自行滑移蓄能沖淤裝置及沖淤方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自行滑移蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡?lián)跛畣卧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(yīng)不同寬度河道的基本要求；所述岸坡?lián)跛畣卧侵负拥肋吰缕履_至坡肩部分及河道邊坡坡腳以內(nèi)河底寬窄變化部分的擋水單元。本發(fā)明還公開了一種自行蓄能沖淤裝置沖淤方法。本發(fā)明的自行滑移蓄能沖淤裝置和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,利用裝置自身機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)自重，控制摩擦力，在上游水平水壓力作用下自行向下游滑移，裝置邊向下游滑移邊沖刷河底淤泥，節(jié)省人力、物力,清淤效果好。
【專利說明】自行滑移蓄能沖淤裝置及沖淤方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及河道清淤【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種自行滑移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(yùn)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(diǎn)。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，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(jī)械設(shè)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(fèi)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)明提供了一種自行滑移蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡?lián)跛畣卧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(yīng)不同寬度河道的基本要求；所述岸坡?lián)跛畣卧侵负拥肋吰缕履_至坡肩部分及河道邊坡坡腳以內(nèi)河底寬窄變化部分的擋水單元，所述岸坡?lián)跛畣卧蓛刹糠謽?gòu)成，第一部分與擋水主單元結(jié)構(gòu)基本相同，但長度較小，第二部分為倒三角形部分，設(shè)有可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂，兩部分咬合固定構(gòu)成岸坡?lián)跛畣卧餐ぷ?，呈八字形鉸接在主單元側(cè)板上游邊緣，整體可以水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0004]進(jìn)一步的，所述擋水主單元由底板、上翹板、側(cè)板、側(cè)板咬合機(jī)構(gòu)、單元連接銷孔、充氣止水橡膠袋、鋼筋格柵、頂板兼工作臺(tái)、水泵、氣泵、多腔橡膠袋、出水槽組成，所述側(cè)板固定設(shè)置在底板和頂板上；鋼筋格柵固定設(shè)置在頂板、底板、側(cè)板上；所述充氣止水橡膠袋固定設(shè)置在側(cè)板上；多腔橡膠袋固定設(shè)置在頂板上，多腔橡膠袋各腔獨(dú)立與氣泵、水泵由管道連接，各自設(shè)閥門控制，進(jìn)出水口設(shè)置在各橡膠袋底部，進(jìn)出氣口設(shè)置在各橡膠袋頂部；出水槽固定設(shè)置在底板和側(cè)板上。
[0005]進(jìn)一步的，所述岸坡?lián)跛畣卧伤睫D(zhuǎn)動(dòng)岸坡單元轉(zhuǎn)軸、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂轉(zhuǎn)軸、鉸接交叉鋼板網(wǎng)、異形橡膠袋、高強(qiáng)度高柔性橡膠帶，所述異形橡膠袋固定設(shè)置在側(cè)板和可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂上；高強(qiáng)度高柔性橡膠帶固定設(shè)置在底板、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂上游邊緣。
[0006]進(jìn)一步的，所述出水槽與擋水主單元配套，出水槽高度通過水力計(jì)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(shí)段河道流量，即可計(jì)算出出水槽高度。
[0007]本發(fā)明還公開了一種自行蓄能沖淤裝置沖淤方法，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、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(yù)沖淤河段一側(cè)就位，并搭設(shè)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鲹跛鲉卧Ш线B接，岸坡單元與主單元鉸接，就位后用固定銷插入單元連接銷孔固定；
