可移動蓄能沖淤裝置及沖淤方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可移動蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡?lián)跛畣卧蛯Я鞑劢M成，所述擋水主單元是河道邊坡坡腳以內(nèi)的擋水單元，由功能相同、寬度不等的各單元組成，寬度不等的各單元按要求組合，形成不同寬度的結(jié)構(gòu)，以適應不同寬度的河道；所述岸坡?lián)跛畣卧侵负拥肋吰缕履_至坡肩部分的擋水單元，所述岸坡?lián)跛畣卧m用不同坡度的岸坡、提供托起裝置的浮力、邊坡止水，所述導流槽隔斷沖刷水流與下游河水，減少沿程能量損失。本發(fā)明還公開了一種可移動蓄能沖淤方法，本發(fā)明的可移動蓄能沖淤裝置及沖淤方法可有效解決現(xiàn)有沖淤方法存在的不足，利用蓄積水流自身的能量沖淤，節(jié)省人力、物力，清淤效果好。
【專利說明】可移動蓄能沖淤裝置及沖淤方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及河道清淤【技術(shù)領域】，具體是一種可移動蓄能沖淤裝置及沖淤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]平原河網(wǎng)具有河道平緩、水面比降小、流速低以及流向多變等典型特征，如運河杭州河段河道水面比降約為1/8萬?1/15萬，流速僅為0.lm/s左右，這一水文特征，使平原河網(wǎng)具有水污染稀釋能力弱，河網(wǎng)調(diào)蓄能力差、易淤積等特點。隨著平原地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，河道的淤積和污染問題日趨嚴重。淤積使河網(wǎng)調(diào)蓄容量和洪澇排泄通道斷面減少，雨季洪澇頻發(fā)；非排水季節(jié)水流流速降低，河流納污能力很小。隨著廢水排放量增加，水環(huán)境質(zhì)量日益惡化，為解決這類問題，最有效的方法就是清除河道淤積。傳統(tǒng)的清淤方法主要有人工或挖泥船挖除、或使用機械設備，將沉積河底的淤泥吹攪成混濁的泥漿，隨河水流走，從而起到疏通的作用。這些方法耗費大量的人力、物力，清淤效果也不是特別理想。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可移動蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡?lián)跛畣卧蛯Я鞑劢M成，所述擋水主單元是河道邊坡坡腳以內(nèi)的擋水單元，由功能相同、寬度不等的各單元組成，寬度不等的各單元按要求組合，形成不同寬度的結(jié)構(gòu)，以適應不同寬度的河道；所述岸坡?lián)跛畣卧侵负拥肋吰缕履_至坡肩部分的擋水單元，所述岸坡?lián)跛畣卧m用不同坡度的岸坡、提供托起裝置的浮力、邊坡止水，所述導流槽隔斷沖刷水流與下游河水，減少沿程能量損失。
[0004]進一步的，所述擋水主單元由底板、齒板、側(cè)板、第一側(cè)板咬合機構(gòu)、第二側(cè)板咬合機構(gòu)、單元連接銷孔、充氣止水橡膠袋、鋼筋格柵、底板地錨孔、頂板兼工作平臺、地錨鎖緊機構(gòu)、地錨、水泵、氣泵、多腔橡膠袋、出水槽組成，所述側(cè)板固定設置在底板和頂板上，齒板固定設置在底板下面，鋼筋格柵固定設置在頂板、底板、側(cè)板上，充氣止水橡膠袋固定設置在側(cè)板上，多腔橡膠袋固定設置在頂板上，多腔橡膠袋各腔獨立與氣泵、水泵由管道連接，各自設閥門控制，出水槽固定設置在底板和側(cè)板上。
[0005]進一步的，所述岸坡?lián)跛畣卧煽赊D(zhuǎn)動臂、可轉(zhuǎn)動臂轉(zhuǎn)軸、鉸接交叉鋼板網(wǎng)、異形橡膠袋、滑輪、鋼絞線組成，所述異形橡膠袋固定設置在側(cè)板和可轉(zhuǎn)動臂上。
