本發(fā)明涉及一種泥沙分選系統(tǒng)及使用方法，尤其涉及一種河流不同粒徑泥沙就地分選系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

在自然河流中，多泥沙的河流眾多，河流和水庫泥沙淤積的問題非常嚴(yán)重，也是很多自然災(zāi)害產(chǎn)生的重要原因。河流泥沙淤積帶來許多危害：(1)河岸侵蝕岸線后移，危及岸邊居民建(構(gòu))筑物、以及交通、能源、農(nóng)田、水利等公共設(shè)施的安全；(2)河床淤積河道變淺，排洪、瀉洪能力下降，影響航運并造成洪水泛濫；(3)河口淤積造成港灣功能嚴(yán)重退化，影響港口城市的可持續(xù)發(fā)展。另外，水庫泥沙淤積的問題也十分突出，我國水庫相對較小且多分布在黃河等多沙流域，泥沙淤積會導(dǎo)致水庫庫容損失嚴(yán)重，每年庫容損失占全水庫庫容的0.5％-0.1％。

現(xiàn)有技術(shù)中減少泥沙淤積的手段主要是機(jī)械清淤。其操作繁瑣，且無法做到因地制宜，設(shè)備成本大，而且，水流的流動往往會帶動泥沙的運動，由于河流對不同粒徑的泥沙在河流垂向剖面的分選作用有所差異，往往在自然河流中沙波內(nèi)部表現(xiàn)為嚴(yán)格的空間異質(zhì)性，機(jī)械清淤未能考慮到自然水流的影響。

因此，亟待解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)，利用水流的自然物理特性實現(xiàn)不同粒徑泥沙的垂向分布篩選的一種河流不同粒徑泥沙就地分選系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個目的是提供該河流不同粒徑泥沙就地分選系統(tǒng)的使用方法。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的一種河流不同粒徑泥沙就地分選系統(tǒng)，包括用于混合不同粒徑泥沙的混沙裝置、泥沙分選裝置，所述混沙裝置包括兩個相對放置的支撐桿，該支撐桿之間連接有輪軸，該輪軸上套設(shè)有可隨輪軸轉(zhuǎn)動的用于混合泥沙的振動槽，位于該振動槽的下方設(shè)有用于收集混合后泥沙的收集槽；所述泥沙分選裝置包括依次連接的用于提供沖沙水流的進(jìn)水裝置、用于儲存混合后泥沙的待分選泥沙池、用于分流不同粒徑的泥沙的垂向分選管道、尾沙收集裝置和排水裝置。所述振動槽的體積小于收集槽的體積，將振動槽內(nèi)多次混合好泥沙倒入收集槽內(nèi)。

優(yōu)選的，所述待分選泥沙池的上部泥沙入口處設(shè)有泥沙緩沖裝置，該泥沙緩沖裝置的包括垂直坡度小的大口徑容沙斗，該大口徑容沙斗的下方連接有漏斗狀、且垂直方向可伸縮的小口徑出沙斗。泥沙緩沖裝置可處防止泥沙從較高待分選泥沙池上部進(jìn)口傾倒至底部時產(chǎn)生較大的沖擊力和泥沙在一些較窄的二維分選泥沙池邊產(chǎn)生的浪費。

其中，所述支撐桿上開設(shè)槽口，所述輪軸的兩端分別插入兩側(cè)支撐桿的槽口內(nèi)，該輪軸上還設(shè)有用于固定輪軸的卡環(huán)，混合泥沙時，該卡環(huán)套設(shè)于輪軸上，卡合在支撐桿內(nèi)的卡槽上實現(xiàn)輪軸固定；混合完成時，卡環(huán)脫離卡槽，輪軸帶動振動槽翻轉(zhuǎn)，振動槽內(nèi)混合后的泥沙傾倒至位于下方的收集槽內(nèi)。

進(jìn)一步，所述待分選泥沙池與垂向分選管道之間連接有緩沖通道，該緩沖通道的小徑端與各垂向分選管道相連接，該小徑端向遠(yuǎn)離垂向分選管道的一端呈錐狀延伸至大徑端，該大徑端與待分選泥沙池相通。

