專利名稱：水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)于一種水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前水庫(kù)壩堰的中下部位均設(shè)有小型取排水工、作為平時(shí)或泛期之運(yùn)轉(zhuǎn)操作之 用，兼作為微量排放渾水之用，但并無(wú)在水庫(kù)底部設(shè)置專用之大型排沙通道，如臺(tái)灣曾文、 石門、霧社、烏山頭水庫(kù)；致水庫(kù)營(yíng)運(yùn)幾十年來(lái)庫(kù)底泥沙來(lái)漸漸淤高，甚至已高過取排水口， 故目前僅能藉由既設(shè)的取排水口閘門機(jī)動(dòng)的調(diào)控操作；單一的放水兼具的水力排沙效果 有其極限，僅能勉強(qiáng)保持取排水口前喇叭口極小限度、極小區(qū)塊之凈空、但如遇超大臺(tái)風(fēng)豪 雨，則缺乏危機(jī)緊急應(yīng)變之能力，可能一夕之間壩前即淤積5飛公尺，屆時(shí)進(jìn)水口則有可能 被淤泥樹枝阻塞、導(dǎo)致水庫(kù)無(wú)法正常操作放水、風(fēng)險(xiǎn)極大。石門水庫(kù)遭遇艾莉臺(tái)風(fēng)侵襲，其河道放水口、電廠進(jìn)水口即被淤泥雜木垃圾阻塞 無(wú)法操作放水，導(dǎo)致大桃園地區(qū)大缺水大災(zāi)難即為一例。后來(lái)石門水庫(kù)當(dāng)局即在水庫(kù)水域河道放水口及電廠進(jìn)水口前水庫(kù)水域組裝浮動(dòng) 式工作船舶，藉水刀、高壓氣幫浦并配合深水潛水裝備于水下作業(yè)，擬清除阻塞夾雜在進(jìn)水 口閘門之淤泥及雜木，雖費(fèi)了九牛之力，然因受限于下列因素，致效果不彰；1、于臺(tái)風(fēng)豪雨水庫(kù)大量進(jìn)水，水門可能會(huì)被阻塞，在最需要排沙時(shí)，基于人員及設(shè) 備安全卻無(wú)法下水作業(yè)，喪失最佳排除時(shí)機(jī)，只能在不需要排水時(shí)下水作業(yè)，徒然浪費(fèi)水資 源。2、排水時(shí)因取出水口前之空間吸排作用，船舶、工作平臺(tái)及潛水工作人員無(wú)法靠 近，只能在較遠(yuǎn)之安全處作業(yè)，但因排沙效率與距進(jìn)水口之遠(yuǎn)近成正比，也與閘門開啟之大 小成正比，當(dāng)作業(yè)地點(diǎn)距離遠(yuǎn)，閘門微開時(shí)，無(wú)吸排作用排沙效果幾近輕微，但如將閘門開 大，也因吸排作用大量庫(kù)水稀釋，其含沙量偏低約不到百分之一，平白浪費(fèi)珍貴水資源，排 沙效果不彰，本益比低。3、工作船舶及設(shè)備及深水潛水作業(yè)人員投資龐大，動(dòng)員復(fù)員費(fèi)時(shí)，深水水下作業(yè) 時(shí)間短促，危險(xiǎn)性高，費(fèi)用十分高昂，處理數(shù)量有限，只適合于水庫(kù)重要設(shè)施緊急搶救之用， 尚不適合長(zhǎng)年的排沙作業(yè)。雖然以配合水刀、空壓機(jī)及潛水裝備、人員水下作業(yè)，以擾動(dòng)進(jìn)水口前淤泥方式， 雖可以改善進(jìn)水口前之閘門夾雜木竹垃圾清除問題，但以石門目前之技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)，如需要清 除洞口前淤泥尚有多處前述盲點(diǎn)無(wú)法克服；如裝備動(dòng)員復(fù)原費(fèi)時(shí)，高危險(xiǎn)、高單價(jià)、操作不 便、小量、間歇、斷續(xù)、復(fù)雜難行，徒然浪費(fèi)寶貴水資源，此水下作業(yè)工法受限水面風(fēng)雨浪濤 環(huán)境，勉強(qiáng)只能應(yīng)用于水庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)操作設(shè)備緊急搶救應(yīng)變，并非經(jīng)濟(jì)有效、操作方便、大量持 續(xù)、簡(jiǎn)易可行之水庫(kù)進(jìn)水口前庭清淤良法。

