CN110453642A - 一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，属于水利技术领域。本发明针对黄河河堤进行改进，在黄河大堤的内侧向中间依次设有二堤、三堤，将河堤一分为三，形成黄河大堤、二堤、三堤层层套接的结构，在二堤与三堤之间增设沉淀水塘。黄河大堤与二堤之间围成调储水道，该调储水道水位由上游库坝上的第一泄水孔控制，两侧三堤围成恒流水道，该恒流水道水位由上游库坝上的第二泄水孔控制；沉淀水塘一侧与调储水道相通，另一侧通过伯努利排沙管与恒流水道相通，通过伯努利排沙管将沙排至恒流水道内。通过形成套堤结构，实现黄河水在套堤内沉淀，直接向外输出清水，实现了不停顿补水、沉淀、输清、排沙循环式流程，可长期持续供应清水，不存留泥沙。
Description
技术领域
本发明涉及水利技术领域，具体地说是一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置。
背景技术
随着社会经济的发展，工农业生产、城区人民经营、生活对水资源的需求量越来越大。山东省是典型的缺水省份，黄河水资源的开发利用状况会影响地处黄河区域的人们生活和社会经济的发展。
现有引黄取水技术都是先引黄河水，将黄河水沉沙后流入水库，由于泥沙无法回归大海，时间长了，泥沙太多就会造成淤积，水坝无法进行处理，大运河历史上多次引黄河水，都是时间长了形成淤塞，最终失败。
发明内容
本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置。
申请人通过研究发现黄河水沉淀起来非常容易，静置两天即可澄清，基于此，申请人对黄河河堤进行结构改进，实现黄河水在套堤内沉淀，直接向外输出清水，实现了不停顿补水、沉淀、输清、排沙循环式流程，可长期持续供应清水，不存留泥沙。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，包括黄河大堤，黄河大堤上游设有库坝，黄河大堤的内侧向中间依次设有二堤、三堤，黄河大堤、二堤、三堤构成层层套接的结构，且黄河大堤、二堤、三堤沿垂直于河道的方向高度依次降低，所述二堤与三堤之间增设沉淀水塘；
所述黄河大堤与二堤之间围成调储水道，上游库坝与调储水道之间增设第一导流堤，该调储水道水位由上游库坝上的第一泄水孔控制，两侧所述三堤围成恒流水道，上游库坝与恒流水道之间增设第二导流堤，该恒流水道水位由上游库坝上的第二泄水孔控制；
所述沉淀水塘一侧与调储水道相通，用于将调储水道内的黄河水引入沉淀水塘进行沉淀，沉淀水塘另一侧通过伯努利排沙管与恒流水道相通，通过伯努利排沙管将沙排至恒流水道内。
方案优选地，所述沉淀水塘一侧通过伯努利排沙管与调储水道相通，以防止调储水道淤塞。
方案优选地，所述伯努利排沙管包括多个并列排布的中空管体，中空管体的两端均设有开口，中空管体周壁上开设吸沙孔缝，依靠中空管体内水流动的抽吸力将沙吸进中空管体内，并从中空管体的末端开口处排沙。
方案优选地，所述多个并列排布的中空管体上设有波型板，通过波型板将中空管体固定，波型板的波谷处设有沙漏缝。
方案优选地，所述沉淀水塘具有多个，多个沉淀水塘通过A型网布兜坝相隔离，所述A型网布兜坝包括隔水布，隔水布设在迎向上游的一侧，隔水布的背面设有拉紧网，拉紧网与隔水布之间上边沿设置漂浮物。
方案优选地，所述调储水河道通过B型网布兜坝相隔离，所述B型网布兜坝包括隔水布，隔水布设在迎向上游的一侧，隔水布的背面设有拉紧网，拉紧网与隔水布之间上边沿设置漂浮物，隔水布在靠近泥底的高度开设泄流网窗及控流卷筒，控流卷筒设在泄流网窗位置处，控流卷筒连接输气通道，输气通道包括主充气道及分支充气道，通过充放气实现控流卷筒的卷缩和伸展，能够使泄流网窗开启和封堵，实现流量的可控调节。
方案优选地，所述沉淀水塘中部设有倒锥形隔离网，倒锥形隔离网的内部为清水区，外部为养鱼区，清水区通过清水虹吸管送往清水总管，由清水总管送往需用水处。
方案优选地，所述输气通道连接喉管式气囊阀，多个沉淀水塘的输气通道相连为一体，通过充放气即可实现多个喉管式气囊阀的启闭。喉管式气囊阀包括阀壁，阀壁内形成有喉管式阀腔，喉管式阀腔内设有气囊阀瓣，气囊阀瓣为柱形结构，充气时气囊阀瓣向中心膨胀，将喉管式气囊阀关闭，放气时，喉管式气囊阀向四周收缩，喉管式气囊阀开启。喉管式气囊阀除用于本发明外，还可用于其他管道。
