CN112252265A - 一种使水流产生波浪流态的锥形疏导装置和方法 - Google Patents

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唐红海
韩石成
郭广林
苏畅
陈磊
张宏磊
唐新文
罗斌
刘经纬
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Abstract

本发明公开一种使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其包括呈三棱锥体结构的主体，所述主体由三个三角形侧面板和一个三角形底面板焊接而成，底面板与三个侧面板的下部相接，且略高于三个侧面板的底端，主体内部为封闭空腔；所述三个三角形侧面板中的两个侧表面设置有若干个波浪凸起A，底端水平方向设置基础支撑板，且上述两侧面板与基础支撑板外部相接处设置有若干个间隔分布的波浪凸起B；后侧面板表面上部、下部分别开设有通气孔和通水孔，通气孔和通水孔处均设置密封阀。本发明依靠自然水流与锥形疏导装置相互作用而产生波浪形水流态，以提升锥形疏导装置旁边水流挟沙力和冲刷力，以实现河道清淤和改道的目的。

Description

一种使水流产生波浪流态的锥形疏导装置和方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其是涉及一种使水流产生波浪流态的锥形疏导装置和方法。
背景技术
我国大部分河道存在泥沙沉淀淤积、河床抬升变浅，蓄水、输水和泄洪能力下降的问题，也有一些排污河道污泥泛滥，污染环境，需要定期清淤疏浚。
目前常规的河道疏浚清淤技术，大部分使用在航道和过流能力相对较小的河段，常见的方式包括建造丁坝归顺水流和清淤船局部清淤疏浚作业；丁坝按照其作用不同分为控导型丁坝和治导型丁坝，清淤船依据其清淤原理分为抓斗式清淤、泵吸式清淤、绞吸式清淤和斗轮式清淤；建造丁坝更适应于河势相对稳定的河道，适应场景有限；清淤船虽能短时达到清淤效果，但清淤效果一般，且清淤过程均需借助大量人力、物力和清淤机械设备，成本较高。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种使水流产生波浪流态的锥形疏导装置和方法，其依靠自然水流与锥形疏导装置相互作用而产生波浪形水流态，以提升锥形疏导装置旁边水流挟沙力和冲刷力，以实现河道清淤和改道的目的。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其包括呈三棱锥体结构的主体，所述主体由三个三角形侧面板和一个三角形底面板焊接而成，底面板与三个侧面板的下部相接，且略高于三个侧面板的底端，主体内部为封闭空腔；所述三个三角形侧面板中的两个侧表面设置有若干个波浪凸起A，底端水平方向设置基础支撑板，且上述两侧面板与基础支撑板外部相接处设置有若干个间隔分布的波浪凸起B；后侧面板表面上部、下部分别开设有通气孔和通水孔，通气孔和通水孔处均设置密封阀，在锥体需要浮起或下降时，分别注气排水或排气进水。
进一步地，上述的主体内部的空腔内设置有至少一组交叉状支撑杆，支撑杆两端固定在侧面板内壁上。
进一步地，上述的支撑板底面固设有呈阵列均匀分布的抗滑钉。
进一步地，上述的支撑板两端上部均设置有吊环。
进一步地，上述的呈三棱锥体结构的主体顶端固定焊接有定位杆，定位杆上套装有可以上下滑动的浮球。
