[发明专利]分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置、系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置、系统及工作方法，第一球体、第二球体和第三球体由外而内层层包裹，漂浮于热融湖塘水面之上；拉伸弹簧、摆杆和摆球彼此串接，淹没于热融湖塘水面之下，对热融湖塘里的存储水进行搅动；第一球体外侧设置连接弹簧，与其周边的第一球体构成网状结构。众多分布在热融湖塘里的第二球体和连接弹簧为形状记忆合金材质，利用太阳能和风能，发生形状变化以及相互碰撞，为热融湖塘里的存储水控热降温。本发明可广泛应用于高原冻土地带中分布的大小热融湖塘，通过多样化的能量来源、多孔化智能化的材料选用和网格化的结构设置，延缓热融湖塘的发育，从而削弱热融湖塘对于高原冻土产生的不利影响。

技术领域

本发明属于太阳能光热利用和风能利用领域，具体涉及一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置、系统及工作方法。

背景技术

可可西里位于青藏高原北部，人迹罕至，风景迤逦，境内大小湖泊星罗棋布，密集程度可达到约每平方公里360个；其间，青藏公路和青藏铁路自北而南，由昆仑山口穿越可可西里腹地，是西藏地区联系内地的重要纽带。由于青藏高原的超高海拔，其间多年冻土大量分布；又由于青藏高原的中低纬度，其多年冻土存在地温高、厚度薄的特点；伴随着全球气候变暖，热融湖塘的出现和分布，在青藏高原正变得越来越频繁和广泛；尤其是在可可西里腹地，昆仑山口以东的卓乃湖、库赛湖、海丁诺尔湖、盐湖及楚玛尔河流域，热融湖塘非常普遍。例如：2011年卓乃湖溃决，自东向西与下游库赛湖、海丁诺尔湖及盐湖连成一体，湖水外溢的过程中，沿途的大小热融湖塘充当了“接力据点”的角色，并起到了“穿针引线”的作用。迄今为止，盐湖已由2010年的48.1平方公里发展为2018年的196.8平方公里，发展速度迅猛，其与青藏公路和青藏铁路的最短距离已缩短至仅8公里左右，盐湖周边亦分布着数量可观的热融湖塘，共同对公路、铁路、输电铁塔、输油管道和通信光缆等造成潜在的威胁，其不利影响不容小觑。

通常，对于水情的治理，常见的方法即为疏和堵两条途径，疏即疏通分流，堵即堵塞拦截，但这在地热高敏感、湖塘高密度、植被稀少、人迹罕至、生态脆弱的青藏高原冻土地带，大规模疏堵工程均难以实施，从而造成现今对热融湖塘的干预控制，还仅仅处于摸索探讨阶段。反观热融湖塘，又称热喀斯特湖，顾名思义，即为冻土热融致使土体塌陷，融水积聚所形成的湖塘。因此，将目光聚焦在热融湖塘本体，通过对热融湖塘获取及储存热量的控制，在避免对热融湖塘周边高原环境破坏的基础上，为热融湖塘降温，阻止湖塘区域冻土热融，延缓热融湖塘进一步发育，从而避免热融湖塘在个体上逐渐变大，群体上由点成片。

热融湖塘热量的获取，大部分都是来自于太阳辐射的热量；热融湖塘热量的散失，则主要依靠与环境接触的湖面进行。通过在湖面设置漂浮装置，并辅以太阳能和风能的双重利用，智能化多孔化材料的选用以及网格化结构的应用，可以实现：在炎热的季节和晴好的天气里自动为热融湖塘隔热降温，在寒冷的季节和阴霾的天气里自动为热融湖塘散热降温，从而实现持续对热融湖塘控热降温的效果。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置、系统及工作方法，通过利用太阳辐射的热能，智能多孔材质的第二球体、第三球体以及连接弹簧发生形变，导致第一球体的体积大小及相邻第一球体间的距离随之变化，阻隔太阳辐射热量进入热融湖塘；通过利用风能，相邻第一球体间发生相互碰撞，引起第一球体下部拉伸弹簧、摆杆和摆球运动，搅动湖水，散发热融湖塘蕴含热量进入周围环境；同时，众多第一球体通过连接弹簧经纬相连，融为一体，共同为整个热融湖塘控热降温。

技术方案：本发明所述的一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置，包括第一球体、第二球体、第三球体、拉伸弹簧、摆杆、摆球和连接弹簧；所述第一球体将第二球体包裹于内，所述第二球体将第三球体包裹于内，所述第一球体、第二球体、第三球体构成一个能够漂浮在水面上的球体结构；所述拉伸弹簧的一端与所述第一球体外层连接，所述拉伸弹簧的另一端与摆杆的一端固定连接，所述摆杆的另一端与所述摆球固定连接，所述第一球体外层固定连接有若干连接弹簧。