CN110453745A

CN110453745A - 基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法

Info

Publication number: CN110453745A
Application number: CN201910666173.XA
Authority: CN
Inventors: 汪辉; 乔嘉龙
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2019-11-15
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: CN110453745B

Abstract

本发明公开了一种基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法，包括卡门涡街产生器，该卡门涡街产生器包括T形基柱以及套筒；T形基柱，包括基座以及沿着基座的中部位置处向上布置的中心柱体；套筒，呈圆筒形空心皮囊结构设置，包括同心设置的内套管、外套管，内套管套接在中心柱体外围，而外套管则位于内套管外侧，同时内套管的管壁外侧设置第一刚性支架，而外套管的管壁内侧则设置第二刚性支架，且外套管与内套管之间通过沿着套筒的高度方向所布置的若干层弹性辐条连接；套筒的空腔能够通过管道与水泵的出水口连通。因此，本发明利用卡门涡街的非定常旋涡的周期性脱落，将河床的泥沙冲刷至下游，实现清淤的目的。

Description

基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种河道清淤装置，尤其是一种基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法。

背景技术

在当今城市发展的情势下，城市绿化的进程加快，城市河道的环境及景观要求逐步提升，其中有很多城市内的河道淤积了大量的泥沙，导致水体质量下降、水体景观效果不佳，甚至会阻塞河流。长此以往，非常的影响河道景观质量和人们的生活体验。同时，泥沙堆积导致河床上升的情况在大江大河中也十分常见，经常造成水患灾害。

目前针对这类问题，也有几种解决方法，比如干式清淤、半干式清淤、湿式机械清淤、生态清淤等，但是这几类方法都有成本高，效率低的缺点，且都是在泥沙淤积后进行处理的方法。

因此很有必要基于一些新的装置特点，同时结合城市水景美观的要求，研究一种新型的河道清淤装置，兼顾高效，低成本、环保这些特点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法。该河道清淤装置通过在河道中截面方向安装特制的一组直径可以调节的卡门涡街产生器，使得水体在流经圆柱体后产生卡门涡街，利用卡门涡街的非定常旋涡的周期性脱落，将河床的泥沙冲刷至下游，从而避免或延缓城市河道中泥沙的淤积，以及其导致的水体质量下降、水体景观效果不佳，甚至阻塞河流的问题，实现清淤的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于卡门涡街的河道清淤装置，包括卡门涡街产生器，该卡门涡街产生器包括T形基柱以及套筒；其中：

T形基柱，包括基座以及沿着基座的中部位置处向上布置的中心柱体；

套筒，呈圆筒形空心皮囊结构设置，包括同心设置的内套管、外套管，内套管套接在中心柱体外围，而外套管则位于内套管外侧，同时内套管的管壁外侧设置第一刚性支架，而外套管的管壁内侧则设置第二刚性支架，且外套管与内套管之间通过沿着套筒的高度方向所布置的若干层弹性辐条连接；

套筒的空腔能够通过管道与水泵的出水口连通；外套管的直径能够通过水泵泵入的水量而变化；

卡门涡街产生器处于河道清淤状态时，雷诺数Re满足：0.5*10⁵≤Re≤2*10⁵。

进一步地，第一刚性支架、第二刚性支架均包括若干呈环形均布的钢筋；各钢筋均沿着套筒的轴向布置，且第一刚性支架的各钢筋通过若干沿着内套管的管壁外侧布置的第一弹性箍环箍紧在内套管的管壁外侧；而第二刚性支架的各钢筋则通过若干沿着外套管的管壁内侧布置的第二弹性箍环箍紧在外套管的管壁内侧。

进一步地，套筒自然伸展状态下的外壁直径D满足：0.32m≤D≤0.88m，中心柱体的直径d₁为0.3m；基座的直径d₂满足：1.5D≤d₂≤3D；而内套管外壁与外套管内壁之间的间距t满足：t＝0.5(D-d₁)。

进一步地，所述中心柱体的高度a的取值范围为：1.2H≤a≤1.5H；H为河道的常水位；所述基座的高度b满足：1/4H≤b≤1/2H；而基座嵌入河道的深度h＝b-r；r为基座上边缘倒角的半径，取值范围满足：1/8D≤r≤1/4D，D为套筒自然伸展状态下的外壁直径。

