專利名稱：全封閉式柔性深水圍隔的制作方法
技術領域：
水體環境工程、水上工程之輔助(環保)工程。本發明涉及一種全封閉式柔性深水圍隔， 適用于內陸低流速水體(湖泊、水庫、平原河流)的臨時性分隔，如局部性污染水域的隔離、 水上施工區的邊界控制、水面水質凈化工程的邊界控制等。背景纟支術目前，公知的內陸低流速水體臨時性分隔工程技術有以下幾種(1)臨時性圩堤，用沙 土袋壘砌或用土工袋吹填而成，適用于淺水(一般小于3m),建設及拆除成本隨著水深增加呈 指數增高，需要搬運大量沙土，現場施工時間較長；(2)剛體骨架支撐膜質隔水材料的淺水 圍隔，適用于水深2m以內的小型靜態水體；(3)表水層漂浮圍隔(非封閉式)，主要用于控制 漂浮性污染物(石油、藍藻等)的擴散遷移，隔離性能較差，2000-2004年在滇池用于隔離藍 藻效果很差；(4)全封閉式乘性淺水圍隔，在戌水湖泊或沿岸帶淺水區廣泛適用， 一般限于3m 水深以內，遇強風浪時易損壞，分段的剛性浮體(硬質泡沫塑料圓柱)容易磨破包被，接頭 處隔離性較差，總體使用壽命不超過3年，2002-2005年在太湖水源區用于邊界防護，遭到風 浪的嚴重損毀。至今尚缺乏適用于開敞水面(風浪波高大于lm)深水區(5m以上)有效使用 壽命在5年以上的全封閉式柔性圍隔。

發明內容
本發明的目標在于研發全封閉式柔性深水圍隔，能夠適應湖面風浪、水流、水位自然 漲落、深水UOm以上)等自然條件，能夠有效分隔水體，規模不限，壽命5-IO年，易于維護 管理。為此，必須解決以下技術問題。 適應深水條件，適用水深達到10m以上。 適應風浪和水流沖擊。 全封閉式有效隔離(但不承受顯著的水位差) 水面以上易老化部分的易維護性。
使用壽命達到5-10年。為解決以上技術問題并達到研發目標，采取了以下技術方案。 (1) 整體柔性結構全封閉式柔性深水圍隔整體采用柔性結構，以適應風浪、水流的沖擊并延長使用壽命。圍隔由石龍、墻布、棒狀浮體三部分縫合而成(附圖l):石龍7用有結聚乙烯漁網包裹鵝卯石 而成，可以隨意彎曲而不會損傷；墻布5采用高密度耐水化纖織物，縱向、橫向抗拉力強，斜 向變形適應能力較強；棒狀浮體3采用有結聚乙烯漁網包裹細條狀閉孔泡沫塑料束而成，閉孔泡沫塑料條錯落排列成束(直徑根據需要設計)，形成具有一定強度的柔性連續棒狀浮體；石 龍7與墻布5下端縫合，接縫處附加下綱繩6 (聚乙烯繩)；棒狀浮體3與墻布5上端縫合，接縫 處附加上綱繩4 (聚乙烯繩)。在高度設計時，同時考慮到水體2深度h、松軟淤泥深度d、風浪(波長l)引起的表層水 團運動等因素，并預留1.2以上的松弛度，圍隔高度=1.2 (h + d + l/2);在布設時，預留 1.2以上的沖黃向+>弛度。安裝時將圍隔下端的石龍7埋入湖底淤泥1中，并在兩側湖底打木樁8 (埋頭樁)，自下綱 繩6向兩側木樁8設錨定纜繩9拉緊，達到固定和密封的目的。圍隔墻布5和上端的棒狀浮體3 在水體2中可以隨風浪和水流自由擺動。全柔性結構、縱向和橫向松弛度、加上底端固定，可以保證圍隔在水體中完全處于"松 弛"狀態，留有適應風浪和水流的充足空間。