CN115679884B - 山塘水库自动排沙装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种山塘水库自动排沙装置，包括上层水溢排单元和下层泥沙虹吸排出单元；所述上层水溢排单元包括溢流管(7)、异径三通(15)和虹吸辅助管(8)，所述异径三通(15)的两个相互垂直的通孔中的第一通孔与溢流管(7)连通，第二通孔与虹吸辅助管(8)连通；所述下层泥沙虹吸排出单元包括吸沙口(13)、万向节(14)、抽沙管(9)和水斗(11)，抽沙管(9)通过负压管(3)与异径三通(15)中的第三通孔连通，抽沙管(9)的出口与水斗(11)形成水封。本发明通过巧妙的联动控制结构，利用丰水期的弃水在异径三通内产生负压，从而启动虹吸，自动抽吸沉积在山塘水库里面的泥沙。

Description

山塘水库自动排沙装置

技术领域

本发明属于水利领域，具体是一种可以自动排除山塘水库里面淤积泥沙的装置。

背景技术

在山塘水库里面经常会淤积泥沙，淤积的泥沙越来越多，使库容越来越少，最后还可能使山塘水库报废。因此，许多山塘水库必须定期放空清淤，工程量非常大，而且放空库容后会使山塘水库中原有的水生生物环境受到破坏，损失不小。

中国专利公开文件CN103321179A公开了一种自吸式水库河流泥沙清除管道系统，利用一个封闭式管道系统中出水口与进水口间水位差形成的压力，通过引水激活方式使管道内产生吸流运动，将水库河流底部泥沙吸流出。该现有技术的缺陷在于不能实现自动化的泥沙清除工作，需要对一系列的阀门进行操作，例如打开排气阀，用人工或机械从引水阀灌入引水，排气阀出水后停止灌水，并关闭排气阀和引水阀，打开出水口工作阀。操作繁琐，不能实现自动化清沙排淤工作。

基于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种山塘水库自动排沙装置，能够利用山塘水库排放多余的积水时在异径三通内产生的负压，自动完成山塘水库水底泥沙的虹吸排放，并且在无多余积水时能够自动关停虹吸排放，以维持山塘水库的库容。

本发明的技术方案为：一种山塘水库自动排沙装置，包括上层水溢排单元、下层泥沙虹吸排出单元；所述上层水溢排单元包括溢流管、异径三通和虹吸辅助管，所述异径三通的两个相互垂直的通孔中的第一通孔与溢流管连通，第二通孔与虹吸辅助管连通；所述下层泥沙虹吸排出单元包括吸沙口、万向节、抽沙管和水斗，抽沙管通过负压管与异径三通中的第三通孔连通，抽沙管的出口与水斗形成水封。山塘水库水面淹没上层水溢排单元的溢流口后，上层水经溢流管通过虹吸辅助管流出，上层水从虹吸辅助管竖直向下流的过程中在异径三通处产生了负压，负压从负压管传导至抽沙管，随着负压的累积增大，抽沙管启动虹吸，实现了自动开始和关闭虹吸抽排下层水中泥沙的过程。本装置在水满弃水时自动启动抽沙；水位下降后，空气从溢流口进入负压管，自动破坏虹吸，停止弃水抽沙。

进一步地，所述异径三通的第二通孔直径大于第一通孔和第三通孔的直径。

进一步地，所述虹吸辅助管竖直与第二通孔相连，虹吸辅助管的直径比溢流管的直径大一档。

优选地，所述虹吸辅助管的长度大于4m。

优选地，在抽沙管的顶部设置有虹吸控制阀，在虹吸控制阀上设置有破坏虹吸进气口。

可选地，抽沙管的管径根据山塘水库的库容确定，一般不小于DN200，与溢流管的相对高差小于2m。

本发明相对于现有技术的优势在于：

1、通过巧妙的联动控制结构，利用异径三通产生负压从而启动虹吸，自动抽吸沉积在山塘水库里面的泥沙。

2、利用弃水抽走沉积泥沙，启动和停止都是自动控制，不影响山塘水库蓄水，不消耗额外的人力、电力或者机械力。

3、无须放空山塘或水库中的水，不消耗能量，不浪费水，不影响蓄水，在丰水期弃水时通过弃水把山塘或水库中淤积的泥沙排走。

附图说明

图1为本发明一种山塘水库自动排沙装置一个实施例的高空俯视示意图。

图2为图1所述实施例的断面示意图。

图中：1-破坏虹吸进气口，2-虹吸控制阀，3-负压管，4-泄洪道，5-溢流口，6-溢流控制阀，7-溢流管，8-虹吸辅助管，9-抽沙管，10-水库坝体，11-水斗，12-泥沙，13-吸沙口，14-万向节，15-异径三通。

具体实施方式

以下结合附图1-2，对本发明一种山塘水库自动排沙装置作进一步的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，为本发明的山塘水库自动排沙装置的一种实施例，该山塘水库自动排沙装置包括上层水溢排单元和下层泥沙虹吸排出单元，上层水溢排单元包括溢流管7、异径三通15和虹吸辅助管8，所述异径三通15的两个相互垂直的通孔中的第一通孔与溢流管7连通，第二通孔与虹吸辅助管8连通，第三通孔通过负压管3与下层泥沙虹吸排出单元的抽沙管9顶部连通；下层泥沙虹吸排出单元包括吸沙口13、万向节14、抽沙管9和水斗11，抽沙管9的出口伸入到水斗11内形成水封。

