一种潜泥滚吸式清淤系统及其清淤方法与流程

本发明涉及一种生态清淤系统，适用于水环境综合治理，尤其是需要清淤降低湖底高程、但表层底泥中含有大量种质资源的湖泊区域水环境综合治理的潜泥滚吸式清淤系统及其清淤方法。

背景技术：

众所周知，每到汛期都会有大量泥沙随着河流进入湖泊淀塘，长此以往，湖底高程会随之抬高，不仅库容减少，周边堤防高程也需抬高，不仅需要增加投资，同时对周边环境会带来很多问题。但是要采用常规的清淤方法，就会破坏表层底泥中含有的种质资源，且部分种质资源为小环境特有，非常珍贵，如何在清淤过程中减少对种质资源层的扰动、破坏，是新形势下生态清淤的新目标，而目前关于泥下清淤方面的研究成果较少。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种潜泥滚吸式清淤系统及其清淤方法，是一种低扰动清淤系统，通过该系统可以在基本不影响区域内种质资源层的前提下清理其下淤积层。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种潜泥滚吸式清淤系统，包括行走装置和设置在行走装置上的动力装置区、驾驶室、真空泵、储泥槽、吸泥管，吸泥管水平布置在行走装置前进方向的下方，通过排泥管连通到设置在行走装置上面的真空泵上，真空泵通过输泥管与设置在行走装置上面的储泥槽相通，吸泥管上连接有调节吸泥管高度和角度的液压机械臂；沿着行走装置前进方向，吸泥管留有一条进泥开口，使吸泥管呈“c”形管，吸泥管两端有圆形封闭挡板，可转动辊轴安装在吸泥管两端的圆形封闭挡板之间，在辊轴上安装有多个的碎土刀组合盘，在吸泥管外侧焊接有多个破土刀，破土刀的刀刃指向行走装置前进方向。

所述吸泥管采用“c”形钢管，前侧留有60°的进泥开口，碎土刀组合盘的纵向间距30cm，焊接于辊轴上，同一组合盘上相邻碎土刀轴线方向夹角60°。

所述排泥管采用软管，通过管道固定卡与液压机械臂连接，形成一体。

所述行走装置为水上挖掘机或挖泥船。

在所述行走装置上还设置有超声波测深仪。

所述真空泵、储泥槽、输泥管、排泥管均为两套，对称地布置在行走装置上面的两侧，两根排泥管分别连通在吸泥管两端部上部。

上述潜泥滚吸式清淤系统的清淤方法，包括以下步骤：

(1)以潜泥滚吸式清淤装置工作面为依据，沿区域界线划分工作带；

(2)根据种质资源调查结果，确定区域内种质资源保护层厚度；

(3)根据非污染淤积底泥清淤计算结果，确定区域内清淤厚度；

(4)将潜泥滚吸式清淤装置行驶至清淤区域，通过行走装置上配备的超声波测深仪测定区域水底深度，精度可控制在±2.5cm，测定数据传输至驾驶室控制台；

(5)根据测定深度，启动潜泥滚吸清淤系统，并同时调节液压机械臂，垂直切割工作面，直至吸泥管顶部正好位于保护层之下，再次调节液压机械臂，使吸泥管进泥开口朝向清淤工作带前进方向；

(6)开启真空泵，沿清淤区域行驶行走装置，并根据破土刀、碎土刀组合盘及排泥系统工作效率调整速度，使清理后工作带上方的种质资源保护层底泥原位自然塌落；

(7)重复(5)、(6)步工作，直至非污染淤积底泥层清除完毕；

(8)储泥槽内淤泥载满后，即可将开挖的底泥装泥驳船送至集中转运点，再通过自卸汽车运输至指定底泥处理场地。

本发明的有益效果是：可以将作业面严格控制在种质资源保护层下，避免对种质资源的破坏，同时在清淤系统装置行走过程中将清除的淤泥及时运送，并使种质资源层原位塌落，保护种质资源生态环境。

附图说明

图1为本发明潜泥滚吸式清淤系统的结构示意图。

图2为本发明潜泥滚吸式清淤系统的平面俯视图。

图3为图2的a-a剖视图。

图4为图2的b-b剖视图。

图5为图1的c-c剖面图。

图6为图1的d-d剖面图。

图7为图1的e-e剖面图。

图8为清淤准备图(划分清淤工作带)。

图9为系统启动示意图。

图10为分层清淤工作过程示意图(第一次作业层)。

图11为分层清淤工作过程示意图(第二次作业层)。图中：

1——行走装置(水上挖掘机或挖泥船)；

2——储泥槽；

3——输泥管；

4——真空泵；

5——液压机械臂；

6——机械臂连接台；

7——排泥管；

8——吸泥管；

9——破土刀；

10——管道固定卡；

11——辊轴；

12——碎土刀组合盘；

13——封闭挡板；

14——驾驶室；

15——动力装置区。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1-7所示，本发明的潜泥滚吸式清淤系统，包括行走装置1和设置在行走装置上的动力装置区15、驾驶室14、真空泵4、储泥槽2、吸泥管8，吸泥管8水平布置在行走装置1前进方向的下方，通过排泥管7连通到设置在行走装置上面的真空泵4上，真空泵4通过输泥管3与设置在行走装置上面的储泥槽2相通，吸泥管8上连接有调节吸泥管8高度和角度的液压机械臂5；沿着行走装置前进方向，吸泥管8留有一条进泥开口，使吸泥管8呈“c”形管，吸泥管8两端有圆形封闭挡板13，可转动辊轴11安装在吸泥管8两端的圆形封闭挡板13之间，在辊轴11上安装有多个的碎土刀组合盘12，在吸泥管8外侧焊接有多个破土刀9，破土刀9的刀刃指向行走装置前进方向。