實(shí)用新型內(nèi)容本創(chuàng)作之主要目的在于水庫(kù)、攔河堰填施行重力式水力排沙之前端配套工法裝置一固定沉水式水刀射流淤泥攪動(dòng)裝置，系擷取浮臺(tái)、船舶型潛水水下作業(yè)及虹吸式清淤、吸 揚(yáng)式抽泥船，與參考污水廠沉淀池等各式清淤之優(yōu)點(diǎn)，并改良其缺點(diǎn)，應(yīng)用創(chuàng)新提供在水庫(kù) 取水口(混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)施)上方、設(shè)置固定式沉水式水刀射流淤泥擾動(dòng)裝置，配合水庫(kù)在 放水排沙時(shí)，可同時(shí)按鈕啟動(dòng)本裝置，可依設(shè)定旋動(dòng)方式自動(dòng)操作，以高壓水柱及高速攪拌 器，對(duì)準(zhǔn)進(jìn)水口前淤泥目標(biāo)，將阻塞堆積在洞口前之淤泥面打破擾動(dòng)，使之碎裂揚(yáng)起，藉取 水口具有之特殊空間功能_將擾動(dòng)之淤泥，依中和稀釋原理及水力虹吸作用，把洞口前淤 泥所形成之渾水潭瞬間全部排放，并可在取水口特殊空間功能區(qū)域范圍內(nèi)以錨定浮動(dòng)工作 平臺(tái)吊掛本裝備，擴(kuò)大進(jìn)水口前庭排沙區(qū)域，確保進(jìn)水口永遠(yuǎn)不會(huì)被淤泥阻塞，不會(huì)污濁水 庫(kù)水體，可在任一最佳時(shí)機(jī)隨時(shí)操作，增進(jìn)排沙效率、保障排沙作業(yè)人員及設(shè)備之安全，簡(jiǎn) 易操作、節(jié)省投資、省料省工等優(yōu)點(diǎn)。 本創(chuàng)作提供一種水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置，在水庫(kù)取排水工之斜坡面上 設(shè)置至少一座沉水式淤泥攪動(dòng)裝置，其中沉水式淤泥攪動(dòng)裝置系安裝在水庫(kù)取排水工斜坡 面之下方，該水庫(kù)取排水工斜坡面上并裝設(shè)操控之管線電源延管，連接至岸上控制室內(nèi)以 遙控按鈕操作，當(dāng)水庫(kù)放水時(shí)，啟動(dòng)沉水式淤泥擾動(dòng)裝置，將積聚在水庫(kù)進(jìn)水口前庭之淤泥 以高壓水柱及攪拌器強(qiáng)力擾動(dòng)、破碎、裂解、渾化及揚(yáng)起之泥漿，并借著進(jìn)水口之特殊空間 中和稀釋及水力吸排作用，自動(dòng)清除進(jìn)水口前庭淤泥之排沙裝置。 本項(xiàng)工法及裝置以水庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)放水操作同時(shí)兼顧排沙需要，將成為中高年水庫(kù)-淤 積嚴(yán)重水庫(kù)，有效清淤，水門設(shè)備保全之必要裝備之一。

圖1 系水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置之平面示意圖(扇形)。圖2 系水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置之側(cè)面示意圖。圖3 系水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置之平面示意圖(矩形條狀式)。圖4 系垂直固定錨座及隨水位自動(dòng)升降浮標(biāo)浮索延管之示意圖。主要組件符號(hào)說明(10)水庫(kù)取排水工(12)管線電源延管(14)隨水位自動(dòng)升降浮標(biāo)浮索延管(15)垂直固定錨座(152)垂直固定副鋼(纜)索(16)工作平臺(tái)(18)積聚在水庫(kù)進(jìn)水口前庭之淤積(20)沉水式淤泥擾動(dòng)裝置(22)中和稀釋及水力吸排作用(24)瞬間排出
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1-3所示，本創(chuàng)作系于水庫(kù)取排水工(即水庫(kù)取水工程設(shè)施)10之斜坡 面11 (或取水塔豎面)下方，安裝設(shè)置至少一座沉水式淤泥擾動(dòng)裝置20，另沿水庫(kù)取排水
