專利名稱：河流涌管式采砂、清理水庫(kù)淤積、治理河流及砂漠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種靠自然水力進(jìn)行河流涌管式采砂、清理水庫(kù)淤積、治理河流及砂漠的方法。
1993年5月12日《發(fā)明專利公報(bào)》公布的申請(qǐng)?zhí)枮?1110667.7，名稱為“河床砂金水力分級(jí)采礦法”的專利申請(qǐng)，公開了一種利用自然水流的搬運(yùn)力采收含金礦砂的方法，該方法是在河床上挖一條有坡度的橫溝，溝上輔設(shè)條格篩，河岸邊修筑貯礦池與橫溝連通，當(dāng)河床流量增大時(shí)，含金或其他重礦物的砂石在水流作用下被運(yùn)上條格篩，金粒等重礦物隨細(xì)砂落入橫溝，自流到貯礦池，粗砂、大礫石等則被沖向下游。進(jìn)入貯礦池的細(xì)砂讓其自流或提升到選礦作業(yè)選別。如果細(xì)砂含金太少，不需要選別，則直接就可運(yùn)到工地作建筑用砂使用。
上述專利方法采收含金礦砂或作建筑用砂，由于是靠自然水力采集，成本很低，對(duì)環(huán)境無任何污染，缺點(diǎn)是修筑橫溝的工程大，一次投資多，在有水的河床施工，難度大，當(dāng)河流較大，河水常年不干時(shí)，就無法修筑橫溝；對(duì)河段坡度的要求也比較苛刻，不容易推廣，另外條格篩的處理能力有限，當(dāng)河水流量過大，夾帶砂石超過一定限度時(shí)，條篩就會(huì)被阻死失去功能。如果細(xì)砂的含泥量較高，上述方法就不能有效地將之脫去。因此，作為采收建筑用砂，該專利方案在貯礦池的結(jié)構(gòu)上尚有待改進(jìn)。
在我國(guó)的黃河流域，由于淤泥的沉積，河床逐年抬高，形成高出兩岸平原十幾米的懸河，一旦河堤決口，就會(huì)給當(dāng)?shù)厝嗣裨斐蓽珥?xiàng)之災(zāi)。解決此間題的辦法，目前只在上游地區(qū)種樹種草，增加植被，減少水土流失，再一個(gè)就是消積地加高加厚兩邊河堤，使河堤跟隨河床逐漸增高，這樣既勞民傷財(cái)，又增加災(zāi)害危險(xiǎn)。
水庫(kù)是人們?cè)诠鹊匦拗饋磉M(jìn)行灌溉或發(fā)電的水利設(shè)施，由于設(shè)計(jì)時(shí)不考慮庫(kù)內(nèi)淤積的清除問題，致使數(shù)十年的泥砂淤積無法清理，庫(kù)容量越來越小，有的已經(jīng)失去功能。如何清除水庫(kù)淤積，延長(zhǎng)水庫(kù)使用年限是人們至今沒有解決好的重要課題。
沙漠之所以不能生長(zhǎng)植物的主要是因?yàn)樯皩拥目障洞螅八麩o法在其中含積，地下水位低，植物根系吸收不到水，當(dāng)然風(fēng)大風(fēng)頻，氣溫高也是一個(gè)重要原因，由于砂層空隙大，不能含水，致使沙漠中的許多河流中途斷流，形成地下潛河。如果人們能夠改變沙漠上砂層的結(jié)構(gòu)，使其空隙大幅度變小，足以含積水分，那么在有河流的地帶就可使沙漠變成綠洲。然而，至今還沒有這樣的技術(shù)方案出現(xiàn)。
本發(fā)明的目的就是要提出一種一次投資較少，成本低，可有效調(diào)節(jié)泥砂比例的河流涌管式采砂、清理水庫(kù)淤積、治理河流及砂漠的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)或不足。
