CN104164899B - 可移动蓄能冲淤装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可移动蓄能冲淤装置，由挡水主单元、岸坡挡水单元和导流槽组成，所述挡水主单元是河道边坡坡脚以内的挡水单元，由功能相同、宽度不等的各单元组成，宽度不等的各单元按要求组合，形成不同宽度的结构，以适应不同宽度的河道；所述岸坡挡水单元是指河道边坡坡脚至坡肩部分的挡水单元，所述岸坡挡水单元适用不同坡度的岸坡、提供托起装置的浮力、边坡止水，所述导流槽隔断冲刷水流与下游河水，减少沿程能量损失。本发明还公开了一种可移动蓄能冲淤方法，本发明的可移动蓄能冲淤装置及冲淤方法可有效解决现有冲淤方法存在的不足，利用蓄积水流自身的能量冲淤，节省人力、物力，清淤效果好。

Description

可移动蓄能冲淤装置

技术领域

本发明涉及河道清淤技术领域，具体是一种可移动蓄能冲淤装置及冲淤方法。

背景技术

平原河网具有河道平缓、水面比降小、流速低以及流向多变等典型特征，如运河杭州河段河道水面比降约为1/8万～1/15万，流速仅为0.1m/s左右，这一水文特征，使平原河网具有水污染稀释能力弱，河网调蓄能力差、易淤积等特点。随着平原地区经济的快速发展，河道的淤积和污染问题日趋严重。淤积使河网调蓄容量和洪涝排泄通道断面减少，雨季洪涝频发；非排水季节水流流速降低，河流纳污能力很小。随着废水排放量增加，水环境质量日益恶化,为解决这类问题,最有效的方法就是清除河道淤积。传统的清淤方法主要有人工或挖泥船挖除、或使用机械设备，将沉积河底的淤泥吹搅成混浊的泥浆，随河水流走，从而起到疏通的作用。这些方法耗费大量的人力、物力，清淤效果也不是特别理想。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可移动蓄能冲淤装置，由挡水主单元、岸坡挡水单元和导流槽组成，所述挡水主单元是河道边坡坡脚以内的挡水单元，由功能相同、宽度不等的各单元组成，宽度不等的各单元按要求组合，形成不同宽度的结构，以适应不同宽度的河道；所述岸坡挡水单元是指河道边坡坡脚至坡肩部分的挡水单元，所述岸坡挡水单元适用不同坡度的岸坡、提供托起装置的浮力、边坡止水，所述导流槽隔断冲刷水流与下游河水，减少沿程能量损失。

进一步的，所述挡水主单元由底板、齿板、侧板、第一侧板咬合机构、第二侧板咬合机构、单元连接销孔、充气止水橡胶袋、钢筋格栅、底板地锚孔、顶板兼工作平台、地锚锁紧机构、地锚、水泵、气泵、多腔橡胶袋、出水槽组成，所述侧板固定设置在底板和顶板上，齿板固定设置在底板下面，钢筋格栅固定设置在顶板、底板、侧板上，充气止水橡胶袋固定设置在侧板上，多腔橡胶袋固定设置在顶板上，多腔橡胶袋各腔独立与气泵、水泵由管道连接，各自设阀门控制，出水槽固定设置在底板和侧板上。

进一步的，所述岸坡挡水单元由可转动臂、可转动臂转轴、铰接交叉钢板网、异形橡胶袋、滑轮、钢绞线组成，所述异形橡胶袋固定设置在侧板和可转动臂上。

进一步的，所述导流槽包括导流槽喇叭口、导流槽尾部钩板、导流槽首部钩板、起吊环，所述导流槽尾部钩板和导流槽首部钩板分别与相邻导流槽的导流槽首部钩板和导流槽尾部钩板钩接。

进一步的，所述出水槽、导流槽的高度通过水力计算确定：出水槽和导流槽的宽度已知，调查上游河道所能承受的水位最大蓄积高度，得到上下游最大水头、调查冲淤时段河道流量，即可计算出出水槽、导流槽高度。