(11)斜坡面 (13)控制室 (141)浮標(biāo)
(151)垂直固定主鋼(纜)索
(153)固定錨垂 (17)遠(yuǎn)距定線扇型 (19)高壓水柱及攪拌器 (21)泥漿
(23)集中注入取水口工10之斜坡面11上，裝設(shè)操控之管線電源延管12，連接至岸上控制室13內(nèi)遙控按鈕操作。 并以水庫(kù)取排水工10或斜坡面11為中心，配合第四圖所示，以隨水位自動(dòng)升降浮標(biāo)浮索延 管14及垂直固定錨座15來(lái)配合工作平臺(tái)16吊掛沉水式淤泥擾動(dòng)裝置20，以遠(yuǎn)距定線扇型 17(或矩型條狀式布置)擴(kuò)大排沙作業(yè)區(qū)域。其中垂直固定錨座15下方系以垂直固定主鋼 (纜)索151及垂直固定副鋼(纜)索152分別吊掛固定錨垂153于淤泥18上方；而隨水 位自動(dòng)升降浮標(biāo)浮索延管14下方系吊掛有隨水位自動(dòng)升降之浮標(biāo)141。當(dāng)水庫(kù)放水時(shí)，配合啟動(dòng)沉水式淤泥擾動(dòng)裝置20，將積聚在水庫(kù)進(jìn)水口前庭之淤 泥18以高壓幫浦、高壓射水機(jī)所產(chǎn)生之高壓水柱及擾拌器19強(qiáng)力擾動(dòng)、破碎、裂解、渾化及 揚(yáng)起之泥漿21，藉進(jìn)水口具有之特殊空間功能一中和稀釋及水力吸排作用22，將高濃度之 泥沙渾水集中注入取水口 23以瞬間排出24。再者，本創(chuàng)作為擴(kuò)大排沙區(qū)域，以岸上水庫(kù)取排水工10為中心，連結(jié)可以隨水位 自動(dòng)升降之垂直固定錨座15配合錨定之垂直固定主鋼(纜)索151與垂直固定副鋼(纜) 索152及工作平臺(tái)等浮具，在進(jìn)水口或溢流口空間吸排效應(yīng)范圍內(nèi)，配合實(shí)地需求延管配 合工作船筏、平臺(tái)、以沉水式或水陸兩用式高壓抽水幫浦，射流裝備及水中渦旋攪拌器以定 點(diǎn)定線作扇形輻射狀式或矩形條狀式等進(jìn)行取出水口遠(yuǎn)端以高壓水柱及渦旋水流強(qiáng)力沖 淤，強(qiáng)勁的旋動(dòng)水流，將沉淀水庫(kù)底之固結(jié)粉泥翻轉(zhuǎn)揚(yáng)起，瞬間經(jīng)取出水口或溢流口強(qiáng)力吸 排自動(dòng)將淤泥排出。另，本創(chuàng)作在水庫(kù)、攔河堰填內(nèi)取出水口前，以人為、機(jī)械、外力增加排沙含量，利 用水庫(kù)原排水通道作為排水、排沙二者效益兼具之通道或進(jìn)而增加原色排沙到排沙量。本創(chuàng)作系一種水庫(kù)取排水口清淤創(chuàng)新工法；系利用水庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)施及平?；蚝樗?操作放水模式，藉取水工具有之特殊空間功能，以在取水口安設(shè)本裝置，即可簡(jiǎn)便精準(zhǔn)排除 進(jìn)水口前庭淤泥，并可擴(kuò)大排沙區(qū)域，增進(jìn)實(shí)質(zhì)排沙效果。假設(shè)臺(tái)風(fēng)豪雨期間(約三日)開啟水庫(kù)取排水口(永久河道放水道、電廠進(jìn)水口、 緊急排洪道等排水設(shè)施)兼作為排沙之用時(shí)，如配合啟動(dòng)本系統(tǒng)裝置，則其每次臺(tái)風(fēng)豪雨 事件清淤效應(yīng)概算如下清淤面積250mX 200m = 50，OOOm2清淤深度 12m每次(三日)排游數(shù)量50，000m2 X 12m = 600，OOOm3換算每次清游費(fèi)用600，OOOm3 X 1000 元 /m3 = 60, 000, 000 元估計(jì)每年平均3次臺(tái)風(fēng)侵襲年排游數(shù)量600，OOOm3 X 3 = 1，800，OOOm3換算年清淤費(fèi)用1，800，OOOm3X 1000 元 /m3 = 180，000，000 元以曾文水庫(kù)為例 發(fā)電廠+河道放水口之放水量約5CT120CMS以上，含沙量約占百分之二，本工法裝 置排沙量約2. 