TW201831758A

TW201831758A - 水庫分段減壓清淤設備

Info

Publication number: TW201831758A
Application number: TW106105259A
Authority: TW
Inventors: 黃國彰
Original assignee: 黃國彰
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2018-09-01
Also published as: US10233602B2; US20180238008A1; CN108457239A; JP2018131894A

Abstract

一種水庫分段減壓清淤設備，包含一個清淤管道，及至少一個減壓清淤裝置。該清淤管道連通一個主水庫的庫底以供該主水庫內的水帶動庫底淤泥流入。該至少一個減壓清淤裝置包括一個連通該清淤管道而可供該清淤管道內的水流入的接續管道、一個連通該接續管道並由該接續管道向上延伸的上伸管、一個可開啟地關閉該接續管道且對應位於該上伸管之下游的擋水閘門，及一個控制該擋水閘門的清淤控制單元。本發明透過分段減壓的方式將該主水庫內的淤泥逐步排出，以避免清淤管道與接續管道的內管壁受到嚴重地沖刷，進而提高其使用壽命。

Description

水庫分段減壓清淤設備

本發明是有關於一種清淤設備，特別是指一種用於對水庫進行清淤的水庫分段減壓清淤設備。

由於颱風侵襲時的降雨量相當大，使得溪水暴漲而夾帶大量的泥砂流入水庫，但現有的清淤工程的速度遠遠不及淤積的速度，長時間下來造成水庫的庫底淤泥的淤積量相當嚴重，現有的清淤的方式通常會於該水庫的水面上架設工作平台，並透過一條抽泥管向下延伸至該水庫的庫底來吸取庫底淤泥，或者在旱季而使該水庫的水位降至庫底淤泥以下時，直接透過機械挖掘庫底淤泥，再透過運土車輛將庫底淤泥往返載送至其他地區，但上述現有的清淤方式速度相當的慢。

因此目前有出現一種水庫清淤設備，包括一個連通該水庫之庫底並延伸至該水庫下游的清淤管道，及一個用以可開啟地關閉該清淤管道的閥門。當該閥門開啟時，該水庫內的水透過水位差，會帶動庫底淤泥經由該清淤管道快速地直接流至下游，已達到快速清淤的效果。然而，一般水庫的水位高度相當高，使得該清淤管道內的水的流速相當快，再加上水中的淤泥，會對該清淤管道的管壁造成嚴重的沖刷，而大幅降低該水庫清淤設備的使用壽命，因此現有的水庫清淤設備仍有待改善。

因此，本發明之目的，即在提供一種能改善先前技術之至少一缺點的水庫分段減壓清淤設備。

於是，本發明水庫分段減壓清淤設備，適用於安裝在一個主水庫與至少一個副水庫，並包含一個清淤管道，及至少一個減壓清淤裝置。該清淤管道連通該主水庫的庫底以供該主水庫內的水帶動庫底淤泥流入。該至少一個減壓清淤裝置對應設置於該至少一個副水庫，並包括連通該清淤管道而可供該清淤管道內的水流入的接續管道、一個連通該接續管道並由該接續管道向上延伸的上伸管、一個可開啟地關閉該接續管道且相對該上伸管位於下游的擋水閘門，及一個訊號連接該擋水閘門的清淤控制單元，該上伸管具有一個位於頂部以供水流出且高度低於該主水庫之水位的流出口，該清淤控制單元在一個第一清淤狀態與一個第二清淤狀態之間切換，在該第一清淤狀態時，將該擋水閘門關閉以阻擋該接續管道內的水，使該接續管道內的水引入該上伸管而從流出口向上流出，在該主水庫的水位下降至該上伸管的高度時，該清淤控制單元控制該擋水閘門轉換至該第二清淤狀態，使該擋水閘門開啟，以供該接續管道內的水通過。

本發明之功效在於：透過該至少一個減壓清淤裝置的設計能夠透過分段減壓的方式將該主水庫內的淤泥逐步排出，藉以維持該清淤管道與該接續管道內的水的流速，以避免該清淤管道與該接續管道的內管壁受到嚴重地沖刷。

參閱圖1與圖2，本發明水庫分段減壓清淤設備之一個實施例，適用於安裝在一個主水庫800與三個副水庫900、900’、900’’，以將主水庫800的庫底淤泥排至下游。該水庫分段減壓清淤設備包含一個清淤管道1、一個主閘門2、一個攪拌裝置3，及三個減壓清淤裝置4、4’、4’’。