(2) 網絡狀力學結構圍隔的網狀力學結構(附圖2)由水底錨定纜繩9、下綱繩6、墻布縱向加強筋io、上綱繩 4構成，使得圍隔強韌而具備很好的適應變形特性。墻布縱向加強筋10為高強度尼龍帶，縱向 縫制固定在墻布5上，兩端分別與上綱繩4和下綱繩6牢固鉚接。湖底錨定纜繩9一端綁扎固定 在墻布縱向加強筋10與下綱繩6連接處，錨定力直接傳遞給墻布縱向加強筋io，并順次傳遞給 上綱繩4。當風浪和水流作用于浮體3及墻布5時，墻布縱向加強筋10和湖底錨定纜繩9承受了所有的力量。(3) 易維護的棒狀浮體防護包被圍隔的水下部分經久耐用，但暴露在水面以上的浮體長期受陽光照射易老化礎:損。為解決這 一問題，設計了易于更換的棒狀浮體防護包被(附圖3 )。防護包被用pvc革制作，由兩個翼狀膜片14和一個覆蓋膜片16組成。兩個翼狀膜片14的下端以縫線15縫制固定在墻布5上端兩側， 自由端各打一排孔；覆蓋膜片16覆蓋在棒狀浮體3上，兩側邊緣各打一排孔，以細繩與翼狀膜 片14自由邊的排孔穿繩縫合u,形成防護包被。翼狀膜片14的寬度JH呆證其在水面以下并便 于綁扎作業。
當防護包被的覆蓋膜片16出現老化損壞時，解開兩側的縫合繩17,更換新的覆蓋膜片。 如此簡單維護，可以有效保護棒狀浮體3，延長整個圍隔的使用壽命。 (4)"拉鏈式"縱向拼接深水圍隔墻布面積很大，并考慮到維護問題，必須采取現場拼接，且接縫處易于拆開。 采取了密封性較好的拉鏈式縱向拼接方案(附圖4 ),兩塊墻布5的接頭處采用尼龍粘口 18搭接， 在墻布5兩面4荅接縫兩側縫制密封翼膜19和加強翼膜20 (材質、方向與墻布相同)，兩側的密 封翼膜19相互交錯覆蓋尼龍粘口搭接縫，兩側的加強翼膜20通過穿孔21穿繩縫合以承受拉力， 兩面保護形成^艮好的隔離效果和力學強度。本發明主要有以下優點(1) 整體柔性結構和網絡狀力學結構使得圍隔具備足夠的強度和柔韌性，能以適應開敞水體 的深水、風浪、水流、水位漲落等自然條件；(2) 柔性棒狀浮體及易維護更換的防護包被解決了水面以上部分老化破損問題，延長了圍隔 的整體使用壽命；(3) "拉鏈式"縱向拼接使得圍隔由若干單元拼接而成，即使在深度條件下(寬度大)其長 度可以根據需要任意設計，并且發生意外破損時可以分段拆解修復，還可以回收和重復 使用；(4) 本發明的適用水深超過了10m,有效使用壽命達到了5-10年。 應用舉例本發明2004年在云南省玉溪市星云湖"隔河泄水藍藻去除應急工程"中得以規^莫化應用 (附圖5 )。該工程利用星云湖隔河口 20公項水面建設藍藻去除工程，全封閉式柔性深水圍隔 被用于控制工程區邊界(邊界防護圍隔26 ),隔絕河口工程區與湖面的水流交換，并抑制來自 湖面的風浪對工程區的沖擊。該邊界防護圍隔總長度1300m,最大水深llm,共分為26段，在 陸上完成縫制后直接在湖面上安裝(借助于面積901112的浮動平臺)。安裝施工期15天，2004年 4月建成， 一直安全運行到現在，仍完好無損。該工程2005年已通過驗收，2007年通過技術成 果鑒定，并被玉溪市授予科技進步一等獎。該邊界防護圍隔是"隔河泄水藍藻去除應急工程" 在星云湖水面得以順利實施的根本保障。本發明還在"滇池沿岸帶生態修復技術示范工程"得以應用，在風浪沖刷強烈的東北沿 岸帶用于保護760長的生態修復區邊界，防止漂浮性藍藻及污水對修復區的影響，成功運行了
