CN104234000A - 自行滑移蓄能冲淤装置及冲淤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行滑移蓄能冲淤装置，由挡水主单元、岸坡挡水单元组成，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，以适应不同宽度河道的基本要求；所述岸坡挡水单元是指河道边坡坡脚至坡肩部分及河道边坡坡脚以内河底宽窄变化部分的挡水单元。本发明还公开了一种自行蓄能冲淤装置冲淤方法。本发明的自行滑移蓄能冲淤装置和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,利用装置自身机构调节自重，控制摩擦力，在上游水平水压力作用下自行向下游滑移，装置边向下游滑移边冲刷河底淤泥，节省人力、物力,清淤效果好。

Description

自行滑移蓄能冲淤装置及冲淤方法

技术领域

本发明涉及河道清淤技术领域，具体是一种自行滑移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。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，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，本发明提供了一种自行滑移蓄能冲淤装置，由挡水主单元、岸坡挡水单元组成，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，以适应不同宽度河道的基本要求；所述岸坡挡水单元是指河道边坡坡脚至坡肩部分及河道边坡坡脚以内河底宽窄变化部分的挡水单元，所述岸坡挡水单元由两部分构成，第一部分与挡水主单元结构基本相同，但长度较小，第二部分为倒三角形部分，设有可上下转动臂，两部分咬合固定构成岸坡挡水单元共同工作，呈八字形铰接在主单元侧板上游边缘，整体可以水平转动。

进一步的，所述挡水主单元由底板、上翘板、侧板、侧板咬合机构、单元连接销孔、充气止水橡胶袋、钢筋格栅、顶板兼工作台、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；钢筋格栅固定设置在顶板、底板、侧板上；所述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，进出水口设置在各橡胶袋底部，进出气口设置在各橡胶袋顶部；出水槽固定设置在底板和侧板上。

进一步的，所述岸坡挡水单元包括可水平转动岸坡单元转轴、可上下转动臂、可上下转动臂转轴、铰接交叉钢板网、 异形橡胶袋、高强度高柔性橡胶带，所述异形橡胶袋固定设置在侧板和可上下转动臂上；高强度高柔性橡胶带固定设置在底板、可上下转动臂上游边缘。

进一步的，所述出水槽与挡水主单元配套，出水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，即可计算出出水槽高度。

本发明还公开了一种自行蓄能冲淤装置冲淤方法，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、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，各挡水主单元咬合连接，岸坡单元与主单元铰接，就位后用固定销插入单元连接销孔固定；

5、在工作平台由气泵通过连通管道为挡水各单元的充气止水橡胶袋充气止水；

6、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；

7、在工作平台由水泵通过连通管道为所有多腔橡胶袋自上而下逐渐充水；

8、上游水位逐渐升高，达到最大蓄水高度；

9、将已经充水的挡水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；

10、自下而上将挡水主单元多腔橡胶袋中的水排出，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；

11、向有水的挡水主单元最下腔橡胶袋充气，橡胶袋中的水在橡胶袋下部出水口被排出,充气排水过程橡胶袋体积不变；

12、随着充气排水进行，多腔橡胶袋对装置的浮力增加，装置作用在河道底面和边坡的应力减小，摩擦力随之减小，当上游水平水压力略大于装置受到的底面、侧面摩擦力与下游水平水压力之和时，蓄能冲淤装置自动向下游滑移，关闭阀门，停止充气排水；

13、自行滑移蓄能冲淤装置一边向下游移动一边冲刷河底淤泥，至工作结束。

进一步的，由于河底、边坡情况复杂，摩擦系数经常变化，可以通过气泵、水泵调节多腔橡胶袋内空气与水的体积比例，即调节多腔橡胶袋（9）对装置的浮力，间接调节装置底面、侧面受到的摩擦力大小，控制装置的滑移速度即冲淤速度。

本发明的自行滑移蓄能冲淤装置和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, 利用装置自身机构调节自重，控制摩擦力，在上游水平水压力作用下自行向下游滑移，装置边向下游滑移边冲刷河底淤泥，节省人力、物力,清淤效果好。