本發(fā)明所提出的這種靠河流涌管式采砂的方法，其特征在于(1)河床上修筑進(jìn)砂堤，堤外側(cè)修筑貯砂池；(2)進(jìn)砂堤上裝設(shè)接通河床和貯砂池的進(jìn)砂涌管；(3)貯砂池的出口低于入口并有向外排泥水出口。
進(jìn)砂涌管入口的高度為河床通常洪峰水位的中上層。
進(jìn)砂涌管可以是垂直高度可以調(diào)節(jié)的活動(dòng)管。
進(jìn)砂涌管的內(nèi)直徑1-2米，并設(shè)有閘閥。
進(jìn)砂涌管軸心線與河床主渠道中心線間的逆向夾角小于90度。
貯砂池出口與下游相通并設(shè)有控制池內(nèi)水流速度及防止河水倒灌的泥水調(diào)控堤，堤內(nèi)設(shè)調(diào)節(jié)閘閥或堰板。
進(jìn)砂堤和貯砂池設(shè)在兩河交匯的漫灘處，進(jìn)砂涌管朝向一條河流。
本發(fā)明提出的這種涌管式清理水庫(kù)淤積的方法，其特征在于在壩體內(nèi)預(yù)埋或修建平底泄淤涌管，涌管兩端均設(shè)閘閥。
涌管的兩道閘閥間設(shè)一灌漿管，管內(nèi)通清堵高壓水管。
本發(fā)明提出的這種涌管式治理河流的方法，其特征在于在抬高的河床兩岸理設(shè)涌管，將河中泛起泥砂引到河堤外側(cè)沉積并逐層夯實(shí)為護(hù)堤，護(hù)堤內(nèi)開溝將澄水引入下游歸河，每隔一定距離重復(fù)一次這樣的措施。
涌管入口高度一般為含泥較多的洪峰高度的中上層，涌管進(jìn)口和出口均設(shè)閘閥，并設(shè)灌漿管。
本發(fā)明提出的這種涌管式治理沙漠的方法，其特征在于在流經(jīng)沙漠地帶的河流或山洪的兩岸理設(shè)涌管，將河流或山洪的中上層淤泥引到外側(cè)沉積為不會(huì)滲漏的細(xì)泥粘土層，在沉積層上種植抗旱速生植物鞏固水土，如此逐段逐片擴(kuò)大不透水的細(xì)泥粘土層并進(jìn)行及時(shí)綠化。
當(dāng)河流的細(xì)泥含量低時(shí)，人工采運(yùn)粘土沿河流兩岸覆蓋形成不透水層，引河水灌溉栽種植被，逐段逐片穩(wěn)固。
本發(fā)明用來采砂的主要優(yōu)點(diǎn)在于不用修筑橫溝，投資小，貯砂池和涌管的施工不受河水的影響，大江大河上均可實(shí)施，而橫溝采砂法則只局限于小河流或季節(jié)河流。另外，涌管式采砂法的貯砂池有坡度，可讓砂中細(xì)泥隨水流從表層漂走，所得沉砂容易調(diào)節(jié)含泥量，能有效保證砂子符合建筑上的要求。
涌管式清理水庫(kù)淤積的方法，能解決水庫(kù)淤積無法清除的問題，在水庫(kù)上游出現(xiàn)山洪的季節(jié)，打開泄洪涌管，就能使多年庫(kù)底淤積在短時(shí)間內(nèi)全部清除，而對(duì)水壩的安全則毫無影響，可使老水庫(kù)延長(zhǎng)使用壽命，恢復(fù)原有庫(kù)容。這種方法不僅可對(duì)新建水庫(kù)適用，對(duì)于沒有預(yù)埋涌管的老水庫(kù)也可適用，只要在庫(kù)內(nèi)蓄水降到適當(dāng)位置時(shí)，在壩體內(nèi)開鑿洞眼，理設(shè)涌管即可。