2周年，l呆障了該示范工程的順利建設。


圖i——全封閉式柔性深水圍隔整體結構圖(a) 柔性深水圍隔橫斷面圖(b) 柔性深水圍隔側面圖 圖2—一網絡狀力學結構3—一柔性棒狀浮體及防護包被結構圖(a) 棒狀浮體橫斷面圖(b) 防護包#_結構及其與墻布的連接 圖4一一"拉鏈式"縱向拼接圖(a) 縱向拼接縫完成圖(b) 單側拼接口結構(c) 兩側4并接口4并接方式圖5_—全封閉式柔性深水圍隔在星云湖隔河口藍藻污染控制工程中的應用圖中l.水下松軟淤泥層，2.水體，3.柔性棒狀浮體，4.上綱繩，5.墻布，6.下綱繩， 7.石龍，8.木樁，9.錨定纜繩，IO.尼龍帶加強筋，ll.柔性閉孔泡沫塑料條，12.聚乙烯網包 被，13.浮體小綱繩，14.翼狀膜片，15.翼狀膜片與墻布固定縫線，16.覆蓋膜片，17.翼狀 膜片與覆蓋膜片打孔穿繩縫合線，18.尼龍粘口， 19.密封翼膜，20.加強翼膜，21.加強翼膜 穿繩縫合孔，22.密封翼膜和加強翼膜在墻布上的固定縫線，23.兩側加強翼膜間的穿繩縫合 線，24.星云湖岸線，25.隔河入口， 26.邊界防護圍隔(全封閉式柔性深水圍隔)，27.水質凈 化設施。
具體實施例方式本發明按照以下步驟進行工程性應用 1.主要部件的制作(1)墻布縫制。按照設計尺寸和材質要求，分段縫制墻布，每段的長度視寬度和材質而定, 重量不宜超過200kg。墻布盡可能用較寬的商業布料沿長度方向平縫拼接；在每段墻布
的兩端it制"^立鏈式"拼接頭(附圖4);將尼龍加強筋附著平isl:在i殳計部位上，兩頭 各預留300隨用于在上、下綱繩上固定；在墻布的上邊緣預先縫制柔性棒狀浮體防護包 被的翼膜。(2) 柔性棒狀浮體制作。將厚度50mm的柔性閉孔泡沫塑料板切割成寬度50mm的長條，按照 設計直徑拼扎成束，外以聚乙烯有結漁網縫制包被，包被順棒狀浮體長度方向縫接， 接縫兩側各穿聚乙烯繩以便與其它部件連接。(3) 石龍制作。按照設計直徑，以石龍聚乙烯有結漁網包裹鵝卯石縫制成石龍，包被順棒 石龍長度方向縫接，接縫兩側各穿聚乙烯繩以便與其它部件連接。2. 安裝布設(1) 組裝。將制作好的主要部件和其它材料運至停泊在安裝地點的浮動工作平臺上，展開 第一段墻布，將其上邊緣與上綱繩和棒狀浮體上的聚乙烯繩縫結固定，將其下邊緣與 下綱繩和石龍上的聚乙烯繩縫結固定(墻布相對于下綱繩和石龍預留l. 2以上的松弛 度)，將尼龍加強筋兩端分別固定在上、下綱繩上，并在下綱繩與每個尼龍加強筋的結 點處安裝錨定纜繩(圍隔兩側各一根)，纜繩預留足夠的長度(大于水深)，并在端部 結以浮子。將第二段墻布與第一段墻布進行"拉鏈式"拼接，按照同樣方式完成與其 它部件的縫結固定。如此重復，完成整條圍隔的組裝。(2) 布設。將組裝好的圍隔起始端放置在設計位置，在圍隔端位打木樁，將下綱繩頭固定 在木樁基部，上綱繩頭固定在木樁最高水位高度，將墻布端部打孔穿繩固定在木樁上。 