自行滑移蓄能沖淤裝置及沖淤方法
【專利摘要】本發明公開了一種自行滑移蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡擋水單元組成，所述擋水主單元是指河道邊坡坡腳以內的擋水單元，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，形成不同寬度的結構，以適應不同寬度河道的基本要求；所述岸坡擋水單元是指河道邊坡坡腳至坡肩部分及河道邊坡坡腳以內河底寬窄變化部分的擋水單元。本發明還公開了一種自行蓄能沖淤裝置沖淤方法。本發明的自行滑移蓄能沖淤裝置和沖淤方法可有效解決現有沖淤方法存在的不足，利用蓄積水流自身的能量沖淤,利用裝置自身機構調節自重，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
【技術領域】
[0001]本發明涉及河道清淤【技術領域】，具體是一種自行滑移蓄能沖淤裝置及沖淤方法。
【背景技術】
[0002]平原河網具有河道平緩、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，使平原河網具有水污染稀釋能力弱，河網調蓄能力差、易淤積等特點。淤積使河網調蓄容量和洪澇排泄通道斷面減少，雨季洪澇頻發；非排水季節水流流速降低，河流納污能力很小，水環境質量日益惡化，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。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種自行滑移蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡擋水單元組成，所述擋水主單元是指河道邊坡坡腳以內的擋水單元，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，形成不同寬度的結構，以適應不同寬度河道的基本要求；所述岸坡擋水單元是指河道邊坡坡腳至坡肩部分及河道邊坡坡腳以內河底寬窄變化部分的擋水單元，所述岸坡擋水單元由兩部分構成，第一部分與擋水主單元結構基本相同，但長度較小，第二部分為倒三角形部分，設有可上下轉動臂，兩部分咬合固定構成岸坡擋水單元共同工作，呈八字形鉸接在主單元側板上游邊緣，整體可以水平轉動。
[0004]進一步的，所述擋水主單元由底板、上翹板、側板、側板咬合機構、單元連接銷孔、充氣止水橡膠袋、鋼筋格柵、頂板兼工作臺、水泵、氣泵、多腔橡膠袋、出水槽組成，所述側板固定設置在底板和頂板上；鋼筋格柵固定設置在頂板、底板、側板上；所述充氣止水橡膠袋固定設置在側板上；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，進出水口設置在各橡膠袋底部，進出氣口設置在各橡膠袋頂部；出水槽固定設置在底板和側板上。
[0005]進一步的，所述岸坡擋水單元包括可水平轉動岸坡單元轉軸、可上下轉動臂、可上下轉動臂轉軸、鉸接交叉鋼板網、異形橡膠袋、高強度高柔性橡膠帶，所述異形橡膠袋固定設置在側板和可上下轉動臂上；高強度高柔性橡膠帶固定設置在底板、可上下轉動臂上游邊緣。
[0006]進一步的，所述出水槽與擋水主單元配套，出水槽高度通過水力計算確定:出水槽寬度已知，調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、調查沖淤時段河道流量，即可計算出出水槽高度。
[0007]本發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，充氣后關閉該腔閥門至整條河道沖淤工作結束；
3、岸坡擋水單元在預沖淤河段一側就位，并搭設通往擋水主單元通道；
4、依次安放各擋水主單元，最后安裝另一側的岸坡擋水單元，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、在工作平臺由水泵通過連通管道為岸坡擋水單元的異形橡膠袋充水；
7、在工作平臺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，達到最大畜水聞度；
9、將已經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；
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、隨著充氣排水進行，多腔橡膠袋對裝置的浮力增加，裝置作用在河道底面和邊坡的應力減小，摩擦力隨之減小，當上游水平水壓力略大于裝置受到的底面、側面摩擦力與下游水平水壓力之和時，蓄能沖淤裝置自動向下游滑移，關閉閥門，停止充氣排水；
13、自行滑移蓄能沖淤裝置一邊向下游移動一邊沖刷河底淤泥，至工作結束。
[0008]進一步的，由于河底、邊坡情況復雜，摩擦系數經常變化，可以通過氣泵、水泵調節多腔橡膠袋內空氣與水的體積比例，即調節多腔橡膠袋(9)對裝置的浮力，間接調節裝置底面、側面受到的摩擦力大小，控制裝置的滑移速度即沖淤速度。