[0006]進一步的，所述導流槽包括導流槽喇叭口、導流槽尾部鉤板、導流槽首部鉤板、起吊環(huán)，所述導流槽尾部鉤板和導流槽首部鉤板分別與相鄰導流槽的導流槽首部鉤板和導流槽尾部鉤板鉤接。
[0007]進一步的，所述出水槽、導流槽的高度通過水力計算確定:出水槽和導流槽的寬度已知，調(diào)查上游河道所能承受的水位最大蓄積高度，得到上下游最大水頭、調(diào)查沖淤時段河道流量，即可計算出出水槽、導流槽高度。
[0008]進一步的，所述導流槽的前段增加沙袋壓載。
[0009]進一步的，每段導流槽前端固定設置兩根高出下游水面的長鋼筋，在每段導流槽后端對應設置兩個小孔，安放導流槽時，在水面以上將小孔套入長鋼筋，導流槽在自重作用下下沉，兩個導流槽連接在一起。
[0010]本發(fā)明還公開了一種可移動蓄能沖淤方法，包括如下步驟:
1、按河道寬度選擇不同寬度擋水主單元組合；
2、擋水主單元多腔橡膠袋最下腔充氣，充氣后關(guān)閉該腔閥門至整條河道沖淤工作結(jié)束；
3、岸坡?lián)跛畣卧陬A沖淤河段一側(cè)就位，并搭設通往擋水主單元通道；
4、依次安放各擋水主單元，最后安裝另一側(cè)的岸坡?lián)跛畣卧鲉卧Ш线B接，就位后用固定銷插入單元連接銷孔固定；
5、在工作平臺將地錨旋入河底土層足夠深度，鎖緊；
6、在工作平臺由氣泵通過連通管道為各主單元的充氣止水橡膠袋充氣止水；
7、在工作平臺由水泵通過連通管道為岸坡?lián)跛畣卧漠愋蜗鹉z袋充水；
8、在工作平臺由水泵通過連通管道為各主單元多腔橡膠袋自上而下逐漸充水；
9、上游水位逐漸升聞，達到最大畜水聞度；
10、將已經(jīng)充水的主單元最下腔橡膠袋中的水排出，充氣腔橡膠袋上浮，上游已蓄積的河水在高壓作用下，沿出水槽高速流出，沖刷下游河底淤泥；
11、自下而上將主單元橡膠袋中的水排出，當充氣腔橡膠袋上浮高度和出水槽高度一致時，停止橡膠袋排水，正常沖淤工作開始；
12、經(jīng)過一段時間沖淤，達到?jīng)_淤要求；
13、安裝第一節(jié)導流槽，與出水槽鉤接；
14、經(jīng)過一段時間沖淤，達到?jīng)_淤要求；
15、安裝下一節(jié)導流槽，與上一節(jié)導流槽鉤接；
16、重復步驟14-15至設計沖刷段結(jié)束；
17、從最前端依次拆除導流槽；
18、將所有充水橡膠袋內(nèi)的水自下而上排空，充氣腔橡膠袋上浮，其他各腔橡膠袋被托浮至頂板下面，河水通過主單元鋼筋格柵流出；
19、通過滑輪、鋼絞線把可轉(zhuǎn)動臂拉起一定高度；
20、將地錨旋出河道底面；
21、給所有橡膠袋慢慢充氣，在浮力作用下，可移動蓄能沖淤裝置緩緩升起；
22、可移動蓄能沖淤裝置底板浮離河底一定高度時，在水流作用下，通過人力或機械將可移動蓄能沖淤裝置拖拉到下一河段；
23、重復步驟3-22至至整條河道沖淤工作結(jié)束。
[0011]本發(fā)明的可移動蓄能沖淤裝置及沖淤方法可有效解決現(xiàn)有沖淤方法存在的不足，利用蓄積水流自身的能量沖淤，節(jié)省人力、物力，清淤效果好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是可移動蓄能沖淤裝置擋水主單元構(gòu)成示意圖；
圖2是可移動蓄能沖淤裝置擋水主單元側(cè)剖面示意圖；
圖3是各擋水單元咬合連接示意圖； 圖4是岸坡?lián)跛畣卧獦?gòu)成示意圖；
圖5是導流槽鉤連示意圖；
