一种基于弹性水文桩的拦截系统

技术领域

本发明属于水文相关设施的技术领域，具体地说，涉及一种基于弹性水文桩的拦截系统。

背景技术

由于河坝内的水由上游流至下游并汇流入水库、湖泊等内，这样，水体内所携带的杂物(树枝、树叶、杂草、生活垃圾及泥沙等)在没有格挡的情况下流入到水库、湖泊等内，进而造成污染。而且由于水流的作用，尤其是在强降水后，较快的水流会携带着大量的泥沙冲入水库、湖泊等内，致使水土流失，而且在后续的对水库、湖泊的清淤工作中，作业难度极大，而且清淤效果不佳。因此，亟需一种拦截系统，对流经河坝的水体进行过滤，用以将水体内的杂物阻隔出来，并且对流经拦截系统的水体内的泥沙进行高效地沉降，而且根据水流的流速进行调整，以实现拦截部分或者全部水流的作用，达到截流或者缓流的目的。

发明内容

本发明提供一种基于弹性水文桩的拦截系统，能够对流经河坝的水体进行过滤，用以将水体内的杂物阻隔出来，并且对流经拦截系统的水体内的泥沙进行高效地沉降，而且根据水流的流速进行调整，以实现拦截部分或者全部水流的作用，达到截流或者缓流的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于弹性水文桩的拦截系统，包括沿水流的方向间隔安装于河坝内的多个拦截坝体，各所述拦截坝体横向设置，且拦截坝体的各侧与河坝相对应的坝体侧壁连接；各所述拦截坝体包括沿河坝的横向依次设置的多个弹性水文桩，各所述弹性水文桩的下端与水锤系统连通。

进一步的，所述水锤系统包括水体提升机构和多个往复式顶升泄流机构，所述水体提升机构安装于河坝一侧的导流沟槽内，所述导流沟槽沿水流的方向延伸，所述往复式顶升泄流机构分别设置于相对应的弹性水文桩的下端，且相邻的往复式顶升泄流机构相互连通，所述水体提升机构安装于导流管上，且导流管的进口端与斜向进水管的下端连通，所述斜向进水管的上端伸至河坝并浸没于水体内，导流管的出口端通过弯管与位于同一侧的往复式顶升泄流机构连通。

进一步的，所述水体提升机构包括下端构造有连接接头的提升筒，于所述导流管上构造有与连接接头可拆卸连接的导流接头，提升筒内且靠近连接接头处构造有导通座，第一启闭阀设置于连接接头的下端端口的上部处，且于第一启闭阀的中心处构造有与其轴线重合的第一阀杆，所述第一阀杆沿竖直方向向上伸出导通座，且第一阀杆与导通座滑动连接；于提升筒的侧壁和顶部分别构造有排出管和补气管，于所述补气管上安装有控制阀。

进一步的，所述往复式顶升泄流机构包括安装于坝体下端处的泄流筒，于所述泄流筒的下端构造有接头管，所述接头管与构造于连接管上的转接头可拆卸连接，且相邻往复式顶升泄流机构的连接管相互连通，于泄流筒周面的下部间隔开设有多个泄流口，第二启闭阀设置于接头管的下端端口的下部处，且于第二启闭阀中心处构造有与其轴线重合的第二阀杆，所述第二阀杆沿竖直方向向上伸出泄流筒的上端并与弹性水文桩的下端连接。

进一步的，所述弹性水文桩包括与第二阀杆的上端连接的竖向装配管，于所述竖向装配管的下部开设有多个导通孔，于竖向装配管外套装有弹簧桩，竖向装配管与弹簧桩的一端连接，且相邻弹性水文桩的弹簧桩靠近或者接触；于所述拦截坝体的上端设置有横向连接梁，各所述竖向装配管的上端穿过横向连接梁，于横向连接梁的两侧分别构造有高度调整机构，各所述高度调整机构与相对应的坝体侧壁连接。

