CN111764455A - 一种智能化多级河道清淤法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种智能化多级河道清淤法，利用声纳测试仪测量河道底部地形和淤泥层厚度分布信息，在声纳检测时，同时以两种不相同的频率进行，其中一种频率匹配河底淤泥层的检测，另一种频率匹配非淤泥层的河床底部原始结构的检测。将河道被测量的其中一个区域分成若干个小块区域，建立计算模型，估算河道污泥沉积厚度。将检测到的大型固体垃圾物采用相应型号的吊车、挖掘机进行目的性挖掘、清理。对声呐系统测试的淤泥重灾区河段筑堤、截断河道，将堤坝之间的河道河水排至预备搅拌设备的额定搅拌深度，然后采用高压水枪冲刷河底淤泥。有目标地投入两栖反铲式清淤机、链斗式挖泥船逐步清淤。本清淤方法清淤效率高、效果好。

Description

一种智能化多级河道清淤法
技术领域
本发明属于河道清淤技术领域，尤其涉及一种智能化多级河道清淤法。
背景技术
河道淤积己日益影响到防洪、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，促进经济社会的快速持续发展，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，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。我国中小河道淤积现象比较普遍，河道原有的调蓄洪水和防 灾减灾的能力有所减弱，近几年国家加强了中小河道和农村河道的治理力度。现有的河道 清淤方法通常是单纯地通过机械设备，将沉积河底的淤泥吹搅成混浊的水状，随河水流走， 从而起到疏通的作用，也有通过挖掘机直接对河道底部的淤泥进行挖掘的，但是这些常用 的方法，在河道清淤时，局限性极大，清淤效率低下，人工干预程度极高，且清淤效果也 不尽人意。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种智能化多级河道清淤法，该智能化多 级河道清淤法清淤效率高、效果好。
本发明的技术方案如下：本发明提供一种智能化多级河道清淤法，主要按以下步骤进 行：(1)利用声纳测试仪测量河道底部地形和淤泥层厚度分布信息，并检测是否存在超 出预备清理设备清理能力的大型固体垃圾物，在声呐设备通信控制上，均采用GPS技术将 测试点的测试数据集中传送到终端接收设备；
(2)在声纳检测时，同时以两种不相同的频率进行，其中一种频率匹配河底淤泥层的检测，另一种频率匹配非淤泥层的河床底部原始结构的检测；
(3)具体测量时，将河道被测量的其中一个区域分成若干个小块区域，对每个小块区域检测到的淤泥厚度和取样清淤后淤泥实际消除厚度进行核对，勘验检测数据和实际清淤数据是否相一致，并在勘验无误后，根据检测的数据信息和对应的实际河道淤泥值建立计算模型，从理论上估算出目标河道路径方向上的不同断面处的污泥沉积厚度，从而便于后续清淤作业选择施工设备和工艺参数；
(4)将检测到的大型固体垃圾物采用相应型号的吊车、挖掘机进行目的性挖掘、清理，为后续预备的淤泥清理设备扫清工作障碍；
(5)对声呐系统测试的淤泥重灾区河段筑堤、截断河道，将堤坝之间的河道河水排至预备搅拌设备的额定搅拌深度，然后采用高压水枪冲刷河底淤泥，高压水枪的输水主管道尽量采用与河道同宽的长度，将输水主管道横跨河道，朝河道路径方向移动，高压水腔则径向地安装在输水主管道上，以朝前喷射与河道齐宽的高压水幕，全面地冲刷河道底部沉积的淤泥，将河道搅匀至浑浊状态，形成泥浆，再采用泥浆泵将河道内泥浆抽吸出来， 送入到罐车内存储、沉降，然后排出罐车上层河水清液，下层淤泥集中刮除并转运至淤泥 集中区；
(6)根据声呐检测数据，有目标地投入两栖反铲式清淤机，利用其反铲挖掘河道底部分散的硬质淤泥集群；然后再投入链斗式挖泥船，利用其链条拖动的泥斗在经过河底淤泥时与淤泥接触、抠挖而将水下淤泥挖出并运输出河面，依次经泥驳、拖轮转运后转运到所述淤泥集中区。
本发明的有益效果：本发明通过声呐系统、GPS无线传输技术，全自动地获取河道内 部结构图，通过干式、湿式、水路两栖设备等清淤方式，逐步分级地清淤，对河道内的不同种类淤泥和不同环境下的淤泥进行较为彻底的清除，效率高，人工依耐性小，最重要的是清淤效果极好。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所 揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
