CN109024749A - 跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置及其清淤方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于河道治理技术领域，具体涉及一种跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置及其清淤方法，包括泥斗和闸板，所述的闸板位于泥斗的上游，所述的闸板从上到下依次包括一号旋板、二号旋板、三号固定板、四号固定板和五号旋板，所述的一号旋板下边缘通过一号铰链铰接安装，二号旋板下边缘通过二号铰链铰接安装，三号固定板和四号固定板通过固定栓固定安装，五号旋板上边缘通过三号铰链铰接安装。本发明通过控制底部五号旋板和堰口的一号旋板、二号旋板翻转开启角度、水力跌水冲刷等联合作用，实现低损耗、高效率的河道底泥排干清淤，改变了传统采用水力冲挖机组的高压水枪冲刷底泥的方法，节约了大量人力和动力消耗。

Description

跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置及其清淤方法

技术领域

本发明属于河道治理技术领域，具体涉及一种跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤 装置及其清淤方法。

背景技术

在我国，城市河道水污染已经成为一种严重的城市病，因此水体净化与修复已成为民众 的关注热点。因此，解决水体污染、恢复水体生态和社会功能是可持续发展过程中亟待解决 的关键任务之一。目前，城市水体治理最主要且便捷治理技术为河道排干清淤和疏浚技术中 的水力冲挖清淤，该技术具有施工状况直观、质量易于保证的优点，可以使水体的有机质、 磷、总悬浮物、叶绿素a以及水体透明度有明显下降，是缓解水体黑臭和富营养化的有效手 段。该技术具有机具简单，输送方便，施工成本低的优点，但由于采用往往需要人工手台水 枪进行王府喷扫，体力消耗极大，再通过泥泵吸取、管道输送，将泥浆输送至岸上的堆场或 集浆池内，这种方法施工作业环境比较为恶劣，同时对操作工人的体力有着极大的限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置及其清淤 方法，通过控制底部和堰口挡板翻转开启角度、水力跌水冲刷等联合作用，实现低损耗、 高效率的河道底泥排干清淤。

具体的技术方案为：

跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置，包括泥斗和闸板，所述的闸板位于泥斗 的上游，闸板宽度与河床一致，高度与河道深度齐平；所述的泥斗与污泥泵连接；所述的 闸板从上到下依次包括一号旋板、二号旋板、三号固定板、四号固定板和五号旋板，所述的一号旋板下边缘通过一号铰链铰接安装，二号旋板下边缘通过二号铰链铰接安装，三号固定板和四号固定板通过固定栓固定安装，五号旋板上边缘通过三号铰链铰接安装；

所述的一号旋板、二号旋板、五号旋板均向下游方向翻转；所述的一号旋板、二号旋 板分别由卷链机构控制翻转，所述的五号旋板由液压杆控制翻转。

以一号旋板合拢垂直状态为初始位置，一号旋板在翻转角度90°-180°间任意位置控制； 以二号旋板合拢垂直状态为初始位置，二号旋板在翻转角度90°-180°间任意位置控制；以 五号旋板合拢垂直状态为初始位置，五号旋板的开启角度为15°-60°。

该跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置的清淤方法，包括以下过程：

通过液压杆控制翻转五号旋板，快速开启五号旋板，开启角度为15°-60°，在上下游静 水压差下水流由五号旋板开启处流出，产生的负压吸力将闸板上游沉积的河床底泥引入闸 板下游河床淤泥中，同时因水流冲力作用上游冲刷下的淤泥与闸板下游河床淤泥一并冲入 下游河床中的泥斗；

随后通过液压杆快速关闭五号旋板，同时启动卷链机构，开启一号旋板，一号旋板开 启角度在90°-180°间，开启角度由下游河床污泥与闸板间距计算控制；因水位差原因而产 生跌水，在重力跌水流作用下再次将闸板下游河床底泥冲击入泥斗；

如若下游河床淤泥沉积严重，则同时开启一号旋板、二号旋板，开启角度由下游河床 污泥与闸板间距、下游河床淤泥厚度联合计算控制；此时虽然降低了跌水压差高度，但大 大提高了水流流速而提高了冲刷效率；

最终，由冲刷形成的淤泥混合液一并流入下游泥斗中，通过污泥泵排放到岸集中处理。

其中，一号旋板开启角度α₁、二号旋板开启角度α₂计算方法为：

开启角度：

跌落指数：

式中：q-跌水流量，m³/s；p-跌差，m；g-重力加速度，9.8m/s²；L-下游河床污泥与闸板间距，m；B₁-一号旋板高度，m；B₂-二号旋板高度，m。

本发明提供的一种跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置及其清淤方法，通过控 制底部和堰口的旋板翻转开启角度、水力跌水冲刷等联合作用，实现低损耗、高效率的河 道底泥排干清淤，改变了传统采用水力冲挖机组的高压水枪冲刷底泥的方法，节约了大量 人力和动力消耗。