进一步的，所述高度调整机构包括与构造于横向连接梁一端的上连接板螺纹连接的调整螺杆，所述调整螺杆的下端与构造于坝体侧壁上的下连接板转动连接，于调整螺杆的上端构造有第一操作手轮。

进一步的，于所述横向连接梁的上连接有横向安装梁，且横向安装梁位于横向连接梁的上方，各所述竖向装配管的上端穿过横向安装梁，于所述横向安装梁与竖向装配管之间构造有扭转式调整机构；所述弹簧桩为锥形弹簧的形态，弹簧桩的大径端与相邻的弹簧桩的小径端位于同一端。

进一步的，所述扭转式调整机构包括转动安装于横向安装梁上的多个传动轮，各所述传动轮套装于相对应的竖向装配管外，于所述竖向装配管的外周壁上构造有至少一个导向条，所述导向条沿竖向装配管的轴向延伸至竖向装配管的下部，于所述传动轮的内壁上且与导向条相对应的位置处开设有导向槽，导向条装配于导向槽内，且竖向装配管可沿竖向与传动轮相对运动，于横向连接梁的一侧转动连接有轴杆，于所述轴杆上装配有主动轮，所述主动轮与各传动轮通过传动链传动连接，于轴杆的下部构造有定位盘，所述定位盘通过多根固定螺栓与横向连接梁连接，于轴杆的上端构造有第二操作手轮。

进一步的，于所述横向连接梁上活动连接有多个转接盘，各所述竖向装配管的上端穿过相对应的转接盘；且小径端朝上的弹簧桩的上端与相对应的转接盘固定连接，其下端与坝底固定连接；大径端朝上的弹簧桩的上端与横向安装梁的下端固定连接，其下端连接有固定盘，所述固定盘与竖向装配管的下部固定连接。

进一步的，所述弹簧桩由螺旋延伸的橡胶杆构成，且所述橡胶杆的径向截面为圆形或者矩形或者椭圆形。

本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明将多个拦截坝体沿水流的方向间隔安装在河坝内，用来实现对水流进行阻截；由于拦截坝体的核心部件为多个弹性水文桩，这些弹性水文桩形成拦截面，水体可顺利地通过该拦截面，水体内的杂质被阻隔出来，而且可以根据水流的流速及水体内杂质的体积，拉伸或者压缩弹性水文桩，使其实现改变缓流效果及改变杂质阻隔效果的目的，且压缩的极限为阻断水流；本发明由于拦截坝体可对水流进行缓流，使得水体内的泥沙等具有较充足的时间沉降，避免泥沙流入到水库、湖泊等内；本发明的每个弹性水文桩均与水锤系统连通，在具有一定势能的水流入到水锤系统内后，水锤系统可驱动各个弹性水文桩小幅度的往复式拉伸和压缩，这样，弹性水文桩呈震动的形态，进而对流经此处的水体进行干扰、并缓流，此种情况下的水流流速较缓，水体内的泥沙等在弹性水文桩的干扰下会逐渐地沉降在弹性水文桩的附近；但是，水流流速较大时，不适应使用弹性水文桩震动的方式来沉降泥沙，需要压缩弹性水文桩，使得拦截坝体整体密实程度改变，进而起到缓流或者阻流的作用；综上可知，本发明能够对流经河坝的水体进行过滤，用以将水体内的杂物阻隔出来，并且对流经拦截系统的水体内的泥沙进行高效地沉降，而且根据水流的流速进行调整，进而实现拦截部分或者全部水流的作用，达到截流或者缓流的目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例一个拦截坝体安装于河坝内的结构示意图；

