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一种浮式桥面径流收集装置

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-12-12 16:56:54

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 喻鑫 | 2022-12-12 16:56:54

本发明提供了一种浮式桥面径流收集装置,其中该装置结合跨敏感水体公路桥梁自身的特征,相应设计了收集单元、监测单元和控制单元,并对其关键组件如浮式收集箱的结构及其具体设置方式进行研究和设计,相应的可充分利用桥面与水面之间大量的非通航空间,不受桥头场地的限制并且几乎不增加桥梁的承载,有效避免了现有桥面径流收集装置受场地限制或增加桥梁荷载的问题,提高了空间利用率并且更加美观,因而尤其适用于跨敏感水体公路桥梁的应用场合。为实现上述目的,本发明提出了一种浮式桥面径流收集装置,该装置包括收集单元、监测单元和控制单元,其中:所述收集单元包括浮式收集箱、多通阀门、输水管和直排管,所述浮式收集箱套设在桥墩的外侧并且漂浮在水面,用于收集桥面径流;所述多通阀门的进水口与桥面径流收集管连接,该多通阀门的出水口分别与所述输水管和直排管连接,同时所述输水管与所述浮式收集箱上的进水孔连接,所述直排管直接通向水体,以此将所述桥面径流导流至所述浮式收集箱进行收集或直接排放;

本发明属于跨敏感水体公路桥梁领域,并具体公开了一种浮式桥面径流收集装置。装置包括收集单元、监测单元和控制单元,其中:收集单元的浮式收集箱套设在桥墩的外侧并且漂浮在水面,用于收集桥面径流;多通阀门的进水口与桥面径流收集管连接,该多通阀门的出水口分别与输水管和直排管连接,同时输水管与浮式收集箱上的进水孔连接,直排管直接通向水体;监测单元用于对桥面径流和收集单元进行监测;控制单元用于接收监测单元的信号并根据其对多通阀门进行控制,以此实现桥面径流的收集或排放。本发明能够充分利用桥面与水面之间大量的非通航空间,不受桥头场地的限制并且几乎不增加桥梁的承载,提高了空间利用率并且更加美观。

随着我国经济社会不断发展,在我国的跨敏感水体公路桥梁数量迅猛增加的同时,通过公路运输的危险化学品数量也日益增加。由于危险化学品运输车辆事故造成的高速公路附近饮用水源等水敏感目标污染,日渐成为高速公路运营期间主要的环境风险。同时,公路桥面径流初期雨水中由于日常运营会含有较多的固体悬浮物、COD和氨氮甚至重金属等污染物,将其直接排入敏感水体会对敏感水体造成污染。因此,对跨越敏感水体桥梁设置桥面径流收集装置是非常有必要的。目前,国内应用的桥面径流收集装置主要由沉淀池、应急池、封闭排水沟、氧化塘、人工湿地等单独或组合构成。桥面径流通过沿桥布置的收集管汇进入布置于桥头处或桥面下混凝土承台上的桥面径流收集装置,从而保护敏感水体不受污染。常用的桥面径流收集装置多采用浆砌片石,底部进行简单的防渗处理,也有部分采用钢筋混凝土结构。但是桥下有大面积的河流和河滩,桥头一般没有太大的空地用于装置搭建。当桥梁跨的水域较大时,往往造成设置于桥头的桥面径流收集装置容积不足;而在桥面下打桩设置固定式桥面径流收集装置,不仅给桥墩带来了额外的承载,也增加了桥梁的建造成本,对已建需要加装桥面径流收集装置的桥梁也很难实施,特别是水源地和风景区的桥梁。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 [153] ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” [126] “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 [168] 、国际应用科技开发协作网 [155] 、全球能源互联网大学联盟 [156] 成员。

主要具备以下的技术优点:

1.本发明采用浮式收集箱收集桥面径流,能够充分利用桥面与水面之间大量的非通航空间,不受桥头场地的限制并且几乎不增加桥梁的承载,有效避免了现有桥面径流收集装置受场地限制或增加桥梁荷载的问题,提高了空间利用率并且更加美观;

2.尤其是,本发明利用隔舱壁将浮式收集箱分隔为空舱和收集舱,仅利用收集舱收集桥面径流,并利用空舱提供浮力,以此保证浮式收集箱装满液体后仍能保持浮态;

3.本发明采用聚氨酯加PE板制备耐磨缓冲复合层,其中聚氨酯弹性体可以起到缓冲作用,减少浮式收集箱在波浪载荷作用下对桥墩的冲击,同时PE板能够对浮式收集箱的箱体起到保护作用;

4.本发明采用纤维增强复合材料制成的浮式收集箱,能够将钢结构强度高以及纤维增强复合材料质量轻、耐腐蚀性强的优点有机结合,在保证箱体满足强度标准的前提下,减轻浮式收集箱的质量,进而提高整个浮式桥面径流收集装置对桥面径流的收集能力;

5.本发明提供的浮式收集箱由两个箱体模块通过可拆卸连接的方式组合而成,具有结构合理简单、形状灵活多变的有点,同时能够根据不同的桥面径流收集要求和桥梁具体结构进行定制化生成,从而具有安装时间短、安装过程简易、对周围环境影响小、建造及维护成本低等一系列优点,并且便于将装满的箱体模块拆卸下来并浮拖至指定地点进行处理,具有处理时不影响桥面车辆正常通行的优点;

6.本发明提供的输水管采用耐腐蚀性和耐久性俱佳的透明特氟龙管或化工复合软管制成,可以在不影响功能的前提下发生变形,解决了传统径流收集管线不能随浮式收集箱装载量增加或水位涨跌上下活动而伸长或缩短的问题。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。