涌，往往暗流覆盖深水区至浅水区的所有深度，所以该专利公开的消浪装置，不能很好地消除浅水区的暗流，反而会将深水区的暗流引导至浅水区，造成浅水区的暗流更加汹涌。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，提供一种用于水利工程的消浪装置及其建设方法，本发明通过若干排消浪模块引导浅层水浪使其在深水区回流，从而抵消甚至消除深层水浪，能够有效地保护在建设中的水利工程的整体，而且消浪模块的生产、装配、安装简单，成本低。
7.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
8.一种用于水利工程的消浪装置，包括：
9.消浪模块，具有若干个，若干消浪模块排列成若干排浸没在水中，消浪模块的排列方向垂直于水流的前进方向，消浪模块的顶端设置在水中靠近水面的部位，消浪模块的底端设置在水中靠近水底的部位；
10.消浪模块包括多个消浪板，多个消浪板通过固定机构悬置在水中，属于同一个消浪模块的消浪板设置在同一个竖直平面并且组合成90
°
圆弧形状，所述圆弧的圆心设置在靠近水底并且远离水利工程的位置。
11.优选的，所述固定机构包括若干缆绳。
12.优选的，消浪板的纵截面为矩形形状，消浪板的横截面为仿形潜艇形状，消浪板可旋转地悬挂在固定机构上。
13.优选的，消浪板包括壳体和浮漂，壳体的纵截面为矩形形状，壳体的横截面为仿形潜艇形状，壳体可旋转地悬挂在固定机构上，浮漂至少有一个，浮漂位置可调的安装在壳体的内部。
14.优选的，浮漂包括：
15.浮筒，浮筒设置在壳体的内部，浮筒的密度小于水的密度；
16.第一杆体，第一杆体的一端自壳体长度方向上的一侧贯穿壳体并且插入至壳体内部，第一杆体的另一端位于壳体的外部；
17.第二杆体，第二杆体的一端自壳体长度方向上的另一侧贯穿壳体并且插入至壳体内部，第二杆体的另一端位于壳体的外部，第一杆体和第二杆体螺纹连接，第一杆体和第二杆体组合成与浮筒同轴连接的安装杆，浮筒套装在安装杆的外部。
18.优选的，壳体长度方向上的一侧设置有若干安装孔，安装孔为圆形通孔，安装孔沿着壳体宽度方向排列，壳体长度方向上的另一侧设置有定位孔，定位孔为长圆孔，定位孔的长度方向平行于安装孔的排列方向，定位孔的两个圆心之间的距离等于距离最远的两个安装孔的圆心之间的距离，安装孔的半径等于定位孔的半径，第一杆体与定位孔间隙配合，第二杆体与安装孔间隙配合。
19.优选的，第一杆体包括同轴并且顺序连接的第一旋钮、第一环状凸缘、内螺纹套筒，内螺纹套筒插设在浮筒内部并且位于壳体的内部，第一环状凸缘位于壳体的外部并且第一环状凸缘的直径大于定位孔的直径；第二杆体包括同轴并且顺序连接的第二旋钮、第二环状凸缘、定位杆、外螺纹杆，外螺纹杆位于壳体内部并且与内螺纹套筒同轴螺纹连接，定位杆与安装孔间隙配合，第二环状凸缘位于壳体的外部并且第二环状凸缘的直径大于安装孔的直径。
20.优选的，定位孔的内壁满布有齿，第一杆体还包括设置在第一环状凸缘和内螺纹套筒之间的花键轴，第一环状凸缘、花键轴和内螺纹套筒同轴连接，花键轴与齿卡接；内螺纹套筒的外壁为多棱柱面，浮筒与内螺纹套筒的外壁间隙配合，浮筒内部设置有空心区和实心区，空心区和实心区环绕浮筒的轴线对称。
21.优选的，壳体包括本体以及固定安装在本体两侧的封板，两个封板相对于壳体的横截面对称，本体包括两个半壳体，两个半壳体相对于壳体的纵截面对称，本体的边缘设置有纵向朝外延伸的凸缘，封板与凸缘卡接，两个封板通过紧固件固定连接，紧固件贯穿本体，本体内部灌装有沙土。
22.一种用于水利工程的消浪装置的建设方法，包括以下步骤：
23.步骤一、生产若干浮漂：将第一杆体插入至浮筒内部，然后将第二杆体与第一杆体螺纹连接，形成浮漂；
24.步骤二、生产若干消浪板：将一个半壳体平放，置入预设数量的浮漂，同时调整浮漂至预设的位置和角度，向置入了浮漂的半壳体内部灌入沙土，然后将另一个半壳体盖在其上，再使用封板和紧固件将两个半壳体组合成一体件，形成消浪板；