图3为图2所示结构的另一角度的示意图；

图4为图2所示结构的俯视图；

图5为图2所示结构局剖后的侧视图；

图6为本发明实施例拦截坝体、水锤系统及扭转式调整机构连接的结构示意图；

图7为本发明实施例河坝、拦截坝体、水锤系统、扭转式调整机构及高度调整机构连接的结构示意图；

图8为图7中A部位的结构放大图；

图9为本发明实施例小径端朝上的弹性水文桩与水锤系统连接的局部结构示意图；

图10为图9所示结构的另一角度的示意图；

图11为本发明实施例水锤系统中水体提升机构与导流管连接的结构示意图；

图12为本发明实施例水锤系统中水体提升机构与导流管连接的轴向结构剖视图；

图13为本发明实施例弹性水文桩与水锤系统的一个往复式顶升泄流机构连接的轴向结构剖视图；

图14为图12中B部位的结构放大图；

图15为图12中C部位的结构放大图；

图16为本发明实施例小径端朝下的弹性水文桩与水锤系统的一个往复式顶升泄流机构连接的结构示意图；

图17为本发明实施例弹性水文桩中弹簧桩的一种结构示意图。

标注部件：100-河坝，101-泄流流道，102-第一下坡面，103-积淤面，104-上坡面，105-第二下坡面，106-装配腔，200-坝体侧壁，201-汇流口，202-下连接板，300-拦截坝体，301-弹簧桩，302-竖向装配管，303-横向连接梁，304-上连接板，305-导向条，306-连接法兰，307-转接盘，308-定位套，309-定位螺栓，310-固定盘，311-导通孔，400-扭转式调整机构，401-横向安装梁，402-传动轮，403-连接套，404-轴杆，405-主动轮，406-传动链，407-定位盘，408-第二操作手轮，500-高度调整机构，501-调整螺杆，502-第一操作手轮，600-导流沟槽，700-水体提升机构，701-提升筒，702-连接接头，703-排出管，704-补气管，705-控制阀，706-导通座，707-第一阀杆，708-第一启闭阀，800-斜向进水管，900-往复式顶升泄流机构，901-泄流筒，902-泄流口，903-第二阀杆，904-第二启闭阀，905-导向套，906-接头管，1000-导流管，1001-导流接头，1100-弯管，1200-连接管，1201-转接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种基于弹性水文桩的拦截系统，如图1-17所示，包括水锤系统和多个拦截坝体300。其中，所述的多个拦截坝体300沿水流的方向间隔安装在河坝100内，每个拦截坝体300横向设置在河坝100内，并且拦截坝体300的各侧与河坝100相对应的坝体侧壁200连接。本发明每个拦截坝体300包括多个弹性水文桩，这些弹性水文桩沿河坝100的横向依次设置，每个弹性水文桩的下端与水锤系统连通。本发明的工作原理及优势在于：本发明将多个拦截坝体300沿水流的方向间隔安装在河坝100内，用来实现对水流进行阻截；由于拦截坝体300的核心部件为多个弹性水文桩，这些弹性水文桩形成拦截面，水体可顺利地通过该拦截面，水体内的杂质被阻隔出来，而且可以根据水流的流速及水体内杂质的体积，拉伸或者压缩弹性水文桩，使其实现改变缓流效果及改变杂质阻隔效果的目的，且压缩的极限为阻断水流；本发明由于拦截坝体300可对水流进行缓流，使得水体内的泥沙等具有较充足的时间沉降，避免泥沙流入到水库、湖泊等内；本发明的每个弹性水文桩均与水锤系统连通，在具有一定势能的水流入到水锤系统内后，水锤系统可驱动各个弹性水文桩小幅度的往复式拉伸和压缩，这样，弹性水文桩呈震动的形态，进而对流经此处的水体进行干扰、并缓流，此种情况下的水流流速较缓，水体内的泥沙等在弹性水文桩的干扰下会逐渐地沉降在弹性水文桩的附近；但是，水流流速较大时，不适应使用弹性水文桩震动的方式来沉降泥沙，需要压缩弹性水文桩，使得拦截坝体300整体密实程度改变，进而起到缓流或者阻流的作用；综上可知，本发明能够对流经河坝100的水体进行过滤，用以将水体内的杂物阻隔出来，并且对流经拦截系统的水体内的泥沙进行高效地沉降，而且根据水流的流速进行调整，进而实现拦截部分或者全部水流的作用，达到截流或者缓流的目的。