附图说明

图1为本发明装置在河道中工作时立面结构图；

图2为本发明装置在河道中工作时平面布置图。

具体实施方式

如图1、图2所示，在中小河道中应用该跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置。 通过截留工程将闸板安置于所需清淤的目标河道内，闸板宽度与河床一致，高度与河道深 度齐平，满足断水截留要求。闸板从上到下依次包括一号旋板1、二号旋板2、三号固定板3、四号固定板4和五号旋板5，所述的一号旋板1下边缘通过一号铰链6铰接安装， 二号旋板2下边缘通过二号铰链7铰接安装，三号固定板3和四号固定板4通过固定栓9 固定安装，五号旋板5上边缘通过三号铰链8铰接安装。所述的一号旋板1、二号旋板2、 五号旋板5均向下游方向翻转；所述的一号旋板1、二号旋板2分别由卷链机构控制翻转， 所述的五号旋板5由液压杆控制翻转。

具体操作方法：

通过收缩闸板中五号旋板5的链接液压杆，快速开启五号旋板5，开启角度为15°-60°， 因上下游静水压差而使水流由五号旋板5旋板开启处流出，其产生的负压吸力可将上游沉 积的河床底泥引入下游河床淤泥中，同时因水流冲力作用与得下游河床淤泥一并冲入下游 河床泥斗10方向。随后通过推伸液压杆使得五号旋板5快速关闭，同时启动卷链机构， 自由开启一号旋板1连接锁链，使一号旋板1能在90°-180°间自由控制，开启角度由下游 河床污泥与闸板间距计算控制。因水位差原因而产生跌水，在重力跌水流作用下再次将下 游河床底泥冲击入泥斗。

如若下游河床淤泥沉积严重，则可在自由开启一号旋板1和二号旋板2连接锁链，二 号旋板2能在90°-180°间自由控制，开启角度由下游河床污泥与闸板间距、下游河床淤泥 厚度联合计算控制。此种情况下虽然降低了跌水的压差高度，但大幅提高了水流流速，因 而进一步提高了冲刷效率，以满足下游河床淤泥清淤要求。

最终，由冲刷形成的淤泥混合液一并流入下游泥斗10中，通过污泥泵排放到沿岸指 定容器或场所中一并集中处理。

表1某河道段内传统清淤装备与本发明装备运行小效果比较

该装备在运行过程中不受外界因素干扰，且没有引入化学物质或非原生态微生物、动 物和食物，不易造成化学药剂的二次污染和因生物入侵造成的原水生生态系统破坏，在低 消耗、高效率的完成中小河道水体底泥净化和削减任务，但保留了河道内部分原微生物、 动物和植物等，有利于在削减污染物的同时修复河道原生态系统，促进河道清淤的长效性 和稳定性。

该装备与原先传统装备相比，在保证同水平清淤能力的同时，改善了施工难度和施工 环境，提高了底泥水力冲挖清淤能力，节省了大量人员和设备投入，因而通过该技术装备 进行中小河道底泥水力冲挖清淤，可节约大量清淤费用，代表一种新型的底泥水力冲挖清 淤技术装备的发展趋势，符合可持续发展要求。

Claims (5)

1.跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置，包括泥斗，所述的泥斗与污泥泵连接；其特征在于，还包括闸板，所述的闸板位于泥斗的上游，闸板宽度与河床一致，高度与河道深度齐平；所述的闸板从上到下依次包括一号旋板、二号旋板、三号固定板、四号固定板和五号旋板，所述的一号旋板下边缘通过一号铰链铰接安装，二号旋板下边缘通过二号铰链铰接安装，三号固定板和四号固定板通过固定栓固定安装，五号旋板上边缘通过三号铰链铰接安装；

所述的一号旋板、二号旋板、五号旋板均向下游方向翻转。

2.根据权利要求1所述的跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置，其特征在于，所述的一号旋板、二号旋板分别由卷链机构控制翻转，所述的五号旋板由液压杆控制翻转。

3.根据权利要求1或2所述的跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置，其特征在于，以一号旋板合拢垂直状态为初始位置，一号旋板在翻转角度90°-180°间任意位置控制；以二号旋板合拢垂直状态为初始位置，二号旋板在翻转角度90°-180°间任意位置控制；以五号旋板合拢垂直状态为初始位置，五号旋板的开启角度为15°-60°。

4.根据权利要求1所述的跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置的清淤方法，其特征在于，包括以下过程：

快速开启五号旋板，开启角度为15°-60°，在上下游静水压差下水流由五号旋板开启处流出，产生的负压吸力将闸板上游沉积的河床底泥引入闸板下游河床淤泥中，同时因水流冲力作用上游冲刷下的淤泥与闸板下游河床淤泥一并冲入下游河床中的泥斗；

随后关闭五号旋板，同时开启一号旋板，一号旋板开启角度在90°-180°间，开启角度α₁由下游河床污泥与闸板间距计算控制；因水位差原因而产生跌水，在重力跌水流作用下再次将闸板下游河床底泥冲击入泥斗；

如若下游河床淤泥沉积严重，则同时开启一号旋板、二号旋板，开启角度α₂由下游河床污泥与闸板间距、下游河床淤泥厚度联合计算控制；

最终，由冲刷形成的淤泥混合液一并流入下游泥斗中，通过污泥泵排放到岸集中处理。

5.根据权利要求4所述的跌水冲刷式河道底泥水力中小冲挖清淤装置的清淤方法，其特征在于，一号旋板开启角度α₁、二号旋板开启角度α₂计算方法为：

开启角度：

跌落指数：

式中：q-跌水流量，m³/s；p-跌差，m；g-重力加速度，9.8m/s²；L-下游河床污泥与闸板间距，m；B₁-一号旋板高度，m；B₂-二号旋板高度，m。