TWM581610U - 水庫清淤及水回收系統 - Google Patents

Abstract

一種水庫清淤及水回收系統，包含一設置在海平面位置處的第一氣密式集泥池，藉由設置在海底的抽排泥管，將含有淤泥的海水吸至第一氣密式集泥池，淤泥沈澱在第一氣密式集泥池池底，海水再經由第一氣密式集泥池上方的引水管，引流到一設置在陸地上地底層的儲水區，儲水區中的海水利用一第一抽水器吸往高處的蓄水桶，蓄水桶的海水用於沈沙排泥池排泥清池之用；本創作更包含第二氣密式集泥池、抽排泥管、排沙泥溝、繞庫排泥溝、排泥溝蓋、集泥池以及浮球開關。當颱風或水災時山域間產生的土石流殘枝枯樹中的帶水泥沙，經山域間沿著河流設置的排泥溝蓋流入排沙泥溝，土石流殘枝枯樹因失去流動力停滯在排泥溝蓋無法再流動，排沙泥溝內的帶水泥沙從山上流至繞庫排泥溝流入集泥池。當集泥池水位升高時，設置在抽排泥管入口處的浮球開關開啟，連通水庫有同樣浮球開關功能的抽排泥管，一同將含水淤泥吸入第二氣密式集泥池沈澱池底。

Description

水庫清淤及水回收系統

本創作係有關一種抽除淤泥(沙)的裝置，特別是有關於一種抽取海底與水庫的淤泥(沙)，利用氣密式泥池配合周邊設備，達到將水循環回收使用的系統。

台灣雖然地屬海島，四面環海，然而民眾賴以使用的日常民生用水，主要還是利用水庫儲水供水。水庫除了供水之外，另外一個重大的目的在於發電。然而，由於氣候的因素，水庫在枯水期的時候，由於水庫的水量不足，因此時有分區供水、限水的情況發生。

造成水庫水量不足的原因之一，就在於集水區山坡地泥土、石頭進到水庫造成淤積。這是由於大雨或颱風過後，大量的漂流木流入水庫，常發生土石流，使得水庫淤積情況更加嚴峻，不僅使得水庫儲水量減少，民生用水供給失調外，甚至可能造成水庫發電機廠無法運作發電，因此，河流水庫清淤一直以來都是政府水利單位亟待解決的首要課題。

水庫於進行清除淤泥(沙)作業時，通常的做法必須先將與淤泥混雜之枯木況沖刷排出或打撈上岸，因此須使用專業的潛水人員，清淤器材設備等，費時、費力且所需經費不貲，非屬經濟有效的做法。

為了解決前述的水庫淤積和蓄水問題，政府和民間投入了大量的人力和經費來整治水庫及相關措施，例如，針對曾文水庫所做耗費數 十億新台幣完成的排砂隧道，由於該項計畫費用過高，無法擴及適用所有水庫，清淤效果也尚待驗證是否可以達到預期的目的。因此，如何積極發展既經濟又有效的水庫清淤裝置，仍是刻不容緩的重要課題。

如上所述，為了解決前述的水庫淤積和蓄水問題，同時改良既有的清淤做法，本創作提出了一種水庫清淤及水回收系統，利用虹吸管原理和連通管原理，除了可以用來解決水庫淤泥(沙)問題外，同時引導水庫上游山地邊坡土層表面水土的土流、泥流以及樹枝、石塊的流向，避免流入水庫。