再者，所述垂向分選管道垂向分布為下密上疏。

優(yōu)選的，所述排水裝置前端設(shè)有使水沙分離的小孔徑攔沙網(wǎng)。

進(jìn)一步，所述排水裝置包括排水管和設(shè)置在該排水管上的排水閘門。

再者，所述進(jìn)水裝置包括水箱，該水箱和待分選泥沙池之前連接有進(jìn)水管，該進(jìn)水依次設(shè)有水泵、進(jìn)水閘門、水流流量計。

本發(fā)明所述的一種河流不同粒徑泥沙就地分選系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：

A、取好自然河流中的泥沙，放置在振動槽上，將卡環(huán)卡合在兩側(cè)支撐桿內(nèi)，震動振動槽，使各個粒徑分布的沙子混合均勻；

B、停止振動，取出卡環(huán)，轉(zhuǎn)動輪軸帶動振動槽向下翻轉(zhuǎn)，使混合均勻的沙子傾倒至下方的收集槽內(nèi)，每振動混合均勻一次便收集一次，最終收集到槽內(nèi)可容納的最大混合沙量；

C、將收集槽中混合均勻的泥沙裝入泥沙緩沖裝置，根據(jù)不同待分選泥沙池的高度，可通過調(diào)整底部出沙斗的高度來改變出沙斗的坡度，泥沙緩沖裝置可在待分選泥沙池的上部泥沙入口處來回移動，使泥沙平整，均勻，沖擊力較小的落入待分選泥沙池；

D、運行泥沙分選裝置，調(diào)節(jié)合適的水流流速，依據(jù)自然水流流動特征，將位于待分選泥沙池的泥沙沖入垂向分選管道中；

E、開啟排水閘門，將多余的水分從排水管排出，同時攔沙網(wǎng)攔截得到垂向不同粒徑的泥沙，泥沙落入尾沙收集裝置內(nèi)，完成分選。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點：

(1)本發(fā)明利用水流的自然物理特性，在河邊就地取樣，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)不同粒徑泥沙的就地分選，其結(jié)構(gòu)簡單、可操作性強，且可以大幅節(jié)約運輸時間和成本。

(2)本發(fā)明中的泥沙緩沖裝置，可以依據(jù)待分選泥沙池的不同深度進(jìn)行坡度的調(diào)整，減小泥沙從待分選泥沙池上端直接傾倒對待分選泥沙池底部的沖擊力。

(4)本發(fā)明中的垂向分選管道，利用泥沙在重力場和水流的共同作用下的沉降模式，實現(xiàn)了不同粒徑泥沙的垂向分流。

(5)本發(fā)明中的排水裝置、攔沙網(wǎng)和尾沙收集裝置，將多余的水分從排水管排出，同時攔沙網(wǎng)攔截得到垂向不同粒徑的泥沙，泥沙落入尾沙收集裝置內(nèi)，完成分選，保障高效率的進(jìn)行連續(xù)實驗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的混沙裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的泥沙緩沖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的泥沙分選裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的一種河流不同粒徑泥沙就地分選系統(tǒng)，包括用于混合不同粒徑泥沙的混沙裝置100、泥沙緩沖裝置300和泥沙分選裝置200?；焐逞b置100內(nèi)混合好的泥沙通過泥沙緩沖裝置300進(jìn)入泥沙分選裝置200中進(jìn)行就地分選。