圖6是導流槽橫斷面示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]如圖1-6所示，本發(fā)明的可移動蓄能沖淤裝置主要由擋水主單元、岸坡?lián)跛畣卧蛯Я鞑劢M成。所述擋水主單元是指河道邊坡坡腳以內(nèi)的擋水單元，由功能相同、寬度不等的各單元組成，寬度不等的各單元可按要求組合，形成不同寬度的結(jié)構(gòu)，以適應不同寬度的河道，所述擋水主單元控制過水斷面、提供托起裝置的浮力；所述岸坡?lián)跛畣卧侵负拥肋吰缕履_至坡肩部分的擋水單元。所述岸坡?lián)跛畣卧m用不同坡度的岸坡、提供托起裝置的浮力、邊坡止水，導流槽隔斷沖刷水流與下游河水，減少沿程能量損失。所述擋水主單元由底板1、齒板2、側(cè)板3、第一側(cè)板咬合機構(gòu)3-1、第二側(cè)板咬合機構(gòu)3-2、單元連接銷孔4、充氣止水橡膠袋5、鋼筋格柵6、底板地錨孔7、頂板兼工作平臺8、地錨鎖緊機構(gòu)9、地錨10、水泵11、氣泵12、多腔橡膠袋13、出水槽14組成，所述岸坡?lián)跛畣卧煽赊D(zhuǎn)動臂15、可轉(zhuǎn)動臂轉(zhuǎn)軸16、鉸接交叉鋼板網(wǎng)17、異形橡膠袋22、滑輪18、鋼絞線19組成，導流槽20包括導流槽喇叭口 20-1、導流槽尾部鉤板20-2、導流槽首部鉤板20-3、起吊環(huán)21。側(cè)板3固定設置在底板I和頂板8上，齒板2固定設置在底板I下面，鋼筋格柵6固定設置在頂板8、底板1、側(cè)板3上，充氣止水橡膠袋5固定設置在側(cè)板3上，多腔橡膠袋13固定設置在頂板8上，多腔橡膠袋13各腔獨立與氣泵11、水泵12由管道連接，各自設閥門控制，出水槽14固定設置在底板I和側(cè)板3上；異形橡膠袋22固定設置在側(cè)板3和可轉(zhuǎn)動臂15上。
[0015]本發(fā)明的工作原理為:通過蓄能沖淤裝置將河道水流攔截，水位積蓄到上游河道所能承受的最大高度后，河水積蓄了足夠大的勢能，打開裝置底部排水通道，河水的勢能變成動能，在水流強大動力沖刷作用下，河底淤泥變成泥漿隨河水流走。為克服下游河水對沖刷水流的阻擋消能，裝置設置了具有光滑內(nèi)表面的導流槽，既能使下游河水與沖刷水流隔離，又能做到沿程水頭損失最小，使可移動蓄能沖淤裝置一次定位沖淤距離最長。以裝置一次移位沖刷10m長河道為例，如果原河道水面比降為10萬分之I，若上游水位能提高2m，則河道水面比降變?yōu)闉?0萬分之2000，可增大2000倍。該裝置出水槽14與主單元配套，能對河道底部全斷面沖淤。出水槽、導流槽高度通過水力計算確定:出水槽寬度已知，調(diào)查上游河道所能承受的水位最大蓄積高度，得到上下游最大水頭、調(diào)查沖淤時段河道流量，即可計算出出水槽、導流槽高度。
[0016]每個導流槽20的幾個起吊環(huán)21可用鐵絲連通后，系上帶有浮漂的繩索，便于拆卸時尋找起吊位置。為了節(jié)約成本、提高工作效率，可在每段導流槽20的前段增加沙袋壓載；作為優(yōu)化導流槽設計成鉤連，也可以在每段導流槽前端固定設置兩根高出下游水面的長鋼筋，在每段導流槽后端對應設置兩個小孔，安放導流槽時，在水面以上將小孔套入長鋼筋，導流槽在自重作用下下沉，兩個導流槽連接在一起。
[0017]本發(fā)明的可移動蓄能沖淤方法包括如下步驟:
1、按河道寬度選擇不同寬度擋水主單元組合；
2、擋水主單元多腔橡膠袋13最下腔充氣，充氣后關(guān)閉該腔閥門至整條河道沖淤工作結(jié)束；
3、岸坡?lián)跛畣卧陬A沖淤河段一側(cè)就位，并搭設通往擋水主單元通道；
4、依次安放各擋水主單元，最后安裝另一側(cè)的岸坡?lián)跛畣卧鲉卧Ш线B接，就位后用固定銷插入單元連接銷孔4固定(因為擋水主單元多腔橡膠袋最下腔充氣，擋水主單元就位過程中，其他各腔橡膠袋被托浮至頂板下面，河水通過擋水主單元鋼筋格柵6正常流動；
5、在工作平臺8將地錨10旋入河底土層足夠深度，鎖緊；
6、在工作平臺8由氣泵通過連通管道為各主單元的充氣止水橡膠袋5充氣止水；
7、在工作平臺8由水泵通過連通管道為岸坡?lián)跛畣卧漠愋蜗鹉z袋22充水；