該清淤管道1延伸設置於該主水庫800的庫底，且具有一個連通該主水庫800的庫底以供該主水庫800內的水帶動庫底淤泥流入的入口11。該主閘門2設置於該清淤管道1內，並用以控制該清淤管道1與主水庫800連通與否。該攪拌裝置3用以帶動該主水庫800內的庫底淤泥與水混合，在本實施例中，該攪拌裝置3透過一艘船懸吊於該主水庫800，並向下延伸至該主水庫800的庫底，以帶動該主水庫800內的庫底淤泥與水混合。

該等減壓清淤裝置4、4’、4’’分別架設於該等副水庫900、900’、900’’。每一個減壓清淤裝置4、4’、4’’包括一個延伸設置於各別之副水庫900、900’、900’’之庫底的接續管道41、一個連通該接續管道41並由該接續管道41沿著各別之副水庫900、900’、900’’向上延伸的上伸管42、一個用以可開啟地關閉該接續管道41且相對該上伸管42位於下游的擋水閘門43、一個位於各別之副水庫900、900’、900’’頂部並透過該流出口421流出的水帶動而發電的發電單元44、一個用以將流經該發電單元44的水排至該下游的引水管45、一個設置於該接續管道41並控制該接續管道41與各別之副水庫900、900’、900’’連通與否的清淤閥門46，及一個清淤控制單元47。

參閱圖1、圖3、圖4與圖5，該等減壓清淤裝置4、4’、4’’往下游區分成出對應該副水庫900的該減壓清淤裝置4、對應該副水庫900’的該減壓清淤裝置4’與對應該副水庫900’’的該減壓清淤裝置4’’。在本實施例中，該減壓清淤裝置4還包括三個彼此間隔排列地由該上伸管42向下延伸連通該副水庫900的積淤管48，及三個分別對應該等積淤管48並控制該等積淤管48與該副水庫900連通與否的排淤閥門49。該減壓清淤裝置4’還包括兩個彼此間隔排列地由該上伸管42向下延伸連通該副水庫900’的積淤管48，及兩個分別對應該等積淤管48並控制該等積淤管48與該副水庫900’連通與否的排淤閥門49。該減壓清淤裝置4’’還包括一個由該上伸管42向下延伸連通該副水庫900’’的積淤管48，及一個並控制該積淤管48與該副水庫900’’連通與否的排淤閥門49。每一個減壓清淤裝置4、4’、4’’的所述積淤管48用以供該上伸管42內的所夾帶的淤泥沉積。

參閱圖1、圖2與圖3，該等減壓清淤裝置4、4’、4’’的該等上伸管42的高度往下游逐漸遞減。每一個減壓清淤裝置4、4’、4’’的上伸管42具有一個位於頂部以供水流出且高度低於該主水庫800之水位的流出口421。

每一個減壓清淤裝置4、4’、4’’的清淤控制單元47訊號連接該擋水閘門43、該清淤閥門46與所述排淤閥門49，並可在一個第一清淤狀態與一個第二清淤狀態之間切換。在該第一清淤狀態時，該清淤控制單元47控制該擋水閘門43關閉，以阻擋該接續管道41的水，使該接續管道41內之水無法往下游流動，進而使該接續管道41內的水引向該上伸管42而從流出口421向上流出，同時，該清淤控制單元47還會控制該清淤閥門46與所述排淤閥門49關閉；在該第二清淤狀態時，該清淤控制單元47控制該擋水閘門43開啟，以供該接續管道41內的水通過而往下游繼續流動，同時，該清淤控制單元47還會控制該清淤閥門46開啟，以供各別之副水庫900、900’、900’’內的水帶動庫底淤泥流入，並控制所述排淤閥門49開啟，以供所述積淤管48內的淤泥落至各別之副水庫900、900’、900’’。

以下具體說明該水庫分段減壓清淤設備如何分段減壓地將該主水庫800的庫底淤泥排出。假設該主水庫800的水位為200公尺，且該減壓清淤裝置4的上伸管42高度為150公尺，該減壓清淤裝置4’的上伸管42高度為100公尺，該減壓清淤裝置4’’的上伸管42高度為50公尺。