如圖1所示，上述混沙裝置100包括支撐桿101、輪軸102、振動槽103、收集槽104、卡環(huán)105和振動源106。支撐桿101為兩個相對放置在地面上的支架，支撐桿101上開設(shè)槽口，所述輪軸102的兩端分別插入兩側(cè)支撐桿的槽口內(nèi)。該輪軸102上套設(shè)有可隨輪軸102轉(zhuǎn)動的用于混合泥沙的振動槽103，位于該振動槽103的下方設(shè)有用于收集混合后泥沙的收集槽104。振動源106設(shè)置在支撐桿101上，啟動振動源106，振動槽內(nèi)的泥沙開始混合，混合完成后，關(guān)閉振動源。該輪軸102上還設(shè)有用于固定輪軸的卡環(huán)105，混合泥沙時，該卡環(huán)105套設(shè)于輪軸102上，卡合在支撐桿101的槽口上實現(xiàn)輪軸固定；混合完成時，卡環(huán)105脫離槽口，輪軸102帶動振動槽103翻轉(zhuǎn)，振動槽103內(nèi)混合后的泥沙傾倒至位于下方的收集槽104內(nèi)。振動槽103的體積小于收集槽104的體積，將振動槽103內(nèi)多次混合好泥沙倒入收集槽104內(nèi)。

如圖2所示，本發(fā)明的泥沙緩沖裝置300包括垂直坡度小的大口徑容沙斗301，該大口徑容沙斗301的下方連接有漏斗狀、且垂直方向可伸縮的小口徑出沙斗302。設(shè)有該泥沙緩沖裝置300設(shè)置在待分選泥沙池202的上部泥沙入口處，根據(jù)不同待分選泥沙池的高度，可通過調(diào)整底部小口徑出沙斗302的垂直方向高度來改變出沙斗的坡度，泥沙緩沖裝置300可在待分選泥沙池202的上部泥沙入口處來回移動，使泥沙平整，均勻，沖擊力較小的落入待分選泥沙池202。

如圖3所示，本發(fā)明的泥沙分選裝置200包括依次連接的用于提供沖沙水流的進(jìn)水裝置201、用于儲存混合后泥沙的待分選泥沙池202、用于分流不同粒徑的泥沙的垂向分選管道203、尾沙收集裝置204和排水裝置205。該向分選管道203)垂向分布為下密上疏。同時，待分選泥沙池202與垂向分選管道203之間連接有緩沖通道206，該緩沖通道的小徑端與各垂向分選管道203相連接，該小徑端向遠(yuǎn)離垂向分選管道203的一端呈錐狀延伸至大徑端，該大徑端與待分選泥沙池202相通。排水裝置205前端設(shè)有使水沙分離的小孔徑攔沙網(wǎng)207。排水裝置205包括排水管208和設(shè)置在該排水管上的排水閘門209。上述進(jìn)水裝置201包括水箱210，該水箱210和待分選泥沙池202之前連接有進(jìn)水管211，該進(jìn)水管211依次設(shè)有水泵212、進(jìn)水閘門213、水流流量計214。

本發(fā)明的一種河流不同粒徑泥沙就地分選系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：

A、取好自然河流中的泥沙，放置在振動槽103上，將卡環(huán)105卡合在兩側(cè)支撐桿內(nèi)的槽口上，震動振動槽103，使各個粒徑分布的沙子混合均勻；

B、停止振動，取出卡環(huán)105，轉(zhuǎn)動輪軸102帶動振動槽103向下翻轉(zhuǎn)，使混合均勻的沙子傾倒至下方的收集槽104內(nèi)，每振動混合均勻一次便收集一次，最終收集到槽內(nèi)可容納的最大混合沙量；

C、將收集槽104中混合均勻的泥沙裝入泥沙緩沖裝置300，根據(jù)不同待分選泥沙池的高度，可通過調(diào)整底部小口徑出沙斗302的高度來改變小口徑出沙斗的坡度，泥沙緩沖裝置300可在待分選泥沙池202的上部泥沙入口處來回移動，使泥沙平整，均勻，沖擊力較小的落入待分選泥沙池202；

D、運行泥沙分選裝置200，調(diào)節(jié)合適的水流流速，依據(jù)自然水流流動特征，將位于待分選泥沙池202的泥沙沖入垂向分選管道203中；

E、開啟排水閘門209，將多余的水分從排水管208排出，同時攔沙網(wǎng)207攔截得到垂向不同粒徑的泥沙，泥沙落入尾沙收集裝置204內(nèi)，完成分選。

F、待泥沙全部分選完成，關(guān)閉水泵，水槽停止運行。進(jìn)行下一輪分選收集實驗。