本創作的水庫清淤及水回收系統，包含：至少一抽排泥管，係設置在海底；至少一第一氣密式集泥池，藉由抽排泥管將含有淤泥的海水吸至第一氣密式集泥池，讓淤泥沈澱在第一氣密式集泥池池底，第一氣密式集泥池係設置在海平面位置處；至少一引水管，設置在第一氣密式集泥池上方；一儲水區，設置在陸地上地底層，利用引水管將海水引流到儲水區；一第一抽水器，設置在海域中；一蓄水桶，設置位於高處，由第一抽水器將儲水區中的海水利用一抽水管連接吸至蓄水桶，蓄水桶的海水用於沈沙排泥池(積泥區)排泥清池之用。本創作更包含一第二氣密式集泥池，設置在適當的高處，例如設置地點為山域或山頂上；第二氣密式集泥池藉由一抽排泥管將水庫中含有淤泥的水吸入至第二氣密式集泥池，抽排泥管大約在距氣密式集泥池上方池高大約為5分之1的高度處右側面進入第二氣密式集泥池內，淤泥M沈澱至第二氣密式集泥池池底後，水再經由設置在第二氣密式集泥池左側面的一引水管引流到一集水池，集水池必須設置 在低於水庫R數公里處，使充滿水的抽排泥管、第二氣密式集泥池及引水管產生強大的排吸力。集水池因長期循環利用不免沈積淤泥，當颱風或水災時可將集水池控管排泥管的轉換開關打開，集水池中的水和泥沙流入前述設置在海域中的至少一第一氣密式集泥池或排入大海中進行造島。

