專利名稱：：水下沿程清淤廊道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種工程水下沿程清淤裝置，更具體地說它是一種水下沿程清淤廊道。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有主要工程清淤措施包括(1)"蓄清排渾"工程調(diào)度；(2)樞紐沖(排)沙閘、孔沖沙；(3)河道"束水攻沙"；(4)運(yùn)用機(jī)械清淤等。"蓄清排渾"工程調(diào)度清淤措施存在的問題有(1)一般耗水量大；(2)受季節(jié)來水量的限制；(3)對(duì)年調(diào)節(jié)或多年調(diào)節(jié)水庫以及沒有水頭差的工程無法實(shí)施；(4)清淤時(shí)對(duì)發(fā)電、航運(yùn)等有些影響。樞紐沖(排)沙閘、孔沖沙的措施存在的問題有(1)清淤一般耗水量大；(2)作用范圍小。河道"束水攻沙"措施影響河道天然河勢(shì)。運(yùn)用機(jī)械措施難以滿足大量清淤要求，工作時(shí)間長。以上措施一般都是在河道內(nèi)轉(zhuǎn)移泥沙，對(duì)流域梯級(jí)或沿程開發(fā)都有連鎖影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能方便清淤的水下沿程清淤廊道。本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的水下沿程清淤廊道，其特征在于它包括沿程開有側(cè)孔2的廊道1，在廊道1的進(jìn)水端或出水端安裝有用于控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流的閘門3。或在廊道1的空腔內(nèi)安裝控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流的可提供水頭的水泵5(在廊道1的空腔內(nèi)位于閘門3也可根據(jù)需要安裝水泵5提供水頭替代閘門3控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流)。在上述技術(shù)方案中，所述廊道1的頂端設(shè)置有頂孔6，具體可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。在上述技術(shù)方案中，所述廊道1為分段式長距離清淤結(jié)構(gòu)，側(cè)孔2的上連接有可分段控制閘門啟閉的液壓裝置7。在上述技術(shù)方案中，所述廊道1的側(cè)孔2外側(cè)上方有防淤高壓噴水嘴8，所述噴水嘴8與輸水管道9連接。在上述技術(shù)方案中，所述廊道1的側(cè)孔2外側(cè)防淤有水面高壓噴水船10，所述高壓噴水船10上有可沿導(dǎo)軌11在水下導(dǎo)移的水下噴嘴8。本發(fā)明水下沿程清淤廊道具有如下優(yōu)點(diǎn)①、沿程清淤廊道結(jié)構(gòu)比較簡單、功能明了；②、耗水量少、清淤范圍廣、清淤效率高，可將泥沙轉(zhuǎn)移到河道或水庫以外加以利用；③、新建工程可在干地施工，水下工程國內(nèi)外已有成熟的敷設(shè)水下大型遂道的經(jīng)驗(yàn)；、根據(jù)工程性質(zhì)、規(guī)模等多方面考慮，合理設(shè)置沿程清淤廊道應(yīng)具有較好的綜合效益；⑤、結(jié)構(gòu)總體技術(shù)比較常規(guī)，主要問題可以解決，易于推廣應(yīng)用，并有助于發(fā)展相關(guān)技術(shù)和沿程變化過流量理論；⑥、工程泥沙問題多，沿程清淤廊道為可工程清淤提供一種新途徑，應(yīng)具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。圖1為本發(fā)明水下沿程清淤廊道(吸式)的結(jié)構(gòu)示意圖(實(shí)施例l)。圖2的圖1的A-A剖示圖。圖3為本發(fā)明水下沿程清淤廊道(沖式)的結(jié)構(gòu)示意圖(實(shí)施例2)。圖4的圖3的A-A剖示圖。圖5為本發(fā)明水下沿程清淤廊道的分段清淤結(jié)構(gòu)示意圖(實(shí)施例3)。圖6為圖5的A-A剖示圖。圖7為本發(fā)明水下沿程清淤廊道的側(cè)孔防淤結(jié)構(gòu)示意圖(實(shí)施例4)。圖8為圖7的A-A剖示圖。圖9本發(fā)明水下沿程清淤廊道的側(cè)孔防淤結(jié)構(gòu)示意圖(實(shí)施例5)。圖10為圖9的A-A剖示圖。圖11為在不同位置清淤廊道的布置示意圖。圖中1為廊道、2為側(cè)孔、3為廊道閘門、4為淤積坡、5為水泵、6為頂孔、7為側(cè)孔閘門、8為噴水嘴、9為輸水管、IO為高壓噴水船、ll為導(dǎo)軌。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，僅作舉例，同時(shí)通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解(圖中箭頭所示方向?yàn)樗鞣较?。