5、在工作平臺(tái)由氣泵通過連通管道為擋水各單元的充氣止水橡膠袋充氣止水；
6、在工作平臺(tái)由水泵通過連通管道為岸坡?lián)跛畣卧漠愋蜗鹉z袋充水；
7、在工作平臺(tái)由水泵通過連通管道為所有多腔橡膠袋自上而下逐漸充水；
8、上游水位逐漸升聞，達(dá)到最大畜水聞度；
9、將已經(jīng)充水的擋水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；
10、自下而上將擋水主單元多腔橡膠袋中的水排出，當(dāng)充氣腔橡膠袋上浮高度和出水槽高度一致時(shí)，停止橡膠袋排水，正常沖淤工作開始；
11、向有水的擋水主單元最下腔橡膠袋充氣，橡膠袋中的水在橡膠袋下部出水口被排出，充氣排水過程橡膠袋體積不變；
12、隨著充氣排水進(jìn)行，多腔橡膠袋對(duì)裝置的浮力增加，裝置作用在河道底面和邊坡的應(yīng)力減小，摩擦力隨之減小，當(dāng)上游水平水壓力略大于裝置受到的底面、側(cè)面摩擦力與下游水平水壓力之和時(shí)，蓄能沖淤裝置自動(dòng)向下游滑移，關(guān)閉閥門，停止充氣排水；
13、自行滑移蓄能沖淤裝置一邊向下游移動(dòng)一邊沖刷河底淤泥，至工作結(jié)束。
[0008]進(jìn)一步的，由于河底、邊坡情況復(fù)雜，摩擦系數(shù)經(jīng)常變化，可以通過氣泵、水泵調(diào)節(jié)多腔橡膠袋內(nèi)空氣與水的體積比例，即調(diào)節(jié)多腔橡膠袋(9)對(duì)裝置的浮力，間接調(diào)節(jié)裝置底面、側(cè)面受到的摩擦力大小，控制裝置的滑移速度即沖淤速度。
[0009]本發(fā)明的自行滑移蓄能沖淤裝置和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，利用裝置自身機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)自重，控制摩擦力，在上游水平水壓力作用下自行向下游滑移，裝置邊向下游滑移邊沖刷河底淤泥，節(jié)省人力、物力，清淤效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的自行滑移蓄能沖淤裝置擋水主單元構(gòu)成示意圖；
圖2是自行滑移蓄能沖淤裝置擋水主單元側(cè)剖面示意圖；
圖3是各擋水主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是岸坡?lián)跛畣卧c擋水主單元鉸接示意圖；
圖6是自行滑移蓄能沖淤裝置整體平面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]如圖1-6所示，本發(fā)明的自行蓄能沖淤裝置主要由擋水主單元、岸坡?lián)跛畣卧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(yīng)不同寬度河道的基本要求；所述擋水主單元是指河道邊坡坡腳至坡肩部分及河道邊坡坡腳以內(nèi)河底寬窄變化部分的擋水單元，所述岸坡?lián)跛畣卧蓛刹糠謽?gòu)成，第一部分與主單元結(jié)構(gòu)基本相同，但長度較小，第二部分為倒三角形，設(shè)有可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂(岸坡變緩時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)臂在自重作用下下落，岸坡變陡時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)臂在邊坡反力作用下上抬，適應(yīng)岸坡陡緩變化)，兩部分咬合固定(與兩個(gè)主單元連接形式相同)構(gòu)成岸坡?lián)跛畣卧餐ぷ?，呈八字形鉸接在主單元側(cè)板上游邊緣，整體可以水平轉(zhuǎn)動(dòng)(河道底部變寬時(shí)，岸坡?lián)跛畣卧谏嫌嗡剿畨毫ψ饔孟掳俗窒蛲獯蜷_，河道底部變窄時(shí)，岸坡?lián)跛畣卧谶吰路戳ψ饔孟掳俗窒騼?nèi)收攏，可適應(yīng)河道底寬變化)。所述擋水主單元由底板1、上翹板1-1、側(cè)板2、側(cè)板咬合機(jī)構(gòu)2-1、側(cè)板咬合機(jī)構(gòu)2-2、單元連接銷孔3、充氣止水橡膠袋4、鋼筋格柵5、頂板兼工作臺(tái)6、水泵7、氣泵8、多腔橡膠袋9 (控制出水?dāng)嗝?、為裝置提供浮力)、出水槽10組成，所述岸坡?lián)跛畣卧伤睫D(zhuǎn)動(dòng)岸坡單元轉(zhuǎn)軸11、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂12、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂轉(zhuǎn)軸12-1、鉸接交叉鋼板網(wǎng)13、異形橡膠袋14、高強(qiáng)度高柔性橡膠帶15 (后緣底面?zhèn)让嬷顾?，所述側(cè)板2固定設(shè)置在底板I和頂板6上；鋼筋格柵5固定設(shè)置在頂板6、底板1、側(cè)板2上；充氣止水橡膠袋4固定設(shè)置在側(cè)板2上；多腔橡膠袋9固定設(shè)置在頂板6上，多腔橡膠袋9各腔獨(dú)立與氣泵7、水泵8由管道連接，各自設(shè)閥門控制，進(jìn)出水口設(shè)置在各橡膠袋底部，進(jìn)出氣口設(shè)置在各橡膠袋頂部；出水槽10固定設(shè)置在底板I和側(cè)板2上；異形橡膠袋14固定設(shè)置在側(cè)板2和可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂12上；高強(qiáng)度高柔性橡膠帶15固定設(shè)置在底板1、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂12上游邊緣。