3CMS，則含沙濃度約100，OOOppm，濁度約74，000NTU，此數(shù)值在下游河川豪雨 排洪其容許之含沙量范圍以內(nèi)。 1、本創(chuàng)作工法及淤泥擾動(dòng)裝置，系直接設(shè)置在水庫(kù)水面下取出水工(進(jìn)水口)水 工混凝土結(jié)構(gòu)物上，設(shè)備及人員安全，操作簡(jiǎn)便，只要在陸上控制室內(nèi)按鈕遠(yuǎn)端遙控操作即可。[0043]2、本創(chuàng)作系架設(shè)在進(jìn)水口之上方，其出水管口向下對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域固定(可依設(shè)計(jì) 自動(dòng)回轉(zhuǎn)、角度可調(diào))可輕易作業(yè)以高壓水柱直接觸動(dòng)沖擊淤泥，命中紅心效果百分百，免 除平臺(tái)船舶無(wú)法或不易錨定、無(wú)法接近對(duì)準(zhǔn)洞口，必須水下作業(yè)，以及工作危險(xiǎn)、工作時(shí)間 短促之大缺點(diǎn)，可以確保水工結(jié)構(gòu)物之安全及孔口免于阻塞。3、小壓力小水量之水刀對(duì)水庫(kù)淤泥清理無(wú)法產(chǎn)生作用，必需以大壓力、大流量大 水刀所產(chǎn)生之高壓水柱始能發(fā)揮效用，并輔以渦旋攪拌器，可事半功倍。本創(chuàng)作水刀射流裝 置，可依目的需求一組或多組或不同高程設(shè)置，也可單獨(dú)或同時(shí)啟動(dòng)之操作。4、本創(chuàng)作因進(jìn)水口位于大壩下層故不添置高壓空氣壓縮機(jī)曝氣，以免泥沙上浮， 影響排沙效率，僅以大流量高壓水柱射流及攪拌渦旋機(jī)向下拌合，所以經(jīng)擾動(dòng)之淤泥會(huì)集 中下層水域，被進(jìn)水口水力虹吸重力作用百分百吸入，渾水不會(huì)污濁進(jìn)水口附近水域形成 “陰陽(yáng)海”。5、把握在最壞的天候下_臺(tái)風(fēng)豪雨來(lái)襲時(shí)也是最佳排沙時(shí)機(jī)，仍然可以安全執(zhí)行 排沙作業(yè)。6、如無(wú)本創(chuàng)作、單獨(dú)開啟既有之進(jìn)水口閘門作水力排沙，進(jìn)水口有可能被泥沙雜 物阻塞無(wú)法開啟，即使能開啟其效果也很有限，只能排除進(jìn)水口前小量小體積泥沙，形成小 圓錐、漏斗型小缺口，但如配合添加本創(chuàng)作作業(yè)，縱使進(jìn)水口被阻塞仍可開啟并可擴(kuò)大缺口 與縱深，增加排砂濃度提高排沙效率，節(jié)省水資源。7、設(shè)備費(fèi)用節(jié)省，可以省去平臺(tái)船舶設(shè)備高昂費(fèi)用及拖吊與錨定等施工難度。8、本創(chuàng)作-經(jīng)安裝后可以全年無(wú)休、隨時(shí)24小時(shí)連續(xù)操作機(jī)動(dòng)性高，不需要平臺(tái) 船舶設(shè)備動(dòng)員、復(fù)原費(fèi)時(shí)、以及水面、水下專業(yè)高危險(xiǎn)工作群人力。9、可以配合現(xiàn)地需求，依取出水口為中心，以可以隨水位自動(dòng)升降之垂直錨座及 浮臺(tái)浮標(biāo)延管配合工作船筏、平臺(tái)、以遠(yuǎn)距定線扇形輻射式或矩形條狀式等進(jìn)行多機(jī)同步 作業(yè)，擴(kuò)大進(jìn)出水口排沙區(qū)域面積與排沙效率。10、可隨時(shí)配合水庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)操作，經(jīng)年全天候作業(yè)機(jī)動(dòng)性高，利用率高，排沙效率高、 排砂量大。11、本創(chuàng)作已把以往水面浮臺(tái)、船舶型水刀高壓曝氣、深水潛水作業(yè)裝置所有缺點(diǎn) 全部摒除克服并加以改良精進(jìn)。