CN100458026C - 黄河河道整修器——滚河龙 - Google Patents

Abstract

一种黄河河道整修器——滚河龙，属机械领域。主要用于含泥沙量较大的黄河河道的整修疏通作业，防止洪汛期间河道发生横河现象，给两岸堤坝造成险情，带来不测。它的工作原理为：以粗细不等的弹性钢丝绳分成段组装成环环相套的结构形式，在洪水期间用船载运至事先测量好的河中心线位置，顺流而下投放水中，短者数百米，长者万米以上，各锚定点和尾部均装上空飘气球，便于作业人员观察作业情况。使用船用卷扬机带动滚河龙在河水中日夜旋转腾挪，翻沙掀浪，渐使作业区形成河槽，把漫滩洪水束于河槽内。本方法遇洪即可作业，能使小浪底以下河段中心线位置上出现一道人工河道，洪水被束于河槽内，流速加快，泥沙又不能沉降抬高河床，地上悬河逐步下切，实现束水攻沙之目的，近期内可免除黄河改道之忧。

Description

黄河河道整修器——滚河龙

1、技术领域：

本发明所涉及的技术领域为机械领域。

2、背景技术：

在黄河河道几千年的治理过程中，一直存在着两种基本观点的争论，束水攻沙和漫水溶沙方略。但在实际的运用过程中，由于束水攻沙策略的实施必须有束水之堤防，在上游多山地带的山涧中实施并不难，并卓有成效，因此上游有些河面并不太宽。如在中下游平原河段实施此策略，确存在诸多难题，在既无山、又无岩可用的情况下，单靠松软的泥沙来构筑千里束水之堤坝，其防洪的艰险是可想而知的。行洪期间，涛天黄浪声闻数里，单薄的束水大堤在黄浪的冲击下，瞬间即可瓦解造成决口，因此眼下在黄河中下游平原段的豆腐腰间是无法实现束水攻沙治黄策略的。

古人的治黄办法并不笨，早已知道束水的危险，因此黄河出潼关风凌渡口后即加宽黄河河面，变被束的立水成为漫滩的平水，减缓其流速，缓流对堤坝的危害要比激流轻得多，也容易防守，这就是古人治黄的高明之处。因此在平原地带的黄河河面宽达一二十里就不足为奇了。黄河在这里变成了漫游状态，行洪时大水漫漫一眼望不到边，其实并不深，流速减缓，大量泥沙沉降在宽广的河床内，河床被逐年抬高，目前有些河段已高出地面数十米以上，形成了举世无双的地上悬河奇观。主河道在这样宽的河床上游移不定，因水浅无法下切，经常改道就成为必然，甚至发生横河现象，直接威胁堤坝的安全。一次行洪过后，再看原来的主河道，早已面目全非，变成了九曲十八弯的奇形怪状了。

目前，还没有什么好的办法来根治这一防洪顽症，只能沿用古人的办法，兵来将挡，水来土屯。如在堤防上根据水势向河中筑坝，并加固堤防，在内堤面彻石，硬化堤面，阻挡横河后的洪水向大堤的冲刷程度，并在险工险段组织护堤大军日夜守候，提防决口，每到汛期，从省府到两岸人民，无不个个提心吊胆，严阵以待，俨然一场战争爆发，一切的一切都要为抗洪抢险让道，弄得人心慌慌。

民国初年留德水利专家李仪祉学成归来后亦认为：“导治黄河，下游无良策”。他曾寄希望于将来发明“伟大之机械”挖河搅沙随流入海。希望归希望，但“伟大之机械”何日能够发明出来，用什么材料把它做出来，已成为困扰几代工程师们的巨大难题，面对每年十五六亿吨左右稀软的黄河泥沙，在长达一两千公里的黄河河道里如何顺利地输入入海口，不再沉降抬高河床，就成为此“伟大之机械”难产的主要原因。