本发明提供一种智能化多级河道清淤法，主要按以下步骤进行：首先，利用声纳测试 仪测量河道底部地形和淤泥层厚度分布信息，并检测是否存在超出预备清理设备清理能力 的大型固体垃圾物，在声呐设备通信控制上，均采用GPS技术将测试点的测试数据集中传 送到终端接收设备。该声纳测试仪由主机、多功能波形产生器、模拟输出电路、数字通讯 接口、测试软件和显示器、打印机等组成，主机与多功能波形产生器共同完成声纳环境仿 真，对河道内部情况，实时地产生高逼真度的多路信号与干扰的数字仿真波形，模拟输出 电路将其转换为模拟波形，加到被测声纳的前置放大器输入端，使被测声纳在受控制的仿 真条件下运行，显示并打印出河道内部状况，并能对河道的淤泥和一些硬质垃圾等进行颜 色标记显示。其次，在声纳检测时，同时以两种不相同的频率进行，其中一种频率匹配河底淤泥层的检测，另一种频率匹配非淤泥层的河床底部原始结构的检测，以实现上述河道内部状况中的淤泥和河道原始结构的标识。再次，具体测量时，将河道被测量的其中一个区域分成若干个小块区域，对每个小块区域检测到的淤泥厚度和取样清淤后淤泥实际消除厚度进行核对，勘验检测数据和实际清淤数据是否相一致，并在勘验无误后，根据检测的数据信息和对应的实际河道淤泥值建立计算模型，从理论上估算出目标河道路径方向上的不同断面处的污泥沉积厚度，从而便于后续清淤作业选择施工设备和工艺参数，例如挖掘机、清淤机以及配套的运输船只和存储罐体等等。而后，再将检测到的大型固体垃圾物采用相应型号的吊车、挖掘机进行目的性挖掘、清理，为后续预备的淤泥清理设备扫清工作障碍。须说明的是，对声呐系统测试标记出的淤泥重灾区河段筑堤、截断河道，即形成围堰，将堤坝之间的河道河水排至预备搅拌设备的额定搅拌深度，进行初步搅拌，激起河底淤泥，然后采用高压水枪冲刷河底淤泥，将淤泥再次激起、破碎分散。高压水枪的输水主 管道尽量采用与河道同宽的长度，将输水主管道横跨河道，朝河道路径方向移动，高压水 腔则径向地安装在输水主管道上，以朝前喷射与河道齐宽的具有一定厚度的高压水幕，全 面地冲刷河道底部沉积的淤泥，将河道搅匀至浑浊状态，形成泥浆，再采用泥浆泵将河道 内泥浆抽吸出来，送入到罐车内存储、沉降，然后排出罐车上层河水清液，下层淤泥集中 刮除并转运至淤泥集中区。最后，对于声呐检测出的其余状态下的淤泥，根据声呐检测数 据，有目标地投入两栖反铲式清淤机，水陆两栖作业，完成清淤、围堰、挖泥项目中的一 些复杂作业，利用其反铲挖掘河道底部分散的硬质淤泥集群，然后再投入链斗式挖泥船， 利用其链条拖动的泥斗在经过河底淤泥时与淤泥接触、抠挖而将水下淤泥挖出并运输出河 面，依次经泥驳、拖轮转运后转运到所述淤泥集中区。将所有施工步骤中转运至淤泥集中 区内的淤泥通过烘干、脱水的作用，可以实现污泥的循环利用。
作为具体实施细节，优选地，声呐检测时，先设立多个扫描测站，从河道的不同的方 位进行观测，在河道的路径方向上的需要前后设置多列，每一列横跨河道，且相邻两列扫 描测站的检测扫描方向相对；在检测取得若干扫描图像后再拼接形成完整的河道内部结构 图，可以大大提高声呐系统采集的河道数据信息的准确率，保障后续分级分类清淤工序的 实施；为进一步地保障和提升该效果，每个扫描测站必须设置多个标靶，扫描测站和标靶 在安装时，对相邻两个扫描测站而言，二者的扫描范围内均应该包含至少三个不共线的同 名标靶，并且，相邻两个扫描测站必须有大于整个图像的8％的扫描重叠区域。
在对淤泥重灾区河段筑堤、截断河道时，对于无法被高压水枪冲刷、搅碎的硬质淤泥 垃圾采用长臂式挖掘机开挖，开挖前，将目标区域围住、拦截河水注入，可以有效地挖掘出深埋的石头等一般设备难以直接清理运输的垃圾障碍物。并且，为了充分分析利用这些难以清理的垃圾障碍物，将开挖后输送上岸的硬质杂物混合淤泥进行初步分筛，将固体颗粒与淤泥污水分离，淤泥污水进入船载混合池进行搅拌混合，自然沉降得到上层清液和下层淤泥层，淤泥层转运至淤泥集中区，而固体颗粒单独运输至破碎集中区，采用颚式破碎机进行机械破碎，留存备用。