一种使水流产生波浪流态的方法，其基于上述的锥形疏导装置进行实施，包括以下步骤：根据河道河势和河道滩地顺水流方向的长度及形态，利用船只和起吊设备向河道内按设计的位置、间距和方向，投入多个锥形疏导装置，锥形疏导装置的吊环可用于起吊，同时通过对锥体空腔结构进行注水和排水，实现锥体在水中的下降和上浮，注水时上通气孔排气，经下通水孔注水，使主体的空腔内注满水，基础支撑板沉落在指定的河道泥沙之上，抗滑钉插入底泥中以保持位置稳定；水流流经锥形疏导装置与需要冲刷的河道滩地时，通过锥形疏导装置上的波浪凸起A和波浪凸起B使其区间的水流产生波浪流态，通过过水断面面积的变化和水流流速的变化，区间的水流挟沙力增强，达到冲刷相应河道和滩地的作用；使用完毕后，经由上通气孔注入压缩空气，下通水孔排水，使主体空腔内的水排出，实现锥形疏导装置上浮，再次利用起吊设备将锥形疏导装置从河道中运移和吊出。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
该使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其结构简单，设计新颖，创新性强，能够很好地改变装置两侧水流流速，增强了水流挟沙能力，带动扬起并冲刷相应河床泥沙向下游输运，该装置同时还具有操作简便，使用灵活，安放方便快捷，易于制造和安装，结构件不易损坏，使用寿命长，清淤效率高，适用范围广，能够大大减小了河道疏浚清淤成本；能够适应和控制不同河床条件、泥沙板结程度，最大限度发挥搅沙扰沙和河道冲刷作用；能够显著改变游荡行河道断面的过水面积，能够冲刷淤积滩地，能够改变河道河床河势，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明使水流产生波浪流态的锥形疏导装置的立体结构示意图；
图2是本发明使水流产生波浪流态的锥形疏导装置的内部结构示意图；
图3是本发明使水流产生波浪流态的锥形疏导装置俯视立体结构示意图；
图4是本发明使水流产生波浪流态的锥形疏导装置的正视结构示意图；
图5是本发明使水流产生波浪流态的锥形疏导装置的俯视结构示意图；
图6是本发明使水流产生波浪流态的锥形疏导装置的仰视结构示意图；
图7是本发明使水流产生波浪流态的锥形疏导装置的使用状态示意图；
图中：1－浮球；2－定位杆；3（a、b、c）－侧面板；4－通气孔；5－波浪凸起A；6－波浪凸起B；7－基础支撑板；8－抗滑钉；9－吊环；10－底面板；11－通水孔；12－支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1～6所示，该使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其包括呈三棱锥体结构的主体，所述主体由三角形结构的侧面板3a、侧面板3b、侧面板3c和一个底面板10焊接而成，底面板与上述三个侧面板的下部相接，且略高于三个侧面板的底端，主体内部为空腔，空腔内设置有至少一组交叉状支撑杆12，支撑杆两端固定在侧面板3a、侧面板3b内壁上；所述侧面板3a、侧面板3b外表面均设置有若干个波浪凸起A 5，底端向外水平延伸有基础支撑板7，支撑板底面设有与之相对垂直、呈阵列均匀分布的抗滑钉8；所述侧面板3a、侧面板3b与相应的基础支撑板7外部相接处均置有若干个间隔分布的波浪凸起B 6，波浪凸起B还起到加强筋的作用，基础支撑板两端上部均设置有吊环9；所述侧面板3c表面光滑、平整，且表面上部、下部分别开设有通气孔4、通水孔11；所述主体顶端固定焊接有定位杆2，定位杆上套装有可以上下滑动的浮球1。
上述的呈三棱锥体结构的主体，底面板10略高于侧面板3a、侧面板3b、侧面板3c的底端，即高于基础支撑板7，以便在河床凸起或有石块等情况时，锥形疏导装置能够水平安放，经由抗滑钉8稳定置于河道中的泥沙上。
上述的浮球1表面涂覆有颜色，便于投放的河道或水库相关人员识别锥形疏导装置在河道中的位置。
上述的侧面板3c表面上部、下部分别开设有通气孔4、通水孔11，通气孔和通水孔处均设置密封阀，经由通气孔能够对主体的空腔内进行注气或排气，经由通水孔能够对主体的空腔内进行排水或注水，实现锥形疏导装置在水中上浮和下降，从而实现轻便运输、移位和运行管理。