进一步的，所述导流槽的前段增加沙袋压载。

进一步的，每段导流槽前端固定设置两根高出下游水面的长钢筋，在每段导流槽后端对应设置两个小孔，安放导流槽时，在水面以上将小孔套入长钢筋，导流槽在自重作用下下沉，两个导流槽连接在一起。

本发明还公开了一种可移动蓄能冲淤方法，包括如下步骤：

1、按河道宽度选择不同宽度挡水主单元组合；

2、挡水主单元多腔橡胶袋最下腔充气，充气后关闭该腔阀门至整条河道冲淤工作结束；

3、岸坡挡水单元在预冲淤河段一侧就位，并搭设通往挡水主单元通道；

4、依次安放各挡水主单元，最后安装另一侧的岸坡挡水单元，各单元咬合连接，就位后用固定销插入单元连接销孔固定；

5、在工作平台将地锚旋入河底土层足够深度，锁紧；

6、在工作平台由气泵通过连通管道为各主单元的充气止水橡胶袋充气止水；

7、在工作平台由水泵通过连通管道为岸坡挡水单元的异形橡胶袋充水；

8、在工作平台由水泵通过连通管道为各主单元多腔橡胶袋自上而下逐渐充水；

9、上游水位逐渐升高，达到最大蓄水高度；

10、将已经充水的主单元最下腔橡胶袋中的水排出，充气腔橡胶袋上浮，上游已蓄积的河水在高压作用下，沿出水槽高速流出，冲刷下游河底淤泥；

11、自下而上将主单元橡胶袋中的水排出,当充气腔橡胶袋上浮高度和出水槽高度一致时，停止橡胶袋排水，正常冲淤工作开始；

12、经过一段时间冲淤,达到冲淤要求；

13、安装第一节导流槽，与出水槽钩接；

14、经过一段时间冲淤，达到冲淤要求；

15、安装下一节导流槽，与上一节导流槽钩接；

16、重复步骤14-15至设计冲刷段结束；

17、从最前端依次拆除导流槽；

18、将所有充水橡胶袋内的水自下而上排空，充气腔橡胶袋上浮，其他各腔橡胶袋被托浮至顶板下面，河水通过主单元钢筋格栅流出；

19、通过滑轮、钢绞线把可转动臂拉起一定高度；

20、将地锚旋出河道底面；

21、给所有橡胶袋慢慢充气，在浮力作用下，可移动蓄能冲淤装置缓缓升起；

22、可移动蓄能冲淤装置底板浮离河底一定高度时，在水流作用下，通过人力或机械将可移动蓄能冲淤装置拖拉到下一河段；

23、重复步骤3-22至至整条河道冲淤工作结束。

本发明的可移动蓄能冲淤装置及冲淤方法可有效解决现有冲淤方法存在的不足，利用蓄积水流自身的能量冲淤，节省人力、物力，清淤效果好。

附图说明

图1是可移动蓄能冲淤装置挡水主单元构成示意图；

图2是可移动蓄能冲淤装置挡水主单元侧剖面示意图；

图3是各挡水单元咬合连接示意图；

图4是岸坡挡水单元构成示意图；

图5是导流槽钩连示意图；

图6是导流槽横断面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-6所示，本发明的可移动蓄能冲淤装置主要由挡水主单元、岸坡挡水单元和导流槽组成。所述挡水主单元是指河道边坡坡脚以内的挡水单元，由功能相同、宽度不等的各单元组成，宽度不等的各单元可按要求组合,形成不同宽度的结构，以适应不同宽度的河道，所述挡水主单元控制过水断面、提供托起装置的浮力；所述岸坡挡水单元是指河道边坡坡脚至坡肩部分的挡水单元。所述岸坡挡水单元适用不同坡度的岸坡、提供托起装置的浮力、边坡止水，导流槽隔断冲刷水流与下游河水,减少沿程能量损失。所述挡水主单元由底板1、齿板2、侧板3、第一侧板咬合机构3-1、第二侧板咬合机构3-2、单元连接销孔4、充气止水橡胶袋5、钢筋格栅6、底板地锚孔7、顶板兼工作平台8、地锚锁紧机构9、地锚10、水泵12、气泵11、多腔橡胶袋13、出水槽14组成，所述岸坡挡水单元由可转动臂15、可转动臂转轴16、铰接交叉钢板网17、异形橡胶袋22、滑轮18、钢绞线19组成，导流槽20包括导流槽喇叭口20-1、导流槽尾部钩板20-2、导流槽首部钩板20-3、起吊环21。侧板3固定设置在底板1和顶板8上，齿板2固定设置在底板1下面，钢筋格栅6固定设置在顶板8、底板1、侧板3上，充气止水橡胶袋5固定设置在侧板3上，多腔橡胶袋13固定设置在顶板8上，多腔橡胶袋13各腔独立与气泵11、水泵12由管道连接，各自设阀门控制，出水槽14固定设置在底板1和侧板3上；异形橡胶袋22固定设置在侧板3和可转动臂15上。