[0009]本發明的自行滑移蓄能沖淤裝置和沖淤方法可有效解決現有沖淤方法存在的不足，利用蓄積水流自身的能量沖淤，利用裝置自身機構調節自重，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，節省人力、物力，清淤效果好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的自行滑移蓄能沖淤裝置擋水主單元構成示意圖；
圖2是自行滑移蓄能沖淤裝置擋水主單元側剖面示意圖；
圖3是各擋水主單元咬合連接示意圖；
圖4是岸坡擋水單元構成示意圖；
圖5是岸坡擋水單元與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。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對發明作進一步說明。
[0012]如圖1-6所示，本發明的自行蓄能沖淤裝置主要由擋水主單元、岸坡擋水單元組成。所述擋水主單元是指河道邊坡坡腳以內的擋水單元，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，形成不同寬度的結構，以適應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河底寬窄變化部分的擋水單元，所述岸坡擋水單元由兩部分構成，第一部分與主單元結構基本相同，但長度較小，第二部分為倒三角形，設有可上下轉動臂(岸坡變緩時，轉動臂在自重作用下下落，岸坡變陡時，轉動臂在邊坡反力作用下上抬，適應岸坡陡緩變化)，兩部分咬合固定(與兩個主單元連接形式相同)構成岸坡擋水單元共同工作，呈八字形鉸接在主單元側板上游邊緣，整體可以水平轉動(河道底部變寬時，岸坡擋水單元在上游水平水壓力作用下八字向外打開，河道底部變窄時，岸坡擋水單元在邊坡反力作用下八字向內收攏，可適應河道底寬變化)。所述擋水主單元由底板1、上翹板1-1、側板2、側板咬合機構2-1、側板咬合機構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6、水泵7、氣泵8、多腔橡膠袋9 (控制出水斷面、為裝置提供浮力)、出水槽10組成，所述岸坡擋水單元包括可水平轉動岸坡單元轉軸11、可上下轉動臂12、可上下轉動臂轉軸12-1、鉸接交叉鋼板網13、異形橡膠袋14、高強度高柔性橡膠帶15 (后緣底面側面止水)，所述側板2固定設置在底板I和頂板6上；鋼筋格柵5固定設置在頂板6、底板1、側板2上；充氣止水橡膠袋4固定設置在側板2上；多腔橡膠袋9固定設置在頂板6上，多腔橡膠袋9各腔獨立與氣泵7、水泵8由管道連接，各自設閥門控制，進出水口設置在各橡膠袋底部，進出氣口設置在各橡膠袋頂部；出水槽10固定設置在底板I和側板2上；異形橡膠袋14固定設置在側板2和可上下轉動臂12上；高強度高柔性橡膠帶15固定設置在底板1、可上下轉動臂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。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，則河道水面比降變為10萬分之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，能對河道底部全斷面沖淤。出水槽高度通過水力計算確定:出水槽寬度已知，調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、調查沖淤時段河道流量，即可計算出出水槽高度。
[0014]本發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，充氣后關閉該腔閥門至整條河道沖淤工作結束；
3、岸坡擋水單元在預沖淤河段一側就位，并搭設通往擋水主單元通道；
4、依次安放各擋水主單元，最后安裝另一側的岸坡擋水單元，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(因為擋水主單元的多腔橡膠袋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)；
5、在工作平臺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6由水泵8通過連通管道為岸坡擋水單元的異形橡膠袋14充水；
7、在工作平臺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，積蓄勢倉泛;
8、上游水位逐漸升聞，達到最大畜水聞度； 9、將已經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)；
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、隨著充氣排水進行，多腔橡膠袋9對裝置的浮力增加，裝置作用在河道底面和邊坡的應力減小，摩擦力隨之減小，當上游水平水壓力略大于裝置受到的底面、側面摩擦力與下游水平水壓力之和時，蓄能沖淤裝置自動向下游滑移，關閉閥門，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一邊沖刷河底淤泥，至工作結束。
