(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111603196.X (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 水利部南京水利水文自动化研究所 地址 210000 江苏省南京市雨 花台区铁心 桥街95号 (72)发明人 方卫华　陈智　徐孟　陈文靖　 吴昊蕊　孙峰　 (74)专利代理 机构 南京众联专利代理有限公司 32206 代理人 叶涓涓 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) E02B 3/16(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种堤坝缺口快速封堵智能方法及封堵系 统 (57)摘要 本发明公开了一种堤坝缺口快速封堵方法 和封堵系统， 采用现场监测缺口结构及水流参 数， 结合堤坝材料力学及几何参数计算缺口演化 趋势， 根据时间条件确定封堵体大小和封堵体组 装位置。 封堵体采用六面体空心箱笼在缺口上游 流速较小处模块化组装， 然后采用矢量推进结合 水流拖拽力从上游靠近缺口， 通过阀门的逐步打 开和驱动装置的推进配合， 使得封堵体逐渐竖立 且上游端处于水面之上而下游端沉没于水下缺 口上游侧。 根据实时采集的位置和姿态数据， 通 过边缘计算或有线精细化控制阀门和驱动装置 使得封堵体在水流和自身驱动的联合作用下紧 紧贴附于缺口上游堤坝壁面上， 再关闭水下箱笼 的通气或进水阀门并在封堵体下游抛填沙石稳 固。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114417461 A 2022.04.29 CN 114417461 A 1.一种堤坝缺口快速 封堵方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一， 堤坝结构、 材 料、 缺口、 水文参数采集 获取堤坝结构、 材料相关参数； 监测缺口位置、 形状大小、 缺口深度； 获取缺口上下游水 位变化、 流场以及含沙量 等相关参数； 步骤二， 根据溃口演化模型计算缺口几何尺寸及其演化规律， 定量预报缺口的宽度、 形 状和深度变化曲线并根据实测数据实时修 正模型和计算 参数； 步骤三， 根据模型运输到缺口前及其组装的时间长度， 预测该时间后堤坝缺口位置、 形 状和几何尺寸， 根据缺口大小按全覆盖缺口对应的矩形面积大于20％确定现场组装封堵体 的几何尺寸； 步骤四， 将模块化六面体空心密封箱笼运输到缺口上游流速较小范围内组装成整体封 堵体； 所述封堵体包括若干个相互咬紧组装的密封箱笼， 每个密封箱笼具有密封且内部中 空的刚性外壳， 且均具有能够受控动作的进水阀门和通气阀门； 步骤五， 所述封堵体上安装感知装置、 通信装置或通信线、 电源装置或通信线及驱动装 置组成封堵系统； 同时在封堵系统的下游端 下表面顶点以及上游端下表面始终处于水下的 位置处安装驱动装置； 步骤六， 装配好的封堵系统为一个在水面漂浮的水平状态刚体， 依靠自身驱动装置和 水流携带快速移动到缺口上游， 到缺口上游位置合适处通过控制前端密封箱笼阀门从前到 后依次打开， 使得封堵体前端开始进水下沉， 配合封堵体上 的驱动装置从而调整封堵体整 体姿态和速度； 步骤七， 整套封堵系统在靠近缺口位置上游时其前端逐步下沉后向竖立状态转化， 在 水流、 浮力和重力作用下， 封堵体贴附在堤坝缺口上游， 此时关闭水下箱笼的通气或进水阀 门并在封堵体下游抛填沙石稳固； 步骤八， 实时监测整套封堵装置的稳定性， 获取整个缺口的稳定状态并通过通信装置 上报。 2.根据权利要求1所述的堤坝缺口快速封堵方法， 其特征在于， 所述步骤一中各参数采 用配置有可见光成像视频设备、 红外成像设备、 多频段雷达的无人机以及水面水下带有多 波束的船/水下潜航器采集、 获得； 堤坝结构、 材料、 几何和力学参数通过历史资料或现场检 测获取。 3.根据权利要求1所述的堤坝缺口快速封堵方法， 其特征在于， 所述步骤五中， 感知装 置包括封堵体定位、 姿态、 振动传感器、 水下视频探头及其采集装置； 通信装置用于实现锚 固船舶、 岸上车载或远程中心之间的有线和无线通讯， 其中有线通讯装置用于传输水下视 频图像， 无线通讯装置安装在封堵体上游侧， 从而确保封堵体部分浸入水中后通讯天线能 够露出于倾斜后整个封堵装置的水面以上； 电源装置用于为封堵体上仪器设备以及驱动装 置提供电力， 采用自带蓄电池供电和长距离线缆供电方式中的至少一种； 驱动装置采用可 偏转螺旋桨或泵喷实现矢量驱动。 4.根据权利要求3所述的堤坝缺口快速封堵方法， 其特征在于， 所述步骤五中感知装置 的传感器安装在整个封堵体水面以上4条棱边中部， 所述水下视频探头安装在封堵体下游 端的上下表面。 5.根据权利要求1所述的堤坝缺口快速封堵方法， 其特征在于， 所述步骤六中 阀门打开权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114417461 A 2时， 同一箱笼中的进水阀门和通气阀门同时打开， 阀门采用爆裂微炸开方式或电磁阀控制 打开。 6.根据权利要求1所述的堤坝缺口快速封堵方法， 其特征在于， 所述步骤六中， 驱动装 置、 进水阀门和通气阀门通过遥控 控制或自主边 缘计算运算控制。 7.根据权利要求1所述的堤坝缺口快速封堵方法， 其特征在于， 所述步骤七中， 封堵体 中未进水的箱笼封口阀门和通气阀门均呈关闭状态， 当封堵体贴敷到缺口上壁时已进 水的 箱笼封口阀门和通气阀门其 一关闭， 形成挡水板， 保持封堵体不漏水。 8.一种堤坝缺口快速封堵系统， 包括若干依次连接的密封箱笼， 每个密封箱笼具有密 封的刚性外壳， 且均具有进 水阀门和通气阀门； 所述封堵系统整体为长方体， 下表面安装有 矢量驱动装置； 封堵体上安装有感知装置、 控制、 通讯及电源装置， 感知装置包括封堵体定 位、 姿态、 振动传感器、 水 下视频探 头及其采集装置 。 9.根据权利要求8所述的堤坝缺口快速封堵系统， 其特征在于， 所述进水阀门和通气阀 门设置在 密封箱笼相对的上 下表面上。 10.根据权利要求8所述的堤坝缺口快速封堵系统， 其特征在于， 所述驱动装置包括螺 旋桨及电机或泵喷驱动装置 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114417461 A 3