本发明的工作原理为：通过蓄能冲淤装置将河道水流拦截，水位积蓄到上游河道所能承受的最大高度后，河水积蓄了足够大的势能，打开装置底部排水通道,河水的势能变成动能，在水流强大动力冲刷作用下,河底淤泥变成泥浆随河水流走。为克服下游河水对冲刷水流的阻挡消能，装置设置了具有光滑内表面的导流槽，既能使下游河水与冲刷水流隔离，又能做到沿程水头损失最小，使可移动蓄能冲淤装置一次定位冲淤距离最长。以装置一次移位冲刷100m长河道为例，如果原河道水面比降为10万分之1，若上游水位能提高2m，则河道水面比降变为为10万分之2000，可增大2000倍。该装置出水槽14与主单元配套，能对河道底部全断面冲淤。出水槽、导流槽高度通过水力计算确定：出水槽宽度已知，调查上游河道所能承受的水位最大蓄积高度，得到上下游最大水头、调查冲淤时段河道流量,即可计算出出水槽、导流槽高度。

每个导流槽20的几个起吊环21可用铁丝连通后,系上带有浮漂的绳索，便于拆卸时寻找起吊位置。为了节约成本、提高工作效率，可在每段导流槽20的前段增加沙袋压载；作为优化导流槽设计成钩连，也可以在每段导流槽前端固定设置两根高出下游水面的长钢筋，在每段导流槽后端对应设置两个小孔，安放导流槽时，在水面以上将小孔套入长钢筋，导流槽在自重作用下下沉，两个导流槽连接在一起。

本发明的可移动蓄能冲淤方法包括如下步骤：

1、按河道宽度选择不同宽度挡水主单元组合；

2、挡水主单元多腔橡胶袋13最下腔充气，充气后关闭该腔阀门至整条河道冲淤工作结束；

3、岸坡挡水单元在预冲淤河段一侧就位，并搭设通往挡水主单元通道；

4、依次安放各挡水主单元，最后安装另一侧的岸坡挡水单元，各单元咬合连接，就位后用固定销插入单元连接销孔4固定(因为挡水主单元多腔橡胶袋最下腔充气，挡水主单元就位过程中，其他各腔橡胶袋被托浮至顶板下面，河水通过挡水主单元钢筋格栅6正常流动；

5、在工作平台8将地锚10旋入河底土层足够深度，锁紧；

6、在工作平台8由气泵通过连通管道为各主单元的充气止水橡胶袋5充气止水；

7、在工作平台8由水泵通过连通管道为岸坡挡水单元的异形橡胶袋22充水;

8、在工作平台8由水泵通过连通管道为各主单元多腔橡胶袋13自上而下逐渐充水。(多腔橡胶袋因充水而推动充气腔橡胶袋下移，出水断面减小至断流)上游水位上升，积蓄势能；

9、上游水位逐渐升高，达到最大蓄水高度；

10、将已经充水的主单元最下腔橡胶袋中的水排出，充气腔橡胶袋上浮，上游已蓄积的河水在高压作用下,沿出水槽14高速流出，冲刷下游河底淤泥；

11、自下而上将主单元橡胶袋中的水排出,当充气腔橡胶袋上浮高度和出水槽高度一致时，停止橡胶袋排水，正常冲淤工作开始(此时来水量与排水量一致，上游高水位保持不变)；