25.步骤三、建设固定机构：建设岸基，将若干缆绳挂在岸基上，同时使得缆绳悬置在水中；
26.步骤四、建设消浪模块：将不同类型的消浪板装配到不同的缆绳上，形成若干排消浪模块。
27.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
28.1.本发明生产、装配简单，建设成本低，适用于在建设中的水利工程使用，其生产、装配和建设方法为：将第一杆体插入至浮筒内部，然后将第二杆体与第一杆体螺纹连接，形成浮漂；将一个半壳体平放，置入预设数量的浮漂，同时调整浮漂至预设的位置和角度，向置入了浮漂的半壳体内部灌入沙土，然后将另一个半壳体盖在其上，再使用封板和紧固件将两个半壳体组合成一体件，形成消浪板；建设岸基，将若干缆绳挂在岸基上，同时使得缆绳悬置在水中；将不同类型的消浪板装配到不同的缆绳上，形成若干排消浪模块。
29.2.本发明通过若干排消浪模块引导浅层水浪使其在深水区回流，从而抵消甚至消除深层水浪，能够有效地保护在建设中的水利工程的整体，其消浪方法为：浅层水浪冲击在位于浅水层的消浪模块上，在沿着90
°
圆弧形状分布的消浪模块的引导下，浅层水浪向下转向并且最终在深水层完成回流，深水层的暗流被回流的浅水层水浪抵消一部分。
附图说明
30.图1为本发明的功能示意图；
31.图2为本发明的立体图；
32.图3为本发明的侧视图；
33.图4为图3的a
‑
a截面处剖视图；
34.图5和图6为本发明的分解状态的两种不同视角的立体图；
35.图7为本发明的进一步分解状态的立体图；
36.图8为本发明的内部结构的立体图；
37.图9为图8的b处局部放大图；
38.图10为图8的c处局部放大图；
39.图中标号为：
[0040]1‑
缆绳；
[0041]2‑
壳体；2a
‑
安装孔；2b
‑
定位孔；2b1
‑
齿；2c
‑
半壳体；2c1
‑
凸缘；2d
‑
封板；2e
‑
紧固件；
[0042]3‑
浮漂；3a
‑
浮筒；3a1
‑
空心区；3a2
‑
实心区；3b
‑
第一杆体；3b1
‑
第一旋钮；3b2
‑
第一环状凸缘；3b3
‑
花键轴；3b4
‑
内螺纹套筒；3c
‑
第二杆体；3c1
‑
第二旋钮；3c2
‑
第二环状凸缘；3c3
‑
定位杆；3c4
‑
外螺纹杆。
具体实施方式
[0043]
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0044]
如图1所示，一种用于水利工程的消浪装置，包括：
[0045]
消浪模块，具有若干个，若干消浪模块排列成若干排浸没在水中，消浪模块的排列方向垂直于水流的前进方向，消浪模块的顶端设置在水中靠近水面的部位，消浪模块的底端设置在水中靠近水底的部位；
[0046]
消浪模块包括多个消浪板，多个消浪板通过固定机构悬置在水中，属于同一个消浪模块的消浪板设置在同一个竖直平面并且组合成90
°
圆弧形状，所述圆弧的圆心设置在靠近水底并且远离水利工程的位置。
[0047]
工作原理：对于水利工程而言，水中暗流的危害远远大于水面水浪的危害，并且往往暗流的强度是水浪的数倍，因此，本发明提供了由多个消浪板组合形成的消浪模块，通过若干排消浪模块引导浅水层水浪的流动，使其向下转向并且最终在深水层完成回流，深水层的暗流被回流的浅水层水浪抵消一部分，然后再传递到水利工程中的冲击力则大大减小。
[0048]
如图1所示，所述固定机构包括若干缆绳1。
[0049]
工作原理：相比较于在水底建设由钢结构或者混凝土结构组成的固定机构，通过若干缆绳1固定消浪板，建设速度快、成本低、回收简单，在水利工程竣工之后可以快速拆卸，然后应用于其他的在建设水利工程。
[0050]
如图2和3所示，消浪板的纵截面为矩形形状，消浪板的横截面为仿形潜艇形状，消浪板可旋转地悬挂在固定机构上。
