CN107816076A - 栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法 - Google Patents
栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法 Download PDFInfo
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Abstract
栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法，包括进气管路，该进气管路设置在一栅格式气体扰动组件的中心位置，并与该栅格式气体扰动组件内部管路相通，外部供气组件将压缩空气通过进气管路通入栅格式气体扰动组件的管道内，再从栅格式气体扰动组件上设置的各个喷嘴喷出，将河口浮泥扰动疏浚。本发明通过向浮泥内部输送高压气体，将底部细颗粒泥沙搅动至中、上层水体，干扰了新淤土和浮泥在床面不断落淤、逐步密实的过程，改变了含沙水体垂向密度分布，极大地延长了含沙水体中泥沙乘潮输移距离，缓解了航道回淤引起通航水深不足的压力；本发明同时大大降低了现有航道疏浚技术能耗成本。
Description
技术领域
本发明涉及河(航)道用疏浚装置及疏浚技术领域，尤其涉及一种应用于河道的河口区域浮泥疏浚的栅格式气体扰动疏浚装置及其配套的河口浮泥疏浚方法。
背景技术
目前，由于洪水、长时间降雨导致泥沙随着水流流动等因素，河道的河口区域通常会被各种泥沙混合物淤积，而这种淤积会影响到河道的防洪、排涝、灌溉、供水、通航等各项功能的正常发挥，为恢复河道正常功能，必须进行河道清淤疏浚工程，使河道通过治理变深、变宽，河水变清，使得群众的生产条件和居住环境得到明显改善，达到“水清，河畅，岸绿，景美”的目标。
目前，现有技术下的河道疏浚机具的动力型式以机械式或水力式等为主，其主要表现为：
(1)高压爆破-在疏浚机布置高压气管，通过高压气体射流形成高能量冲击波，以实现破土效能，进而装入船舱运走；
(2)真空抽吸-在疏浚机布置高压蒸汽，通过蒸汽冷凝形成负压真空，对河床和边滩淤积物进行抽取，以实现疏浚效能；
(3)空气升液-在疏浚机布置双条供气管路，输送有压气体，一条形成负压提升浑水，一条通过气孔筛选物质，以实现升液效能。
而经过现场操作人员长时间反复作业后的反馈，现有技术的上述工艺手段都是依靠动力来扰动河底(床)上固结的淤泥，并通过船舶及船舶配套的管道设备把泥沙输运或转移，最后在抛入指定区域，所以在各个环节均存在大量的能源耗费，而且现有技术下的工艺手段的整体流程普遍存在有效率低、能耗大、对河口浮泥疏浚针对性不足等问题，所以严重影响河口航道维护治理的难度和经济成本。
综上所述，目前需要一种新型的河道浮泥疏浚装置及配套的河口浮泥疏浚方法，能解决现有技术下的机械式或水力式疏浚手段的缺陷，填补河道疏浚技术中的空白。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法，作为一套新型的疏浚机具及疏浚方法，在确保对各种疏浚船均可适用安装的基础上，克服了现有技术的疏浚手段中的挖、运、抛的工艺流程带来的巨量能源损耗问题。本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法通过空压机注入扰动气体，利用多孔栅格喷射气体增加近底水体紊动强度，在坐底耙具表层形成搅动，进而扰动细颗粒淤泥，促使细颗粒泥沙向表、中层水体悬浮，依靠表、中层强落潮潮流动力将回淤物质输送向外海，本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法能充分利用河口地区潮汐动力和细颗粒泥沙运动特性等自然条件，有效降低航道维护难度和疏浚成本。
本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法，其具体结构和实施步骤如下所述：
栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，包括进气管路，其特征在于：
