專利名稱：河道泥沙清理方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清淤方法和設(shè)備，尤其是用于河床或水位高于兩岸平原的河道的泥沙清理方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，我國的一些河道，泥沙淤積已相當嚴重。尤其是黃河，長期以來，由于黃河中上游的黃土高原，其生態(tài)環(huán)境不是很理想，水土流失嚴重，使黃河下游泥沙不斷淤積，大堤被迫不斷加高，成為眾人皆知的懸河，嚴重威脅兩岸人民的生命和財產(chǎn)安全。但是，對于黃河下游泥沙淤積尚沒有有效的清理方法，目前利用水庫蓄水，沖淤沖沙，將泥沙排入渤海，其不僅投資和工程規(guī)模大，而且泥沙在長距離的輸送過程中，受到泥沙自重及水流速度的雙重制約，效果不十分顯著，水資源浪費也大，沙資源也沒得到充分利用。有些工程技術(shù)措施是直接在河底設(shè)一根排沙管排沙，但是其施工難度比較大，由于排沙管不能移動，其排沙范圍小，只能將排沙口附近的泥沙沖走；而且不降低水位，淤積的泥沙很難排出來。另外，還有一些采用挖沙船、排污泥泵吸沙排沙，其耗費能源多、成本高、效率低，且機械龐大、易出事故、使用效果不好。
中國專利(專利號91106706)所公開的移動式吸沙器，包括吸沙頭及其排沙管，利用的是常規(guī)虹吸原理。排沙管或爬過堤壩，或過溢流口，其水沙在排沙管運動過程中，都有一個向上移動過程。若排沙管爬過堤壩，則受到泥沙自重和水面以上管內(nèi)水自重的制約，即水沙在管內(nèi)向上移動距離越大，遇到的阻力也越大，需要的吸力也大。因此在吸力不夠的情況下，需要不斷加外加力。如果排沙管在水面以上部分出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，就不能產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。而且，在使用前，必須向排沙管上的進水口灌滿水，將管內(nèi)空氣排出，形成真空，才能產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。一旦停止使用，就必須按上述程序重復操作才能重新啟動，操作麻煩。若排沙管過溢流口，管內(nèi)排沙量主要受到泥沙自重的制約，以及泥沙向上移動距離制約。如前所述，泥沙向上移動距離越大，阻力也越大。另外，在較長的輸沙過程中，需要獲得多次外加力，增加能耗。一旦水位下降，低于溢流口情況如同輸沙管過壩，出現(xiàn)諸多不便。
實驗證明，如果排沙管與泄沙管全部置于水位以下，并且水平布置，依靠水的壓力，水沙將自動排出排沙管內(nèi)的空氣，就可以產(chǎn)生永恒虹吸現(xiàn)象(區(qū)別于常規(guī)虹吸)，就像打開水龍頭開關(guān)一樣方便，將水沙自動排出。無需將排沙管抽成真空，也沒有上述的諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，根據(jù)永恒虹吸現(xiàn)象，提供一種將現(xiàn)有設(shè)備改造加以利用、排沙管全部位于水位以下的河道泥沙清理方法及其設(shè)備，解決目前泥沙清理裝置清淤效果差、施工難度大的問題，可廣泛應用于目前泥沙淤積嚴重的河道。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種河道泥沙清理方法，包括以下步驟1)在河道的閘門上開至上而下分布的對應不同水位的一組通孔，在通孔處裝上對應不同水位的泄沙管；2)在水面上布置浮桶，在浮桶上通過懸繩懸掛排沙管，調(diào)整懸繩將該排沙管與要連接的泄沙管成水平布置，然后將排沙管與泄沙管連接；浮桶之間用繩索串聯(lián)，一端系于吸沙船，另一端固定于閘門附近；3)把排沙管的另一端與吸沙船上的吸沙頭連接；吸沙船上設(shè)有提升架，該提升架上設(shè)有與吸沙頭連接的牽繩；4)操縱提升架，使吸沙頭接觸泥沙，打開閥門，通過水的壓力，水沙就自動排出。
這種實現(xiàn)上述方法的設(shè)備，包括吸沙頭、排沙管，吸沙頭設(shè)于吸沙船上，吸沙船上設(shè)有提升架，該提升架上設(shè)有與吸沙頭連接的牽繩；排沙管與吸沙頭連通，位于水位以下，并通過懸繩吊于浮在水面上的浮桶；河道的閘門上開有至上而下分布的一組通孔，該組通孔上設(shè)有將閘門兩側(cè)連通的泄沙管，泄沙管位于閘門外側(cè)的一段設(shè)有閥門；排沙管與泄沙管成水平布置并且其末端與泄沙管連接。