[0051]
工作原理：常态状态下，消浪板在水中保持预设角度的姿态，预设姿态如图1所示，消浪板通过其纵向的矩形形状形体阻挡水流的冲击，进而改变水流的流向；在水流过大以至于消浪板无法阻挡水流冲击的情况下，消浪板在水流的冲击作用下克服自身的重力自行旋转，使得消浪板水平横置在水中，消浪板通过自身横向的仿形潜艇形状减小水流的冲击，水流越过位于前排的消浪模块冲击在位于后排的消浪模块上，避免固定机构在水流的冲击作用下崩断。
[0052]
如图4所示，消浪板包括壳体2和浮漂3，壳体2的纵截面为矩形形状，壳体2的横截面为仿形潜艇形状，壳体2可旋转地悬挂在固定机构上，浮漂3至少有一个，浮漂3位置可调的安装在壳体2的内部。
[0053]
工作原理：壳体2用于阻挡水流的冲击，进而改变水流的流向，浮漂3用于在壳体2内部的不同部位提供浮力，使得壳体2能够在常态下以不同的角度悬浮在水中。
[0054]
如图4所示，浮漂3包括：
[0055]
浮筒3a，浮筒3a设置在壳体2的内部，浮筒3a的密度小于水的密度；
[0056]
第一杆体3b，第一杆体3b的一端自壳体2长度方向上的一侧贯穿壳体2并且插入至壳体2内部，第一杆体3b的另一端位于壳体2的外部；
[0057]
第二杆体3c，第二杆体3c的一端自壳体2长度方向上的另一侧贯穿壳体2并且插入至壳体2内部，第二杆体3c的另一端位于壳体2的外部，第一杆体3b和第二杆体3c螺纹连接，第一杆体3b和第二杆体3c组合成与浮筒3a同轴连接的安装杆，浮筒3a套装在安装杆的外部。
[0058]
工作原理：浮筒3a具体为内部灌注有高压气体的空心密闭壳体，浮筒3a也可以是防腐木料，第一杆体3b和第二杆体3c分别从壳体2的两侧插入壳体2的内部，第一杆体3b和第二杆体3c螺纹连接之后组合成用于安装浮筒3a的安装杆，第一杆体3b和第二杆体3c可以轻易通过旋转分离。
[0059]
如图4至10所示，壳体2长度方向上的一侧设置有若干安装孔2a，安装孔2a为圆形通孔，安装孔2a沿着壳体2宽度方向排列，壳体2长度方向上的另一侧设置有定位孔2b，定位
孔2b为长圆孔，定位孔2b的长度方向平行于安装孔2a的排列方向，定位孔2b的两个圆心之间的距离等于距离最远的两个安装孔2a的圆心之间的距离，安装孔2a的半径等于定位孔2b的半径，第一杆体3b与定位孔2b间隙配合，第二杆体3c与安装孔2a间隙配合。
[0060]
工作原理：安装孔2a和定位孔2b用于安装和固定浮漂3，首先将浮筒3a置入壳体2内部，然后第一杆体3b从定位孔2b插入至壳体2内部，同时第一杆体3b插入浮筒3a的轴心，再将第二杆体3c从安装孔2a插入至壳体2内部，接着将第一杆体3b和第二杆体3c螺纹连接，即可使得浮筒3a固定在壳体2内部的一个位置无法移动。
[0061]
如图9、10所示，第一杆体3b包括同轴并且顺序连接的第一旋钮3b1、第一环状凸缘3b2、内螺纹套筒3b4，内螺纹套筒3b4插设在浮筒3a内部并且位于壳体2的内部，第一环状凸缘3b2位于壳体2的外部并且第一环状凸缘3b2的直径大于定位孔2b的直径；第二杆体3c包括同轴并且顺序连接的第二旋钮3c1、第二环状凸缘3c2、定位杆3c3、外螺纹杆3c4，外螺纹杆3c4位于壳体2内部并且与内螺纹套筒3b4同轴螺纹连接，定位杆3c3与安装孔2a间隙配合，第二环状凸缘3c2位于壳体2的外部并且第二环状凸缘3c2的直径大于安装孔2a的直径。
[0062]
工作原理：工作人员通过第一旋钮3b1和第二旋钮3c1旋转第一杆体3b和第二杆体3c，使得内螺纹套筒3b4与外螺纹杆3c4同轴螺纹连接，第一环状凸缘3b2和第二环状凸缘3c2分别抵紧壳体2的两侧，浮筒3a套装在内螺纹套筒3b4上，从而使得浮筒3a得以安装在壳体2内部的固定位置；需要调整浮筒3a的位置时，工作人员旋转第二旋钮3c1将第二杆体3c与第一杆体3b分离，然后将第二杆体3c从壳体2内部抽出，即可通过沿着定位孔2b滑动第一杆体3b的方式改变浮筒3a的位置，然后将第二杆体3c插入其他的安装孔2a内部并且将其与第一杆体3b螺纹连接即可。
