CN106179714A - 一种河流不同粒径泥沙就地分选系统及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，包括用于混合不同粒径泥沙的混沙装置、泥沙分选装置，所述混沙装置包括两个相对放置的支撑杆，该支撑杆之间连接有轮轴，该轮轴上套设有可随轮轴转动的用于混合泥沙的振动槽，位于该振动槽的下方设有用于收集混合后泥沙的收集槽；所述泥沙分选装置包括依次连接的用于提供冲沙水流的进水装置、用于储存混合后泥沙的待分选泥沙池、用于分流不同粒径的泥沙的垂向分选管道、尾沙收集装置和排水装置。本发明利用水流的自然物理特性，在河边就地取样，通过合理的结构设计实现不同粒径泥沙的就地分选，其结构简单、可操作性强，且可以大幅节约运输时间和成本。

Description

一种河流不同粒径泥沙就地分选系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种泥沙分选系统及使用方法，尤其涉及一种河流不同粒径泥沙就地分选系统及其使用方法。
背景技术
在自然河流中，多泥沙的河流众多，河流和水库泥沙淤积的问题非常严重，也是很多自然灾害产生的重要原因。河流泥沙淤积带来许多危害：(1)河岸侵蚀岸线后移，危及岸边居民建(构)筑物、以及交通、能源、农田、水利等公共设施的安全；(2)河床淤积河道变浅，排洪、泻洪能力下降，影响航运并造成洪水泛滥；(3)河口淤积造成港湾功能严重退化，影响港口城市的可持续发展。另外，水库泥沙淤积的问题也十分突出，我国水库相对较小且多分布在黄河等多沙流域，泥沙淤积会导致水库库容损失严重，每年库容损失占全水库库容的0.5％-0.1％。
现有技术中减少泥沙淤积的手段主要是机械清淤。其操作繁琐，且无法做到因地制宜，设备成本大，而且，水流的流动往往会带动泥沙的运动，由于河流对不同粒径的泥沙在河流垂向剖面的分选作用有所差异，往往在自然河流中沙波内部表现为严格的空间异质性，机械清淤未能考虑到自然水流的影响。
因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种服务于工业生产，利用水流的自然物理特性实现不同粒径泥沙的垂向分布筛选的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统。
本发明的另一个目的是提供该河流不同粒径泥沙就地分选系统的使用方法。
技术方案：为实现以上目的，本发明所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，包括用于混合不同粒径泥沙的混沙装置、泥沙分选装置，所述混沙装置包括两个相对放置的支撑杆，该支撑杆之间连接有轮轴，该轮轴上套设有可随轮轴转动的用于混合泥沙的振动槽，位于该振动槽的下方设有用于收集混合后泥沙的收集槽；所述泥沙分选装置包括依次连接的用于提供冲沙水流的进水装置、用于储存混合后泥沙的待分选泥沙池、用于分流不同粒径的泥沙的垂向分选管道、尾沙收集装置和排水装置。所述振动槽的体积小于收集槽的体积，将振动槽内多次混合好泥沙倒入收集槽内。
优选的，所述待分选泥沙池的上部泥沙入口处设有泥沙缓冲装置，该泥沙缓冲装置的包括垂直坡度小的大口径容沙斗，该大口径容沙斗的下方连接有漏斗状、且垂直方向可伸缩的小口径出沙斗。泥沙缓冲装置可处防止泥沙从较高待分选泥沙池上部进口倾倒至底部时产生较大的冲击力和泥沙在一些较窄的二维分选泥沙池边产生的浪费。
其中，所述支撑杆上开设槽口，所述轮轴的两端分别插入两侧支撑杆的槽口内，该轮轴上还设有用于固定轮轴的卡环，混合泥沙时，该卡环套设于轮轴上，卡合在支撑杆内的卡槽上实现轮轴固定；混合完成时，卡环脱离卡槽，轮轴带动振动槽翻转，振动槽内混合后的泥沙倾倒至位于下方的收集槽内。
进一步，所述待分选泥沙池与垂向分选管道之间连接有缓冲通道，该缓冲通道的小径端与各垂向分选管道相连接，该小径端向远离垂向分选管道的一端呈锥状延伸至大径端，该大径端与待分选泥沙池相通。
再者，所述垂向分选管道垂向分布为下密上疏。
优选的，所述排水装置前端设有使水沙分离的小孔径拦沙网。
进一步，所述排水装置包括排水管和设置在该排水管上的排水闸门。
再者，所述进水装置包括水箱，该水箱和待分选泥沙池之前连接有进水管，该进水依次设有水泵、进水闸门、水流流量计。
本发明所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统的使用方法，包括如下步骤：
A、取好自然河流中的泥沙，放置在振动槽上，将卡环卡合在两侧支撑杆内，震动振动槽，使各个粒径分布的沙子混合均匀；
B、停止振动，取出卡环，转动轮轴带动振动槽向下翻转，使混合均匀的沙子倾倒至下方的收集槽内，每振动混合均匀一次便收集一次，最终收集到槽内可容纳的最大混合沙量；
C、将收集槽中混合均匀的泥沙装入泥沙缓冲装置，根据不同待分选泥沙池的高度，可通过调整底部出沙斗的高度来改变出沙斗的坡度，泥沙缓冲装置可在待分选泥沙池的上部泥沙入口处来回移动，使泥沙平整，均匀，冲击力较小的落入待分选泥沙池；