所述的进气管路设置在一栅格式气体扰动组件的中心位置，并与该栅格式气体扰动组件内部管路相通，外部供气组件将压缩空气通过进气管路通入栅格式气体扰动组件的管道内，再从栅格式气体扰动组件上设置的各个喷嘴喷出，将河口浮泥扰动疏浚。
根据本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其特征在于，所述的栅格式气体扰动组件包括矩形管道、横向管道、喷嘴组和吊装用挂环，其中，矩形管道在其管道围绕的中部区域呈横向式且等间隔的设置有10～14条横向管道，该横向管道的两端与矩形管道相通，将整个矩形管道分隔成12～16条等间隔的栅格状的喷气管路，且各条管路之间均相通，而喷嘴组则设置在各条喷气管路上，进气管路通过快速接头接入位于矩形管道中间位置的横向管道的中心进气孔，将压缩空气通入各条喷气管路，然后从各个喷嘴组同步喷出，将河口浮泥扰动疏浚，而吊装用挂环共有2～3对，呈两两相对式的设置在矩形管道的外部管身上，吊装用挂环与船舶吊运钢缆连接，将整个栅格式气体扰动组件置入或吊出河道。
根据本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其特征在于，所述的喷嘴组包括8～10个喷气底座和喷气嘴，其中，喷气底座呈等间隔的焊接设置在喷气管路上，喷气嘴则采用螺纹连接方式旋接在喷气底座上。
根据本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其特征在于，所述的喷气嘴可采用不通气的喷气堵头替代，旋接在喷气底座上将喷气功能关闭，调整气体涡动强度。
本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其扰动能力受气嘴孔径、气嘴数量、气嘴排列方式、气体压力、气体流量综合决定，可通过调整喷头或部分封堵来任意调整气体涡动强度。
河口浮泥疏浚方法，基于上述的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其具体步骤如下所述：
1)进行栅格式气体扰动组件的装配：
矩形管道和横向管道组成分隔成12～16条等间隔的栅格状的喷气管路，将喷嘴组的喷气嘴旋接在各个喷气底座上，当需要调整气体涡动强度时，将部分喷气嘴用不通气的喷气堵头替代，进行封堵；
2)外部供气组件与栅格式气体扰动组件的连接：
将空压机与进气管路连接，而进气管路通过快速接头接入位于矩形管道中间位置的横向管道的中心进气孔，此时先开启空压机通入压缩空气进行喷气测试，并通过外部设置的空气压力计监测压力，确认正常运作后关闭空压机；
3)栅格式气体扰动组件与工程船的连接作业：
整个栅格式气体扰动组件采用工程船实现运输定位-将栅格式气体扰动组件放置于甲板，将其运至预定疏浚地点，并在工程船上布置牵引索，牵引索一端与工程船上系缆柱相连，另一端与栅格式气体扰动组件的端部相连；
4)栅格式气体扰动组件与船舶吊运钢缆的连接作业：
使用吊运装置布置船舶吊运钢缆，船舶吊运钢缆的一端与吊运装置连接，另一端则采用D型或弓形卸扣与栅格式气体扰动组件的吊装用挂环连接；
5)栅格式气体扰动组件的入水疏浚作业：
吊运装置通过船舶吊运钢缆提升整个栅格式气体扰动组件，将其平行放置入水中，确认入水坐底后，设置压力气体参数，开启外接的空压机输送压缩空气，观察水面气泡，确认输气正常，启动工程船，通过牵引索将栅格式气体扰动组件拖曳进行疏浚作业，此时，压缩空气通过进气管路、矩形管道和横向管道输送至各组喷嘴组，喷气嘴输出高压气体扰动周围的含泥沙水体，致使河道、河床的浅表层的细颗粒泥沙悬起上浮，而位于浅表层下部的高含沙量水体也随之向水体垂向表面方向分布输送，并随着河水的流动方向均匀分布，将河道疏浚，待作业结束后，关闭空压机，放松牵引绳，通过吊运装置提升栅格式气体扰动组件放至甲板，以便下次作业。
根据本发明的河口浮泥疏浚方法，其特征在于，步骤1)～5)中的栅格式气体扰动组件可根据河道宽度或需要疏浚的浮泥分布情况将多个栅格式气体扰动组件并列装配使用，也可根据需要任意调整栅格式气体扰动组件的矩形管道和横向管道的长度或宽度以及喷嘴组的数量。