將圍隔下綱繩兩側的錨定纜繩系在木樁上，以水下打樁機將木樁打入水底淤泥中(木 樁頂低于水底)，保持錨定纜繩張緊。按照組裝進程，順次布設圍隔并完成水底固定。 圍隔末端的固定與起始端相同。(3) 兩端與水體岸堤之間的密封處理。圍隔兩端一般與水體岸堤銜接，此處水較淺，且因 風浪沖刷底質比較堅硬，宜采用以下方式密封處理倚岸堤用沙袋壘一土墩，將圍隔 端部夾埋在土墩中，土墩周圍密打木樁保護。3. 拆除拆除的程序與基本上與安裝程序相反，只是需要起吊設備和潛水人員配合，拔除水底固 定木樁，順次起吊錨定纜繩，將圍隔整體拉上浮動平臺，再行拆解。
權利要求
1.全封閉式柔性深水圍隔，主體由柔性棒狀浮體3、上綱繩4、墻布5、下綱繩6、石龍7組成，石龍7埋入淤泥層1密封，下綱繩6以錨定纜繩9固定在水底木樁8上，圍隔分若干段落以“拉鏈式”拼接縫連接；可以適應開敞水體的深水(10m以上)、風浪、水流、位漲落等自然條件，有效分隔(全封閉)水體，使用壽命5-10年。
2. 根據權利要求1所屬的全封閉式柔性深水圍隔，其特征之一是整體全柔性結構，包括 柔性棒狀浮體、圍隔高度=1.2 ( H + D + L/2 )的垂直松弛度設計、安裝時預留水平松 弛度和底端固定。
3. 根據權利要求1所屬的全封閉式柔性深水圍隔，其特征之二是網絡狀力學結構，由水底 錨定纜繩9、下綱繩6、墻布縱向加強筋IO、上綱繩4構成，將風浪和水流對#^狀浮體3、 墻布5的沖擊力直接傳遞給墻布縱向加強筋10和湖底錨定纜繩9,有效保護圍隔墻布5。
4. 根據權利要求1所屬的全封閉式柔性深水圍隔，其特征之三是易維護棒狀浮體防護包被 的使用，通過對防護包被水面以上部分的簡單、低成本替換有效提高了整個圍隔的使用 壽命(5-10年)。
5. 根據權利要求1所屬的全封閉式柔性深水圍隔，其特征之四是"拉鏈式"縱向拼接技術， 將深水圍隔設計成適當長度的段落，在兩端縫制接頭，以尼龍粘口 18的粘接和4重密封 翼膜19的交錯疊合達到連接與密封，以雙重的加強翼膜20穿繩縫合增加連接強度，確 保接頭的密封性和牢固性；"拉鏈式"縱向拼接技術實現了深水條件下大規^莫(長度)圍 隔的加工、運輸、安裝、維護、拆除和重復使用。
全文摘要
一種能夠有效分隔開敞水體的全封閉式柔性深水圍隔。主體由柔性棒狀浮體、上綱繩、墻布、下綱繩、石龍組成，石龍埋入淤泥層密封封閉下端，柔性棒狀浮體浮于水面形成隔離，以纜繩將下綱繩固定在兩側水底木樁上，預留縱向和水平方向松弛度。由水底錨定纜繩、下綱繩、墻布縱向加強筋、上綱繩構成圍隔的網絡狀力學結構。柔性棒狀浮體以漁網包裹柔性閉孔泡沫塑料條束，外以可更換包被保護經久耐用。圍隔分段以“拉鏈式”拼接縫連接，便于加工、運輸、安裝、拆卸、維修和再次使用。可用于開敞水體局部水域的臨時性隔離，比如水面工程區的邊界控制、污染水團的隔離與導流等，適應深水(10m以上)、風浪、水流、水位漲落等自然條件，使用壽命5-10年。
文檔編號E02B3/00GK101158149SQ200710024370
公開日2008年4月9日 申請日期2007年6月15日 優先權日2007年6月15日
發明者馮慕華, 李文朝, 潘繼征 申請人:中國科學院南京地理與湖泊研究所