作为本发明一个优选的实施例，如图2、4、6、9、10所示，水锤系统包括水体提升机构700和多个往复式顶升泄流机构900，其中，为了提高水锤系统对拦截坝体300的驱动，水锤系统的数量为两个，并分设在河坝100的两侧。本实施例在河坝100的两侧分别构建有导流沟槽600，导流沟槽600位于坝体侧壁200的外侧，导流沟槽600沿水流的方向延伸，两个水体提升机构700分别安装在相对应的导流沟槽600内。上述的多个往复式顶升泄流机构900分别设置在相对应的弹性水文桩的下端，而且相邻的往复式顶升泄流机构900相互连通。本实施例的水体提升机构700安装在导流管1000上，并且导流管1000的进口端与斜向进水管800的下端连通，该斜向进水管800的上端伸至河坝100并浸没在水体内，导流管1000的出口端通过弯管1100与位于同一侧的往复式顶升泄流机构900连通。本实施例的工作原理为：位于高位的水体通过斜向进水管800的上端进入其内，之后，通过导流管1000分别进入到水体提升机构700和多个往复式顶升泄流机构900内，这样使得水体在水体提升机构700和往复式顶升泄流机构900之间形成水锤效应，即一部分水体在水体提升机构700内得到提升，另一部分水体对往复式顶升泄流机构900进行脉冲冲击并泄流，使得水体驱动与往复式顶升泄流机构900连接的弹性水文桩往复的弹性伸展和压缩。

作为本发明一个优选的实施例，如图11、12所示，水体提升机构700包括提升筒701和第一启闭阀708。其中，在提升筒701的下端构造有连接接头702，在导流管1000上构造有导流接头1001，该导流接头1001与连接接头702可拆卸连接在一起。本实施例在提升筒701内且靠近连接接头702处构造有导通座706，第一启闭阀708设置在连接接头702的下端端口的上部处，而且在第一启闭阀708的中心处构造有第一阀杆707，该第一阀杆707与第一启闭阀708的轴线重合，第一阀杆707沿竖直方向向上伸出导通座706，并且第一阀杆707与导通座706滑动连接。本实施例在提升筒701的侧壁和顶部分别构造有排出管703和补气管704，在补气管704上安装有控制阀705。通过补气管704对提升筒701进行加气，并且确保提升筒701内的水位不低于排出管703。本实施例往复式顶升泄流机构900具体的结构为，如图13、15所示，往复式顶升泄流机构900包括泄流筒901和第二启闭阀904，其中，泄流筒901安装在坝体的下端处，在泄流筒901的下端构造有接头管906，在连接管1200上构造有转接头1201，该接头管906与转接头1201可拆卸连接在一起，而且相邻往复式顶升泄流机构900的连接管1200相互连通，在泄流筒901周面的下部间隔开设有多个泄流口902。本实施例的第二启闭阀904设置在接头管906的下端端口的下部处，并且在第二启闭阀904中心处构造有第二阀杆903，该第二阀杆903与第二启闭阀904的轴线重合。在泄流筒901的上端构造有导向套905，该导向套905的上端伸出泄流筒901一段距离，导向套905的下端伸入泄流筒901一段距离，导向套905与泄流筒901的轴线重合，第二阀杆903沿竖直方向穿经导向套905并伸出泄流筒901，而且第二阀杆903的上端与弹性水文桩的下端连接在一起。本实施例的工作原理为：由于水锤效应，使得第一启闭阀708和第二启闭阀904交替启闭；当第一启闭阀708开启、第二启闭阀904关闭时，水体进入到提升筒701内，并通过排出管703排出，水体被第二启闭阀904阻挡而不会进入到泄流筒901内；当第一启闭阀708关闭、第二启闭阀904开启时，水体被阻隔在提升筒701外，水体进入到泄流筒901内，之后再通过泄流口902排出。由于第一启闭阀708和第二启闭阀904的启闭主要是在水流的驱动下而实现的，这样，第二启闭阀904的启闭带动第二阀杆903沿竖直方向往复运动，进而实现第二阀杆903带动弹性水文桩运动，使得弹性水文桩被往复压缩和拉伸。