[0016]由于河底、邊坡情況復雜，摩擦系數經常變化，可以通過氣泵、水泵調節多腔橡膠袋內空氣與水的體積比例，即調節多腔橡膠袋9對裝置的浮力，間接調節裝置底面、側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生傾覆，工作平臺上設備后置，底板前端做了加長；為保證裝置在滑移時前端不插入河底，底板前端做了上翹設置。
【權利要求】
1.一種自行滑移蓄能沖淤裝置，由擋水主單元、岸坡擋水單元組成，其特征在于:所述擋水主單元是指河道邊坡坡腳以內的擋水單元，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，形成不同寬度的結構，以適應不同寬度河道的基本要求；所述岸坡擋水單元是指河道邊坡坡腳至坡肩部分及河道邊坡坡腳以內河底寬窄變化部分的擋水單元，所述岸坡擋水單元由兩部分構成，第一部分與擋水主單元結構基本相同，但長度較小，第二部分為倒三角形部分，設有可上下轉動臂，兩部分咬合固定構成岸坡擋水單元共同工作，呈八字形鉸接在主單元側板上游邊緣，整體可以水平轉動。
2.如權利要求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)、側板(2)、側板咬合機構(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(6)、水泵(7)、氣泵(8)、多腔橡膠袋(9)、出水槽(10)組成，所述側板(2)固定設置在底板(I)和頂板(6)上；鋼筋格柵(5)固定設置在頂板(6)、底板(I)、側板(2)上；所述充氣止水橡膠袋(4)固定設置在側板(2)上；多腔橡膠袋(9)固定設置在頂板(6)上，多腔橡膠袋(9)各腔獨立與氣泵(7)、水泵(8)由管道連接，各自設閥門控制，進出水口設置在各橡膠袋底部，進出氣口設置在各橡膠袋頂部；出水槽(10)固定設置在底板(I)和側板(2 )上。
3.如權利要求1所述的自行滑移蓄能沖淤裝置，其特征在于:所述岸坡擋水單元包括可水平轉動岸坡單元轉軸(11)、可上下轉動臂(12)、可上下轉動臂轉軸(12-1)、鉸接交叉鋼板網(13)、異形橡膠袋(14)、高強度高柔性橡膠帶(15)，所述異形橡膠袋(14)固定設置在側板(2)和可上下轉動臂(12)上；高強度高柔性橡膠帶(15)固定設置在底板(I)、可上下轉動臂(12)上游邊緣。
4.如權利要求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算確定:出水槽寬度已知，調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、調查沖淤時段河道流量，即可計算出出水槽高度。
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，充氣后關閉該腔閥門至整條河道沖淤工作結束； 3、岸坡擋水單元在預沖淤河段一側就位，并搭設通往擋水主單元通道； 4、依次安放各擋水主單元，最后安裝另一側的岸坡擋水單元，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(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(6)由水泵(8)通過連通管道為岸坡擋水單元的異形橡膠袋(14)充水； 7、在工作平臺(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，達到最大畜水聞度； 9、將已經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； 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、隨著充氣排水進行，多腔橡膠袋(9)對裝置的浮力增加，裝置作用在河道底面和邊坡的應力減小，摩擦力隨之減小，當上游水平水壓力略大于裝置受到的底面、側面摩擦力與下游水平水壓力之和時，蓄能沖淤裝置自動向下游滑移，關閉閥門，停止充氣排水； 13、自行滑移蓄能沖淤裝置一邊向下游移動一邊沖刷河底淤泥，至工作結束。
6.如權利要求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、邊坡情況復雜，摩擦系數經常變化，可以通過氣泵、水泵調節多腔橡膠袋內空氣與水的體積比例，即調節多腔橡膠袋(9)對裝置的浮力，間接調節裝置底面、側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】E02B3/02GK104234000SQ201410422284
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】秦鵬, 秦煥瀛, 秦植海, 祁輝, 張喆瑜, 鐘好青 申請人:浙江水利水電學院