使用本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法获得了如下
有益效果：
1.本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法提供了一种适用于河口浮泥或新淤土的疏浚机具及配套的疏浚方法，通过向浮泥内部输送高压气体，将底部细颗粒泥沙搅动至中、上层水体，干扰了新淤土和浮泥在床面不断落淤、逐步密实的过程，改变了含沙水体垂向密度分布，极大地延长了含沙水体中泥沙乘潮输移距离，缓解了航道回淤引起通航水深不足的压力；
2.本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法，大大降低了现有航道疏浚技术能耗成本。
附图说明
图1为本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法的装置部分的具体结构立体示意图；
图2为本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法的装置部分的主视图；
图3为本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法的装置部分的侧视图。
图中：1-进气管路，A-栅格式气体扰动组件，A1-矩形管道，A2-横向管道，A2a-中心进气孔，A3-喷嘴组，A3a-喷气底座，A3b-喷气嘴，A4-吊装用挂环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法做进一步的描述。
实施例
如图1～图3所示，栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，包括进气管路1，该进气管路设置在一栅格式气体扰动组件A的中心位置，并与该栅格式气体扰动组件内部管路相通，外部供气组件将压缩空气通过进气管路通入栅格式气体扰动组件的管道内，再从栅格式气体扰动组件上设置的各个喷嘴喷出，将河口浮泥扰动疏浚。
栅格式气体扰动组件A包括矩形管道A1、横向管道A2、喷嘴组A3和吊装用挂环A4，其中，矩形管道在其管道围绕的中部区域呈横向式且等间隔的设置有10～14条横向管道(本实施例中为10条横向管道)，该横向管道的两端与矩形管道相通，将整个矩形管道分隔成12～16条等间隔的栅格状的喷气管路(本实施例中为12条喷气管路)，且各条管路之间均相通，而喷嘴组则设置在各条喷气管路上，进气管路1通过快速接头接入位于矩形管道中间位置的横向管道的中心进气孔A2a，将压缩空气通入各条喷气管路，然后从各个喷嘴组同步喷出，将河口浮泥扰动疏浚，而吊装用挂环A4共有2～3对(本实施例中为2对)，呈两两相对式的设置在矩形管道的外部管身上，吊装用挂环与船舶吊运钢缆连接，将整个栅格式气体扰动组件置入或吊出河道。
喷嘴组A3包括8～10个喷气底座A3a和喷气嘴A3b(本实施例中为9个喷气底座和喷气嘴)，其中，喷气底座呈等间隔的焊接设置在喷气管路上，喷气嘴则采用螺纹连接方式旋接在喷气底座上。
喷气嘴A3b可采用不通气的喷气堵头替代，旋接在喷气底座上将喷气功能关闭，调整气体涡动强度。
本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其扰动能力受气嘴孔径、气嘴数量、气嘴排列方式、气体压力、气体流量综合决定，可通过调整喷头或部分封堵来任意调整气体涡动强度。
河口浮泥疏浚方法，基于上述的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其具体步骤如下所述：
1)进行栅格式气体扰动组件A的装配：
矩形管道A1和横向管道A2组成分隔成12～16条等间隔的栅格状的喷气管路，将喷嘴组A3的喷气嘴A3b旋接在各个喷气底座A3a上，当需要调整气体涡动强度时，将部分喷气嘴用不通气的喷气堵头替代，进行封堵；
2)外部供气组件与栅格式气体扰动组件A的连接：
