防止结冰对涉水建筑物破坏的装置及其方法
技术领域
本发明涉及建筑设备技术领域，特别是一种防止结冰对涉水建筑物破坏的装置及其方法。
背景技术
南方的建筑物地基多埋设于水流的下方，北方有的部分建筑物同样埋设于水流的下方，在寒冷的冬季，水面会发生结冰现象，冰压力对涉水建筑物的冬季运行有较大的破坏作用，如冰压力、冻融破坏等。
当前为防止结冰对建筑物的破坏所采取的防护措施主要有以下几类：
1、压力充气法，是通过压缩空气使水表层和下层强制对流，防止建筑物前结冰。
2、压力充水法，用潜水泵把水体下层温度较高的水抽到水面附近，搅动和加热建筑物周边的表层水防止结冰。
3、破冰法，主要以人工或机械进行破冰，避免建筑物周边水体结冰过厚。
4、优化建筑物材料或结构，抵抗冰荷载。
以上主要防护措施存在以下缺陷和不足：
1、充气法和充水法需单独布置相关设备，并配套相应的电力设施，一方面增加了能耗，另一方面对于供电障率较低的地区存在隐患；
2、破冰法增加了管理成本，低温季节需另外配备相应的管理人员和设备；
3、优化建筑物材料或结构的常用方法是提高混凝土标号、增加抗冻剂或增大结构尺寸，上述方法均增加了建设成本。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种防止结冰对涉水建筑物破坏的装置及其方法，以解决充气法和充水法的破冰方法增加能耗、存在隐患，破冰法增加管理成本，以及优化建筑物材料或结构增加建设成本的问题，以减小能耗、减小管理成本，有效地防止涉水建筑物结冰情况的发生，减小破冰成本。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
防止结冰对涉水建筑物破坏的装置，包括形状为矩形状且邻近涉水建筑物设置的养鱼网箱，养鱼网箱通过固定结构固定设置在涉水建筑物上，养鱼网箱的下部伸入到冰层以下的水体内，养鱼网箱的上部露出位于水体上方的冰层顶端面；所述养鱼网箱内养殖有一定密度用于在冬季利用自身游动带动养鱼网箱内的水与冰层以下水体进行热交换进而防止涉水建筑物结冰的冷水鱼。
进一步优化技术方案，所述养鱼网箱包括网箱框架以及围设在网箱框架上并依次连接成顶部开口矩形箱体结构的网片，网片上开设有用于使得养鱼网箱内的水与水体相连通的通水孔。
进一步优化技术方案，所述固定结构包括固定设置于邻近涉水建筑物一侧的网箱框架上的多个锚栓以及一端与锚栓相挂接且另一端与涉水建筑物相固定的带有连接钩的螺栓，带有连接钩的螺栓与锚栓相对应设置，带有连接钩的螺栓的连接钩端与锚栓相钩接。
进一步优化技术方案，所述养鱼网箱的底端通过柱桩固定到水底。
进一步优化技术方案，所述养鱼网箱未与涉水建筑物固定的三个侧面通过网箱浮体浮设于水体上；网箱浮体通过绳索连接设置在网箱框架的顶部或侧壁上，网箱浮体设置有多个。
进一步优化技术方案，所述网箱浮体为浮桶，浮桶为增强塑料浮桶。
进一步优化技术方案，所述网箱浮体为气囊，气囊上设置有充气孔和泄气孔。
防止结冰对涉水建筑物破坏的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，养鱼网箱的设计及制作；
将网片围设在网箱框架的四个侧壁和底端上，网片与网箱框架共同构成顶部开口的矩形箱体结构；
步骤二，每年结冰期前将养鱼网箱投入到水体内；
首先将多个带有连接钩的螺栓的一端固定设置到涉水建筑物墙体内，露出带有连接钩的螺栓的连接钩端，再将养鱼网箱的网箱框架上的一侧壁上焊接有多个锚栓，将各个带有连接钩的螺栓的连接钩端与各个锚栓相对应并进行钩接；