本創作的水庫清淤及水回收系統，能有效的抽取海底和水庫淤泥淤積，讓水庫的蓄水量維持在正常水量，有效發揮水庫苗蓄水防洪功能並延長水庫使用年限。

本創作的另一目的在於具有造島的功能，即可以將抽水器所抽取的淤泥回收利用，填造海埔新生地。

10‧‧‧抽排泥管

11‧‧‧引水管

12‧‧‧抽水管

121‧‧‧單向閥

201‧‧‧第一氣密式集泥池

202‧‧‧第二氣密式集泥池

211‧‧‧抽排泥管

2111‧‧‧單向閥

212‧‧‧引水管

213‧‧‧區隔牆

220‧‧‧集水池

221‧‧‧排泥管

222‧‧‧轉換開關

230‧‧‧第二抽水器

231‧‧‧抽水管

240‧‧‧集泥池

254‧‧‧排泥管

260‧‧‧浮球開關

261‧‧‧浮球

262‧‧‧流道

30‧‧‧儲水區

40‧‧‧第一抽水器

41‧‧‧活塞

42‧‧‧驅動軸

43‧‧‧浮桶

50‧‧‧蓄水桶

51‧‧‧引流管

52‧‧‧配水器

521‧‧‧水塞

53‧‧‧配水管

70‧‧‧抽水器

701‧‧‧集水管

71‧‧‧動力曲輪組

72‧‧‧滑軌

73‧‧‧動力室

74‧‧‧引水管路

741‧‧‧單向閥

80‧‧‧旋轉葉輪

81‧‧‧導流傳動管

82‧‧‧旋葉傳動軸

83‧‧‧齒輪

84‧‧‧帶動鍊條

85‧‧‧軸承

100‧‧‧壩體

101‧‧‧排沙泥溝

1010‧‧‧繞庫排泥溝

1011‧‧‧開槽

102‧‧‧排泥溝蓋

103‧‧‧吸泥管

104‧‧‧導泥孔

105‧‧‧沈沙排泥池

1051‧‧‧觀泥孔

1052‧‧‧千斤頂

1053‧‧‧高壓管

1054‧‧‧水塞

1055‧‧‧積泥區排孔

1056‧‧‧橫樑

106‧‧‧排泥管

107‧‧‧回收管

G‧‧‧地面

M‧‧‧淤泥

mo‧‧‧馬達

mt‧‧‧山域

R‧‧‧水庫

S‧‧‧海域

W‧‧‧集水區

wt‧‧‧平衡錘

第1A圖為本創作整體配置示意圖。

第1B圖為本創作水庫清淤及水回收系統配置示意圖。

第1C圖為本創作沈沙排泥池的詳細作動示意圖。

第1D圖為第1B圖中千斤頂的俯視示意圖。

第2圖為第1B圖另一視角的部分配置及剖面示意圖。

第3圖為本創作抽取海中淤泥的裝置示意圖。

第4圖為本創作海水回收裝置示意圖。

第5圖為水庫淤泥流至排沙泥溝的示意圖。

第6A圖為抽水器的作動構造示意圖。

第6B圖為葉輪組的作動構造示意圖。

第7圖為本創作配置在水庫位置的示意圖。

第8圖為本創作清淤排泥和水回收的流程示意圖。

第9圖為本創作繞庫排泥溝的配置示意圖。

第10圖為本創作浮球開關的作動構造示意圖。

以下茲舉適當實施例配合圖式說明，使本創作的技術內容、目的、特徵、和優點為所屬技術領域具有通常知識者可據以完成並實施。

圖式第1圖和第2圖所示為本創作水庫清淤及水回收系統的配置圖，請配合參閱第3、4圖，水庫清淤及水回收系統包含：至少一抽排泥管10，係設置在海域S中的海底；至少一第一氣密式集泥池201，藉由抽排泥管10將含有淤泥M的海水吸至第一氣密式集泥池201，讓淤泥M沈澱在第一氣密式集泥池201池底，第一氣密式集泥池201係設置在海平面位置處；至少一引水管11，設置在第一氣密式集泥池201上方；一儲水區30，設置在陸地G上地底層，利用引水管11將海水引流到儲水區30；一第一抽水器40，設置在海域S中，第一抽水器40具有活塞41、驅動軸42和浮桶43，浮桶43內含半桶水的容量，活塞41和驅動軸42連接，浮桶43與驅動軸42連接，藉由海浪上下起伏使浮桶43驅動驅動軸42再帶動第一抽水器40的活塞41上下穩固地作動；一蓄水桶50，設置位於高處，例如設置在高山上，由第一抽水器40將儲水區30中的海水利用一抽水管12連接吸至蓄水桶50，引水管11和抽水管12分別設置一單向閥(圖中未示)。

前述的第一氣密式集泥池201藉由一集水池220利用一轉換開關222控制排泥管221流向，當颱風或水災時讓排泥管221內的水和污泥排入大海，或轉換流向呈氣密狀態的第一氣密式集泥池201。在第一氣密式集泥池201內充滿水時，由於氣密虹吸作用，藉由引水管11即可有效地將水自 第一氣密式集泥池201，加速地吸往儲水區30。

又如第3、4圖所示，其中，儲水區30中的海水再以抽水管12導入第一抽水器40，第一抽水器40藉由海水的漲退潮，配合浮桶43以驅動軸42帶動活塞41作動，藉由抽水管12將經過第一氣密式集泥池201過濾後的海水吸至蓄水桶50。請參閱圖式第1圖，由於蓄水桶50內的海水已經濾除掉淤泥M，再經由引流管51將水引入一配水器52，在沈沙排泥池105內的水塞1054確定關閉，千斤頂1052、積泥區排孔1055開啟，始可將配水器52內的水塞521打開，經配水管53引水作為沖泥清池之用。進出第一抽水器40的抽水管12內分別設置一單向閥121。

請再參閱圖式第1B、2圖，圖中所示為環設在水庫R周緣壩體100和山域mt的繞庫排泥溝1010和複數排沙泥溝101。繞庫排泥溝1010具有複數個導泥孔104和吸泥管103，接收水庫R及山域mt間設置的排沙泥溝101所引流而入的帶水泥沙，匯集到複數個沈沙排泥池105，視查觀泥孔1051直到沈沙排泥池105積泥區淤泥充滿時，即關閉水塞1054確定後，再打開積泥區排孔1055開關千斤頂1052及配水器52內的水塞521，經配水管53引水沖淤清池。而排泥管106則接收複數個沈沙排泥池105沖淤清池所排放的泥沙沈積物，排放填注至規劃的海埔新生地計劃區中，進行造地造島的工程。

如第1C、1D圖所示，沈沙排泥池105底部積泥區排孔1055係以一個千斤頂1052塞抵積泥區排孔1055，千斤頂1052係以橫樑1056予以支撐，並由一高壓氣1053提供密封作用力，沈沙排泥池105內的積泥狀況可以藉由觀泥孔1051觀察，若沈沙排泥池105積泥區已裝滿泥沙，此時沈沙排泥池105內的水塞1054即關閉，啟動設置在配水器52上方的馬達mo藉由平衡 錘wt的平衡輕鬆打開水塞521，千斤頂1052高壓管1053停止供給高壓氣而下移，泥沙即可由排泥管106排出。