将空压机与进气管路1连接，而进气管路通过快速接头接入位于矩形管道A1中间位置的横向管道A2的中心进气孔A2a，此时先开启空压机通入压缩空气进行喷气测试，并通过外部设置的空气压力计监测压力，确认正常运作后关闭空压机；
3)栅格式气体扰动组件A与工程船的连接作业：
整个栅格式气体扰动组件采用工程船实现运输定位-将栅格式气体扰动组件放置于甲板，将其运至预定疏浚地点，并在工程船上布置牵引索，牵引索一端与工程船上系缆柱相连，另一端与栅格式气体扰动组件的端部相连；
4)栅格式气体扰动组件A与船舶吊运钢缆的连接作业：
使用吊运装置布置船舶吊运钢缆，船舶吊运钢缆的一端与吊运装置连接，另一端则采用D型或弓形卸扣与栅格式气体扰动组件的吊装用挂环A4连接；
5)栅格式气体扰动组件A的入水疏浚作业：
吊运装置通过船舶吊运钢缆提升整个栅格式气体扰动组件，将其平行放置入水中，确认入水坐底后，设置压力气体参数，开启外接的空压机输送压缩空气，观察水面气泡，确认输气正常，启动工程船，通过牵引索将栅格式气体扰动组件拖曳进行疏浚作业，此时，压缩空气通过进气管路1、矩形管道A1和横向管道A2输送至各组喷嘴组A3，喷气嘴A3b输出高压气体扰动周围的含泥沙水体，致使河道、河床的浅表层的细颗粒泥沙悬起上浮，而位于浅表层下部的高含沙量水体也随之向水体垂向表面方向分布输送，并随着河水的流动方向均匀分布，将河道疏浚，待作业结束后，关闭空压机，放松牵引绳，通过吊运装置提升栅格式气体扰动组件放至甲板，以便下次作业。
步骤1)～5)中的栅格式气体扰动组件A可根据河道宽度或需要疏浚的浮泥分布情况将多个栅格式气体扰动组件并列装配使用，也可根据需要任意调整栅格式气体扰动组件的矩形管道A1和横向管道A2的长度或宽度以及喷嘴组A3的数量。
本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法提供了一种适用于河口浮泥或新淤土的疏浚机具及配套的疏浚方法，通过向浮泥内部输送高压气体，将底部细颗粒泥沙搅动至中、上层水体，干扰了新淤土和浮泥在床面不断落淤、逐步密实的过程，改变了含沙水体垂向密度分布，极大地延长了含沙水体中泥沙乘潮输移距离，缓解了航道回淤引起通航水深不足的压力；本发明的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置及河口浮泥疏浚方法，大大降低了现有航道疏浚技术能耗成本。
Claims (6)
1.栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，包括进气管路(1)，其特征在于：
所述的进气管路(1)设置在一栅格式气体扰动组件(A)的中心位置，并与该栅格式气体扰动组件内部管路相通，外部供气组件将压缩空气通过进气管路通入栅格式气体扰动组件的管道内，再从栅格式气体扰动组件上设置的各个喷嘴喷出，将河口浮泥扰动疏浚。
2.如权利要求1所述的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其特征在于，所述的栅格式气体扰动组件(A)包括矩形管道(A1)、横向管道(A2)、喷嘴组(A3)和吊装用挂环(A4)，其中，矩形管道在其管道围绕的中部区域呈横向式且等间隔的设置有10～14条横向管道，该横向管道的两端与矩形管道相通，将整个矩形管道分隔成12～16条等间隔的栅格状的喷气管路，且各条管路之间均相通，而喷嘴组则设置在各条喷气管路上，进气管路(1)通过快速接头接入位于矩形管道中间位置的横向管道的中心进气孔(A2a)，将压缩空气通入各条喷气管路，然后从各个喷嘴组同步喷出，将河口浮泥扰动疏浚，而吊装用挂环(A4)共有2～3对，呈两两相对式的设置在矩形管道的外部管身上，吊装用挂环与船舶吊运钢缆连接，将整个栅格式气体扰动组件置入或吊出河道。
3.如权利要求2所述的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其特征在于，所述的喷嘴组(A3)包括8～10个喷气底座(A3a)和喷气嘴(A3b)，其中，喷气底座呈等间隔的焊接设置在喷气管路上，喷气嘴则采用螺纹连接方式旋接在喷气底座上。