本發(fā)明有益的效果是1)施工方便，應用范圍廣，僅利用現(xiàn)有的吸沙船、閘門，加以改裝，即可。尤其適用于目前河床水位高、泥沙淤積的河道。2)耗費能源小，利用水位差的壓力自動排、泄沙，可遠距離輸水沙，無需外加力。3)操作方便，排沙管、泄沙管全部位于水位以下，無需抽真空的過程，也不用擔心由于漏氣產(chǎn)生故障。4)使用效果好，排沙管與泄沙管成水平布置，且排沙管離水底很近，產(chǎn)生的吸力大，阻力小，排沙效果好。5)閘門上設(shè)的多根泄沙管也可起泄洪、抗旱引水的作用。


圖1是本發(fā)明吸沙頭附近部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明閘門附近部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明閘門的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標記說明吸沙船1，提升架2，牽繩2-1，橫向推進器3，連桿4，萬向節(jié)5，吸沙頭6，排沙管7，浮桶8，懸繩8-1，泄沙管9，閘門10，通孔10-1，閥門11，繩索12。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明這種河道泥沙清理方法，包括以下步驟1)在河道的閘門10上開至上而下分布的對應不同水位的一組通孔10-1，在通孔10-1處裝上對應不同水位的泄沙管9；考慮到汛期防洪安全因素，以及實際操作方便，帶通孔10-1的閘門10可另行新建，置于原閘門外側(cè)渠道處，并保持一定間距(如同船閘間距)。如果河道的閘門10底部高于河床，可另建閘門，盡可能使閘門底部低于河床，以提高效率。帶通孔10-1的閘門10，其孔的數(shù)目和設(shè)置與河床、水位相適應，最下部的通孔10-1應低于河床(或者低于湖底)。水沙的排放處低于河床，或者低于河流最低水位。經(jīng)沙水分離后，水、沙可分別利用。
2)在水面上布置浮桶8，在浮桶8上通過懸繩8-1懸掛排沙管7，調(diào)整懸繩8-1將該排沙管7與要連接的泄沙管9成水平布置，然后將排沙管7通過連接件9-1(如法蘭)與泄沙管9連接；浮桶8之間用繩索12串聯(lián)，一端系于吸沙船，另一端固定于閘門10附近；3)把排沙管7的另一端與吸沙船1上的吸沙頭6連接；吸沙船1上設(shè)有提升架2，該提升架2上設(shè)有與吸沙頭6連接的牽繩2-1；吸沙船1可利用現(xiàn)有的耙吸式挖泥船，省去泥泵和泥艙，配以高壓沖水管(備用)。將帶齒型的耙頭(即為吸沙頭6)，與排沙管7連接即可。吸沙頭6可以采用現(xiàn)有的各種吸沙頭。
4)操縱提升架2，使吸沙頭6接觸泥沙，(遇中度密實沙，可塑、低硬塑粘土、沙土，用高壓沖水管沖水)。打開閥門11，通過水的壓力，水沙就自動排出。
不需排沙時，關(guān)上閥門11?；蛘撸灰獙⑽愁^6提升至水面，即可停止排沙。需要重新排沙時，打開閥門11即可，省去了反復抽真空的過程。在該處的泥沙吸得差不多時，將吸沙船1開到別處，再吸沙。這樣，通過接長排沙管9，可將較大范圍內(nèi)的河道泥沙清理掉。
由于輸沙量還與排沙管徑相關(guān)，管徑越大，輸送水沙量也越大。因此，排沙管管徑可略大于吸沙頭6的進沙水口徑，以獲取更大的水壓。另外，為了最大限度利用水位差的壓力，與低水位對應的泄沙管9可設(shè)在離水底80-100CM的高度，排沙管9距離水底也大約80-100CM。目前，由于河道中的泥沙淤積過多，有些閘門10已經(jīng)報廢。泄沙管9可直接裝在這些閘門10上，重新將其利用?；蛘?，在河道上新設(shè)一個閘門10也可，將其建于原有閘門的外側(cè)渠道處；使用時，先打開原有閘門，再吸沙?？稍谀壳艾F(xiàn)有的河道上廣泛應用。
這種實現(xiàn)上述方法的設(shè)備，包括吸沙頭6、排沙管7，吸沙頭6設(shè)于吸沙船1上，吸沙船1上設(shè)有提升架2，該提升架2上設(shè)有與吸沙頭6連接的牽繩2-1；排沙管7與吸沙頭6連通，位于水位以下，并通過懸繩8-1吊于浮在水面上的浮桶8。河道的現(xiàn)有閘門10上開有至上而下分布的三個通孔10-1，分別對應于高水位、中水位、低水位。該組通孔10-1上設(shè)有將閘門10兩側(cè)連通的泄沙管9，泄沙管9位于閘門10外側(cè)的一段設(shè)有閥門11；排沙管7與泄沙管9成水平布置并且其末端與泄沙管9連接。