进一步地，相邻两层弹性辐条之间的间距为0.2m-0.4m；每一层弹性辐条包括12根环向均匀布置的弹性辐条；

相邻的两根第一弹性箍环之间的间距为0.1m-0.2m；各第二弹性箍环均与各第一弹性箍环一一对应地等高布置。

进一步地，套筒外表面粗糙程度Ra满足：10≤Ra≤16。

本发明的另一个技术目的是提供一种基于卡门涡街的河道清淤方法，包括以下步骤：

(1)在河道中放置卡门涡街产生器、用于测量河流流速的水速检测装置、用于检测河流温度的温度检测装置，在河道边设置水泵和控制柜，控制柜中设置有控制系统；

卡门涡街产生器包括T形基柱以及套筒；T形基柱的基座垂直嵌入河道的河床，套筒为圆筒形空心皮囊结构，套接在T形基柱的中心柱体外围，并通过管道与水泵的出水口连通；

水速检测装置与控制柜连接，并将所检测到的河流流速反馈至控制系统；

温度检测装置与控制柜连接，并将所检测到的河流温度反馈至控制系统；

(2)控制系统通过水速检测装置、温度检测装置所反馈的信号，按照水温与粘度的关系，得到河道中河流的粘度；再通过雷诺数公式，得到此时套筒的外套管外径计算值D’，并据此控制水泵往套筒的内腔泵水/抽水，直至套筒的外套管外径实际值D”与前述套筒的外套管外径计算值D’一致，停止泵水/抽水；

(3)河道中河流在流经卡门涡街产生器时，能够形成卡门涡街，实现河道清淤；且河道中具有两个以上的卡门涡街产生器时，各卡门涡街产生器所形成的卡门涡街均处于弱调制尾流模式，使得各卡门涡街呈并列平行设置。

进一步地，步骤(1)中，布置卡门涡街产生器需要满足：4.0≤T/D≤5.0；其中：T为相邻两个卡门涡街产生器圆心的间距；D为套筒自然伸展状态下的外壁直径。

进一步地，当河道的水体宽度L满足3D≤L＜5D时，卡门涡街产生器具有一个，布置在河道水体的中央位置；

当河道的水体宽度L满足5D≤L＜12D时，卡门涡街产生器具有2个，横向均匀布置河道水体中；

当河道的水体宽度L满足4mD≤L＜5mD时，卡门涡街产生器具有m个，且相邻两个套筒的外套管外壁之间的间距为T–D。

进一步地，套筒的外套管外径计算值D’满足：

D’＝y*Re/u

式中：Re为河道中水流的雷诺数；u为河道中水流的流速；y为河道中水流的运动粘度，单位为：10^-7m²/s；且y＝μ/ρ，μ为河道中水流的动力粘度系数，单位为kg/(m·s)；ρ为河道中水流的密度，单位为kg/m³；运动粘度y通过如下表达式确定：

y＝0.0064x²-0.5087x+17.632

x为水的温度，单位为℃，取值范围为0-30℃。通过这个公式拟合出来的运动粘度乘以水的密度得到的动力粘度结果与具体实施方式中表格里不同温度下的动力粘度基本一致，可以用作程序中的编程使用，是满足工程需求的。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，本发明具有如下的技术效果：

本发明通过往套筒的内腔注水或者抽水，改变套筒体积。由于套筒内径(内套管的管径或者中心柱体的外径)、高度不变，进而套筒外壁的直径发生变化，来达到在不同的流速和温度条件下形成卡门涡街，从而实现清淤的目的。

附图说明

图1为本发明的系统流程图。

图2为本发明装置的总体图。

图3为本发明的基柱的示意图。

图4为本发明的套筒的水平剖面图。

图5为本发明的沿中心轴线方向的竖向剖面图。

图6为本发明的选取的最佳尾流模式示意图。

图1至6中，测量系统1、控制系统2、执行系统3、总压耙4、热电偶5、水泵6、控制电路7、基柱8、套筒9、中心柱体10、基座11、第一刚性支架12-1、第二刚性支架12-2、第一弹性箍环13-1、第二弹性箍环13-2、弹性辐条14。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。