4.如权利要求3所述的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其特征在于，所述的喷气嘴(A3b)可采用不通气的喷气堵头替代，旋接在喷气底座上将喷气功能关闭，调整气体涡动强度。
5.河口浮泥疏浚方法，基于上述所有权利要求的栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置，其具体步骤如下所述：
1)进行栅格式气体扰动组件(A)的装配：
矩形管道(A1)和横向管道(A2)组成分隔成12～16条等间隔的栅格状的喷气管路，将喷嘴组(A3)的喷气嘴(A3b)旋接在各个喷气底座(A3a)上，当需要调整气体涡动强度时，将部分喷气嘴用不通气的喷气堵头替代，进行封堵；
2)外部供气组件与栅格式气体扰动组件(A)的连接：
将空压机与进气管路(1)连接，而进气管路通过快速接头接入位于矩形管道(A1)中间位置的横向管道(A2)的中心进气孔(A2a)，此时先开启空压机通入压缩空气进行喷气测试，并通过外部设置的空气压力计监测压力，确认正常运作后关闭空压机；
3)栅格式气体扰动组件(A)与工程船的连接作业：
整个栅格式气体扰动组件采用工程船实现运输定位-将栅格式气体扰动组件放置于甲板，将其运至预定疏浚地点，并在工程船上布置牵引索，牵引索一端与工程船上系缆柱相连，另一端与栅格式气体扰动组件的端部相连；
4)栅格式气体扰动组件(A)与船舶吊运钢缆的连接作业：
使用吊运装置布置船舶吊运钢缆，船舶吊运钢缆的一端与吊运装置连接，另一端则采用D型或弓形卸扣与栅格式气体扰动组件的吊装用挂环(A4)连接；
5)栅格式气体扰动组件(A)的入水疏浚作业：
吊运装置通过船舶吊运钢缆提升整个栅格式气体扰动组件，将其平行放置入水中，确认入水坐底后，设置压力气体参数，开启外接的空压机输送压缩空气，观察水面气泡，确认输气正常，启动工程船，通过牵引索将栅格式气体扰动组件拖曳进行疏浚作业，此时，压缩空气通过进气管路(1)、矩形管道(A1)和横向管道(A2)输送至各组喷嘴组(A3)，喷气嘴(A3b)输出高压气体扰动周围的含泥沙水体，致使河道、河床的浅表层的细颗粒泥沙悬起上浮，而位于浅表层下部的高含沙量水体也随之向水体垂向表面方向分布输送，并随着河水的流动方向均匀分布，将河道疏浚，待作业结束后，关闭空压机，放松牵引绳，通过吊运装置提升栅格式气体扰动组件放至甲板，以便下次作业。
6.如权利要求5所述的河口浮泥疏浚方法，其特征在于，步骤1)～5)中的栅格式气体扰动组件(A)可根据河道宽度或需要疏浚的浮泥分布情况将多个栅格式气体扰动组件并列装配使用，也可根据需要任意调整栅格式气体扰动组件的矩形管道(A1)和横向管道(A2)的长度或宽度以及喷嘴组(A3)的数量。
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| JP2005126942A (ja) * | 2003-10-22 | 2005-05-19 | Penta Ocean Constr Co Ltd | 浚渫方法及び浚渫システム |
| CN202440864U (zh) * | 2011-11-14 | 2012-09-19 | 孙建澎 | 码头前沿冲淤器 |
| CN107100220A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-08-29 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 深水基槽清淤智能有轨机器人 |
| CN207392285U (zh) * | 2017-10-19 | 2018-05-22 | 上海河口海岸科学研究中心 | 一种栅格式气体扰动河口浮泥疏浚装置 |
-
2017
- 2017-10-19 CN CN201710980369.7A patent/CN107816076A/zh active Pending
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