一開始，會先將該主閘門2打開，且該等減壓清淤裝置4、4’、4’’的清淤控制單元47皆位於該第一清淤狀態，使該主水庫800的水帶動該庫底淤泥經由該清淤管道1流入該減壓清淤裝置4的接續管道41，並受到該擋水閘門43阻擋，而往上流入該減壓清淤裝置4的上伸管42，因為連通管原理，在該主水庫800的水位高度高於該減壓清淤裝置4的上伸管42的高度時，該減壓清淤裝置4的上伸管42內的水會持續從流出口421流出。

此時，由於該減壓清淤裝置4的上伸管42向上延伸的高度為150公尺，而該主水庫800的水位為200公尺，如此一來，能讓該上伸管42與該主水庫800之間的水位差僅約為50公尺，以維持該清淤管道1與該接續管道41內水的流速，藉以避免其內管壁受到嚴重地沖刷。

此外，由於流經該上伸管42的水夾帶有淤泥，而透過該等積淤管48的設計可供淤泥沉澱積存，使得越接近該流出口421的水越加澄清，同時，從該流出口421流出的水會帶動該發電單元44發電，使得清淤所排放的水還可兼水力發電使用，而發電之後的水再經由該引水管45排至下游，以供後續水力發電使用。

直到該主水庫800的水位降至接近150公尺時，該主水庫800的水位高度未高於該減壓清淤裝置4的上伸管42的高度，該上伸管42內的水就不再從流出口421流出，接著可控制該減壓清淤裝置4的清淤控制單元47切換至該第二清淤狀態，此時，該減壓清淤裝置4的該等積淤管48內的淤泥會排至該副水庫900，且該副水庫900的水會帶動庫底淤泥流入該減壓清淤裝置4的接續管道41，該減壓清淤裝置4的接續管道41內的水會通過該擋水閘門43繼續往下游流動，接著再受到該減壓清淤裝置4’的擋水閘門43阻擋，而往上流入該減壓清淤裝置4’的上伸管42。

此時，如同上述，該減壓清淤裝置4’之上伸管42水位約為100公尺，使該上伸管42與該主水庫800之間的水位差僅約為50公尺，而能繼續維持該清淤管道1與該接續管道41內水的流速。直到該主水庫800的水位降至接近100公尺時，該減壓清淤裝置4’的清淤控制單元47再切換至該第二清淤狀態，接下來依此類推。最後該主水庫800與該等副水庫900、900’、900’’的水位會降至最低水位，且該主水庫800與該等副水庫900、900’、900’’的水與淤泥就能被順利地排放至下游。

需要說明的是，該等減壓清淤裝置4、4’、4’’與該等副水庫900、900’、900’’的數量亦可對應為二或四以上，且實施上該水庫分段減壓清淤設備亦可僅包括一個對應於一個副水庫900、900’、900’’的減壓清淤裝置4、4’、4’’，不以本實施例為限。且該等積淤管48與該等排淤閥門49的數量不以本實施例為限，可依所需積存淤泥的量來設計。

在本發明的另一實施態樣中，每一個減壓清淤裝置4、4’、4’’亦可不包括該發電單元44、引水管45、該清淤閥門46、所述積淤管48與所述排淤閥門49，亦可對該主水庫800進行清淤。甚至，該水庫分段減壓清淤設備可僅包括一個減壓清淤裝置4，且該減壓清淤裝置4還不包括該清淤控制單元47與該擋水閘門44，並封住該接續管道41的下游端，而僅透過該接續管道41與該上伸管42，亦可達到該清淤控制單元47位於該第一清淤狀態時的效果，不以本實施例為限。

參閱圖6，本發明減壓清淤設備可數個成一組地設置於一個大型的主水庫，其中一個減壓清淤設備位於下方，其中另一個減壓清淤設備位於右下側且僅具有兩個減壓清淤裝置4、4’，其中又一個減壓清淤設備位於左上方且僅具有一個減壓清淤裝置4，實施上不以此為限。

綜上所述，本發明水庫分段減壓清淤設備，透過該等減壓清淤裝置4、4’、4’’的設計能夠利用分段減壓的方式將該主水庫800內的淤泥逐步排出，藉以維持該清淤管道1與該等接續管道41內的水的流速，以避免該清淤管道1與該等接續管道41的內管壁受到嚴重地沖刷，進而提高其使用壽命，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧清淤管道