异径三通15为具有3个通孔的管道连接件，这三个通孔的直径不完全相同，在本发明的山塘水库自动排沙装置中，该异径三通15具有最大直径的第二通孔与虹吸辅助管8相连接，具有较小直径的第一通孔与溢流管7连通，并且第一通孔与第二通孔相互垂直，使用过程中，由于重力的原因，溢流管7流出的水通过第一通孔流入到与第二通孔连接的虹吸辅助管8中，会在第二通孔上方与第三通孔连接的负压管3里面产生负压，这个负压被用来启动下层泥沙虹吸排出单元的虹吸。

为了便于管理库容，在溢流管7伸入山塘水库的一侧设置有溢流控制阀6，其上连接有溢流口5。

溢流管7管体按同一坡度铺设在水库大坝10坝体上，坡度控制在1％-3％左右，溢流管7的管顶比泄洪道4的底面低5cm左右；虹吸辅助管8大致竖直于水平面安装，其管径必须比溢流管7大一档，例如当溢流管7采用DN40管径的管道时，虹吸辅助管8采用DN50的管道，当溢流管7采用DN100管径的管道时，虹吸辅助管8采用DN125的管道；负压管3的管径比溢流管7的管径小，一般采用DN25管道。

抽沙管9分为三个部分：山塘水库内的部分，坝顶部分，山塘水库坝外部分，坝顶部分和山塘水库坝外部分可以设置在泄洪道4内，山塘水库坝外部分的出口延伸到水斗11水面之下。

抽沙管9的管径根据山塘水库的库容确定，一般不小于DN200，处于最高位置的水平段可以埋设在山塘水库坝顶下面，与溢流管7的相对高差一般小于2m，抽沙管9的出口必须淹没在水斗11的水下。

吸沙口13能够以万向节14为圆心转动，吸完一个区域的泥沙后将吸沙口13转到另一个区域断续运行，如此循环，加上在水流的作用下泥沙会向吸沙口13流动，便可以清除山塘水库中沉积的泥沙。

为了便于对装置的运行状态进行人为控制，在抽沙管9的坝顶部分顶部设置虹吸控制阀2和破坏虹吸进气口1。本装置正常运行时，虹吸控制阀2处于关闭状态，只有在需要中断装置运行时，例如山塘水库需要蓄满水(即水位处于溢流口5最低位至坝顶泄洪道4最低位之间)，才打开虹吸控制阀2，让空气通过破坏虹吸进气口1、虹吸控制阀2到达抽沙管9，破坏维持虹吸运行的必要环境，此时山塘水库的上层水仍然可以通过溢流管7、异径三通15、虹吸辅助管8流出，但不会运行虹吸来进行抽沙排沙动作；当然，如果不想上层水排出来，此时关闭溢流控制阀6，全装置都处于不工作状态，不再排水和排沙。

雨季即丰水期来临后，关闭虹吸控制阀2，山塘水库开始蓄水并排除多余的水，水位超过溢流口5后，上层水经过溢流管7和异径三通15后从虹吸辅助管8排出。水从虹吸辅助管8竖直向下流的过程中在异径三通15处产生了负压，负压从负压管3传导至抽沙管9，随着负压的累积增大，抽沙管9形成虹吸，山塘水库中的下层水从吸沙口13进入抽沙管9排到库外的水斗11并流走，沉积在山塘水库中的泥沙12也随着水流一起排到了库外。只要打开溢流控制阀6和关闭虹吸控制阀2，在水位超过溢流口5后整个装置便会自动运行，在水位低于溢流口5后空气进入溢流管7，虹吸破坏，整个装置自动停止。

本发明的整个装置启动、停止过程无须人员操作，不影响山塘水库蓄水，运行时使用的是山塘水库蓄满水后的弃水，不消耗额外的能源，不耗水，非常节能和方便实用。

Claims (4)

1.一种山塘水库自动排沙装置，包括上层水溢排单元和下层泥沙虹吸排出单元；其特征在于：所述上层水溢排单元包括溢流管(7)、异径三通(15)和虹吸辅助管(8)，所述异径三通(15)的两个相互垂直的通孔中的第一通孔与溢流管(7)连通，第二通孔与虹吸辅助管(8)连通；所述下层泥沙虹吸排出单元包括吸沙口(13)、万向节(14)、抽沙管(9)和水斗(11)，抽沙管(9)通过负压管(3)与异径三通(15)中的第三通孔连通，抽沙管(9)的出口与水斗(11)形成水封；所述异径三通(15)的第二通孔直径大于第一通孔和第三通孔的直径；所述虹吸辅助管(8)竖直与第二通孔相连，虹吸辅助管(8)的直径比溢流管(7)的直径大一档。

2.如权利要求1所述的山塘水库自动排沙装置，其特征在于，所述虹吸辅助管(8)的长度大于4m。

3.如权利要求1所述的山塘水库自动排沙装置，其特征在于，在抽沙管(9)的顶部设置有虹吸控制阀(2)，在虹吸控制阀(2)上设置有破坏虹吸进气口(1)。

4.如权利要求1-3任一所述的山塘水库自动排沙装置，其特征在于，抽沙管(9)的管径根据山塘水库的库容确定，不小于DN200，与溢流管的相对高差小于2m。

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