D、运行泥沙分选装置，调节合适的水流流速，依据自然水流流动特征，将位于待分选泥沙池的泥沙冲入垂向分选管道中；
E、开启排水闸门，将多余的水分从排水管排出，同时拦沙网拦截得到垂向不同粒径的泥沙，泥沙落入尾沙收集装置内，完成分选。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
(1)本发明利用水流的自然物理特性，在河边就地取样，通过合理的结构设计实现不同粒径泥沙的就地分选，其结构简单、可操作性强，且可以大幅节约运输时间和成本。
(2)本发明中的泥沙缓冲装置，可以依据待分选泥沙池的不同深度进行坡度的调整，减小泥沙从待分选泥沙池上端直接倾倒对待分选泥沙池底部的冲击力。
(4)本发明中的垂向分选管道，利用泥沙在重力场和水流的共同作用下的沉降模式，实现了不同粒径泥沙的垂向分流。
(5)本发明中的排水装置、拦沙网和尾沙收集装置，将多余的水分从排水管排出，同时拦沙网拦截得到垂向不同粒径的泥沙，泥沙落入尾沙收集装置内，完成分选，保障高效率的进行连续实验。
附图说明
图1为本发明的混沙装置的结构示意图；
图2为本发明的泥沙缓冲装置的结构示意图；
图3为本发明的泥沙分选装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，包括用于混合不同粒径泥沙的混沙装置100、泥沙缓冲装置300和泥沙分选装置200。混沙装置100内混合好的泥沙通过泥沙缓冲装置300进入泥沙分选装置200中进行就地分选。
如图1所示，上述混沙装置100包括支撑杆101、轮轴102、振动槽103、收集槽104、卡环105和振动源106。支撑杆101为两个相对放置在地面上的支架，支撑杆101上开设槽口，所述轮轴102的两端分别插入两侧支撑杆的槽口内。该轮轴102上套设有可随轮轴102转动的用于混合泥沙的振动槽103，位于该振动槽103的下方设有用于收集混合后泥沙的收集槽104。振动源106设置在支撑杆101上，启动振动源106，振动槽内的泥沙开始混合，混合完成后，关闭振动源。该轮轴102上还设有用于固定轮轴的卡环105，混合泥沙时，该卡环105套设于轮轴102上，卡合在支撑杆101的槽口上实现轮轴固定；混合完成时，卡环105脱离槽口，轮轴102带动振动槽103翻转，振动槽103内混合后的泥沙倾倒至位于下方的收集槽104内。振动槽103的体积小于收集槽104的体积，将振动槽103内多次混合好泥沙倒入收集槽104内。
如图2所示，本发明的泥沙缓冲装置300包括垂直坡度小的大口径容沙斗301，该大口径容沙斗301的下方连接有漏斗状、且垂直方向可伸缩的小口径出沙斗302。设有该泥沙缓冲装置300设置在待分选泥沙池202的上部泥沙入口处，根据不同待分选泥沙池的高度，可通过调整底部小口径出沙斗302的垂直方向高度来改变出沙斗的坡度，泥沙缓冲装置300可在待分选泥沙池202的上部泥沙入口处来回移动，使泥沙平整，均匀，冲击力较小的落入待分选泥沙池202。
如图3所示，本发明的泥沙分选装置200包括依次连接的用于提供冲沙水流的进水装置201、用于储存混合后泥沙的待分选泥沙池202、用于分流不同粒径的泥沙的垂向分选管道203、尾沙收集装置204和排水装置205。该向分选管道203)垂向分布为下密上疏。同时，待分选泥沙池202与垂向分选管道203之间连接有缓冲通道206，该缓冲通道的小径端与各垂向分选管道203相连接，该小径端向远离垂向分选管道203的一端呈锥状延伸至大径端，该大径端与待分选泥沙池202相通。排水装置205前端设有使水沙分离的小孔径拦沙网207。排水装置205包括排水管208和设置在该排水管上的排水闸门209。上述进水装置201包括水箱210，该水箱210和待分选泥沙池202之前连接有进水管211，该进水管211依次设有水泵212、进水闸门213、水流流量计214。
本发明的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统的使用方法，包括如下步骤：
A、取好自然河流中的泥沙，放置在振动槽103上，将卡环105卡合在两侧支撑杆内的槽口上，震动振动槽103，使各个粒径分布的沙子混合均匀；
B、停止振动，取出卡环105，转动轮轴102带动振动槽103向下翻转，使混合均匀的沙子倾倒至下方的收集槽104内，每振动混合均匀一次便收集一次，最终收集到槽内可容纳的最大混合沙量；
C、将收集槽104中混合均匀的泥沙装入泥沙缓冲装置300，根据不同待分选泥沙池的高度，可通过调整底部小口径出沙斗302的高度来改变小口径出沙斗的坡度，泥沙缓冲装置300可在待分选泥沙池202的上部泥沙入口处来回移动，使泥沙平整，均匀，冲击力较小的落入待分选泥沙池202；
D、运行泥沙分选装置200，调节合适的水流流速，依据自然水流流动特征，将位于待分选泥沙池202的泥沙冲入垂向分选管道203中；