11‧‧‧入口

2‧‧‧主閘門

3‧‧‧攪拌裝置

4‧‧‧減壓清淤裝置

4’‧‧‧減壓清淤裝置

4’’‧‧‧減壓清淤裝置

41‧‧‧接續管道

42‧‧‧上伸管

421‧‧‧流出口

43‧‧‧擋水閘門

44‧‧‧發電單元

45‧‧‧引水管

46‧‧‧清淤閥門

47‧‧‧清淤控制單元

48‧‧‧積淤管

49‧‧‧排淤閥門

800‧‧‧主水庫

900‧‧‧副水庫

900’‧‧‧副水庫

900’’‧‧‧副水庫

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一個俯視圖，說明本發明水庫分段減壓清淤設備的一個實施例設置於一個主水庫與數個副水庫；圖2是一個剖視側視圖，說明該實施例的設置於該主水庫與該等副水庫的細部結構；圖3是一個沿著圖1中Ⅲ-Ⅲ線所截取的剖面圖；圖4是一個沿著圖1中Ⅳ-Ⅳ線所截取的剖面圖；圖5是一個沿著圖1中Ⅴ-Ⅴ線所截取的剖面圖；及圖6是一個示意圖，說明該實施例可數個成一組地應用於一個大型的主水庫。

Claims

一種水庫分段減壓清淤設備，適用於安裝在一個主水庫與至少一個副水庫，並包含：一個清淤管道，連通該主水庫的庫底以供該主水庫內的水帶動庫底淤泥流入；及至少一個減壓清淤裝置，對應設置於該至少一個副水庫，並包括一個連通該清淤管道而可供該清淤管道內的水流入的接續管道、一個連通該接續管道並由該接續管道向上延伸的上伸管、一個可開啟地關閉該接續管道且相對該上伸管位於下游的擋水閘門，及一個訊號連接該擋水閘門的清淤控制單元，該上伸管具有一個位於頂部以供水流出且高度低於該主水庫之水位的流出口，該清淤控制單元在一個第一清淤狀態與一個第二清淤狀態之間切換，在該第一清淤狀態時，該清淤控制單元控制該擋水閘門關閉以阻擋該接續管道內的水，使該接續管道內的水引入該上伸管而從流出口向上流出，在該主水庫的水位下降至該上伸管的高度時，該清淤控制單元切換至該第二清淤狀態，在該第二清淤狀態，該清淤控制單元控制該擋水閘門開啟，以供該接續管道內的水通過。
如請求項1所述的水庫分段減壓清淤設備，其中，該至少一個減壓清淤裝置還包括一個透過該流出口流出的水帶動而發電的發電單元。
如請求項2所述的水庫分段減壓清淤設備，適用於將主水庫的庫底淤泥排至下游，其中，該至少一個減壓清淤裝置還包括一個用以將流經該發電單元的水引至下游的引水管。
如請求項1所述的水庫分段減壓清淤設備，其中，該上伸管由下往上傾斜延伸，該至少一個減壓清淤裝置還包括至少一個由該上伸管向下延伸連通該至少一個副水庫的積淤管，及至少一個設置於該至少一個積淤管並控制該至少一個積淤管與該至少一個副水庫連通與否的排淤閥門，該清淤控制單元訊號連接該至少一個排淤閥門，在該第一清淤狀態時，該清淤控制單元控制該至少一個排淤閥門關閉，使該至少一個積淤管供淤泥積存，在該第二清淤狀態時，該清淤控制單元控制該至少一個排淤閥門開啟，該至少一個積淤管內的淤泥流至該至少一個副水庫。
如請求項1所述的水庫分段減壓清淤設備，其中，該至少一個減壓清淤裝置還包括一個設置於該接續管道並控制該接續管道與該至少一個副水庫連通與否的清淤閥門，該清淤控制單元訊號連接該清淤閥門，在該第一清淤狀態時，該清淤控制單元控制該清淤閥門關閉，在該第二清淤狀態時，該清淤控制單元控制該清淤閥門開啟，而使該接續管道對應連通該至少一個副水庫的庫底，以供該至少一個副水庫內的水帶動庫底淤泥流入該接續管道。
如請求項1所述的水庫分段減壓清淤設備，還包含一個用以帶動該主水庫內的庫底淤泥與水混合的攪拌裝置。
如請求項1所述的水庫分段減壓清淤設備，適用於安裝在數個副水庫，其中，該水庫分段減壓清淤設備包含數個分別設置於該等副水庫的減壓清淤裝置，該等減壓清淤裝置之上伸管的高度往下游逐漸遞減，該等減壓清淤裝置的接續管道往下游接續延伸。