[0013]通過自行滑移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(shì)能，打開裝置底部排水通道，河水的勢(shì)能變成動(dòng)能，在水流強(qiáng)大動(dòng)力沖刷作用下，河底淤泥變成泥漿隨河水流走。以裝置出水槽長度3m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)?0萬分之66667，水面比降增大66667倍，沖刷能力大大提高。該裝置出水槽與主單元配套，能對(duì)河道底部全斷面沖淤。出水槽高度通過水力計(jì)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(shí)段河道流量，即可計(jì)算出出水槽高度。
[0014]本發(fā)明的自行蓄能沖淤裝置沖淤方法，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、多腔橡膠袋9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(yù)沖淤河段一側(cè)就位，并搭設(shè)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?，各擋水主單元咬合連接，岸坡單元與主單元鉸接，就位后用固定銷插入單元連接銷孔固定(因?yàn)閾跛鲉卧亩嗲幌鹉z袋9最下腔充氣，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正常流動(dòng))；
5、在工作平臺(tái)6由氣泵7通過連通管道為擋水各單元的充氣止水橡膠袋4充氣止水；
6、在工作平臺(tái)6由水泵8通過連通管道為岸坡?lián)跛畣卧漠愋蜗鹉z袋14充水；
7、在工作平臺(tái)6由水泵8通過連通管道為所有多腔橡膠袋9自上而下逐漸充水。(多腔橡膠袋因充水而推動(dòng)充氣腔橡膠袋下移，出水?dāng)嗝鏈p小至斷流)上游水位上升，積蓄勢(shì)倉泛;
8、上游水位逐漸升聞，達(dá)到最大畜水聞度； 9、將已經(jīng)充水的擋水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；
10、自下而上將擋水主單元多腔橡膠袋9中的水排出，當(dāng)充氣腔橡膠袋上浮高度和出水槽高度一致時(shí)，停止橡膠袋排水，正常沖淤工作開始(此時(shí)來水量與排水量一致，上游高水位保持不變)；
11、向有水的擋水主單元最下腔橡膠袋充氣，橡膠袋中的水在橡膠袋下部出水口被排出，充氣排水過程橡膠袋體積不變；
12、隨著充氣排水進(jìn)行，多腔橡膠袋9對(duì)裝置的浮力增加，裝置作用在河道底面和邊坡的應(yīng)力減小，摩擦力隨之減小，當(dāng)上游水平水壓力略大于裝置受到的底面、側(cè)面摩擦力與下游水平水壓力之和時(shí)，蓄能沖淤裝置自動(dòng)向下游滑移，關(guān)閉閥門，停止充氣排水。
[0015]13、自行滑移蓄能沖淤裝置一邊向下游移動(dòng)一邊沖刷河底淤泥，至工作結(jié)束。
[0016]由于河底、邊坡情況復(fù)雜，摩擦系數(shù)經(jīng)常變化，可以通過氣泵、水泵調(diào)節(jié)多腔橡膠袋內(nèi)空氣與水的體積比例，即調(diào)節(jié)多腔橡膠袋9對(duì)裝置的浮力，間接調(diào)節(jié)裝置底面、側(cè)面受到的摩擦力大小，控制裝置的滑移速度即沖淤速度。
[0017]為保證裝置在上游水平水壓力作用下不發(fā)生傾覆，工作平臺(tái)上設(shè)備后置，底板前端做了加長；為保證裝置在滑移時(shí)前端不插入河底，底板前端做了上翹設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1.一種自行滑移蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡?lián)跛畣卧M成，其特征在于: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(yīng)不同寬度河道的基本要求；所述岸坡?lián)跛畣卧侵负拥肋吰缕履_至坡肩部分及河道邊坡坡腳以內(nèi)河底寬窄變化部分的擋水單元，所述岸坡?lián)跛畣卧蓛刹糠謽?gòu)成，第一部分與擋水主單元結(jié)構(gòu)基本相同，但長度較小，第二部分為倒三角形部分，設(shè)有可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂，兩部分咬合固定構(gòu)成岸坡?lián)跛畣卧餐ぷ鳎拾俗中