當沈沙排泥池105積泥區內泥沙已排除乾淨，必須先確定關閉配水器52內的水塞521及千斤頂1052回頂積泥區排孔1055，才可將沈沙排泥池105內的水塞1054再次開啟。

複數個沈沙排泥池105係依序串接，串接在最後的一個沈沙排泥池105利用回收管107與一抽水器70連接，藉由抽水器70和一集水管701將水回收至位於水庫R上方的一集水區W，集水區W以一出水口(圖中未示)連接至繞庫排泥溝1010，藉由大量的供水水流沖擊沈積在繞庫排泥溝1010內的帶水泥沙流入沈沙排泥池105，出水口可以使用水塞或水門開關控制其出水的的大小。

水庫內沈淤的積泥沙及腐壞的枯枝殘木，亦可藉由複數條擺置在水庫底部周緣的吸泥管103吸取，再經由壩體100上複數個導泥孔104流入繞庫排泥溝1010後，匯集到複數個沈沙排泥池105。

繞庫排泥溝1010須有一定的深度以容納泥沙和排泥流動，繞庫排泥溝1010上設置有一排泥溝蓋102，排泥溝蓋102係具有開孔狀或網狀，以便雨水、排水或滿溢的水都能流入繞庫排泥溝1010，並可防止人員或物品意外掉入溝內。另如第5圖所示，繞庫排泥溝1010側面亦可設有開槽1011引流地下水。

於另一實施例中，第一抽水器40的構造如第6A圖所示的多功能抽水器70，包含：一動力曲輪組71、滑軌72、動力室73、以及引水管路74；動力室73內具有一活塞41以及一驅動軸42。

另外如第6B圖所示為一旋葉組，包含一旋轉葉輪80、導流傳動管81、旋葉傳動軸82、齒輪83、帶動鍊條84以及軸承85，抽水器70利用潮汐或藉由水庫進行發電時，水庫水位降低來帶動旋葉組，運轉動力曲輪組71上下傳動驅動軸42以帶動活塞41，加上依據回收管107、集水管701和引水管路74長短和位置，在適當位置處設置有複數個單向閥741以產生抽吸水的功能。

本創作更包含一第二氣密式集泥池202，設置在適當的高處，例如設置地點為山域mt或山頂上，如第7圖所示的山域mt；第8圖所示為第二氣密式集泥池202藉由抽排泥管211將水庫R中含有淤泥M的水吸入至第二氣密式集泥池202，抽排泥管211大約在距第二氣密式集泥池202上方池高大約為5分之1的高度處右側面進入第二氣密式集泥池202內，淤泥M沈澱至第二氣密式集泥池202池底後，水再經由設置在第二氣密式集泥池202左側面的一引水管212引流到一集水池220，集水池220必須設置在低於水庫R數公里處，使充滿水的抽排泥管211、第二氣密式集泥池202及引水管212產生強大的排吸力。集水池220因長期循環利用不免沈積淤泥，當颱風或水災時可將集水池220控管排泥管221的轉換開關222打開，集水池220中的水和泥沙流入前述設置在海域中的至少一第一氣密式集泥池201或排入大海中進行造島。

第二氣密式集泥池202在中上部份至池頂設置有一左右側相通區隔牆213防止右側區飄浮物漂至左側區，避免飄浮物堵塞第二氣密式集泥池202左側區內部引水管212人口；左側區內部引水管212入口必須保持在靠近第二氣密式集泥池202上方水裡面才可抽吸池內的水。

一實施例中，集水池220以一抽水管231連接第二抽水器230將集水池220中的水回收至水庫R反覆再利用。第二抽水器230係設置在集水池220和水庫R之間位在陸地高處，例如設置在山頂，其構造如前述第6A圖所示的抽水器70，包含：一動力曲輪組71、滑軌72、動力室73、以及引水管路74；動力室73內具有一活塞41以及一驅動軸42。