8、在工作平臺8由水泵通過連通管道為各主單元多腔橡膠袋13自上而下逐漸充水。(多腔橡膠袋因充水而推動充氣腔橡膠袋下移，出水斷面減小至斷流)上游水位上升，積蓄勢能；
9、上游水位逐漸升聞，達到最大畜水聞度；
10、將已經(jīng)充水的主單元最下腔橡膠袋中的水排出，充氣腔橡膠袋上浮，上游已蓄積的河水在高壓作用下，沿出水槽14高速流出，沖刷下游河底淤泥；
11、自下而上將主單元橡膠袋中的水排出，當充氣腔橡膠袋上浮高度和出水槽高度一致時，停止橡膠袋排水，正常沖淤工作開始(此時來水量與排水量一致，上游高水位保持不變)；
12、經(jīng)過一段時間沖淤，達到?jīng)_淤要求；
13、安裝第一節(jié)導流槽20(與出水槽14鉤接)；
14、經(jīng)過一段時間沖淤，達到?jīng)_淤要求；
15、安裝下一節(jié)導流槽(與上一節(jié)導流槽鉤接)；
16、重復14-15至設計沖刷段結(jié)束；
17、從最前端依次拆除導流槽；
18、將所有充水橡膠袋內(nèi)的水自下而上排空，充氣腔橡膠袋上浮，其他各腔橡膠袋被托浮至頂板下面，河水通過主單元鋼筋格柵6流出；
19、通過滑輪18、鋼絞線19把可轉(zhuǎn)動臂15拉起一定高度；
20、將地錨10旋出河道底面；
21、給所有橡膠袋慢慢充氣，在浮力作用下，可移動蓄能沖淤裝置緩緩升起；
22、可移動蓄能沖淤裝置底板I浮離河底一定高度時，在水流作用下，通過人力或機械將可移動蓄能沖淤裝置拖拉到下一河段；
23、重復3-22至至整條河道沖淤工作結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種可移動蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡?lián)跛畣卧蛯Я鞑劢M成，其特征在于:所述擋水主單元是河道邊坡坡腳以內(nèi)的擋水單元，由功能相同、寬度不等的各單元組成，寬度不等的各單元按要求組合，形成不同寬度的結(jié)構(gòu)，以適應不同寬度的河道；所述岸坡?lián)跛畣卧侵负拥肋吰缕履_至坡肩部分的擋水單元，所述岸坡?lián)跛畣卧m用不同坡度的岸坡、提供托起裝置的浮力、邊坡止水，所述導流槽隔斷沖刷水流與下游河水，減少沿程能量損失。
2.如權(quán)利要求1所述的可移動蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述擋水主單元由底板(I)、齒板(2)、側(cè)板(3)、第一側(cè)板咬合機構(gòu)(3-1)、第二側(cè)板咬合機構(gòu)(3-2)、單元連接銷孔(4)、充氣止水橡膠袋(5)、鋼筋格柵(6)、底板地錨孔(7)、頂板兼工作平臺(8)、地錨鎖緊機構(gòu)(9)、地錨(10)、水泵(11)、氣泵(12)、多腔橡膠袋(13)、出水槽(14)組成，所述側(cè)板(3)固定設置在底板(I)和頂板(8)上，齒板(2)固定設置在底板(I)下面，鋼筋格柵(6)固定設置在頂板(8)、底板(I)、側(cè)板(3)上，充氣止水橡膠袋(5)固定設置在側(cè)板(3)上，多腔橡膠袋(13)固定設置在頂板(8)上，多腔橡膠袋(13)各腔獨立與氣泵(11)、水泵(12)由管道連接，各自設閥門控制，出水槽(14)固定設置在底板(I)和側(cè)板(3)上。
3.如權(quán)利要求1所述的可移動蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述岸坡?lián)跛畣卧煽赊D(zhuǎn)動臂(15)、可轉(zhuǎn)動臂轉(zhuǎn)軸(16)、鉸接交叉鋼板網(wǎng)(17)、異形橡膠袋(22)、滑輪(18)、鋼絞線(19)組成，所述異形橡膠袋(22)固定設置在側(cè)板(3)和可轉(zhuǎn)動臂(15)上。