作为本发明一个优选的实施例，如图5所示，在每个拦截坝体300的下端的坝底构造有积淤面103，在积淤面103的上游侧和下游侧分别构造有第一下坡面102和上坡面104，在上坡面104的下游侧构造有第二下坡面105，且第一下坡面102、积淤面103、上坡面104及第二下坡面105依次连续，在坝底且位于积淤面103的下部构造有装配腔106，往复式顶升泄流机构900安装在装配腔106内，并且往复式顶升泄流机构900的泄流筒901固定在坝底，泄流筒901的泄流口902位于装配腔106内，在坝底还开设有多个泄流流道101，这些泄流流道101沿河坝100的横向并排设置，每个泄流流道101倾斜设置，并且泄流流道101的下端与第二下坡面105的低位位置连通，在坝体侧壁200上开设有汇流口201，汇流口201亦与第二下坡面105的低位位置连通。本实施例由泄流口902泄流而出的水体进入装配腔106，之后再由泄流流道101进入河坝100内，由排水管而出的水体进入到导流沟槽600内，再通过汇流口201进入到河坝100内，进而避免了水体的外溢。本实施例水体内的泥沙等在拦截坝体300的作用下，会逐渐沉积在第一下坡面102、积淤面103及上坡面104的区域内，并且由于第一下坡面102和上坡面104为倾斜设置，使得淤泥等逐渐汇聚至积淤面103的范围内，之后可通过抽淤设备进行抽淤，实现淤泥的定点清除的目的，降低了清淤难度。

作为本发明一个优选的实施例，如图7、10所示，弹性水文桩包括竖向装配管302和弹簧桩301。其中，竖向装配管302的下端与第二阀杆903的上端连接，在竖向装配管302的下部开设有多个导通孔311，在竖向装配管302的上端构造有连接法兰306，橡胶抽淤管上构造有多根连通管，每根连通管与相对应的竖向装配管302的上端可拆卸连接，当需要抽淤时，橡胶抽淤管与抽淤泵连接，进而实现将沉积在积淤面103处的抽离的目的。本实施例的弹簧桩301套装在竖向装配管302外，竖向装配管302与弹簧桩301的一端连接，进而使得竖向装配管302在沿竖直方向往复运动的过程中，竖向装配管302带动弹簧桩301的一端运动，使得弹簧桩301被拉伸或者压缩。本实施例相邻弹性水文桩的弹簧桩301靠近或者接触，进而形成一个完整的、连续的拦截面。本实施例为了调整拦截坝体300高度，使得拦截坝体300对杂物的拦截能力得到改变，具体地，在拦截坝体300的上端设置有横向连接梁303，每根竖向装配管302的上端穿过该横向连接梁303，在横向连接梁303的两侧分别构造有高度调整机构500，每个高度调整机构500与相对应的坝体侧壁200连接。其中，高度调整机构500包括调整螺杆501，在横向连接梁303的两端分构造有上连接板304，在坝体侧壁200上构造有下连接板202，下连接板202与上连接板304上下相对设置，调整螺杆501与相对应的上连接板304螺纹连接，并且调整螺杆501的下端与下连接板202转动连接，在调整螺杆501的上端构造有第一操作手轮502。当需要调整拦截坝体300的高度时，同步旋转两根调整螺杆501，使得横向连接梁303逐渐向下运动，这样，弹簧桩301被同步压迫并使得弹簧桩301的螺距逐渐变小，而且此过程中弹簧桩301的上部始终处于水面以上；本实施例由于弹簧桩301的螺距变小，使得通过弹簧桩301的杂物的体积得到限制，其只允许小体积的杂物通过，稍大体积的杂物均被阻挡。当弹簧桩301的螺距为零时，弹簧桩301禁止水体及杂物通过，实现拦截、隔断的作用。