參閱附圖可知水下沿程清淤廊道，它包括開有側(cè)孔2的廊道1，在廊道的進(jìn)水端或出水端安裝有用于控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流的閘門3，在廊道1的空腔內(nèi)位于閘門3也可根據(jù)需要安裝水泵5提供水頭替代閘門3控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流，廊道l的頂端也可設(shè)置頂孔6，廊道l可為分段式長距離清淤結(jié)構(gòu)，通過液壓裝置1分段控制側(cè)孔1的閘門啟閉，廊道1的側(cè)孔2外側(cè)上方可設(shè)防淤高壓噴水嘴8，所述噴水嘴8由輸水管道9供水，廊道1的側(cè)孔2外側(cè)防淤也可用水面高壓噴水船10，所述高壓噴水船10的水下噴嘴8沿導(dǎo)軌11在水下導(dǎo)移。沿程清淤廊道的布置形式可根據(jù)清淤需要分為吸式(如圖1、圖2所示)和沖式(如圖3、圖4所示)結(jié)構(gòu)。清淤廊道的主要組成有(1)沿程開清淤孔的廊道，這部分為主要工作段。清淤孔有頂孔和側(cè)孔，利用孔口內(nèi)外水頭差達(dá)到水下吸淤或沖淤的目的。廊道斷面順?biāo)鞣较虿捎梦浇Y(jié)構(gòu)時(shí)尺寸逐漸擴(kuò)大、沖式結(jié)構(gòu)逐漸減小，而沿程側(cè)向進(jìn)水孔斷面尺寸則呈相反變化。廊道長度、斷面尺寸和型式、孔距以及孔型等參數(shù)由計(jì)算結(jié)合試驗(yàn)效果確定，廊道斷面形狀可為有方形、頂圓下方形和圓形等(也可為其它結(jié)構(gòu)形式)，孔形有矩形、圓形及三角形等(也可為其它形狀)；(2)連接廊道和控制閘門或工作水泵。閘門或水泵(另行設(shè)置)控制或提供清淤水頭，在沒有水頭差時(shí)由水泵提供動(dòng)力，若有水差作為動(dòng)力，則可不用水泵；(3)排淤通道或淤積沉淀庫。超長距離清淤(如圖5、6所示)。一般河道局部清淤應(yīng)用幾公里長的廊道應(yīng)可滿足要求，但在河口、深水航道等部位一般清淤距離長，在這些部位應(yīng)用沿程清淤廊道也可發(fā)揮作用。運(yùn)用方式有(1)降低廊道清淤孔高程，使清淤部位形成較深的清淤坑，依靠穩(wěn)定淤積邊坡可達(dá)到長距離清淤，但這種清淤方式可能會(huì)影響岸坡穩(wěn)定，在有的情況下可能無法降低河床高程；(2)采用同一長廊道分時(shí)分段清淤(如圖5、6所示)，這種布置方式要在水下廊道分段設(shè)置閘門控制清淤孔開啟，須研發(fā)相關(guān)技術(shù)。分時(shí)分段清淤控制廊道閘門開啟措施有(l)潛水員水下操作。存在的問題-①工作效率低；②安全問題；③超范圍水深不能操作。(2)機(jī)器人水下操作。存在的問題①有投資與效率問題；②影響航運(yùn)。(3)設(shè)置分時(shí)分段液壓活塞并聯(lián)傳動(dòng)控制閘門(如圖5、6所示)。因閘門尺寸小、重量輕，液壓控制應(yīng)比較靈活，也容易實(shí)現(xiàn)。這種方式的需要解決水下安裝、維護(hù)等主要問題。理論計(jì)算沿程清淤廊道為沿程進(jìn)流或泄流構(gòu)造布置。由沿程均勻泄流水頭損失公式~=^7(g'+0.55g/)2，可初步確定所需總水頭//、流量G、清淤長度/之間的關(guān)系。公式中〖為流量模數(shù)，K=^CV^。C為謝才系數(shù)，C=^iX，J為廊道截面積，i為水力半徑，^=^。"為廊道粗糙系數(shù)。Z為濕周。丄Q'為端部進(jìn)流量，當(dāng)端部封閉，2'=0;g為沿程單位長度過流量，《=^^;流量可由2=^4確定。v為滿足廊道內(nèi)清淤流速，v約3m/s。令//=~，可求得斷面為6m(寬)x2m(高)的廊道所需水頭/f、流量Q、清淤長度/之間的組合，如下表。(廊道端部封閉，~=各紐^/，"取0.014。)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由計(jì)算成果可知，在一般情況下，清淤水頭不超過10m，用幾十個(gè)流量可實(shí)現(xiàn)約3000m長的廊道內(nèi)清淤。因單位長度流量9較小，廊道外清淤寬度應(yīng)結(jié)合降低清淤孔高程形成水下穩(wěn)定淤積邊坡考慮。據(jù)實(shí)測資料，水下淤積穩(wěn)定邊坡一般都小于1:10，低于清淤控制面3m的廊道應(yīng)可控制超過70m寬的清淤范圍。根據(jù)上述條件可估算，一條6m(寬)x2m(高)x3000m(長)的廊道單位淤積厚度清淤量可超過20萬m3，多條廊道布置可擴(kuò)大清淤范圍和清淤量。具體工程廊道規(guī)模以及有關(guān)水力參數(shù)可根據(jù)工程情況結(jié)合研究確定。理論計(jì)算的問題(1)公式由沿程泄流條件推導(dǎo)得到，但根據(jù)公式推導(dǎo)方法沿程進(jìn)流條件應(yīng)得到相同結(jié)論；(2)清淤水流含沙量大，由公式得到的結(jié)果可能有些差別；(3)由管道泄流公式應(yīng)用于解決大型廊道問題結(jié)果可能也有差異。