如图1至6所示，本发明所述的基于卡门涡街的河道清淤装置，包括测量系统1、控制系统2和执行系统3；执行系统3即为卡门涡街产生器，该卡门涡街产生器，如图2-5所示，包括T形基柱以及套筒；其中：

套筒，呈圆筒形空心皮囊结构设置，包括同心设置的内套管、外套管，内套管套接在中心柱体外围，而外套管则位于内套管外侧，同时内套管的管壁外侧设置第一刚性支架，而外套管的管壁内侧则设置第二刚性支架，且外套管与内套管之间通过沿着套筒的高度方向所布置的若干层弹性辐条连接；第一刚性支架、第二刚性支架均包括若干呈环形均布的钢筋；各钢筋均沿着套筒的轴向布置，且第一刚性支架的各钢筋通过若干沿着内套管的管壁外侧布置的第一弹性箍环箍紧在内套管的管壁外侧；而第二刚性支架的各钢筋则通过若干沿着外套管的管壁内侧布置的第二弹性箍环箍紧在外套管的管壁内侧。

套筒的空腔能够通过管道与水泵的出水口连通；外套管的直径能够通过水泵泵入的水量而变化。

所述的测量系统1由总压耙4和热电偶5组成。通过总压耙4测量得到河流速度的平均值，通过热电偶5得到水温的平均值。并将数据发送给控制系统2。总压耙4的相关技术资料已经相当成熟，用其他测量水流速的装置来代替总压耙4也是可以的，因此在此不做过多描述，只需要该装置能够测量出水的流速，并且把信号传到控制计算系统即可。总压耙4和热电偶5安装在圆柱的上游5m处，用来测量水的流速。

所述的控制系统2由水泵6，控制电路7组成，当流速和温度发生变化时，总压耙4，热电偶5将数据反馈给控制电路7，控制电路7根据设定的程序控制水泵6向套筒9中充水或抽水，来改变套筒9的直径D。具体来说，当流速变快，套筒9直径变小，当流速变慢，套筒9直径变大；粘性系数随温度升高而降低，所以当温度变高，套筒9直径变小，当温度变低，套筒9直径变大。通过水泵6向套筒9中充水，套筒9直径增加，当水泵6从其中抽水时，套筒9直径减小。直径变化过程中，套筒9的内壁直径d₁不变，套筒9外壁直径D变化。

进一步的，所述的控制系统2中的控制电路7应安装在河道边上的控制柜中，通过测量系统1测量得到的温度和速度平均值，按照水温度与粘性的对应关系，得到此时水的粘性，通过雷诺数公式，得到此时对应直径数值。此时，水泵6向套筒9中泵水，直至直径达到对应值。所述水泵6通过水管和执行系统3的套筒9连接。

所述的控制系统2，当流速和水温导致的直径D变化幅度达到或超过5cm时，控制系统2才控制执行系统3进行直径的调节。在D变化小于5cm时，系统不作用。

所述的执行系统3为整个系统的核心装置，包括基柱8和可调节半径的套筒9。所述的基柱8，为整体成型的混凝土材料，其上半部分中心柱体10和下半部分基座11均为圆柱体。所述的套筒9紧密套装在中心柱体10上，整个装置垂直于水面，嵌入河道。所述的套筒9紧密套装在中心柱体10上。通过内部充水，改变套筒9体积。由于套筒9内径、高度不变，进而套筒9外壁的直径发生变化，来达到在不同的流速和温度条件下形成卡门涡街，从而实现清淤的目的。

由于常见的户外河流水温度范围为0-30℃，查表得到相应的粘性系数。为便于工程计算，通过拟合，得到运动粘度与水温的关系为：

y＝0.0064x²-0.5087x+17.632

其中，y为运动粘度(10^-7m²/s)，x为水的温度(摄氏度，℃)；而运动粘度y＝μ/ρ；河道中水流的雷诺数Re满足：

Re＝ρuD’/μ＝uD’/y

则D’＝y*Re/u；

其中：μ为河道中水流的动力粘度系数，单位为kg/(m·s)；ρ为河道中水流的密度，单位为kg/m³；D’为套筒的外套管外径计算值。通过这个公式拟合出来的运动粘度乘以水的密度得到的动力粘度结果与具体实施方式中表格里不同温度下的动力粘度基本一致，可以用作程序中的编程使用，是满足工程需求的。