作为本发明一个优选的实施例，如图6-8所示，在横向连接梁303的上连接有横向安装梁401，并且横向安装梁401位于横向连接梁303的上方，每根竖向装配管302的上端穿过横向安装梁401，在横向安装梁401与竖向装配管302之间构造有扭转式调整机构400。本实施例的弹簧桩301为锥形弹簧的形态，弹簧桩301的大径端与相邻的弹簧桩301的小径端位于同一端。其中，扭转式调整机构400具体地结构为，扭转式调整机构400包括主动轮405、传动链406、轴杆404、定位盘407及多个传动轮402。这些传动轮402均转动连接在横向安装梁401上，具体地，在每个传动轮402的下端构造有连接套403，连接套403转动装配在横向安装梁401上，每个传动轮402套装在相对应的竖向装配管302外。本实施例在竖向装配管302的外周壁上构造有至少一个导向条305，导向条305沿竖向装配管302的轴向延伸至竖向装配管302的下部，在传动轮402的内壁上且与导向条305相对应的位置处开设有导向槽，导向条305装配在相对应的导向槽内，而且竖向装配管302可沿竖向与传动轮402相对运动。本实施例的轴杆404转动连接在横向连接梁303的一侧，在该轴杆404上装配有主动轮405，主动轮405与各个传动轮402通过传动链406传动连接。本实施例的定位盘407构造在轴杆404的下部，该定位盘407通过多根固定螺栓与横向连接梁303连接，在轴杆404的上端构造有第二操作手轮408。如图9、10、13、14、16所示，在横向连接梁303上活动连接有多个转接盘307，每根竖向装配管302的上端穿过相对应的转接盘307，在转接盘307的上端构造有定位套308，竖向装配管302穿过定位套308，并且定位套308可通过定位螺栓309与竖向装配管302固定。而且小径端朝上的弹簧桩301的上端与相对应的转接盘307固定连接，其下端与坝底的积淤面103固定连接；大径端朝上的弹簧桩301的上端与横向安装梁401的下端固定连接，其下端连接有固定盘310，该固定盘310与竖向装配管302的下部固定连接。如图17所示，弹簧桩301由螺旋延伸的橡胶杆构成，而且橡胶杆的径向截面为圆形或者矩形或者椭圆形。本实施例的工作原理为：当需要调整弹簧桩301的高度时，即压缩或者拉伸弹簧桩301，首先，解除定位螺栓309对定位套308与竖向装配管302固定，并且在转接盘307的上端垫设有一个垫块，该垫块的上端与横向安装梁401的下端相抵，这样，在横向连接梁303在被调节而沿竖向运动的过程中，横向连接梁303和转接盘307同步升降，此过程中竖向装配管302的位置不变，在横向连接梁303和转接盘307升降的过程中对弹簧桩301进行拉伸或者压迫，使之螺距相应的得到改变，进而实现调整拦截效果的目的。当正常使用而无需调整时，第二阀杆903通过转接盘307或者固定盘310带动弹簧桩301的小径端沿竖直方向往复运动。当需要调整弹簧桩301的锥度时，首先，通过定位螺栓309将定位套308与竖向装配管302固定，然后，再通过旋转轴杆404使得主动轮405通过传动链406带动各个从动轮同步转动，进而使得弹簧桩301的小径端扭转，由于其大径端固定，实现弹簧桩301由其小径端扭转而逐渐蔓延至其大径端，进而改变弹簧桩301的锥度，调整到预定锥度后，使用固定螺栓将定位盘407与横向连接梁303连接，进而避免弹簧桩301自动扭转回位。本实施例一般情况下调节锥度的目的是，使弹簧桩301的锥度增大，且其俯视图为涡卷弹簧的形态，这样，在压缩弹簧桩301时，弹簧桩301可降低至水下一定高度，进而可对河坝100下部的淤泥进行阻挡，且不影响河坝100上部的水体流动，由此可优选地避免水体流失。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。