運(yùn)用沿程清淤廊道應(yīng)解決的主要問題由于缺乏工程實(shí)例，運(yùn)用該措施應(yīng)有諸多問題等待解決。如果理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果都有一定的可靠性，運(yùn)用沿程清淤廊道清淤將要解決的主要問題應(yīng)該是如何防止廊道和孔口的淤塞。解決這一問題應(yīng)采取綜合措施，簡單設(shè)想如下。1、首先廊道設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮，確保廊道內(nèi)有足夠的沖淤流速，在條件容許情況下爭取廊道內(nèi)有較大的沖淤流速；2、合理選擇廊道斷面和孔口型式也應(yīng)有助于預(yù)防廊道堵塞，在側(cè)板底部開孔的頂圓下方的廊道積淤后，廊道內(nèi)留有一定的空間，可為內(nèi)部清淤提供通道。正三角側(cè)向清淤孔可能有較好的綜合效果；3、適時(shí)監(jiān)測清淤部位淤積情況，合理調(diào)度清淤廊道清淤是防止廊道和孔口淤塞的主要途徑；4、為防萬一，應(yīng)考慮配套處理堵塞措施。在廊道外采用高壓水沖孔應(yīng)比較容易實(shí)現(xiàn)，可以考慮廊道配置高壓管道或配備高壓水沖孔船等(如圖7、圖8、圖9、圖10所示)，高壓水沖孔船配備的特殊設(shè)施少、運(yùn)用方便可靠，可防廊道及孔口淤塞。沿程清淤廊道的布置清淤廊道可對(duì)水庫、河道、取水建筑物進(jìn)水及港口友碼頭等部位進(jìn)行清淤。在不同的部位清淤廊道的布置示意如圖11所示。清淤動(dòng)力由水頭差或水泵提供，吸式布置將泥沙直接排向下游或主庫內(nèi)設(shè)置的沉淀庫，建高位水庫對(duì)主庫庫底沖淤釆用沖式布置。排至沉淀庫的泥沙可利用主庫年內(nèi)水位變化在沉淀庫內(nèi)反復(fù)干地清淤。完全利用季節(jié)水位變化在主庫設(shè)沉淀庫清淤要占用部分主庫容。權(quán)利要求1.水下沿程清淤廊道，其特征在于它包括沿程開有側(cè)孔(2)的廊道(1)，在廊道(1)的進(jìn)水端或出水端安裝有用于控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流的閘門(3)，或在廊道(1)的空腔內(nèi)安裝控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流的可提供水頭的水泵(5)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下沿程清淤廊道，其特征在于所述廊道(1)的頂端設(shè)置有頂孔(6)。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下沿程清淤廊道，其特征在于所述廊道(l)為分段式長距離清淤結(jié)構(gòu)，側(cè)孔(2)的上連接有可分段控制閘門啟閉的液壓裝置(7)。4、根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的水下沿程清淤廊道，其特征在于所述廊道(l)的側(cè)孔(2)外側(cè)上方有防淤高壓噴水嘴(8)，所述噴水嘴(8)由輸水管道(9)供水。5、根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的水下沿程清淤廊道，其特征在于所述廊道(l)的側(cè)孔(2)外側(cè)防淤有水面高壓噴水船(10)，所述高壓噴水船(10)上有可沿導(dǎo)軌(11)在水下導(dǎo)移的水下噴嘴(8)。全文摘要水下沿程清淤廊道，它包括沿程開有側(cè)孔(2)的廊道(1)，在廊道(1)的進(jìn)水端或出水端安裝有用于控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流的閘門(3)，或在廊道(1)的空腔內(nèi)安裝控制廊道內(nèi)空腔進(jìn)流或出流的可提供水頭的水泵(5)。它克服了現(xiàn)有的清淤方法一般耗水量大、受季節(jié)來水量的限制、清淤時(shí)對(duì)發(fā)電、航運(yùn)等有些影響、作用范圍小等缺點(diǎn)。本發(fā)明水下沿程清淤廊道具有沿程清淤廊道結(jié)構(gòu)比較簡單、功能明了；耗水量少、清淤范圍廣、清淤效率高等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)E02D29/063GK101289842SQ20081004774公開日2008年10月22日申請(qǐng)日期2008年5月19日優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日發(fā)明者盧金友,楊文俊,王才歡,程子兵,瑩蔡,峰金,端陳,魏國遠(yuǎn),黃國兵申請(qǐng)人:長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院