进一步的，所述中心柱体10的高度为a，与基柱8高度一致。中心柱体10越长，对水体的影响越大，产生卡门涡街的现象越明显，清淤的效果也就越好。但是中心柱体10太长，则会增加成本。同时，考虑雨季时迅猛的水流对于清淤的作用以及此时水深，所以基柱8长度a有最优值为：1.2H≤a≤1.5H。

进一步的，所述基座11的长度决定了嵌入河床的深度。太短，则整个装置在河道中无法承受河流的冲击以及卡门涡街现象引起的震动，太长，则不利于装置的安装，同时也会增加装置的成本。所以，嵌入河道的基座11长度b有最优值，可以使得整个装置最稳定，b的最优值为：1/4H≤b≤1/2H。

进一步的，所述的基座11的上表面边缘有半径为r的倒角，基座11嵌入河道的深度h＝b-r。基座11的边缘太过尖锐会产生过多扰动，影响卡门涡街的形成，从而影响清淤的效果；且容易应力集中，容易折断。但是倒角太大会让基座11露出河床的部分过多，本身会成为半径更大的圆柱，产生新的圆柱绕流问题，所以边缘倒角r有最优值，使得产生的扰流最小，边缘倒角r的最优值为：1/8D≤r≤1/4D。

进一步的，所述的套筒9是呈圆筒形的空心皮囊，内部是空心的，可以注水。套筒9是由中心加有骨架的橡胶增强材料制成。骨架由刚性支架12、弹性箍环13和弹性辐条14从不同方向进行捆扎构成。

其中，刚性支架12由平行于套筒9中心轴线的钢筋组成，其布置于套筒9外壁面和内壁面，沿套筒9圆周方向均匀排列。

弹性箍环13是垂直于套筒9中心轴线的环状弹性尼龙圈。在套筒9的橡胶内部，每隔0.1m-0.2m的水平面内、在套筒9内外壁面中均布置相同的弹性箍环13。

弹性辐条14是设置在套筒9中连接骨架和内壁面的辐射状弹性尼龙材料，用于均匀承受应变。其沿半径方向且沿套筒9高的方向均匀布置。在某个截面上，弹性辐条14均匀布置12个，相隔角度间隔为30°；高度方向也均匀布置，每0.2m-0.4m布置一组辐条。

进一步的，所述的套筒9外表面粗糙程度Ra有最优值，通过强制附面层从层流附面层转化为湍流附面层，延缓流体的分离点，达到下游脱体涡影响范围更大的目的。粗糙程度Ra的最优值为:10≤Ra≤16

进一步的，所述的套筒9外直径在控制系统2的控制下可以调节，其中套筒9的内壁直径为d₁，与中心柱体10的直径相同，且紧密连接。套筒9的外壁直径为D，D值在控制系统2控制下可以变化。记厚度为t，t＝0.5(D-d₁)。研究表明,对均匀来流绕固定圆柱体的二维流动,其尾涡形式主要决定于雷诺数Re。当Re<5时,流动不发生分离；当5<Re<40时,在圆柱体后面会出现一对位置固定的旋涡；当当40<Re<150时,尾涡扩大,然后有一个旋涡开始脱落,接着另一个也脱落,在圆柱体后面又生成新的旋涡,这样逐渐发展成两排周期性摆动和交错的旋涡,也就是卡门涡街。当Re<150时,涡街是层流,而当150<Re<300时,旋涡由层流向湍流转变；当300<Re<3*10⁵时,称为亚临界区,此时在圆柱体表面上的边界层为层流,而柱体后面的涡街已完全转变为湍流,阻力有适度下降，并按一定的频率发放旋涡；

因为在自然水体中的Re数值比较大，且要形成按一定频率比较稳定的卡门涡街才能更好的清淤，同时，阻力下降也可以增加卡门涡街产生器的使用寿命，所以必须满足300<Re<3*10⁵的条件。由于河道的水流情况复杂，所以满足需求的Re数应该为0.5*10⁵≤Re≤2*10⁵。而雷诺数与水的粘性系数、水的密度，河流水体的流速以及圆柱的直径有关，且水的粘性系数、水体的密度，水体的流速都是客观值，所以只有通过改变圆柱的直径来直接调节雷诺数。因为水的粘性系数受温度的影响，且水体从1℃到40℃的粘性系数都是可知的，所以只要通过热电偶5测量水体温度，就可以得到粘性系数。水体的密度几乎不变，大约为1000kg/m³。水体的流速可以通过总压耙4测得，而城市河道的流速范围大约在0.1m/s——0.5m/s，所以，经过计算，套筒9的外壁的直径D的范围为：0.08m≤D≤3.46m。