固定后的网箱浮体部分伸入水体，部分露出水体的水面；
步骤三，将养鱼网箱设置为固定式或浮式；
水体的水深较浅时，将养鱼网箱的网箱框架底端通过木桩固定设置到水底；
水体的水深较深时，将网箱浮体设置到养鱼网箱上，将网箱浮体设置到网箱框架的顶部或侧壁上，网箱浮体的数量根据养鱼网箱的长度而定，两网箱浮体之间的距离为2-3m；
步骤四，每年结冰期前向养鱼网箱内投放冷水鱼；
投放冷水鱼的种类为鲤鱼、鲫鱼、鲢鱼耐寒鱼类，鱼种健康无病，鱼种放养密度为2300尾/亩～2600尾/亩；
步骤五，饲料的投喂；人工定期向养鱼网箱内投入饲料；
步骤六，定期检查养鱼网箱是否有破损；
步骤七，结冰期结束后，将养鱼网箱内的冷水鱼打捞，并拆除养鱼网箱。
进一步优化技术方案，所述养鱼网箱的高度为1～1.5m，养鱼网箱的宽度为2m，养鱼网箱的长度与涉水建筑物在水体内的长度相同，养鱼网箱的长度以涉水建筑物的防冻范围来确定，参考当地气温统计资料，根据结冰厚度确定养鱼网箱的高度。
进一步优化技术方案，所述固定后的网箱浮体入水深度为0.5～1.0m，水上高度为0.5m。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明采用生物法避免结冰对涉水建筑物的破坏，不需消耗电力及其它能源，通过在涉水建筑物周围设置养鱼网箱，并在养鱼网箱内饲养冷水鱼的方式，且养鱼网箱内的水与冰层以下水体相连通，使得在冬季冷水鱼利用自身游动带动养鱼网箱内的水与冰层以下水体进行热交换，进而达到防止涉水建筑物结冰的目的。
本发明在每年结冰期前安装养鱼网箱，投入冷水鱼，由于冬季冷水鱼进食量小，几乎不需投饵，一方面降低了运行成本，另一方面避免了水体污染。
本发明养鱼网箱可重复利用，结冰期前投入的冷水鱼在春季进行捕捞后仍可投向市场，且投入的人力有限，几乎无运行成本。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为本发明所述养鱼网箱与涉水建筑物的连接结构示意图；
图3为实施例2的结构示意图。
其中：1、涉水建筑物；2、养鱼网箱，21、网箱框架，22、网片；3、网箱浮体；4、锚栓；5、带有连接钩的螺栓；6、水体；7、冰层；8、冷水鱼。
具体实施方式
下面将结合具体发明对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
防止结冰对涉水建筑物破坏的装置，结合图1至图2所示，包括养鱼网箱2，养鱼网箱2的形状为矩形状，且邻近涉水建筑物1设置。
养鱼网箱2包括网箱框架21和网片22，网片22围设在网箱框架21上，并依次连接成顶部开口矩形箱体结构，网片22上开设有通水孔，通水孔用于使得养鱼网箱2内的水与水体6相连通。
养鱼网箱2内养殖有一定密度的冷水鱼8，冷水鱼8用于在冬季利用自身游动带动养鱼网箱2内的水与冰层7以下水体6进行热交换，进而防止涉水建筑物1结冰。
养鱼网箱2通过固定结构固定设置在涉水建筑物1上，固定结构包括锚栓4以及带有连接钩的螺栓5。锚栓4固定设置于邻近涉水建筑物1一侧的网箱框架21上，设置有多个。带有连接钩的螺栓5的一端与锚栓4相挂接，且另一端与涉水建筑物1相固定，带有连接钩的螺栓5与锚栓4相对应设置，带有连接钩的螺栓5的连接钩端与锚栓4相钩接。
养鱼网箱2的下部伸入到冰层7以下的水体6内，养鱼网箱2的上部露出位于水体6上方的冰层7顶端面，从而保证在冬季冰层7以下的水体6与养鱼网箱2内的水相连通。