12、本創(chuàng)作有水庫(kù)蓄水范圍使用管理辦法第23條之適用，可以隨時(shí)裝設(shè)施行不需 費(fèi)時(shí)之環(huán)境評(píng)估作業(yè)。綜合以上所述，本創(chuàng)作之水庫(kù)取水口排沙工法及設(shè)置固定沉水式水刀射流淤泥擾 動(dòng)裝置，系為加強(qiáng)單純之進(jìn)水口水力排沙之人為配套機(jī)械通沙設(shè)施，將傳統(tǒng)現(xiàn)有在水庫(kù)水 面上之船舶配合潛水人員作業(yè)之浮動(dòng)載臺(tái)改變?yōu)橛谒畮?kù)取出水工混凝土(進(jìn)水口上方)之 固定載臺(tái)，以大型高壓力與高流量同時(shí)俱備之沉水高壓抽水機(jī)(耐砂耐磨型反向安裝)或 高壓射水機(jī)所形成之高壓水柱射流擾動(dòng)沖擊進(jìn)水口前庭淤積體，并以渦旋攪拌器加速粉碎 渾化，瞬間藉水力虹吸重力排沙，并可連結(jié)錨定工作浮臺(tái)擴(kuò)大進(jìn)水口前庭排沙區(qū)域，不論水 庫(kù)水位升降，不受臺(tái)風(fēng)暴雨天候環(huán)境影響，隨時(shí)可依水庫(kù)管理單位指令即時(shí)配合排沙運(yùn)轉(zhuǎn) 操作、擾動(dòng)進(jìn)水口前淤積泥沙，擴(kuò)大排沙效果，增益排沙效率，節(jié)省時(shí)間、把握排洪排沙時(shí)機(jī) 空間、效率費(fèi)用、操作費(fèi)用，節(jié)約能源與水資源之功能及操作安全簡(jiǎn)便效率之目標(biāo)。
權(quán)利要求一種水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置，其特征在于在水庫(kù)取排水工之斜坡面上設(shè)置至少一座沉水式淤泥攪動(dòng)裝置，其中沉水式淤泥攪動(dòng)裝置系安裝在水庫(kù)取排水工斜坡面之下方，該水庫(kù)取排水工斜坡面上并裝設(shè)操控之管線電源延管，連接至岸上控制室內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置，其特征在于其中為擴(kuò)大 排沙區(qū)域，以岸上水庫(kù)取排水工為中心，連結(jié)可以隨水位自動(dòng)升降之垂直固定錨座配合錨 定之垂直固定主鋼索與垂直固定副鋼索工作平臺(tái)等浮具，在進(jìn)水口或溢流口空間吸排效應(yīng) 范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置，其特征在于其中在水庫(kù)、 攔河堰填內(nèi)取出水口前，增加排沙含量將水庫(kù)原排水通道作為排水、排沙通道。
專利摘要一種水庫(kù)取出水口排沙與淤泥擾動(dòng)裝置，在水庫(kù)取排水工之斜坡面上設(shè)置至少一座沉水式淤泥攪動(dòng)裝置，其中沉水式淤泥攪動(dòng)裝置系安裝在水庫(kù)取排水工斜坡面之下方，該水庫(kù)取排水工斜坡面上并裝設(shè)操控之管線電源延管，連接至岸上控制室內(nèi)以遙控按鈕操作，當(dāng)水庫(kù)放水時(shí)，啟動(dòng)沉水式淤泥擾動(dòng)裝置，將積聚在水庫(kù)進(jìn)水口前庭之淤泥以高壓水柱及攪拌器強(qiáng)力擾動(dòng)、破碎、裂解、渾化及揚(yáng)起之泥漿，并借著進(jìn)水口之特殊空間中和稀釋及水力吸排作用，自動(dòng)清除進(jìn)水口前庭淤泥之排沙裝置。本創(chuàng)作可簡(jiǎn)易進(jìn)行排沙作業(yè)，不會(huì)污濁水庫(kù)水體、瞬間高濃度吸排、除可排除重點(diǎn)區(qū)域泥沙，并可擴(kuò)大洞口前庭排沙區(qū)域，提高排沙效率、確保取水口不被阻塞致影響水庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)操作。
文檔編號(hào)E02B8/00GK201746822SQ20102000122
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者徐安然 申請(qǐng)人:徐安然;吳淑緞;徐瑛懌;徐瑋懌;郭美宏