E、开启排水闸门209，将多余的水分从排水管208排出，同时拦沙网207拦截得到垂向不同粒径的泥沙，泥沙落入尾沙收集装置204内，完成分选。
F、待泥沙全部分选完成，关闭水泵，水槽停止运行。进行下一轮分选收集实验。

Claims (9)

1.一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，其特征在于：包括用于混合不同粒径泥沙的混沙装置(100)、泥沙分选装置(200)，所述混沙装置(100)包括两个相对放置的支撑杆(101)，该支撑杆(101)之间连接有轮轴(102)，该轮轴(102)上套设有可随轮轴(102)转动的用于混合泥沙的振动槽(103)，位于该振动槽(103)的下方设有用于收集混合后泥沙的收集槽(104)；所述泥沙分选装置(200)包括依次连接的用于提供冲沙水流的进水装置(201)、用于储存混合后泥沙的待分选泥沙池(202)、用于分流不同粒径的泥沙的垂向分选管道(203)、尾沙收集装置(204)和排水装置(205)。
2.根据权利要求1所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，其特征在于：所述待分选泥沙池(202)的上部泥沙入口处设有泥沙缓冲装置(300)，该泥沙缓冲装置(300)包括垂直坡度小的大口径容沙斗(301)，该大口径容沙斗(301)的下方连接有漏斗状、且垂直方向可伸缩的小口径出沙斗(302)。
3.根据权利要求1所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，其特征在于：所述支撑杆(101)上开设槽口，所述轮轴(102)的两端分别插入两侧支撑杆的槽口内，该轮轴(102)上还设有用于固定轮轴的卡环(105)，混合泥沙时，该卡环(105)套设于轮轴(102)上，卡合在支撑杆(101)的槽口上实现轮轴固定；混合完成时，卡环(105)脱离槽口，轮轴(102)带动振动槽(103)翻转，振动槽(103)内混合后的泥沙倾倒至位于下方的收集槽(104)内。
4.根据权利要求1所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，其特征在于：所述待分选泥沙池(202)与垂向分选管道(203)之间连接有缓冲通道(206)，该缓冲通道的小径端与各垂向分选管道(203)相连接，该小径端向远离垂向分选管道(203)的一端呈锥状延伸至大径端，该大径端与待分选泥沙池(202)相通。
5.根据权利要求1所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，其特征在于：所述垂向分选管道(203)垂向分布为下密上疏。
6.根据权利要求1所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，其特征在于：所述排水装置(205)前端设有使水沙分离的小孔径拦沙网(207)。
7.根据权利要求1所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，其特征在于：所述排水装置(205)包括排水管(208)和设置在该排水管上的排水闸门(209)。
8.根据权利要求1所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统，其特征在于：所述进水装置(201)包括水箱(210)，该水箱(210)和待分选泥沙池(202)之前连接有进水管(211)，该进水管(211)依次设有水泵(212)、进水闸门(213)、水流流量计(214)。
9.一种如权利要求1至8中任一所述的一种河流不同粒径泥沙就地分选系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、取好自然河流中的泥沙，放置在振动槽(103)上，将卡环(105)卡合在两侧支撑杆内的槽口上，震动振动槽(103)，使各个粒径分布的沙子混合均匀；
B、停止振动，取出卡环(105)，转动轮轴(102)带动振动槽(103)向下翻转，使混合均匀的沙子倾倒至下方的收集槽(104)内，每振动混合均匀一次便收集一次，最终收集到槽内可容纳的最大混合沙量；
C、将收集槽(104)中混合均匀的泥沙装入泥沙缓冲装置(300)，根据不同待分选泥沙池的高度，可通过调整底部出沙斗(302)的高度来改变出沙斗的坡度，泥沙缓冲装置(300)可在待分选泥沙池(202)的上部泥沙入口处来回移动，使泥沙平整，均匀，冲击力较小的落入待分选泥沙池(202)；
D、运行泥沙分选装置(200)，调节合适的水流流速，依据自然水流流动特征，将位于待分选泥沙池(202)的泥沙冲入垂向分选管道(203)中；
E、开启排水闸门(209)，将多余的水分从排水管(208)排出，同时拦沙网(207)拦截得到垂向不同粒径的泥沙，泥沙落入尾沙收集装置(204)内，完成分选。
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