另第二抽水器230連接有如第5圖所示的旋葉組，旋葉組包含一旋轉葉輪80、導流傳動管81、旋葉傳動軸82、齒輪83、帶動鍊條84以及軸承85，旋葉組利用水庫R發電水位降低時帶動運轉動力曲輪組71上下傳動驅動軸42以帶動活塞41，加上依據抽水管231、引水管路74的長短和位置，在適當位置處設置有複數個單向閥741以產生抽吸水的功能。

再請參閱第8圖所示，本創作更包含有一集泥池240，集泥池240設置在高度位置低於水庫R處，當颱風或水災時山域mt間產生的土石流殘枝枯樹中的帶水泥沙、腐壞的枯樹殘枝等，經山域mt間沿著河流所設置排泥溝蓋102過濾流入排沙泥溝101(見第7圖)，土石流殘枝枯樹因失去流動力停滯在排泥溝蓋102無法再往前流動，而排沙泥溝101內的帶水泥沙則從山上順流至繞庫排泥溝1010流入低於水庫R位置的集泥池240，繞庫排泥溝1010沿壩體100設置，與集泥池240間使用一排泥管254連接。當集泥池240水位升高時，設置在抽排泥管211入口處的浮球開關260開啟，連通有浮球開關260功能的水庫R抽排泥管211，一同將含水淤泥吸入設置在山域mt或山頂的第二氣密式集泥池202沈澱池底。

如上所示，繞庫排泥溝1010和排沙泥溝101上均設有排泥溝蓋102，且皆須具有一定的深度以容納淤泥M、淤沙、腐壞的枯樹殘枝和排 泥流動，排泥溝蓋102係具有開孔狀或網狀，以便雨水、排水或滿溢的水能流入繞庫排泥溝1010和排沙泥溝101，並可防止人或物品意外掉入繞庫排泥溝1010和排沙泥溝101。

於一實施例中，如第10圖所示，為本創作浮球開關260的作動構造示意圖，浮球開關260係設置在水庫R和集泥池240的抽排泥管211入口處，請見第8圖，浮球開關260為中空狀，浮球開關260內容置有一浮球塞261並開設有一流道262，利用浮球塞261作為流道262的單向開關以控制抽排泥管211排泥水，抽排泥管211內配合設置至少一單向閥2111，避免泥水倒流回水庫R或集泥池240。

以上所述僅為舉例性，用以說明本創作技術內容之具體實施例，非用於限制本創作之權利範圍。舉凡所屬技領域具有通常知識者，基於本創作技術內容的教示所為之等效置換、修改或變更，均包含於本創作之申請專利範圍中，未脫離本創作之權利範疇。

Claims (14)

