本實(shí)用新型涉及水庫泥沙的采集和處理領(lǐng)域，具體是一種水庫水下行走式吸排沙裝置。

背景技術(shù)：

水庫是最重要的水利工程之一。據(jù)水利部統(tǒng)計(jì)，截至2008年全國已建成各類水庫86353座，總庫容6924億m³。水庫大規(guī)模修建大大提高了河流的防洪能力，在供水、發(fā)電等方面發(fā)揮巨大效益，對人民的生產(chǎn)生活以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的作用。水庫在運(yùn)行的同時(shí)，均不可避免的產(chǎn)生庫區(qū)泥沙淤積和下游清水沖刷等問題。據(jù)1992年的調(diào)查資料，長江上游共建水庫11931座，總庫容205億m³，每年淤積量和淤損率約1.4億m³和0.68％。水庫淤積將減少庫區(qū)的有效庫容，直接影響水庫防洪、發(fā)電功能正常發(fā)揮，更為突出的是水庫供水功能的喪失將為糧食安全帶來威脅，給農(nóng)村人民帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。水庫攔截泥沙后直接導(dǎo)致下游水流挾帶的泥沙減少，下游河床出現(xiàn)沖刷，導(dǎo)致河岸坍塌、河床下切，并引發(fā)一系列問題，如導(dǎo)致原引水工程失效、影響航運(yùn)、危及橋梁和堤防等涉河建筑物的安全，甚至危機(jī)居民生命及其財(cái)產(chǎn)等。針對水庫泥沙問題，大部分水庫通過排沙孔洞將水庫淤積泥沙排至下游，該方法耗水量大，拉沙作用范圍有限，且對水庫的供水及發(fā)電效益有一定影響。一些湖泊型水庫盲目建設(shè)拉沙洞，拉沙效果較差。此外，許多上世紀(jì)修建的水庫并未設(shè)計(jì)建設(shè)排沙孔洞。

機(jī)械清淤是實(shí)現(xiàn)水庫淤積泥沙清除最有效方法之一，常見清淤機(jī)械設(shè)備有挖泥船和水力吸泥清淤系統(tǒng)等，其中挖泥船操作成本高，作業(yè)范圍相對較小。關(guān)于虹吸式水力吸泥清淤，國內(nèi)已開展相關(guān)研究，例如，授權(quán)公告號(hào)為CN103321179A、CN101372835A、CN1022639C、CN101644042A、CN85203938U等中國專利公開了利用大壩上下游水頭差產(chǎn)生虹吸作用抽吸水庫淤泥的裝置，值得注意的是，目前多數(shù)關(guān)于水力吸泥清淤的實(shí)用新型未考慮水庫淤泥固結(jié)的特點(diǎn)，以及山區(qū)水庫較差的運(yùn)輸條件，存在以下問題及不足：(1)多數(shù)水力吸泥裝置未考慮沖沙設(shè)備，實(shí)際操作過程中難以造成高濃度渾水，清淤效率較低；(2)少數(shù)裝置考慮了耕犁頭、耙輪釘齒等機(jī)械式絞沙設(shè)置，但該裝置的添加導(dǎo)致整個(gè)吸頭裝置重量加大，對吸頭移動(dòng)的控制要求大大提高；(3)多數(shù)水力吸泥裝置直接采用多套控制船與卷揚(yáng)機(jī)控制吸頭的水下吸頭移動(dòng)，整體結(jié)構(gòu)相對笨重，不適宜運(yùn)輸條件較差的山區(qū)水庫。