但是直径过小，会导致中心柱体10过细，坚固性和稳定性过低。直径过大，会增加柱体对水产生的阻力，从而更容易被水体损坏，且会增加水体能量的耗散，无法更好的带走淤泥。直径变化的范围过大，会增加套筒9变化的范围，使得其结构更加复杂，耐用性大大降低。所以，套筒9外壁直径D有最优值，可以更简单经济稳固的满足河道清淤的目的，直径D的最优值为：0.32m≤D≤0.88m。

进一步的，所述的中心柱体10的直径d₁，作为外部可变套筒9的支撑，其直径过大，会导致外部套筒9的可调节范围受限，其直径过小，则会导致其抵御外力的能力下降，容易损坏。所以，基柱8的直径d₁有最优值，可以满足整个装置直径的调节范围，从而提高该装置在不同流速下的清淤能力，d₁有最优值为：d₁＝0.3m。

进一步的，所述的基柱8的基座11部分的直径d₂应大于中心柱体10的直径d₁，根据圆柱绕流实验数据可知，当形成卡门涡街时，水流对柱体周围的河床冲刷非常严重，而基座11增粗，可以有效的避免圆柱周边的河床冲刷问题。所以，基座11的直径d₂有最优值，可以避免卡门涡街产生器周边河床冲刷造成基座11松动，d₂的最优值为：1.5D≤d₂≤3D

所述的基柱8圆心之间的间距为T，套筒9外壁直径为D。等间距并列三圆柱绕流进行数值模拟,根据圆柱间距比T/D的不同，将流态分为6种。其中，间距比为3.3≤T/D≤5.0时，形成调制尾流。而在调制尾流模式下，又分为强调制尾流和弱调制尾流，强调制尾流模式下，中间圆柱泄涡频率始终略大于两侧圆柱的泄涡频率，加之两侧圆柱的泄涡始终反相位，因此中间圆柱的泄涡交替与两侧圆柱的泄涡配对融合，在圆柱下游形成两列平行涡街。更大间距比的情况时，就会形成弱调制尾流，由于各涡街相距较远，泄涡之间难以融合，在下游形成三列平行涡街，调制作用减弱。类似的，等间距多圆柱在3.3≤T/D≤5.0时，也会形成调制尾流，但是中间圆柱收到的融合影响会更加严重，所以，等间距并列多圆柱要想得到多列平行涡街，将互相影响融合减弱，则需要在弱调制调制尾流的情况下。但是间距比过大，则会产生涡街无法经过的区域，降低清淤能力的覆盖范围。所以，T/D有最优值，使得涡街处于弱调制尾流模式，使之接近于单圆柱绕流的情况，利于等间距并列多圆柱形成平行且互相影响较弱的涡街，降低能量的耗散，从而获得更好的清淤能力，且覆盖更大的范围，T/D的最优值为：4.0≤T/D≤5.0。

所述整个装置置于水中，当水体宽度L满足3D≤L＜5D时，应布置1个所述装置于水体中间；当水体宽度L满足5D≤L＜12D时，应在水体中均匀布置2个所述装置；因为等间距并列多圆柱要想获得更好的清淤效果，必须满足4.0≤T/D≤5.0，所以，若水体宽度L满足4mD≤L＜5mD时，水体中应布置m个所述装置在河道中(m≥3且为正整数)，且相邻两个套筒的外套管外壁之间的间距为T-D。

所述的一组可以调节的卡门涡街产生器，应在河道中截面方向安装，且应该安装在河道的平直河段，清淤效果更好。

应用实施例

应用实例均选取Re＝1.5*10⁵，卡门涡街处于弱调制尾流的流动模态下进行。

1、当该种基于卡门涡街的河道清淤装置设置于三段宽度分别为10m、20m、30m的河流中，三个河流的平均流速均为0.5m/s，套筒数量的最优值如下表：

河流宽度L(m)	平均流速V(m/s)	平均套筒直径D(m)	套筒数量m(个)
				10	0.3	0.6	4
20	0.3	0.6	7、8
				30	0.3	0.6	10、11、12