涌管式治理河流的方法，能有效排泄河床淤泥，防止河床升高，同時(shí)還可加厚加高河堤，某種程度上還分流了洪峰流量，減輕下游沖擊，既有效又省錢。
涌管式治理沙漠的方法，能首先在河流兩側(cè)的沙漠地帶形成一層不透水的淤泥粘土層，栽種草木，營(yíng)造植被，然后逐漸擴(kuò)大不透水的覆蓋層，達(dá)到低成本逐片治理沙漠的目的。
附

圖1是本發(fā)明涌管式采砂設(shè)施的平面布置圖。
附圖2是A-A剖面圖。
附圖3是B-B剖面圖。
附圖4是C-C剖面圖(排泥管口設(shè)閘板時(shí))。
附圖5是泥水調(diào)控堤為堰板時(shí)的C-C剖面圖。
附圖6是泥水調(diào)控堤為堰板時(shí)的俯視圖。
附圖7是某河流起洪峰時(shí)砂石粒度與河床上流層厚度的關(guān)系曲線圖。
附圖8是本發(fā)明涌管式治理河流的橫斷面圖。
附圖9是河堤內(nèi)排淤涌管的結(jié)構(gòu)圖。
附圖10是本發(fā)明涌管式引淤治理沙漠的橫斷面圖。
附圖1-6表示河流涌管式采砂方法的平面布置和剖面情況。圖中各標(biāo)號(hào)含義如下1-支流河床；2-涌管閘閥；3-進(jìn)砂堤；4-涌管；5-貯砂池；6-主河床；7-分隔堤；8-泥水調(diào)控堤；9-排泥管前閘；10-閘板限位座；11-閘板升降架；12-手輪；13-螺桿；14-排泥管；15-排泥管閘板；16-排泥閘板架；17-排泥閘手輪；18-排泥閘螺桿；19-排泥堰板。
附圖8-9表示涌管式治理河流的橫斷面及涌管閘門結(jié)構(gòu)的情況。其中標(biāo)號(hào)含義為20-要治理的河床；21-河堤；22-引流溝；23-新筑加固堤；24-地面；25-涌管前閘支架；26-高壓水管；27-灌漿管；28-操作平臺(tái)；29-引淤后閘板；30-引淤后閘板固定框；31-引淤后閘板限位條。
附圖10表示用涌管從河流引淤泥治理沙漠的情況，圖中
32-沙漠上或沙漠邊緣的河流；33-沙漠河流的河堤；34-淤積覆蓋層；35-清水層；36-流砂層；37-地下水位線。
實(shí)施例一在云南境內(nèi)的南盤江流經(jīng)開遠(yuǎn)市長(zhǎng)虹橋處的最大流量為3300M3/S，一般年份流量為2400-3000M3/S，平均含泥砂量達(dá)1％，當(dāng)?shù)匕傩粘Ｄ暝诤又刑韵唇ㄖ蒙?，勞?dòng)強(qiáng)度極大，生產(chǎn)效率低。按附圖1-6所示在此處的瀘江支流交匯點(diǎn)對(duì)岸的漫灘處用鋼筋混凝土修筑進(jìn)砂堤、分隔堤、泥水調(diào)控堤和長(zhǎng)250米，寬50米，深3米的貯砂池，池低的大約1％的坡度。泥水調(diào)控堤先是不設(shè)，直接與主河道下游連通，因河水倒灌，致沉砂沖走及池內(nèi)形成淤泥。后改成如圖4所示的預(yù)埋管加閘板結(jié)構(gòu)。當(dāng)然最好改成如圖5-6所示的堰板式結(jié)構(gòu)，以便根據(jù)砂層的逐漸增厚而逐塊加堵堰板。洪峰期內(nèi)，河中泥砂粒度的分布一般是粗大礫石在下層，細(xì)泥在上層，砂在中層，根據(jù)這一規(guī)律，用特定裝置測(cè)出進(jìn)砂堤處雨季起洪水時(shí)，河床流層厚度與砂粒粒度間的大致分布關(guān)系如圖7所示，據(jù)此曲線關(guān)系圖，確定涌管的內(nèi)徑為1.5米，將管口置于離河床底3-4.5米的地方，讓這個(gè)高度的砂粒粒級(jí)剛好符合國(guó)標(biāo)GB/T14684的要求，約為0.16-4.6MM。按此參數(shù)在進(jìn)砂堤內(nèi)預(yù)埋6根涌管，圖中只畫出兩管，實(shí)際上可以酌情增減。每個(gè)管子口都設(shè)閘板控制。