1. 一種水庫清淤及水回收系統，包含：至少一抽排泥管，係設置在海域中的海底；至少一第一氣密式集泥池，藉由該至少一抽排泥管將含有淤泥的海水吸入該第一氣密式集泥池；至少一引水管，設置在該第一氣密式集泥池上方；一儲水區，設置在陸地上地底層，利用該至少一引水管將海水引流入該儲水區，並連接一抽水管；以及一蓄水桶，設置位於高處，與該儲水區的該抽水管連接引入水，再利用該抽水管吸至該蓄水桶。
2. 如請求項1所述之水庫清淤及水回收系統，更包含一集水池，該集水池經由一供水管供水至該第一氣密式集泥池，使該第一氣密式集泥池內的海水被吸至該儲水區。
3. 如請求項1或2所述之水庫清淤及水回收系統，更包含一第一抽水器，設置在該儲水區和該蓄水桶之間的海域，連接該引水管和該抽水管，藉由該抽水管將經過該第一氣密式集泥池過濾後的海水吸至該蓄水桶；該第一抽水器具有一活塞、一驅動軸和一浮桶，該浮桶內含半桶水容量，該活塞和該驅動軸連接，該浮桶與該驅動軸連接，該引水管和該抽水管分別設置一單向閥，藉由海浪上下起伏，帶動該第一抽水器的該活塞作動。
4. 如請求項3所述之水庫清淤及水回收系統，更包含複數個沈沙排泥池，該蓄水桶內的海水經由一引流管將水引入一配水器，該配水器利用一配水管將海水分別引入各該沈沙排泥池底積泥區。
5. 如請求項4所述之水庫清淤及水回收系統，更包含環設在一水庫周緣的壩體的繞庫排泥溝和山域的複數排沙泥溝，該繞庫排泥溝具有複數個導泥孔供泥沙流入，並匯集到各該沈沙排泥池，複數個出水口供排水，各該沈沙排泥池係依序串接，串接在最後的該沈沙排泥池利用一回收管與另一抽水器連接，藉由該另一抽水器和一集水管，將水回收至位於該水庫上方的一集水區；該另一抽水器具有一動力曲輪組、滑軌、動力室以及引水管路，該動力室內具有一活塞以及一驅動軸。
6. 如請求項5所述之水庫清淤及水回收系統，更包含複數條擺置在該水庫底部周緣的吸泥管用來吸取淤泥，經由各該導泥孔流入該繞庫排泥溝後，匯集到各該沈沙排泥池，各該沈沙排泥池底部連接一排泥管。
7. 如請求項6所述之水庫清淤及水回收系統，其中該繞庫排泥溝具有一定的深度以容納泥沙和排泥流動，各該排泥溝和該繞庫排泥溝上皆設有排泥溝蓋，該排泥溝蓋係為網狀或具有開孔狀，該繞庫排泥溝側面設有複數個開槽。
8. 如請求項7所述之水庫清淤及水回收系統，更包含一旋葉組，該旋葉組包含一旋轉葉輪、導流傳動管、旋葉傳動軸、齒輪、帶動鍊條以及軸承，該另一抽水器利用潮汐或藉由該水庫進行發電時，該水庫水位降低來帶動該旋葉組，運轉該動力曲輪組上下傳動該驅動軸以帶動該活塞，加上依據該回收管、該集水管、該引水管路的長短和位置，在適當位置處設置複數個單向閥產生抽吸水功能。
9. 如請求項8所述之水庫清淤及水回收系統，更包含：一第二氣密式集泥池；一抽排泥管，將該水庫中含有淤泥的水吸入該第二氣密式集泥池，使淤 泥沈澱在該第二氣密式集泥池池底；一引水管，連接該第二氣密式集泥池；一集水池，該引水管將該第二氣密式集泥池內的水引入，該集水池底部設有一排泥管；以及一抽水管，將該集水池中的水引流至該水庫中。
10. 如請求項9所述之水庫清淤及水回收系統，該第二氣密式集泥池最佳設置地點為山頂。
11. 如請求項10所述之水庫清淤及水回收系統，更包含一第二抽水器，該抽水管設置在該集水池和該水庫之間，該第二抽水器以該抽水管與該集水池連接，該第二抽水器以該抽水管將水排入該水庫。
12. 如請求項11所述之水庫清淤及水回收系統，該第二抽水器包含：一動力曲輪組、滑軌、動力室以及引水管路；該動力室內具有一活塞以及一驅動軸；利用該水庫發電水位降低時藉由一旋葉組帶動運轉該動力曲輪組上下傳動該驅動軸以帶動該活塞，並依據該回收管、集水管、該引水管路的長短和位置，在適當位置處設置有複數個單向閥以產生抽吸水的功能。
13. 如請求項12所述之水庫清淤及水回收系統，該旋葉組包含一旋轉葉輪、導流傳動管、旋葉傳動軸、齒輪、帶動鍊條以及軸承，利用該水庫發電水位降低時來帶動該旋葉組，運轉該動力曲輪組上下傳動該驅動軸以帶動該活塞，加上依據該回收管、該集水管、該引水管路的長短和位置，在適當位置處設置複數個單向閥產生抽吸水功能。
14. 如請求項13所述之水庫清淤及水回收系統，更包含：一浮球開關，呈中 空狀，內開設有一水道及容置有一浮球，利用該浮球來控制該水道的開關以調節該抽排泥管的進水。