[发明专利]一种基于柔性隔水原理的多功能分层取水装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于柔性隔水原理的多功能分层取水装置及方法，属于水利水电工程技术领域。

背景技术

深水水库一般水体水力停留时间较长，在热辐射的作用下容易形成水温垂向分层，包括上层温度较高的温水层、下层温度较低的深水等温层、两者间的过渡温跃层。水库深层长期处于低温环境，会使得含氧量不足、浮游生物减少、水质下降。由于水电站引水发电进水口高程常设在水库死水位以下，采用单一深层取水模式会导致夏季下泄水温较天然水温低十余度以上，称为下泄低温水效应。下泄低温水会对下游水生态环境及居民用水产生较大影响，例如：水温过低对于喜温水性鱼类是不利的，影响其生长、发育产卵甚至导致物种消失；低温水会对农作物造成一定的影响，使农作物新陈代谢慢，光合作用弱，吸肥能力差，还会使得土壤中有机质分解缓慢，不能及时提供农作物发育所需的养分。另一方面，取水水源的水质状况也是当前十分关注的焦点，尤其是水体中溶解氧浓度过高或过低，会对下游水生物存活或灌溉作物造成严重影响，例如，常见的鱼类气泡病就是由于来水含气率过高所导致。

针对上述问题，一些工程技术方法提出了通过分层取水以满足下游需水水温与水质要求的措施，主要借助闸门等硬性隔水器械的启闭以实现对不同水温层的引水或隔水；实际中，为了降低取水塔和闸门的造价，一般将闸门分为隔水门和工作闸门，用工作闸门控制取水流量，用隔水门进行分层取水。这类硬隔水技术存着明显不足：（1）需要数量较多的闸门和闸门启闭设备，取水建筑物的闸门设计、施工以及闸门操作十分复杂，故障率较高；（2）取水塔内净空尺寸较大，闸门部分往往占据了取水建筑物的大部分，成为整个取水装置运行和结构设计中的负担，造价较高；（3）基本只考虑了下游用水对水温需求，不能为下游需水提供水质质量保障，一方面对水源含气率过高或过低的情况无法借助取水装置进行调节，另一方面也可能在取水过程中由于装置设计不合理导致水质恶化。

因此，目前亟需一种多功能取水装置，既能对精确、安全、高效、大范围地引调不同水温的水体，满足下游用水对水温的需求，还能有效调控引调水水体的水质，满足下游用水对水质的要求，同时该装置还应该满足控制方式简单、适用性广、维修简单等实际需求。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种既能对水库中不同水层实现柔性、精确、安全、大范围取水，也能校准调控取水的水质以满足下游用水对水质的要求的基于柔性隔水原理的多功能分层取水装置及方法。

技术方案：本发明所述的基于柔性隔水原理的多功能分层取水装置，整体架构沿垂向依次包括操作检修层、蓄水层和引水层,其中： 

所述操作检修层用于各种设备的操作和检修，安置于水面高程以上；所述操作检修层中包括设置于顶板上的一号电动葫芦、二号电动葫芦和三号电动葫芦，一号电动葫芦、二号电动葫芦和三号电动葫芦的位置分别与设置在底板上的蓄水层检修进口、检修闸门槽、工作闸门槽中心线相对；所述检修闸门槽和工作闸门槽均贯穿蓄水层和引水层；一号电动葫芦通过蓄水层检修进口控制起吊蓄水层内的水泵，二号电动葫芦通过检修闸门槽控制起吊检修闸门以及检修时的各种设备；三号电动葫芦通过工作闸门槽控制起吊工作闸门；

所述蓄水层中，在所述检修闸门槽前设置隔水墙，所述隔水墙与蓄水层的边墙围成封闭的蓄水箱，用于储水维持引水层中的橡胶袋的水压；多根橡胶袋供排水管道位于蓄水层一端的蓄水箱内，通过供排水总管道分别与橡胶袋总供水管道、橡胶袋总排水管道相连；所述橡胶袋总排水管道、蓄水池供水管通过T型管与水泵进水管相连；所述水泵进水管与水泵相连；蓄水池排水管布置在蓄水层底板上且贯穿边墙；所述蓄水池供水管、水泵进水管、橡胶袋总排水管道、橡胶袋供排水管道、橡胶袋总供水管道、蓄水池排水管中分别设置一号电动球阀、二号电动球阀、三号电动球阀、四号电动球阀、五号电动球阀和六号电动球阀；在所述检修闸门槽和工作闸门槽之间还设置有抽气装置和鼓风机曝气装置；