雨季第一次洪峰時(shí)因?yàn)楹由狭鞯挠倌?，污物、雜物較多的被卷入河中，此時(shí)不宜取砂，等第二次或第三次洪峰來臨時(shí)即可開閘進(jìn)砂，讓砂水進(jìn)入貯砂池，由于流量大，含砂高，凈砂很快沿池子長(zhǎng)度方向呈山峰形堆積，夾裹而來的細(xì)泥，即粒度小于0.08MM的淤泥、巖石碎屑和粘土等則隨水從上層流走，經(jīng)泥水調(diào)控堤的排泥管或堰板上流出貯砂池。大約兩小時(shí)后，關(guān)閉第一層排泥管，當(dāng)貯砂池沉滿砂子后，先關(guān)閉涌管進(jìn)砂口，隨后關(guān)閉排泥管或完全堵上堰板。這個(gè)過程一般在一次洪峰時(shí)段內(nèi)就可完成，約3-4小時(shí)。
經(jīng)實(shí)測(cè)，所得沉砂，均勻干凈，沒有植物碎屑，沒有煤塊、爐渣等雜物，泥和粘土塊的含量分別在4％和1％以下，完全符合上述國(guó)標(biāo)的要求。
用這種方法采砂，無污染，一次性投資小，生產(chǎn)成本極低，效率極高，本例在約4個(gè)小時(shí)內(nèi)就采得建筑用用砂3萬余方，是人工淘洗采砂的幾萬倍，如果貯砂池能及時(shí)騰空，在各次洪峰時(shí)段內(nèi)都可采收。
實(shí)施例二某地水庫(kù)建在山谷中，大壩筑在谷口處，由于庫(kù)區(qū)山體表層多土質(zhì)，而且疏松，山洪中含泥砂重，大壩沒有排除淤積的設(shè)施，致使淤積越來越多，自60年代建成后，水庫(kù)的有效容量已減少了近60％，嚴(yán)重影響了水庫(kù)發(fā)電和灌溉的功能。
采用如圖9所示的方法，選擇枯水季節(jié)，將水庫(kù)內(nèi)的水排干，在壩體內(nèi)開鑿一圓洞，采用預(yù)制或澆灌的辦法形成橫穿壩體的涌管，管徑一般為1-2米，涌管的進(jìn)口處要與庫(kù)底平，置入淤積層內(nèi)。涌管口處設(shè)置第一道閘門，閘板用一根長(zhǎng)長(zhǎng)的螺桿連接到操作平臺(tái)上的手輪架上。第一道閘門后設(shè)一灌漿管與涌管相通，作堵漏時(shí)給涌管內(nèi)灌入泥漿，灌漿管內(nèi)再插入一根高壓水管，以備需要開閘清淤時(shí)順利清除管內(nèi)泥土等，灌漿管的上口設(shè)在操作平臺(tái)上，以便操作，同時(shí)防備萬一出現(xiàn)意外時(shí)，涌管內(nèi)的高壓水不致從灌漿口處噴出。涌管的出口處設(shè)第二道閘門，以備給管內(nèi)灌漿堵漏時(shí)關(guān)閉充填之用，同時(shí)作為涌管的第二道防險(xiǎn)閘門。這個(gè)閘門安裝在引淤后閘板固定框上并有相應(yīng)的限位條限定閘板只能作上下運(yùn)動(dòng)，而固定框則固定在涌管上。