[0063]
如图4、9所示，定位孔2b的内壁满布有齿2b1，第一杆体3b还包括设置在第一环状凸缘3b2和内螺纹套筒3b4之间的花键轴3b3，第一环状凸缘3b2、花键轴3b3和内螺纹套筒3b4同轴连接，花键轴3b3与齿2b1卡接；内螺纹套筒3b4的外壁为多棱柱面，浮筒3a与内螺纹套筒3b4的外壁间隙配合，浮筒3a内部设置有空心区3a1和实心区3a2，空心区3a1和实心区3a2环绕浮筒3a的轴线对称。
[0064]
工作原理：空心区3a1与实心区3a2产生的浮力不同，通过旋转第一杆体3b即可调整浮筒3a在壳体2内部的角度，从而调整浮筒3a对壳体2产生的浮力，进而微调壳体2在水中的常态角度，花键轴3b3的轴向长度等于齿2b1的宽度，第二杆体3c与第一杆体3b分离后，仅需要将第一杆体3b向外抽出一小节即可在定位孔2b内部滑动或者转动第一杆体3b，将第二杆体3c与第一杆体3b螺纹连接时，花键轴3b3卡接在齿2b1内部，使得第一杆体3b与壳体2抵靠的部位无法滑动或者转动，进而使得浮筒3a无法转动或者滑动。
[0065]
如图5、6、7所示，壳体2包括本体以及固定安装在本体两侧的封板2d，两个封板2d相对于壳体2的横截面对称，本体包括两个半壳体2c，两个半壳体2c相对于壳体2的纵截面对称，本体的边缘设置有纵向朝外延伸的凸缘2c1，封板2d与凸缘2c1卡接，两个封板2d通过紧固件2e固定连接，紧固件2e贯穿本体，本体内部灌装有沙土。
[0066]
工作原理：紧固件2e为长螺栓副，本体为分体式结构，通过两个半壳体2c拼装组成，使得工作人员易于将浮筒3a置入壳体2内部，并且易于调整浮漂3的位置和角度，将浮漂3置入本体内部之后，再向本体内部灌入沙土或者砂石，然后将封板2d扣盖在本体的两侧，再通过紧固件2e将两个封板2d固定连接在一起，即可避免两个半壳体2c分离，使得壳体2具
有一定的重量与浮力并且重心可调，灌装了沙土之后的壳体2具有显著的抗水流冲击性能。
[0067]
一种用于水利工程的消浪装置的建设方法，包括以下步骤：
[0068]
步骤一、生产若干浮漂3：将第一杆体3b插入至浮筒3a内部，然后将第二杆体3c与第一杆体3b螺纹连接，形成浮漂3；
[0069]
步骤二、生产若干消浪板：将一个半壳体2c平放，置入预设数量的浮漂3，同时调整浮漂3至预设的位置和角度，向置入了浮漂3的半壳体2c内部灌入沙土，然后将另一个半壳体2c盖在其上，再使用封板2d和紧固件2e将两个半壳体2c组合成一体件，形成消浪板；
[0070]
步骤三、建设固定机构：建设岸基，岸基为钢筋混凝土结构，将若干缆绳挂在岸基上，同时使得缆绳悬置在水中；
[0071]
步骤四、建设消浪模块：将不同类型的消浪板装配到不同的缆绳上，形成若干排消浪模块。
[0072]
本发明通过以下方法实现消浪功能：
[0073]
浅层水浪冲击在位于浅水层的消浪模块上，在沿着90
°
圆弧形状分布的消浪模块的引导下，浅层水浪向下转向并且最终在深水层完成回流，深水层的暗流被回流的浅水层水浪抵消一部分。
[0074]
位于前排的消浪模块受到较大的水流冲击，使得位于前排的消浪板在水流冲击的作用下旋转，进而使得消浪板失去预设的姿态，转变为水平横置在水中的姿态，以减轻水流对消浪板的冲击。
[0075]
水流冲过前排的消浪板之后，水流的冲击力减弱，水流的部分动力转变为消浪板的势能，水流经过若干排消浪板的层层阻挡以及层层引导，最终水流冲击在水利工程上时已经无法对水利工程产生破坏性的影响，有效地避免了在建设的水利工程在水流的冲击下损坏。
[0076]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。