最近看到了黄河水利部门设计试验了一套人工扰沙系统，利用人造洪峰进行输沙试验，很有创意。但要真正解决黄河的根本问题，“黄河之害，泥沙为大”。把大量的泥沙顺利的输入河口，疏浚规整黄河的主河道，不使泥沙沉降在河床上，还存在诸多难题需要去攻关。不过总算是在治理黄河上有了一个重要的举措，可喜可贺。本人在91年8月19日也曾提出过一个申请，名称为：浮力漂运搅浑法，申请号：91105875.3号，当时提出的一个治河主张是：谁能想办法把河水搅得更浑，治理黄河河道就有希望。当时的主导思想是，申请专利并不想获得专利权，只是想把主张公开，引起有关专家学者和发明家们的注意，以求集众人的智慧，获得技术上的突破。我当时认为，治河不仅是各类专家学者们的事，也应当是发明家们的事。我一介草民，无职无权又无钱，所以就把主张以专利申请的形式通过专利局向社会公开了。

由于黄河百多年来还未发生自然改道事件，中上游工农业用水量逐年升高，使上游来水量不足，造成下游河道长期断流，大量泥沙不能直接输入渤海河口，河床升高加剧，如不加快治理步伐，终有一天会给两岸人民带来灭顶之灾。但如果改用束水攻沙方略，在河床上确无法开挖束水河道，河滩内的大量泥沙无法有效处理掉，把束水河堤做成沙堤是不堪洪水一击的。一旦发生大洪水，人工开挖的河道即刻会被填平，因此能形成固定河槽的可能性是不大的。所以说要想改变游移不定的主河道现状，不采取有效的输沙方法，使河床下切，是无法实现束水攻沙方略的。河床只能是年年增高，一定时期后黄河改道就会成为必然，如果在豆腐腰间进行了改道，所造成的损失将会不可估算。

3、发明内容：

本发明的着眼点是在地上悬河的中心线上开挖一条直线输沙河道，使用船用机械在行洪时进行作业，用束住的河水进行输沙。挖河工具采用的是人工组装成的一条条巨形弹性长龙，(利用软体的钢丝绳做动力传动轴)。分成段分别用环套环的办法把它们连接起来，龙身的钢丝绳上穿插一些弹性钢丝做拨沙条，使用船用卷扬机做启动动力，巨龙短者几百数千米，长者万米以上。分别于行洪期间拖运到事先测量好的中心线位置上，顺流投放在河中，并把巨龙分段进行锚定，锚环上系上空飘气球，防止跑龙使作业失效。龙尾最后一个钢丝绳环上系上一个大号空飘气球，以便于作业人员用望远镜观察作业情况，因为龙在水下作业是不易观察到的。从小浪底以下河段，多船分段作业，直通入海口。视需要定做的河槽宽度，可进行多条巨龙的横向排列作业。设置好巨龙后，作业人员在船上即可启动卷扬机使滚河龙旋转，日夜进行作业，或直接在河中建立作业平台，减少使用船只的数量。作业区段的河水由于有巨龙的环套和拨沙条腾挪滚动，翻沙掀浪，泥沙是不会在此沉降的，河水会变得更浑，含沙量更大，河床会逐步下切，初期阶段漫滩的河水会被引入作业区，顺流而下。一次洪水过后，明显的人工河槽将会显现出来，慢慢的几次行洪作业之后，一个比较规整的大河槽就会出现在黄河宽广的河床中心线上。

经过上述过程的遇洪不断作业，由于在河槽中河水被有效束住，水源较集中，流速加快，泥沙不仅不能沉降，而且会把原来沉降的泥沙带走，使河床慢慢下切，多年后，不仅可让地上悬河逐步消失，而且会在现河床的中线上出现一条真正意义上的输沙河道，使主水流远离堤坝，减轻危害，促进两岸经济的发展，变害为利，造福两岸人民。

4、附图的说明：

图1为滚河龙的结构示意图：1为龙骨的钢丝绳骨身。2、为钢丝绳环套，环环相连。3、为拨沙条，使用弹性材料或钢丝穿入钢丝绳即可。4、为钢丝绳轴承连接环，系定距锚用。5、系锚绳及滚河龙定距锚，其作用是防跑龙现象发生，控制作业面。滚河龙因为是朝一个方向快速滚动的，为防止作业面成扇形展开失去作业功能，每隔一段龙身，均需用定距锚加以控制，使滚河龙在定距锚的牵引下只能向下挖掘，以起到规整河道的作用。6、空飘气球，系在各定距锚的锚环上。龙尾部的大号空飘气球系在尾部最后一个钢丝绳环套上即可。其作用是便于作业人员在船上用望远镜观察本条长龙的作业情况，防止跑龙现象的发生，龙身在水下作业是不容易观察到的。