上述水庫(kù)內(nèi)原有淤積30余萬方，采用此方法于壩體兩端各設(shè)置內(nèi)直徑1.5米的涌管一根，雨季來臨時(shí)先用人工疏松管口處的淤積層，隨著山洪的到來，庫(kù)內(nèi)20多萬方淤積在一天之內(nèi)便被排除庫(kù)外。接著關(guān)閉涌管兩端閘門，灌入濃稠泥漿，讓水份漸漸從出口閘門的縫隙中排凝固嚴(yán)實(shí)，給庫(kù)中蓄水。此后每隔兩三年清理一次，就可保持水庫(kù)的正常容量了。
對(duì)于新筑的水壩，采用上述方法預(yù)先設(shè)置好涌管和相應(yīng)的閘門即可保證水庫(kù)的正常清淤。
實(shí)施例三流經(jīng)河南山東兩省間的黃河段，每年有幾億立方的泥土從上游帶下，淤積在河床中，使河床逐年抬高，有的地段高出地面數(shù)十米，成為懸在當(dāng)?shù)鼐用耦^上的天河而河堤卻被沖涮得越來越簿。一旦決堤，災(zāi)難不堪想象。
假設(shè)用如圖8-9所示的方法進(jìn)行治理，就可用在河堤內(nèi)埋置涌管的辦法，把河中的細(xì)泥和粗砂按一定比例引到河堤兩側(cè)有序堆積，并用筑壩的方式逐層夯實(shí)形成圖8虛線所圍部分，成為拊加的護(hù)堤，既排解了河床淤積嚴(yán)重的壓力，又加固了現(xiàn)有河堤。一般是將河中中上層的細(xì)泥用涌管引出在河堤兩外側(cè)沿積。由于細(xì)泥有較大粘性，不易透水，夯實(shí)后可在夯實(shí)層上開渠將清水引向下游歸入河流，如此逐層沿積，逐層夯實(shí)，就可將河堤加厚加實(shí)，河床也可極大地減少淤積，再加上上游地區(qū)的植樹種草等綜合措施，就可徹底治理了。
實(shí)施例四沙漠之所以不生草木，是因?yàn)樯绑w內(nèi)的空隙較大，流動(dòng)性強(qiáng)，水分不能在砂體內(nèi)留存。流砂層覆蓋下的地下水，受熱后也很容易通過砂層蒸發(fā)掉，降雨當(dāng)然很快就滲漏至深部了。如果能在流砂層上人為地形成一層不易透水的覆蓋層，讓上面的水留得住，下面蒸發(fā)上來的水也能含得住，植物的根系就可以從中汲取到水份和養(yǎng)料，就能保持生長(zhǎng)。
在我國(guó)新疆自治區(qū)的塔克拉碼干大沙漠的邊緣，環(huán)繞著高山，從高山上有許許多多的河流流進(jìn)沙漠腹地，像喀拉喀什河、克里雅河、車爾臣河等河流的流量還很大，進(jìn)入沙漠幾百公里才潛下地下成為潛流河。
如果采用如圖10所示的方法，用涌管方式將雨季洪水夾帶的細(xì)泥、淤泥引到低于河床的兩側(cè)地帶形成留得住水的覆蓋層，罩住流砂層。當(dāng)覆蓋層厚度達(dá)到1-2米時(shí)，在上面及種上速生植物，就可很快在覆蓋層上形成綠州。用這種方法，沿河兩岸，逐段逐片治理，再加之人工從遠(yuǎn)處運(yùn)來泥土進(jìn)行覆蓋，就可很快在河兩岸形成1-2公里寬的綠色地帶，在此基礎(chǔ)上，將河水引向橫向擴(kuò)大淤積層覆蓋面。最終達(dá)到完全治理的目的。
權(quán)利要求
1.一種河流涌管式采砂的方法，其特征在于(1)河床上修筑進(jìn)砂堤，堤外側(cè)修筑貯砂池；(2)進(jìn)砂堤上裝設(shè)接通河床和貯砂池的進(jìn)砂涌管；(3)貯砂池的出口低于入口并有向外排泥水的出口。
2.按權(quán)利要求1所述的采砂方法，其特征在于涌管入口的高度為河床通常洪峰水位的中上層。