本实施例中，养鱼网箱2为固定式，养鱼网箱2的底端通过柱桩固定到水底，柱桩可为木桩或水泥桩。
本发明能够实现防止涉水建筑物结冰的原理为：在冬季，外界大气低于0℃，水体6表层因此而结冰，养鱼网箱2内的冷水鱼养殖密度合理，冷水鱼本身具有一定的耐寒特性，冷水鱼在冬季同样能够在养鱼网箱2内进行不断地游动。因养鱼网箱2内的水与冰层7以下水体6相连通，冷水鱼在游动时能够对养鱼网箱2内的水不断地进行搅动，冷水鱼的游动能够使得养鱼网箱2内水进入到水体6内，同时也能够使得水体6中的水进入到养鱼网箱2内。冬季结冰时，冰层以下的水体进入到养鱼网箱2内，因此能够实现水体6中的水与养鱼网箱2内的水进行热交换，冰层以下的水体温度高于0℃，冷水鱼的游动能够使得养鱼网箱2内的水接近冰层以下水体的温度，且高于0℃。所以养鱼网箱2内的水不会在冬季结冰，位于水体6内的涉水建筑物1因养鱼网箱2的设置不会因水体6结冰而发生冻结，同时养鱼网箱2的设置还能够防止因水体结冰水体表面体积增大而对涉水建筑物1造成冲力，因此有效地防止了水体结冰对涉水建筑物的破坏。
本发明在保证冷水鱼8的成活率下，对冷水鱼的养殖密度进行合理地控制，即可达到防止水体结冰的目的。
本发明防止结冰对涉水建筑物破坏的方法，具体步骤如下：
步骤一，养鱼网箱2的设计及制作。
将网片22围设在网箱框架21的四个侧壁和底端上，网片22与网箱框架21共同构成顶部开口的矩形箱体结构。养鱼网箱2的高度为1～1.5m，养鱼网箱2的宽度为2m，养鱼网箱2的长度与涉水建筑物在水体内的长度相同，养鱼网箱2的长度以涉水建筑物的防冻范围来确定，参考当地气温统计资料，根据结冰厚度确定养鱼网箱2的高度。
步骤二，每年结冰期前将养鱼网箱2投入到水体6内。
首先将多个带有连接钩的螺栓5的一端固定设置到涉水建筑物1墙体内，露出带有连接钩的螺栓5的连接钩端，再将养鱼网箱2的网箱框架21上的一侧壁上焊接有多个锚栓4，将各个带有连接钩的螺栓5的连接钩端与各个锚栓4相对应并进行钩接。
固定后的网箱浮体3部分伸入水体6，部分露出水体6的水面。固定后的网箱浮体3入水深度为0.5～1.0m，水上高度为0.5m。入水深度的设置，根据当地水体表面结冰的厚度而定，入水深度始终要保证养鱼网箱2的下部与冰层以下的水体相连通，进而能够保证冷水鱼在游动时能够带动冰层以下的水体进入到养鱼网箱2内。
步骤三，将养鱼网箱2设置为固定式，水体的水深较浅时，将养鱼网箱2的网箱框架21底端通过木桩固定设置到水底。
步骤四，每年结冰期前向养鱼网箱2内投放冷水鱼8；
投放冷水鱼8的种类为鲤鱼、鲫鱼、鲢鱼耐寒鱼类，鱼种健康无病，鱼种放养密度为2300尾/亩～2600尾/亩；
步骤五，饲料的投喂；人工定期向养鱼网箱2内投入饲料；
步骤六，定期检查养鱼网箱2是否有破损；
步骤七，结冰期结束后，将养鱼网箱2内的冷水鱼8打捞，并拆除养鱼网箱2。
实施例2
基于实施例1的基础上，本实施例与实施例1的不同之处在于，水体的水深较深时，将步骤三中养鱼网箱2设置为浮式，养鱼网箱2的底端不再进行固定，将养鱼网箱2通过网箱浮体3浮设于水体6水面上，如图3所示。将网箱浮体3设置到养鱼网箱2上，网箱浮体3通过绳索连接设置在网箱框架21的顶部或侧壁上，网箱浮体3设置有多个。网箱浮体3的数量根据养鱼网箱2的长度而定，两网箱浮体3之间的距离为2-3m。
网箱浮体3可为浮桶，浮桶为增强塑料浮桶。或者将网箱浮体3设置为气囊，气囊上设置有充气孔和泄气孔。
网箱浮体3是针对于水位变动较大的水域而设置，适用于水位较深，风浪较小的水域。