方案优选地，所述伯努利排沙管向恒流水道方向倾斜向下布置，方便将水顺流而下。
方案优选地，为实现气囊阀瓣的可靠密封，在气囊阀瓣内壁面设有气囊褶皱。
本发明的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明针对黄河河堤进行改进，在黄河大堤的内侧向中间依次设有二堤、三堤，将河堤一分为三，形成层层套接的结构，实现黄河水在套堤内沉淀，直接向外输出清水，实现了不停顿补水、沉淀、输清、排沙循环式流程，可长期持续供应清水，不存留泥沙。实际施工时，只需将原黄河二滩的土分别推向左、右两侧，即可形成二堤、三堤。本专利的具体过程如下：
一般来说，恒流水道内水位始终恒定，以黄河与京杭大运河交汇区域来说，水位稳定在4-6m，水位可通过上游库坝上的第二泄水孔控制，也可以由清水总管进行调控。
上游库坝一方面通过第二泄水孔沿第二导流堤、三堤将水部分引入恒流水道内，维持恒流水道内的水位恒定，另一方面通过第一泄水孔沿第一导流堤、二堤将水引入调储水道内，并由调储水道向沉淀水塘内注水，当沉淀水塘内注满水后，调储水道停止注水，起到一定时间内存留水的作用。水在沉淀水塘内进行沉淀，倒锥形隔离网的外部用来养鱼，内部用来输清送往城市用水或其他需用水处。黄河在每年的6-11月为丰水期，12-5月份为枯水期，调储水道在丰水期尽量多储水，调储水道内储存的水也可进入恒流河道内，维持恒流河道的水位恒定，调储水道内水枯竭后，再消耗沉淀水塘内的水，沉淀水塘内水枯竭后，还可以用来种地。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明伯努利排沙管的结构示意图；
附图3是本发明网布兜坝的结构示意图；
附图4是本发明图3的A-A向剖视图；
附图5是本发明喉管式气囊阀的结构示意图。
图中各标号表示：
1、第一导流堤，2、第二导流堤，3、第一泄水孔，4、库坝，
5、第二泄水孔，6、调储水道，7、沉淀水塘，8、恒流水道，9、三堤，
10、二堤，11、黄河大堤，
12、伯努利排沙管，120、中空管体，121、吸沙孔缝，122、波型板，
123、沙漏缝，
13、隔离网，14、清水虹吸管，15、清水总管，16、A型网布兜坝，
17、B型网布兜坝，18、隔水布，19、拉紧网，20、气囊，21、泄流网窗，
22、控流卷筒，23、输气通道，230、主充气道，231、分支充气道，
24、喉管式气囊阀，240、阀壁，241、气囊褶皱，242、喉管式阀腔，
243、气囊阀瓣。
具体实施方式
下面结合附图1-5，对本发明的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置作以下详细说明。
实施例一
结合附图1，本发明的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，包括黄河大堤 11，黄河大堤11上游设有库坝4，黄河大堤11的内侧向中间依次设有二堤10、三堤9，黄河大堤11、二堤10、三堤9构成层层套接的结构，且黄河大堤11、二堤10、三堤9沿垂直于河道的方向高度依次降低，所述二堤10与三堤9之间增设沉淀水塘7，沉淀水塘7用于将所引入的黄河水进行沉淀。
所述黄河大堤11与二堤10之间围成调储水道6，上游库坝4与调储水道 6之间增设第一导流堤1，该调储水道6水位由上游库坝4上的第一泄水孔3 控制，两侧所述三堤9围成恒流水道8，上游库坝4与恒流水道8之间增设第二导流堤2，该恒流水道8水位由上游库坝4上的第二泄水孔5控制。
所述沉淀水塘7一侧与调储水道6相通，用于将调储水道6内的黄河水引入沉淀水塘7进行沉淀，沉淀水塘7另一侧通过伯努利排沙管12与恒流水道8 相通，通过伯努利排沙管12将沙排至恒流水道8内。
因调储水道6长期存储水，为防止调储水道6淤塞，在上述结构基础上，所述沉淀水塘7一侧通过伯努利排沙管12与调储水道6相通，将调储水道内沉淀所产生的沙随时排出。
结合附图2，伯努利排沙管12包括多个并列排布的中空管体120，多个并列排布的中空管体120上设有波型板122，通过波型板122将中空管体120固定，波型板122的波谷处设有沙漏缝123。中空管体120的两端均设有开口，中空管体120周壁上开设吸沙孔缝121，依靠中空管体120内水流动的抽吸力将沙吸进中空管体120内，并从中空管体120的末端开口处排沙。
方案优选地，所述伯努利排沙管12向沉淀水塘7及恒流水道8方向倾斜向下布置，方便将水顺流而下。