毋q接在主單元側(cè)板上游邊緣，整體可以水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的自行滑移蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述擋水主單元由底板(I)、上翹板(1-1)、側(cè)板(2)、側(cè)板咬合機(jī)構(gòu)(2-1、2-2)、單元連接銷孔(3)、充氣止水橡膠袋(4)、鋼筋格柵(5)、頂板兼工作臺(tái)(6)、水泵(7)、氣泵(8)、多腔橡膠袋(9)、出水槽(10)組成，所述側(cè)板(2)固定設(shè)置在底板(I)和頂板(6)上；鋼筋格柵(5)固定設(shè)置在頂板(6)、底板(I)、側(cè)板(2)上；所述充氣止水橡膠袋(4)固定設(shè)置在側(cè)板(2)上；多腔橡膠袋(9)固定設(shè)置在頂板(6)上，多腔橡膠袋(9)各腔獨(dú)立與氣泵(7)、水泵(8)由管道連接，各自設(shè)閥門控制，進(jìn)出水口設(shè)置在各橡膠袋底部，進(jìn)出氣口設(shè)置在各橡膠袋頂部；出水槽(10)固定設(shè)置在底板(I)和側(cè)板(2 )上。
3.如權(quán)利要求1所述的自行滑移蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述岸坡?lián)跛畣卧伤睫D(zhuǎn)動(dòng)岸坡單元轉(zhuǎn)軸(11)、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂(12)、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂轉(zhuǎn)軸(12-1)、鉸接交叉鋼板網(wǎng)(13)、異形橡膠袋(14)、高強(qiáng)度高柔性橡膠帶(15)，所述異形橡膠袋(14)固定設(shè)置在側(cè)板(2)和可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂(12)上；高強(qiáng)度高柔性橡膠帶(15)固定設(shè)置在底板(I)、可上下轉(zhuǎn)動(dòng)臂(12)上游邊緣。
4.如權(quán)利要求2所述的自行滑移蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述出水槽(10)與擋水主單元配套，出水槽高度通過水力計(jì)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(shí)段河道流量，即可計(jì)算出出水槽高度。
5.一種自行滑移蓄能沖淤裝置沖淤方法，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、多腔橡膠袋(9)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(yù)沖淤河段一側(cè)就位，并搭設(shè)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?，各擋水主單元咬合連接，岸坡單元與主單元鉸接，就位后用固定銷插入單元連接銷孔固定； 5、在工作平臺(tái)(6)由氣泵(7)通過連通管道為擋水各單元的充氣止水橡膠袋(4)充氣止水； 6、在工作平臺(tái)(6)由水泵(8)通過連通管道為岸坡?lián)跛畣卧漠愋蜗鹉z袋(14)充水； 7、在工作平臺(tái)(6)由水泵(8)通過連通管道為所有多腔橡膠袋(9)自上而下逐漸充水； 8、上游水位逐漸升聞，達(dá)到最大畜水聞度； 9、將已經(jīng)充水的擋水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； 10、自下而上將擋水主單元多腔橡膠袋(9)中的水排出，當(dāng)充氣腔橡膠袋上浮高度和出水槽高度一致時(shí)，停止橡膠袋排水，正常沖淤工作開始； 11、向有水的擋水主單元最下腔橡膠袋充氣，橡膠袋中的水在橡膠袋下部出水口被排出，充氣排水過程橡膠袋體積不變； 12、隨著充氣排水進(jìn)行，多腔橡膠袋(9)對(duì)裝置的浮力增加，裝置作用在河道底面和邊坡的應(yīng)力減小，摩擦力隨之減小，當(dāng)上游水平水壓力略大于裝置受到的底面、側(cè)面摩擦力與下游水平水壓力之和時(shí)，蓄能沖淤裝置自動(dòng)向下游滑移，關(guān)閉閥門，停止充氣排水； 13、自行滑移蓄能沖淤裝置一邊向下游移動(dòng)一邊沖刷河底淤泥，至工作結(jié)束。
6.如權(quán)利要求5所述的自行滑移蓄能沖淤裝置沖淤方法，其特征在于:由于河底、邊坡情況復(fù)雜，摩擦系數(shù)經(jīng)常變化，可以通過氣泵、水泵調(diào)節(jié)多腔橡膠袋內(nèi)空氣與水的體積比例，即調(diào)節(jié)多腔橡膠袋(9)對(duì)裝置的浮力，間接調(diào)節(jié)裝置底面、側(cè)面受到的摩擦力大小，控制裝置的滑移速度即沖淤速度。
【文檔編號(hào)】E02B3/02GK104234000SQ201410422284
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】秦鵬, 秦?zé)ㄥ? 秦植海, 祁輝, 張喆瑜, 鐘好青 申請(qǐng)人:浙江水利水電學(xué)院