为了实现循环回收利用，所有从河道底部运出的含水淤泥浆液在自然沉降后进行离心 处理，脱水，处理的时候，将淤泥浆液送入离心机分离脱水处置，并用污泥输送泵送至淤 泥集中区。为了精简作业人员，集中而高效地监控、指挥清淤工程实施，清淤时所涉及到的所有硬件设施，均通过无线传输控制的中央控制台集中控制，并在所有作业设施中的水下设备上配备深水摄像头，将作业画面实时传输回中央控制台，这样不会出现多个工序协同作业时可能出现的混乱，大大提高作业效率和清淤效果，实现全面的智能化分级清淤。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此 技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此， 举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成 的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种智能化多级河道清淤法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)安装用于测量河道底部地形和淤泥层厚度分布信息的声纳测试仪，并先检测是否存在超出预备清理设备清理能力的大型固体垃圾物，在声呐设备通信控制上，均采用GPS技术将测试点的测试数据集中传送到终端接收设备；
(2)在声纳检测时，同时以两种不相同的频率进行，其中一种频率匹配河底淤泥层的检测，另一种频率匹配非淤泥层的河床底部原始结构的检测；
(3)具体测量时，将河道被测量的其中一个区域分成若干个小块区域，对每个小块区域检测到的淤泥厚度和取样清淤后淤泥实际消除厚度进行核对，勘验检测数据和实际清淤数据是否相一致，并在勘验无误后，根据检测的数据信息和对应的实际河道淤泥值建立计算模型，从理论上估算出目标河道路径方向上的不同断面处的污泥沉积厚度，从而便于后续清淤作业选择施工设备和工艺参数；
(4)将检测到的大型固体垃圾物采用相应型号的吊车、挖掘机进行目的性挖掘、清理，为后续预备的淤泥清理设备扫清工作障碍；
(5)对声呐系统测试的淤泥重灾区河段筑堤、截断河道，将堤坝之间的河道河水排至预备搅拌设备的额定搅拌深度，然后采用高压水枪冲刷河底淤泥，高压水枪的输水主管道尽量采用与河道同宽的长度，将输水主管道横跨河道，朝河道路径方向移动，高压水腔则径向地安装在输水主管道上，以朝前喷射与河道齐宽的高压水幕，全面地冲刷河道底部沉积的淤泥，将河道搅匀至浑浊状态，形成泥浆，再采用泥浆泵将河道内泥浆抽吸出来，送入到罐车内存储、沉降，然后排出罐车上层河水清液，下层淤泥集中刮除并转运至淤泥集中区；
(6)根据声呐检测数据，有目标地投入两栖反铲式清淤机，利用其反铲挖掘河道底部分散的硬质淤泥集群；然后再投入链斗式挖泥船，利用其链条拖动的泥斗在经过河底淤泥时与淤泥接触、抠挖而将水下淤泥挖出并运输出河面，依次经泥驳、拖轮转运后转运到所述淤泥集中区。
2.根据权利要求1所述智能化多级河道清淤法，其特征在于，声呐检测时，先设立多个扫描测站，从河道的不同的方位进行观测，在河道的路径方向上的需要前后设置多列，每一列横跨河道，且相邻两列扫描测站的检测扫描方向相对；在检测取得若干扫描图像后再拼接形成完整的河道内部结构图。
3.根据权利要求2所述智能化多级河道清淤法，其特征在于，每个扫描测站必须设置多个标靶，扫描测站和标靶在安装时，对相邻两个扫描测站而言，二者的扫描范围内均应该包含至少三个不共线的同名标靶，并且，相邻两个扫描测站必须有大于整个图像的8％的扫描重叠区域。
4.根据权利要求1所述智能化多级河道清淤法，其特征在于，对于无法被高压水枪冲刷、搅碎的硬质淤泥垃圾采用长臂式挖掘机开挖，开挖前，将目标区域围住、拦截河水注入。
5.根据权利要求4所述智能化多级河道清淤法，其特征在于，将开挖后输送上岸的硬质杂物混合淤泥进行初步分筛，将固体颗粒与淤泥污水分离，淤泥污水进入船载混合池进行搅拌混合，自然沉降得到上层清液和下层淤泥层，淤泥层转运至淤泥集中区，而固体颗粒单独运输至破碎集中区，采用颚式破碎机进行机械破碎，留存备用。
6.根据权利要求1所述智能化多级河道清淤法，其特征在于，所有从河道底部运出的含水淤泥浆液在自然沉降后进行离心处理，脱水，离心处理的时候，将淤泥浆液送入离心机分离脱水处置，并用污泥输送泵送至淤泥集中区。
7.根据权利要求1所述智能化多级河道清淤法，其特征在于，清淤时所涉及到的所有硬件设施，均通过无线传输控制的中央控制台集中控制，并在所有作业设施中的水下设备上配备深水摄像头，将作业画面实时传输回中央控制台。
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