在上述结构基础上，所述沉淀水塘7具有多个，因上游库坝4到堤本体之间有一定水位落差，故沿河道方向布置的多个沉淀水塘7之间存在水位差，而流动的水时无法沉淀的，所以需要将多个沉淀水塘7通过A型网布兜坝16相隔离。
结合附图3、4，A型网布兜坝16包括隔水布18，隔水布18设在迎向上游的一侧，隔水布18的背面设有拉紧网19，拉紧网19与隔水布18之间上边沿设置漂浮物20，漂浮物20可以是气囊或浮子。设置隔水布18目的在于阻隔水，防止上下游水相混无法沉淀，还能减轻整体重量，更换时也方便一些。使用拉紧网19在隔水布18的背面拉紧，能有效保证整个体系的耐拉强度。
所述调储水河道通过B型网布兜坝17相隔离，沉淀水塘7一侧调储水道6 的作用是不断向下面的沉淀水塘7注水，同时在沉淀水塘7内注满水后，也起到一段时间内的存留水作用，所以B型网布兜坝17要满足向沉淀水塘7注水的需要，同时在沉淀水塘7注满水后即时封住，实现存水。所述B型网布兜坝 17包括隔水布18，隔水布18设在迎向上游的一侧，隔水布18的背面设有拉紧网19，拉紧网19与隔水布18之间上边沿设置漂浮物20，漂浮物20可以是气囊或浮子，隔水布18在靠近泥底的高度开设泄流网窗21及控流卷筒22。
结合附图3、4，控流卷筒22设在泄流网窗21位置处，控流卷筒连接输气通道23，输气通道23包括主充气道230及分支充气道231，通过充放气实现控流卷筒22的卷缩和伸展，对泄流网窗21开启和封堵，以实现流量的可控调节。使用时，在注水情况下，控流卷筒22卷缩，只占很小的面积，水从泄流网窗21处向沉淀水塘7内注水，当水充满沉淀水塘7后，控流卷筒22伸展，将泄流网窗21封住，这样水就不会流入沉淀水塘7内，从而实现黄河水的沉降。输气通道23连接喉管式气囊阀24，多个沉淀水塘7的输气通道23相连为一体，通过充放气即可实现多个喉管式气囊阀24的启闭。
结合附图5，喉管式气囊阀24包括阀壁240，阀壁240内形成有喉管式阀腔242，喉管式阀腔242内设有气囊阀瓣243，气囊阀瓣243为柱形结构，充气时气囊阀瓣243向中心膨胀，将喉管式气囊阀24关闭，放气时，喉管式气囊阀24向四周收缩，喉管式气囊阀24开启。通过气控制，可以实现对多个沉淀水塘7的同步控制，比较方便。为实现气囊阀瓣243的可靠密封，在气囊阀瓣243内壁面设有气囊褶皱241。当水充满沉淀水塘7后会发出指令，向主充气道230充高压气体，气体再充入各分支充气道231，若干分支充气道231内充气候膨胀会推动控流卷筒22展开，堵住泄流网窗21背后的网眼，减少下泄水，直至完全封闭。
在上述结构基础上，所述沉淀水塘7中部设有倒锥形隔离网13，，倒锥形隔离网13的内部为清水区，外部为养鱼区，设置隔离网13目的在于避免水沙相混，设计为倒锥形目的在于满足鱼浮出水面呼吸的需要，清水区通过清水虹吸管14送往清水总管15，由清水总管15送往城市用水或其他需用水处。
本发明的工作原理如下：
一般来说，恒流水道8内水位始终恒定，以黄河与京杭大运河交汇区域来说，水位稳定在4-6m，水位可通过上游库坝4上的第二泄水孔5控制，也可以由清水总管15进行调控。
上游库坝4一方面通过第二泄水孔5沿第二导流堤2、三堤9将水部分引入恒流水道8内，维持恒流水道8内的水位恒定，另一方面通过第一泄水孔3 沿第一导流堤1、二堤10将水引入调储水道6内，并由调储水道6向沉淀水塘 7内注水，当沉淀水塘7内注满水后，调储水道6停止注水，起到一定时间内存留水的作用。水在沉淀水塘7内进行沉淀，倒锥形隔离网13的外部用来养鱼，内部用来输清送往城市用水或其他需用水处。黄河在每年的6-11月为丰水期，12-5月份为枯水期，调储水道6在丰水期尽量多储水，调储水道6内储存的水也可进入恒流河道8内，维持恒流河道8的水位恒定，调储水道6内水枯竭后，再消耗沉淀水塘7内的水，沉淀水塘7内水枯竭后，还可以用来种地。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (10)
1.一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，包括黄河大堤(11)，黄河大堤(11)上游设有库坝(4)，其特征在于：黄河大堤(11)的内侧向中间依次设有二堤(10)、三堤(9)，黄河大堤(11)、二堤(10)、三堤(9)构成层层套接的结构，且黄河大堤(11)、二堤(10)、三堤(9)沿垂直于河道的方向高度依次降低，所述二堤(10)与三堤(9)之间增设沉淀水塘(7)；