本发明使水流产生波浪流态的方法，其基于上述的锥形疏导装置进行实施，包括以下步骤：根据河道河势和河道滩地顺水流方向的长度及形态，利用船只和起吊设备向河道内按设计的位置、间距和方向，投入多个锥形疏导装置，锥形疏导装置的吊环9可用于起吊，同时通过对锥体空腔结构进行注水和排水，实现锥体在水中的下降和上浮，注水时上通气孔4排气，经下通水孔注水，使主体的空腔内注满水，基础支撑板7沉落在指定的河道泥沙之上，抗滑钉8插入底泥中以保持位置稳定；水流流经锥形疏导装置与需要冲刷的河道滩地区域时，通过锥形疏导装置上的波浪凸起A 5和波浪凸起B 6使水流产生波浪流态，通过过水断面面积的变化，改变水流流速，水流挟沙力增强，达到冲刷相应河道和滩地；使用完毕后，经由上通气孔注入压缩空气，下通水孔排水，使主体空腔内的水排出，实现锥形疏导装置上浮，再次利用起吊设备将锥形疏导装置从河道中运移和吊出。
本发明的锥形疏导装置，其主体的侧面板3a、侧面板3b表面的波浪凸起A 5、波浪凸起B 6能够改变水流流态，扰动底沙，河水带动扬起和冲刷的床沙向下游输运，达到清淤的目的。
如图7所示，对河道进行清淤疏浚时，根据河道河势和河道滩地顺水流方向的长度及形态，分时段分次向河道内投入多个使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，局部清淤达到要求后，再移位至其它需要清淤和冲刷的部位，总体清淤和冲刷效果好，操作简便，清淤范围广泛。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其特征是：其包括呈三棱锥体结构的主体，所述主体由三个三角形侧面板和一个三角形底面板焊接而成，底面板与三个侧面板的下部相接，且略高于三个侧面板的底端，主体内部为封闭空腔；所述三个三角形侧面板中的两个侧表面设置有若干个波浪凸起A，底端水平方向设置基础支撑板，且上述两侧面板与基础支撑板外部相接处设置有若干个间隔分布的波浪凸起B；后侧面板表面上部、下部分别开设有通气孔和通水孔，通气孔和通水孔处均设置密封阀，在锥体需要浮起或下降时，分别注气排水或排气进水。
2.根据权利要求1所述的使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其特征是：其主体内部的空腔内设置有至少一组交叉状支撑杆，支撑杆两端固定在侧面板内壁上。
3.根据权利要求1所述的使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其特征是：其支撑板底面固设有呈阵列均匀分布的抗滑钉。
4.根据权利要求1或3所述的使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其特征是：其支撑板两端上部均设置有吊环。
5.根据权利要求1或2所述的使水流产生波浪流态的锥形疏导装置，其特征是：其呈三棱锥体结构的主体顶端固定焊接有定位杆，定位杆上套装有可以上下滑动的浮球。
6.一种使水流产生波浪流态的方法，基于权利要求1～5中任一权利要求所述的锥形疏导装置进行实施，其特征是：其包括以下步骤：根据河道河势和河道滩地顺水流方向的长度及形态，利用船只和起吊设备向河道内按设计的位置、间距和方向，投入多个锥形疏导装置，锥形疏导装置的吊环可用于起吊，同时通过对锥体空腔结构进行注水和排水，实现锥体在水中的下降和上浮，注水时上通气孔排气，经下通水孔注水，使主体的空腔内注满水，基础支撑板沉落在指定的河道泥沙之上，抗滑钉插入底泥中以保持位置稳定；水流流经锥形疏导装置与需要冲刷的河道滩地时，通过锥形疏导装置上的波浪凸起A和波浪凸起B使其区间的水流产生波浪流态，通过过水断面面积的变化和水流流速的变化，区间的水流挟沙力增强，达到冲刷相应河道和滩地的作用；使用完毕后，经由上通气孔注入压缩空气，下通水孔排水，使主体空腔内的水排出，实现锥形疏导装置上浮，再次利用起吊设备将锥形疏导装置从河道中运移和吊出。
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