3.按權(quán)利要求1所述的采砂方法，其特征在于涌管可以是垂直高度可以調(diào)節(jié)的活動(dòng)管。
4.按權(quán)利要求1所述的采砂方法，其特征在于涌管的內(nèi)直徑1-2米，并設(shè)有閘閥。
5.按權(quán)利要求1所述的采砂方法，其特征在于涌管軸心線與河床主渠道中心線閘的逆向夾角小于90度。
6.按權(quán)利要求1所述的采砂方法，其特征在于貯砂池出口與下游相通并設(shè)有控制池內(nèi)水流速度及防止河水倒灌的泥水調(diào)控堤，堤內(nèi)設(shè)調(diào)節(jié)閘閥或堰板。
7.按權(quán)利要求1所述的采砂方法，其特征在于進(jìn)砂堤和貯砂池設(shè)在兩河交匯的漫灘處，涌管朝向一條河流。
8.一種涌管式清理水庫(kù)淤積的方法，其特征在于在壩體內(nèi)預(yù)埋或修建平底泄淤涌管，涌管兩端均設(shè)閘閥。
9.按權(quán)利要求8所述的清理水庫(kù)淤積的方法，其特征在于涌管兩閘閥間設(shè)一灌漿管。
10.一種涌管式治理河流的方法，其特征在于在抬高的河床兩岸埋設(shè)涌管，將河中泛起泥砂引到河堤外側(cè)沉積并逐層夯實(shí)為護(hù)堤，護(hù)堤內(nèi)開溝將澄水引入下游歸河，每隔一定距離重復(fù)一次這樣的措施。
11.按權(quán)利要求10所述的治理河流的方法，其特征在于涌管入口高度一般為含泥較多的洪峰高度的中上層，涌管進(jìn)口和出口均設(shè)閘閥，并設(shè)灌漿管。
12.一種涌管式治理沙漠的方法，其特征在于在流經(jīng)沙漠地帶的河流或山洪的兩岸埋設(shè)涌管，將河流或山洪的中上層淤泥引到河外側(cè)沉積為不會(huì)滲漏的細(xì)泥粘土層，在沉積層上種植抗旱速生植物鞏固水土，如此逐段逐片擴(kuò)大不透水的細(xì)泥粘土層并進(jìn)行及時(shí)綠化。
13.按權(quán)利要求2所述的治理砂漠的方法，其特征在于當(dāng)河流的細(xì)泥含量低時(shí)，人工采運(yùn)粘土沿河流兩岸覆蓋流砂層，引河水灌溉栽種植被，逐段逐片穩(wěn)固。
全文摘要
本發(fā)明是河流涌管式采砂、清理河床淤積、治理河流及砂漠的方法,方法是河床上修筑進(jìn)砂堤和貯砂池,堤內(nèi)設(shè)涌管引砂入池沉積,讓泥和雜質(zhì)隨水潭走;在水庫(kù)壩內(nèi)設(shè)泄淤涌管,讓庫(kù)中淤積盡從管子排走;在抬高的河床兩堤設(shè)涌管,將河中泛起的淤泥或砂引至堤外側(cè)堆積夯實(shí)成附加河堤,澄水引回河流;治理沙漠時(shí),在流經(jīng)沙漠的河流堤內(nèi)設(shè)涌管,將淤泥引至外側(cè)沉積為不滲漏的覆蓋層罩住流砂并種植抗旱速生植物。本發(fā)明采砂投資小,低耗高效,清理水庫(kù)簡(jiǎn)單易行,效果好,治河治沙,省錢又可行。
文檔編號(hào)E02D3/00GK1353237SQ0112881
公開日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2001年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
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