所述黄河大堤(11)与二堤(10)之间围成调储水道(6)，上游库坝(4)与调储水道(6)之间增设第一导流堤(1)，该调储水道(6)水位由上游库坝(4)上的第一泄水孔(3)控制，两侧所述三堤(9)围成恒流水道(8)，上游库坝(4)与恒流水道(8)之间增设第二导流堤(2)，该恒流水道(8)水位由上游库坝(4)上的第二泄水孔(5)控制；
所述沉淀水塘(7)一侧与调储水道(6)相通，用于将调储水道(6)内的黄河水引入沉淀水塘(7)进行沉淀，沉淀水塘(7)另一侧通过伯努利排沙管(12)与恒流水道(8)相通，通过伯努利排沙管(12)将沙排至恒流水道(8)内。
2.根据权利要求1所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述沉淀水塘(7)一侧通过伯努利排沙管(12)与调储水道(6)相通，以防止调储水道(6)淤塞。
3.根据权利要求1或2所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述伯努利排沙管(12)包括多个并列排布的中空管体(120)，中空管体(120)的两端均设有开口，中空管体(120)周壁上开设吸沙孔缝(121)，依靠中空管体(120)内水流动的抽吸力将沙吸进中空管体(120)内，并从中空管体(120)的末端开口处排沙。
4.根据权利要求1或2所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述多个并列排布的中空管体(120)上设有波型板(122)，通过波型板(122)将中空管体(120)固定，波型板(122)的波谷处设有沙漏缝(123)。
5.根据权利要求1或2所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述沉淀水塘(7)具有多个，多个沉淀水塘(7)通过A型网布兜坝(16)相隔离，所述A型网布兜坝(16)包括隔水布(18)，隔水布(18)设在迎向上游的一侧，隔水布(18)的背面设有拉紧网(19)，拉紧网(19)与隔水布(18)之间上边沿设置漂浮物(20)。
6.根据权利要求1或2所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述调储水河道通过B型网布兜坝(17)相隔离，所述B型网布兜坝(17)包括隔水布(18)，隔水布(18)设在迎向上游的一侧，隔水布(18)的背面设有拉紧网(19)，拉紧网(19)与隔水布(18)之间上边沿设置漂浮物(20)，隔水布(18)在靠近泥底的高度开设泄流网窗(21)及控流卷筒(22)，
所述控流卷筒(22)设在泄流网窗(21)位置处，控流卷筒连接输气通道(23)，输气通道(23)包括主充气道(230)及分支充气道(231)，通过充放气实现控流卷筒(22)的卷缩和伸展，开启和封堵泄流网窗(21)，实现流量的可控调节。
7.根据权利要求1或2所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述沉淀水塘(7)中部设有倒锥形隔离网(13)，倒锥形隔离网(13)的内部为清水区，外部为养鱼区，清水区通过清水虹吸管(14)送往清水总管(15)，由清水总管(15)送往需用水处。
8.根据权利要求6所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述输气通道(23)连接喉管式气囊阀(24)，喉管式气囊阀(24)包括阀壁(240)，阀壁(240)内形成有喉管式阀腔(242)，喉管式阀腔(242)内设有气囊阀瓣(243)，气囊阀瓣(243)为柱形结构，充气时气囊阀瓣(243)向中心膨胀，将喉管式气囊阀(24)关闭，放气时，喉管式气囊阀(24)向四周收缩，喉管式气囊阀(24)开启。
9.根据权利要求8所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述气囊阀瓣(243)内壁面设有气囊褶皱(241)。
10.根据权利要求1、2、8或9所述的一种沉淀黄河泥沙输出清水的装置，其特征在于，所述伯努利排沙管(12)向恒流水道(8)方向倾斜向下布置，方便将水顺流而下。
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