4.如權(quán)利要求2所述的可移動蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述導流槽(20)包括導流槽喇叭口(20-1)、導流槽尾部鉤板(20-2)、導流槽首部鉤板(20-3)、起吊環(huán)(21)，所述導流槽尾部鉤板(20-2)和導流槽首部鉤板(20-3)分別與相鄰導流槽的導流槽首部鉤板(20-3)和導流槽尾部鉤板(20-2)鉤接。
5.如權(quán)利要求4所述的可移動蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述出水槽(14)、導流槽(20)的高度通過水力計算確定:出水槽和導流槽的寬度已知，調(diào)查上游河道所能承受的水位最大蓄積高度，得到上下游最大水頭、調(diào)查沖淤時段河道流量，即可計算出出水槽、導流槽高度。
6.如權(quán)利要求4所述的可移動蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述導流槽(20)的前段增加沙袋壓載。
7.如權(quán)利要求4所述的可移動蓄能沖淤裝置，其特征在于:每段導流槽(20)前端固定設置兩根高出下游水面的長鋼筋，在每段導流槽后端對應設置兩個小孔，安放導流槽時，在水面以上將小孔套入長鋼筋，導流槽在自重作用下下沉，兩個導流槽連接在一起。
8.—種可移動蓄能沖淤方法，包括如下步驟: .1、按河道寬度選擇不同寬度擋水主單元組合； .2、擋水主單元多腔橡膠袋(13)最下腔充氣，充氣后關(guān)閉該腔閥門至整條河道沖淤工作結(jié)束； .3、岸坡?lián)跛畣卧陬A沖淤河段一側(cè)就位，并搭設通往擋水主單元通道； .4、依次安放各擋水主單元，最后安裝另一側(cè)的岸坡?lián)跛畣卧鲉卧Ш线B接，就位后用固定銷插入單元連接銷孔(4)固定； .5、在工作平臺(8)將地錨(10)旋入河底土層足夠深度，鎖緊； .6、在工作平臺(8)由氣泵通過連通管道為各主單元的充氣止水橡膠袋(5)充氣止水； .7、在工作平臺(8)由水泵通過連通管道為岸坡?lián)跛畣卧漠愋蜗鹉z袋(22)充水； .8、在工作平臺(8)由水泵通過連通管道為各主單元多腔橡膠袋(13)自上而下逐漸充水； .9、上游水位逐漸升聞，達到最大畜水聞度； . 10、將已經(jīng)充水的主單元最下腔橡膠袋中的水排出，充氣腔橡膠袋上浮，上游已蓄積的河水在高壓作用下，沿出水槽(14)高速流出，沖刷下游河底淤泥； .11、自下而上將主單元橡膠袋中的水排出，當充氣腔橡膠袋上浮高度和出水槽高度一致時，停止橡膠袋排水，正常沖淤工作開始； .12、經(jīng)過一段時間沖淤，達到?jīng)_淤要求； .13、安裝第一節(jié)導流槽(20)，與出水槽(14)鉤接； .14、經(jīng)過一段時間沖淤，達到?jīng)_淤要求； . 15、安裝下一節(jié)導流槽，與上一節(jié)導流槽鉤接； . 16、重復步驟14-15至設計沖刷段結(jié)束； .17、從最前端依次拆除導流槽； .18、將所有充水橡膠袋內(nèi)的水自下而上排空，充氣腔橡膠袋上浮，其他各腔橡膠袋被托浮至頂板下面，河水通過主單元鋼筋格柵(6)流出； .19、通過滑輪(18)、鋼絞線(19)把可轉(zhuǎn)動臂(15)拉起一定高度； .20、將地錨(10)旋出河道底面； .21、給所有橡膠袋慢慢充氣，在浮力作用下，可移動蓄能沖淤裝置緩緩升起；. . 22、可移動蓄能沖淤裝置底板(I)浮離河底一定高度時，在水流作用下，通過人力或機械將可移動蓄能沖淤裝置拖拉到下一河段； . 23、重復步驟3-22至至整條河道沖淤工作結(jié)束。
【文檔編號】E02F5/28GK104164899SQ201410401619
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】秦鵬, 秦植海, 秦煥瀛, 祁輝 申請人:浙江水利水電學院