所述吸泥管8采用“c”形钢管，前侧留有60°的进泥开口，碎土刀组合盘11的纵向间距30cm，焊接于辊轴上，同一组合盘上相邻碎土刀轴线方向夹角60°。

所述排泥管7采用软管，通过管道固定卡10与液压机械臂5连接，形成一体。

所述行走装置1为水上挖掘机或挖泥船。

在所述行走装置1上还设置有超声波测深仪。

所述真空泵4、储泥槽2、输泥管3、排泥管7均为两套，对称地布置在行走装置上面的两侧，两根排泥管分别连通在吸泥管两端部上部。

上述潜泥滚吸式清淤系统的清淤方法，包括以下步骤：

(1)以潜泥滚吸式清淤装置工作面为依据，沿区域界线划分工作带；

(2)根据种质资源调查结果，确定区域内种质资源保护层厚度；

(3)根据非污染淤积底泥清淤计算结果，确定区域内清淤厚度；

(4)将潜泥滚吸式清淤装置行驶至清淤区域，通过行走装置上配备的超声波测深仪测定区域水底深度，精度可控制在±2.5cm，测定数据传输至驾驶室控制台；

(5)根据测定深度，启动潜泥滚吸清淤系统，并同时调节液压机械臂，垂直切割工作面，直至吸泥管顶部正好位于保护层之下，再次调节液压机械臂，使吸泥管进泥开口朝向清淤工作带前进方向；

(6)开启真空泵，沿清淤区域行驶行走装置，并根据破土刀、碎土刀组合盘及排泥系统工作效率调整速度，使清理后工作带上方的种质资源保护层底泥原位自然塌落；

(7)重复(5)、(6)步工作，直至非污染淤积底泥层清除完毕；

(8)储泥槽内淤泥载满后，即可将开挖的底泥装泥驳船送至集中转运点，再通过自卸汽车运输至指定底泥处理场地。

本发明吸泥管布置在系统底部，垂直于吸泥管两侧为排泥管、液压机械臂，吸泥管与排泥管、液压机械臂构成整体框架，排泥管通过管道固定卡与液压机械臂连接，排泥管上端连接真空泵，输泥管将吸入的淤泥直接排于行走装置上的储泥槽。吸泥管采用钢管，两端有圆形封闭挡板，前侧留有60°的进泥开口，吸泥管外侧焊接有破土刀，破土刀的刀刃指向行走装置前进方向，在清淤过程中起破土作用。辊轴安装在吸泥管内侧两端封闭挡板上，可在前进过程中滚动，碎土刀组合盘焊接于辊轴上，用于进一步破碎从进泥开口进来的淤泥，方便真空泵进行抽吸，碎土刀组合盘纵向间距30cm，相邻碎土刀轴线方向夹角60°。破土刀和碎土刀组合盘配合下，种质资源保护层下含固率较高的淤泥得以顺利进入吸泥管，并通过真空泵抽吸排入行走装置上的储泥槽。在行进过程中，吸泥管一方面在破土刀的作用下发挥破土作用，减少系统前进阻力，一方面通过进泥开口和真空泵发挥吸泥作用，另一方面，吸泥管前侧还同时起到保护罩的作用，使系统清除下部非污染淤积底泥的同时，上部底泥中含有的种质资源不被破坏和移位。吸泥管、排泥管、液压机械臂组成整体框架，靠行走装置带动前行，保证了前进过程中排泥系统的平衡稳定性。排泥管采用软管，并通过管道固定卡与机械臂连接为一体。吸泥管、排泥管、液压机械臂整体框架通过液压机械臂调节角度和高度，一方面可以上下调节工作面高度，便于分层、分条带清淤，另一方面也保证了系统有一定的灵活性。

图5、图7中的箭头表示淤泥的吸入方向，6为机械臂连接台。

具体实施方式：(1)如图8所示，以表层隔离清淤装置工作面b为依据，沿区域界线划分工作带，初拟工作带宽度为3m；(2)根据种质资源调查结果，确定本区域内种质资源保护层厚度，初拟厚度为1m；(3)根据非污染淤积底泥清淤计算结果，确定本区域内清淤厚度，初拟厚度为1m；(4)将潜泥滚吸清淤装置行驶至清淤区域边缘，通过行走装置上配备的超声波测深仪测定区域水底深度，精度可控制在±2.5cm，测定数据传输至驾驶室控制台；(5)如图9所示，根据测定深度，启动潜泥滚吸清淤系统，垂直切割工作面，并同时调节液压机械臂，直至吸泥管顶部正好位于保护层之下，再次调节液压机械臂，使吸泥管进泥开口朝向清淤工作带前进方向，吸泥管每次清淤厚度初拟0.5m；(6)如图10所示，沿清淤区域行驶行车装置，并根据破土刀、碎土刀组合盘及排泥系统工作效率调整速度，使清理后工作带上方的种质资源保护层底泥原位自然塌落；(7)如图11所示，重复(5)、(6)步工作一次，非污染淤积底泥层清除完毕；(8)储泥槽内淤泥载满后，即可将开挖的底泥装泥驳船送至集中转运点，再通过自卸汽车运输至指定底泥处理场地。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。