附图说明

图1是本发明的自行滑移蓄能冲淤装置挡水主单元构成示意图；

图2是自行滑移蓄能冲淤装置挡水主单元侧剖面示意图；

图3是各挡水主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是岸坡挡水单元与挡水主单元铰接示意图；

图6是自行滑移蓄能冲淤装置整体平面示意图。

具体实施方式

    下面结合附图对发明作进一步说明。

    如图1-6所示，本发明的自行蓄能冲淤装置主要由挡水主单元、岸坡挡水单元组成。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，以适应不同宽度河道的基本要求；所述挡水主单元是指河道边坡坡脚至坡肩部分及河道边坡坡脚以内河底宽窄变化部分的挡水单元，所述岸坡挡水单元由两部分构成，第一部分与主单元结构基本相同，但长度较小，第二部分为倒三角形，设有可上下转动臂（岸坡变缓时，转动臂在自重作用下下落，岸坡变陡时，转动臂在边坡反力作用下上抬，适应岸坡陡缓变化），两部分咬合固定（与两个主单元连接形式相同）构成岸坡挡水单元共同工作，呈八字形铰接在主单元侧板上游边缘，整体可以水平转动（河道底部变宽时，岸坡挡水单元在上游水平水压力作用下八字向外打开，河道底部变窄时，岸坡挡水单元在边坡反力作用下八字向内收拢，可适应河道底宽变化）。所述挡水主单元由底板1、上翘板1-1、侧板2、侧板咬合机构2-1、侧板咬合机构2-2、单元连接销孔3、充气止水橡胶袋4、钢筋格栅5、顶板兼工作台6、水泵7、气泵8、多腔橡胶袋9(控制出水断面、为装置提供浮力)、出水槽10组成，所述岸坡挡水单元包括可水平转动岸坡单元转轴11、可上下转动臂12、可上下转动臂转轴12-1、铰接交叉钢板网13、 异形橡胶袋14、高强度高柔性橡胶带15（后缘底面侧面止水），所述侧板2固定设置在底板1和顶板6上；钢筋格栅5固定设置在顶板6、底板1、侧板2上；充气止水橡胶袋4固定设置在侧板2上；多腔橡胶袋9固定设置在顶板6上，多腔橡胶袋9各腔独立与气泵7、水泵8由管道连接，各自设阀门控制，进出水口设置在各橡胶袋底部，进出气口设置在各橡胶袋顶部；出水槽10固定设置在底板1和侧板2上；异形橡胶袋14固定设置在侧板2和可上下转动臂12上；高强度高柔性橡胶带15固定设置在底板1、可上下转动臂12上游边缘。

    通过自行滑移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。以装置出水槽长度3m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10万分之66667，水面比降增大66667倍，冲刷能力大大提高。该装置出水槽与主单元配套，能对河道底部全断面冲淤。出水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，即可计算出出水槽高度。

本发明的自行蓄能冲淤装置冲淤方法，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、多腔橡胶袋9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，各挡水主单元咬合连接，岸坡单元与主单元铰接，就位后用固定销插入单元连接销孔固定(因为挡水主单元的多腔橡胶袋9最下腔充气，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正常流动)；

5、在工作平台6由气泵7通过连通管道为挡水各单元的充气止水橡胶袋4充气止水；

6、在工作平台6由水泵8通过连通管道为岸坡挡水单元的异形橡胶袋14充水；

7、在工作平台6由水泵8通过连通管道为所有多腔橡胶袋9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；

8、上游水位逐渐升高，达到最大蓄水高度；

9、将已经充水的挡水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；

10、自下而上将挡水主单元多腔橡胶袋9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)；

11、向有水的挡水主单元最下腔橡胶袋充气，橡胶袋中的水在橡胶袋下部出水口被排出,充气排水过程橡胶袋体积不变；

12、随着充气排水进行，多腔橡胶袋9对装置的浮力增加,装置作用在河道底面和边坡的应力减小，摩擦力随之减小，当上游水平水压力略大于装置受到的底面、侧面摩擦力与下游水平水压力之和时，蓄能冲淤装置自动向下游滑移，关闭阀门，停止充气排水。

13、自行滑移蓄能冲淤装置一边向下游移动一边冲刷河底淤泥，至工作结束。

由于河底、边坡情况复杂，摩擦系数经常变化，可以通过气泵、水泵调节多腔橡胶袋内空气与水的体积比例，即调节多腔橡胶袋9对装置的浮力，间接调节装置底面、侧面受到的摩擦力大小，控制装置的滑移速度即冲淤速度。