。

由表可知，当河道宽度为20m和30m时，满足条件的套筒数量为两种。但更多的圆柱对河流截面的覆盖度越大，会影响河流的流动，所以应选择满足条件的套筒数量中的较小值。故该表格下的套筒数量的最优值为：4、7、10。

2、当该种基于卡门涡街的河道清淤装置设置于一段宽度为20m，水温一定，水流速度会发生变化的河流中，其套筒直径的最优范围如下表：

。

3、当该种基于卡门涡街的河道清淤装置设置于一段宽度为20m，水流速度一定，水体温度昼夜有较大变化的河流中，其套筒直径的最优范围如下表：

。

Claims

1.一种基于卡门涡街的河道清淤装置，其特征在于，包括卡门涡街产生器，该卡门涡街产生器包括T形基柱以及套筒；其中：

2.根据权利要求1所述的基于卡门涡街的河道清淤装置，其特征在于，第一刚性支架、第二刚性支架均包括若干呈环形均布的钢筋；各钢筋均沿着套筒的轴向布置，且第一刚性支架的各钢筋通过若干沿着内套管的管壁外侧布置的第一弹性箍环箍紧在内套管的管壁外侧；而第二刚性支架的各钢筋则通过若干沿着外套管的管壁内侧布置的第二弹性箍环箍紧在外套管的管壁内侧。

3.根据权利要求1所述的基于卡门涡街的河道清淤装置，其特征在于，套筒自然伸展状态下的外壁直径D满足：0.32m≤D≤0.88m；中心柱体的直径d₁为0.3m；基座的直径d₂满足：1.5D≤d₂≤3D；而内套管外壁与外套管内壁之间的间距t满足：t＝0.5(D-d₁)。

4.根据权利要求2所述的基于卡门涡街的河道清淤装置，其特征在于，所述中心柱体的高度a的取值范围为：1.2H≤a≤1.5H；H为河道的常水位；所述基座的高度b满足：1/4H≤b≤1/2H；而基座嵌入河道的深度h＝b-r；r为基座上边缘倒角的半径，取值范围满足：1/8D≤r≤1/4D，D为套筒自然伸展状态下的外壁直径。

5.根据权利要求2所述的基于卡门涡街的河道清淤装置，其特征在于，相邻两层弹性辐条之间的高度方向间距为0.2m-0.4m；每一层弹性辐条包括12根环向均匀布置的弹性辐条；

相邻的两根第一弹性箍环之间的间距为0.1m-0.2m；所述的第二弹性箍环均与所述的第一弹性箍环一一对应地等高布置。

6.根据权利要求2所述的基于卡门涡街的河道清淤装置，其特征在于，套筒外表面粗糙程度Ra满足：10≤Ra≤16。

7.一种基于卡门涡街的河道清淤方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的基于卡门涡街的河道清淤方法，其特征在于，步骤(1)中，布置卡门涡街产生器需要满足：4.0≤T/D≤5.0；其中：T为相邻两个卡门涡街产生器圆心的间距；D为套筒自然伸展状态下的外壁直径。

9.根据权利要求8所述的基于卡门涡街的河道清淤方法，其特征在于，当河道的水体宽度L满足3D≤L＜5D时，卡门涡街产生器具有一个，布置在河道水体的中央位置；

当河道的水体宽度L满足4mD≤L＜5mD时，卡门涡街产生器具有m个(m≥3)，且相邻两个套筒的外套管外壁之间的间距为T–D。

10.根据权利要求7所述的基于卡门涡街的河道清淤方法，其特征在于，套筒的外套管外径计算值D’满足：

D’＝y*Re/u

式中：Re为河道中水流的雷诺数；u为河道中水流的流速；y为河道中水流的运动粘度，单位为：10^-7m²/s；且y＝μ/ρ，μ为河道中水流的动力粘度系数，单位为kg/(m·s)；ρ为河道中水流的密度，单位为kg/m³；

运动粘度y通过如下表达式确定：

y＝0.0064x²-0.5087x+17.632

其中：x为水的温度，单位为℃，取值范围为0-30℃。