當(dāng)前，延長水庫壽命、保證工程運(yùn)行安全和水庫各功能發(fā)揮，是目前水利工程維護(hù)的迫切需求。因此，有必要探索一種新型的、高效可行的泥沙過壩技術(shù)，實(shí)現(xiàn)河流泥沙的順暢輸送，以緩解庫區(qū)泥沙淤積、減輕下游河道沖刷，同時(shí)為保持水庫長期使用，持續(xù)發(fā)揮防洪、供水、發(fā)電功能提供技術(shù)支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有水庫淤積泥沙處理技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種水庫水下行走式吸排沙裝置，該裝置布置在水庫庫區(qū)，可對庫底泥沙沖散、擾動(dòng)和抽吸，并實(shí)現(xiàn)泥沙過壩，有效清除水庫淤積泥沙。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種水庫水下行走式吸排沙裝置，包括工作船、設(shè)于工作船上的水泵、氣泵、卷揚(yáng)機(jī)和定位系統(tǒng)、布置在水庫底部淤積床面上的多孔吸沙盤，多孔吸沙盤上配置環(huán)形氣腔，多孔吸沙盤上設(shè)有沖沙孔和吸沙孔，水泵通過充水管與沖沙孔連通，吸沙孔通過輸沙管接入大壩排沙孔，氣泵通過充氣管與環(huán)形氣腔連通，卷揚(yáng)機(jī)通過牽引鋼繩與多孔吸沙盤相連，多孔吸沙盤在工作船的定位系統(tǒng)、卷揚(yáng)機(jī)與牽引鋼繩拖曳的共同作用下實(shí)現(xiàn)水庫底部的水平方向移動(dòng)，通過氣泵、充氣管給環(huán)形氣腔充排氣，實(shí)現(xiàn)多孔吸沙盤垂直方向的自由移動(dòng)。

進(jìn)一步的，水泵用于給多孔吸沙盤的沖沙孔充高壓水，沖散和擾動(dòng)水庫淤積泥沙，使之分散為高濃度水沙混合物，在大壩上下游水頭差的動(dòng)力下，多孔吸沙盤的吸沙孔和輸沙管抽吸高濃度水沙混合物，實(shí)現(xiàn)水庫淤積泥沙的高效過壩。

進(jìn)一步的，多孔吸沙盤為近似倒漏斗形狀，分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層主要實(shí)現(xiàn)吸沙，外層主要充高壓水實(shí)現(xiàn)沖沙，盤底吸沙面均勻設(shè)置所述吸沙孔，四周的沖沙面設(shè)置所述沖沙孔。

進(jìn)一步的，多孔吸沙盤底盤的盤面直徑不小于100cm且不大于200cm，縮窄段直徑為不小于40cm且不大于80cm，高度為不小于80cm且不大于160cm。

進(jìn)一步的，吸沙孔的孔徑不小于10cm且不大于20cm，沖沙孔的孔徑不小于3cm且不大于5cm。

進(jìn)一步的，環(huán)形氣腔嵌在多孔吸沙盤縮窄段的外部，材質(zhì)為防水、耐高壓、耐腐蝕的橡膠，其體積可通過工作船上氣泵的吸氣和排氣改變。

進(jìn)一步的，輸沙管上安裝有浮筒。

本實(shí)用新型的有益效果和優(yōu)點(diǎn)在于：

1.本裝置吸沙盤上同時(shí)設(shè)置吸沙孔和沖沙孔，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)水庫庫底淤積泥沙的沖散、擾動(dòng)和抽吸，易造成高濃度渾水，耗水量小，吸沙清淤效率高。

2.本裝置吸沙盤上配有橡膠氣腔，可簡單實(shí)現(xiàn)深水河底吸沙盤垂直方向的自由移動(dòng)，同時(shí)配合水面工作船的水平方向拖曳，實(shí)現(xiàn)吸沙盤的“水下行走”，有效擴(kuò)大裝置的空間作業(yè)面，且能耗小，易施工。

3.本裝置充分考慮水庫大壩特性，巧妙利用大壩上下游水頭差提供泥沙抽吸和輸送的動(dòng)力，節(jié)約能源，成本低，提高了裝置的實(shí)用性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型水庫水下行走式吸排沙裝置的整體正立面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中吸沙盤的正立面剖視細(xì)部結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型中吸沙盤盤底的吸沙孔與沖沙孔布置圖。