为保证装置在上游水平水压力作用下不发生倾覆，工作平台上设备后置，底板前端做了加长；为保证装置在滑移时前端不插入河底，底板前端做了上翘设置。

Claims (6)

1.一种自行滑移蓄能冲淤装置，由挡水主单元、岸坡挡水单元组成，其特征在于：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，以适应不同宽度河道的基本要求；所述岸坡挡水单元是指河道边坡坡脚至坡肩部分及河道边坡坡脚以内河底宽窄变化部分的挡水单元，所述岸坡挡水单元由两部分构成，第一部分与挡水主单元结构基本相同，但长度较小，第二部分为倒三角形部分，设有可上下转动臂，两部分咬合固定构成岸坡挡水单元共同工作，呈八字形铰接在主单元侧板上游边缘，整体可以水平转动。

2.如权利要求1所述的自行滑移蓄能冲淤装置，其特征在于：所述挡水主单元由底板（1）、上翘板（1-1）、侧板（2）、侧板咬合机构（2-1、2-2）、单元连接销孔（3）、充气止水橡胶袋（4）、钢筋格栅（5）、顶板兼工作台（6）、水泵（7）、气泵（8）、多腔橡胶袋（9）、出水槽（10）组成，所述侧板(2)固定设置在底板(1)和顶板(6)上；钢筋格栅(5)固定设置在顶板(6)、底板(1)、侧板(2)上；所述充气止水橡胶袋（4）固定设置在侧板（2）上；多腔橡胶袋（9）固定设置在顶板（6）上，多腔橡胶袋（9）各腔独立与气泵（7）、水泵（8）由管道连接，各自设阀门控制，进出水口设置在各橡胶袋底部，进出气口设置在各橡胶袋顶部；出水槽（10）固定设置在底板（1）和侧板（2）上。

3.如权利要求1所述的自行滑移蓄能冲淤装置，其特征在于：所述岸坡挡水单元包括可水平转动岸坡单元转轴（11）、可上下转动臂（12）、可上下转动臂转轴（12-1）、铰接交叉钢板网（13）、 异形橡胶袋（14）、高强度高柔性橡胶带（15），所述异形橡胶袋（14）固定设置在侧板（2）和可上下转动臂（12）上；高强度高柔性橡胶带（15）固定设置在底板（1）、可上下转动臂（12）上游边缘。

4.如权利要求2所述的自行滑移蓄能冲淤装置，其特征在于：所述出水槽（10）与挡水主单元配套，出水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，即可计算出出水槽高度。

5.一种自行滑移蓄能冲淤装置冲淤方法，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、多腔橡胶袋（9）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，各挡水主单元咬合连接，岸坡单元与主单元铰接，就位后用固定销插入单元连接销孔固定；

5、在工作平台（6）由气泵（7）通过连通管道为挡水各单元的充气止水橡胶袋（4）充气止水；

6、在工作平台（6）由水泵（8）通过连通管道为岸坡挡水单元的异形橡胶袋（14）充水；

7、在工作平台（6）由水泵（8）通过连通管道为所有多腔橡胶袋（9）自上而下逐渐充水；

8、上游水位逐渐升高，达到最大蓄水高度；

9、将已经充水的挡水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；

10、自下而上将挡水主单元多腔橡胶袋（9）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；

11、向有水的挡水主单元最下腔橡胶袋充气，橡胶袋中的水在橡胶袋下部出水口被排出,充气排水过程橡胶袋体积不变；

12、随着充气排水进行，多腔橡胶袋（9）对装置的浮力增加，装置作用在河道底面和边坡的应力减小，摩擦力随之减小，当上游水平水压力略大于装置受到的底面、侧面摩擦力与下游水平水压力之和时，蓄能冲淤装置自动向下游滑移，关闭阀门，停止充气排水；

13、自行滑移蓄能冲淤装置一边向下游移动一边冲刷河底淤泥，至工作结束。

6.如权利要求5所述的自行滑移蓄能冲淤装置冲淤方法，其特征在于：由于河底、边坡情况复杂，摩擦系数经常变化，可以通过气泵、水泵调节多腔橡胶袋内空气与水的体积比例，即调节多腔橡胶袋（9）对装置的浮力，间接调节装置底面、侧面受到的摩擦力大小，控制装置的滑移速度即冲淤速度。