12、经过一段时间冲淤,达到冲淤要求；

13、安装第一节导流槽20(与出水槽14钩接)；

14、经过一段时间冲淤，达到冲淤要求；

15、安装下一节导流槽(与上一节导流槽钩接)；

16、重复14-15至设计冲刷段结束；

17、从最前端依次拆除导流槽；

18、将所有充水橡胶袋内的水自下而上排空，充气腔橡胶袋上浮，其他各腔橡胶袋被托浮至顶板下面，河水通过主单元钢筋格栅6流出；

19、通过滑轮18、钢绞线19把可转动臂15拉起一定高度；

20、将地锚10旋出河道底面；

21、给所有橡胶袋慢慢充气，在浮力作用下，可移动蓄能冲淤装置缓缓升起；

22、可移动蓄能冲淤装置底板1浮离河底一定高度时，在水流作用下，通过人力或机械将可移动蓄能冲淤装置拖拉到下一河段；

23、重复3-22至至整条河道冲淤工作结束。

Claims (6)

1.一种可移动蓄能冲淤装置，由挡水主单元、岸坡挡水单元和导流槽组成，其特征在于：所述挡水主单元是河道边坡坡脚以内的挡水单元，由功能相同、宽度不等的各单元组成，宽度不等的各单元按要求组合，形成不同宽度的结构，以适应不同宽度的河道；所述岸坡挡水单元是指河道边坡坡脚至坡肩部分的挡水单元，所述岸坡挡水单元适用不同坡度的岸坡、提供托起装置的浮力、边坡止水，所述导流槽隔断冲刷水流与下游河水，减少沿程能量损失；所述挡水主单元由底板（1）、齿板（2）、侧板（3）、第一侧板咬合机构（3-1）、第二侧板咬合机构（3-2）、单元连接销孔（4）、充气止水橡胶袋（5）、钢筋格栅（6）、底板地锚孔（7）、顶板兼工作平台（8）、地锚锁紧机构（9）、地锚（10）、水泵（12）、气泵（11）、多腔橡胶袋（13）、出水槽（14）组成，所述侧板（3）固定设置在底板（1）和顶板（8）上，齿板（2）固定设置在底板（1）下面，钢筋格栅（6）固定设置在顶板（8）、底板（1）、侧板（3）上，充气止水橡胶袋（5）固定设置在侧板（3）上，多腔橡胶袋（13）固定设置在顶板（8）上，多腔橡胶袋（13）各腔独立与气泵（11）、水泵（12）由管道连接，各自设阀门控制，出水槽（14）固定设置在底板（1）和侧板（3）上。

2.如权利要求1所述的可移动蓄能冲淤装置，其特征在于：所述岸坡挡水单元由可转动臂(15)、可转动臂转轴(16)、铰接交叉钢板网(17)、异形橡胶袋(22)、滑轮(18)、钢绞线(19)组成，所述异形橡胶袋（22）固定设置在侧板（3）和可转动臂（15）上。

3.如权利要求1所述的可移动蓄能冲淤装置，其特征在于：所述导流槽（20）包括导流槽喇叭口（20-1）、导流槽尾部钩板（20-2）、导流槽首部钩板（20-3）、起吊环（21），所述导流槽尾部钩板（20-2）和导流槽首部钩板（20-3）分别与相邻导流槽的导流槽首部钩板（20-3）和导流槽尾部钩板（20-2）钩接。

4.如权利要求3所述的可移动蓄能冲淤装置，其特征在于：所述出水槽（14）、导流槽（20）的高度通过水力计算确定：出水槽和导流槽的宽度已知，调查上游河道所能承受的水位最大蓄积高度，得到上下游最大水头、调查冲淤时段河道流量，即可计算出出水槽、导流槽高度。

5.如权利要求3所述的可移动蓄能冲淤装置，其特征在于：所述导流槽（20）的前段增加沙袋压载。

6.如权利要求3所述的可移动蓄能冲淤装置，其特征在于：每段导流槽（20）前端固定设置两根高出下游水面的长钢筋，在每段导流槽后端对应设置两个小孔，安放导流槽时，在水面以上将小孔套入长钢筋，导流槽在自重作用下下沉，两个导流槽连接在一起。