圖中：1—工作船，2—牽引鋼繩，3—充水管，4—充氣管，5—多孔吸沙盤，6—環(huán)形氣腔，7—輸沙管，8—浮筒，9—沖沙孔，10—吸沙孔，11—水泵，12—?dú)獗茫?3—卷揚(yáng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

請參考圖1，本實(shí)用新型水庫水下行走式吸排沙裝置包括工作船1、牽引鋼繩2、充水管3、充氣管4、多孔吸沙盤5、環(huán)形氣腔6、輸沙管7、浮筒8。

工作船1置于水庫的水面上，工作船1上設(shè)有水泵11、氣泵12、卷揚(yáng)機(jī)13和定位系統(tǒng)。多孔吸沙盤5布置在水庫底部淤積床面上，如圖2和圖3所示，多孔吸沙盤5為近似倒漏斗形狀，底盤的盤面直徑不小于100cm且不大于200cm，縮窄段直徑為不小于40cm且不大于80cm，高度為不小于80cm且不大于160cm。多孔吸沙盤5分為內(nèi)外2層，內(nèi)層主要實(shí)現(xiàn)吸沙，其中縮窄段直徑為不小于30cm且不大于60cm，擴(kuò)寬段直徑為不小于90cm且不大于180cm，外層主要充高壓水實(shí)現(xiàn)沖沙。多孔吸沙盤5盤底吸沙面均勻設(shè)有吸沙孔10，孔徑不小于10cm且不大于20cm，四周的沖沙面設(shè)有沖沙孔9，孔徑不小于3cm且不大于5cm。

工作船1上的水泵11與充水管3的一端連接，充水管3的另一端與沖沙孔9連通；輸沙管7的一端與多孔吸沙盤5的吸沙孔10連通，另一端接入大壩排沙孔，輸沙管7上可設(shè)置浮筒8。輸沙管8材質(zhì)可為防水、耐高壓的高密度聚乙烯，管徑為不小于40cm且不大于80cm。浮筒8布置在水面上，嵌在水面輸沙管7上，材質(zhì)為泡沫。通過水泵11給多孔吸沙盤5的沖沙孔9充高壓水，沖散和擾動(dòng)水庫淤積泥沙，使之分散為高濃度水沙混合物，然后在大壩上下游水頭差的動(dòng)力下，通過多孔吸沙盤5的吸沙孔10和輸沙管7抽吸高濃度水沙混合物，實(shí)現(xiàn)水庫淤積泥沙的高效過壩。

多孔吸沙盤5材質(zhì)為鋼。環(huán)形氣腔6嵌在多孔吸沙盤5縮窄段的外部，外直徑與多孔吸沙盤5底盤的盤面直徑相同，高度為不小于40cm且不大于80cm。環(huán)形氣腔6材質(zhì)為防水、耐高壓、耐腐蝕的橡膠，作船1上的氣泵12與充氣管4的一端連通，另一端與環(huán)形氣腔6連通，環(huán)形氣腔6的體積可通過工作船1上氣泵12的吸氣和排氣改變。

工作船1上的卷揚(yáng)機(jī)13通過牽引鋼繩2與多孔吸沙盤5連接，多孔吸沙盤5在工作船1的定位系統(tǒng)、卷揚(yáng)機(jī)13與牽引鋼繩2拖曳的共同作用下實(shí)現(xiàn)水庫底部的水平方向移動(dòng)，此外通過氣泵12、充氣管4給環(huán)形氣腔6充排氣，實(shí)現(xiàn)多孔吸沙盤5垂直方向的自由移動(dòng)，共同作用以實(shí)現(xiàn)多孔吸沙盤5在水庫底部的往返行走，從而保證本裝置的抽吸沙作業(yè)面覆蓋整個(gè)水庫庫底，切實(shí)實(shí)現(xiàn)水庫庫底淤積泥沙的清除。

所述的充水管3和充氣管4，與牽引鋼繩2并行布置。充水管3和充氣管4材質(zhì)均為防水、耐高壓的高密度聚乙烯，管徑為不小于10cm且不大于20cm。牽引鋼繩2材質(zhì)為鋼。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。