吸沙船1可由目前現(xiàn)有的耙吸式吸沙船改裝而成。吸沙船1上設(shè)有橫向推進器7，吸沙頭6設(shè)于軸接于船體的連桿5前端。吸沙頭6上設(shè)有萬向節(jié)4。通過提升架2拉動牽繩2-1可以提起吸沙頭6。當排沙管7中沙子過多時，會引起堵塞現(xiàn)象。此時，提起吸沙頭6，控制吸沙頭6插入沙中的深度，或者將吸沙頭6提至離河床80-100cm處(與排沙管平)，通過改變水沙的混合比例，將堵塞的沙子沖走，保證水沙源源不斷排出。吸沙頭6的吸沙口處設(shè)有濾網(wǎng)，避免雜物進入排沙管7，引起堵塞。吸沙船也可由一般的挖沙船改裝，在挖沙船上安裝提升架、連桿、萬向節(jié)、牽繩及高壓沖水管(備用)等。
本發(fā)明也適用于淤泥多、水位較高的湖泊，在湖泊水下泄處，建兩個深及湖底的閘門，兩閘門組合如同船閘一閘門用于防洪，一閘門(多孔閘門)用于排泄淤泥。其它設(shè)備如同河道泥沙清理設(shè)備，即挖泥船、吸沙頭、排沙管等。對于大型的水利工程(如水電站、水庫)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進行改進，利用永恒虹吸原理，安裝多個排沙管(帶有閥門)，將水沙排到河流兩岸的沙水分離處，水作為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水；沙用于建材。今后，新建水電站、水庫時，也可利用“永恒虹吸”現(xiàn)象，在壩前庫底預埋排沙管，泄沙管穿過大壩底部延伸至壩外低處排放。
水沙排放處也即水沙分離處。通過技術(shù)處理，將水沙分離，水進入渠道，作工業(yè)、農(nóng)業(yè)或生活用水，沙用于建材，另外闡述。
權(quán)利要求
1.一種河道泥沙清理方法，其特征是包括以下步驟1)在河道的閘門(10)上開至上而下分布的對應不同水位的一組通孔(10-1)，在通孔(10-1)處裝上對應不同水位的泄沙管(9)；2)在水面上布置浮桶(8)，在浮桶(8)上通過懸繩(8-1)懸掛排沙管(7)，調(diào)整懸繩(8-1)將該排沙管(7)與要連接的泄沙管(9)成水平布置，然后將排沙管(7)與泄沙管(9)連接；浮桶(8)之間用繩索(12)串聯(lián)，一端系于吸沙船，另一端固定于閘門(10)附近；3)把排沙管(7)的另一端與吸沙船(1)上的吸沙頭(6)連接；吸沙船(1)上設(shè)有提升架(2)，該提升架(2)上設(shè)有與吸沙頭(6)連接的牽繩(2-1)；4)操縱提升架(2)，使吸沙頭(6)接觸泥沙，打開閥門(11)，通過水的壓力，水沙就自動排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河道泥沙清理方法，其特征是在步驟1)中，所述的閘門(10)是新建的，建于原有閘門外側(cè)的渠道處；使用時，先打開原有閘門，再吸沙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河道泥沙清理方法，其特征是在步驟1)中，所述的閘門(10)是河道現(xiàn)有的閘門。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，包括吸沙頭(6)、排沙管(7)，吸沙頭(6)設(shè)于吸沙船(1)上，其特征是吸沙船(1)上設(shè)有提升架(2)，該提升架(2)上設(shè)有與吸沙頭(6)連接的牽繩(2-1)；排沙管(7)與吸沙頭(6)連通，位于水位以下，并通過懸繩(8-1)吊于浮在水面上的浮桶(8)；河道的閘門(10)上開有至上而下分布的一組通孔(10-1)，該組通孔(10-1)上設(shè)有將閘門(10)兩側(cè)連通的泄沙管(9)，泄沙管(9)位于閘門(10)外側(cè)的一段設(shè)有閥門(11)；排沙管(7)與泄沙管(9)成水平布置并且其末端與泄沙管(9)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種河道泥沙清理方法及其設(shè)備。這種河道泥沙清理方法，包括以下步驟1)在閘門上裝上泄沙管；2)在水面上布置浮桶，浮桶上懸掛排沙管，將排沙管與泄沙管連接；3)把排沙管與吸沙頭連接；4)使吸沙頭接觸泥沙，打開閥門，通過水的壓力，水沙就自動排出。這種實現(xiàn)上述方法的設(shè)備，包括吸沙頭、排沙管，排沙管與吸沙頭連通，并吊于浮桶；河道的閘門設(shè)有泄沙管，泄沙管設(shè)有閥門；排沙管與泄沙管成水平布置且與泄沙管連接。本發(fā)明的優(yōu)點1)利用現(xiàn)有的吸沙船、閘門加以改裝即可。2)耗費能源小，無需外加力。3)操作方便，故障率。4)排沙吸力大，阻力小，排沙效果好。5)閘門上的多根泄沙管可起泄洪、抗旱引水的作用。
文檔編號E02F3/88GK1710217SQ200510050598
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者馮君堯 申請人:馮君堯