图2为滚河龙的作业示意图，7、为巨龙龙头，罩在卷扬机转轴上，起装饰作用，以壮作业气势。8、为滚河龙作业船，9、船用卷扬机。10、龙头套环。长滚河龙下水定点后，作业人员在船上启动卷扬机，整条大滚河龙即可在作业线的河床上快速滚动，翻沙掀浪，泥沙被束住的河水迅速带走，河槽被逐渐的加宽加深，形成人工河道，滩区地面在河两岸变成河坡，河水最终被束在滩区中线的河道内。对付黄河稀软的泥沙用滚河龙来处理应是较好的方法。

5、具体实施方式：

当小浪底以下河面开始行洪时，用机动船把滚河龙运到作业地点。按照事先设计测量好的黄河中心线位置，把滚河龙挂在卷扬机套环上，再用拖船一节一节的把滚河龙顺线投入水中(注意不要挂成反劲)，每隔一段系上一把定距锚，在定距锚环上系上一只空飘气球，整条大龙投放完备后，在大龙尾部的钢丝绳套环上系上一只大号的空飘气球，投放作业即告完成。滚河龙的长度视卷扬机功率的大小而定，短者成百数千米，长者可达万米以上。船上作业人员可用望远镜观察空飘气球在河中心线的位置，因定距锚绳是有统一长度的，观察空飘气球即可知水下龙身的位置。符合要求后，即可启动船上或作业平台上的卷扬机进行旋转作业，使滚河龙转动起来，龙身上的环套和拨沙条由于快速翻滚腾挪，必会翻沙掀浪，大量的泥沙被迅速在河底翻起来，顺流而下。作业区周围的泥沙即可被滚河龙逐步从浅河槽中清出，漫滩的河水被引入河槽中成为束水，流速加快，泥沙被激流冲走，河槽慢慢加深加宽。漫滩的河水失去了水源供应，发生横河现象的险情即可排除。

在中下游平原段的黄河，由于长期施行的漫水溶沙治河方略，给黄河中、下游造成了宽达一二十里，高出地面十数米的地上悬河基础。这个基础给束水攻沙策略的实施提供了一个比较理想的作业场地。在高出地面的地上悬河中心部位实施束水攻沙，能起到规整河道，进行直线输水，加速行洪能力，提高防洪标准，而且被束在河道内的洪水即使发生大的不测，也只能是加宽加深河道，就是再度漫滩，洪水中心已经远离堤坝，主河道水流已不可能造成大的自然灾害。加上上游各级水库的主动调节，下游洪涝灾害的发生频率将会逐步减少，最终达到防灾之目的。

本发明如能实施成功，将是一件利国利民的好事情，但愿能在黄河中心线位置上形成一条宽达千米左右的输沙主河道，并逐步下切成功，使豆腐腰的中游河段两岸人民过上平安的小康生活，国家不再把大把的钱财用在堆积地上悬河的基础上，使人民年年抗洪抢险救灾。中国的治黄史从此能有一个新的改观，漫水溶沙和束水攻沙方略相辅相成，互为使用，将会成为新的治黄方略。滩区的大片土地将会被改造成良田，豆腐腰中黄河改道的大事近期内应能够避免，使两岸人民能安居乐业的生活下去。

Claims (4)

1、一种河道清淤装置滚河龙，它使用船用卷扬机、作业船、钢丝绳、定距锚、气球，利用水流进行清淤作业，

其特征是：滚河龙身上安装有多组轴承套环，套环上用一定长度的绳子一端系有一只定距锚，清淤方法是在组成龙身的钢丝绳上穿插有多组弹性拨沙条，靠钢丝绳的旋转滚动翻动泥沙，顺水清淤。

2、根据权利要求1所述的滚河龙，构成龙身的钢丝绳分段作环，用环套环的方法组成长长的龙身。

3、根据权利要求1所述的滚河龙，定距锚环上系有一只小号观察气球，龙尾部系有一只大号空飘气球。

4、根据权利要求1所述的滚河龙，卷扬机转轴上罩着一只装饰用的龙头。

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