一种用于水工程泥沙收集和清除的装置及其操作方法与流程

本发明涉及市政工程和水利工程技术领域，具体涉及一种用于水工程泥沙收集和清除的装置及其操作方法。

背景技术：

泥沙淤积在市政工程、水利工程中司空见惯，可以说有水的工程就有泥沙淤积问题。例如，排水泵站进水池有泥沙沉淀，严重时会影响泵站运行；滨海城市感潮型河道，随潮涨潮落，潮水带来的泥沙不断淤积；因此，在河道转弯处不断淤积，不但影响河道安全，淤积的泥沙还会发黑发臭，影响河道周边环境；水闸进、出水池时常有泥沙淤积，因此影响水闸排水；还有涵洞、湖泊、施工用的沉沙池等等，都有泥沙淤积问题。因为水利工程都涉及水，因此清除泥沙不便；且长期沉积的泥沙硬化后，更不容易清除，难免会影响工程运用。

泥沙如果直接沉淀在池底，清除起来十分不便。对于城市中的中小型水利工程，如何清除泥沙淤积是工程中的难点问题。水中、水底的泥沙，在池内随意沉淀的泥沙，看不见、摸不着，水下清除困难重重。解决问题的技术思路，如果泥沙能沉淀在袋内，清除也比较方便。将无序的沉淀转换为有序的在袋内沉淀，免除了沉淀后再清除。

技术实现要素：

本发明公开了一种用于水工程泥沙收集和清除的装置及其操作方法，目的在于实现水工程中泥沙收集和清除，创新水中泥沙收集方式，创新伞式收集袋，打开伞式收集袋放入池底，即可收集沉淀的泥沙，收拢伞式收集袋并提起，即可清除泥沙。

一种用于水工程泥沙收集和清除的装置，包括伞柄、伞环、伞骨、伞索、袋环、袋索、边索、收集袋，所述伞柄为一根固定于底板上的立杆，所述伞柄上部套接有圆环型的伞环，所述伞柄下部套接有袋环，所述伞环和袋环均可沿伞柄做上下移动，所述收集袋通过所述袋环套接在伞柄上部，所述袋环周边设有若干根袋索，所述袋索上端与伞环底铰接，下端与袋环铰接，所述伞柄侧壁上紧靠伞环的顶部设有用以固定伞柄和收集袋的锁卡，所述伞骨至少设有四根，四根伞骨的一端分别与收集袋的四个角处设置的定位块固结，四根伞骨的另一端与伞环铰接，所述伞索设有若干个，所述收集袋可以被打开、收拢，所述收集袋在收拢时折叠于伞骨底端，所述收集袋在打开后为一块平放的土工布，所述收集袋周边设有边索，所述伞索的一端与收集袋边索拉结，所述伞索的另一端与伞环铰接。

进一步，所述收集袋形状类似一倒置的雨伞，所述收集袋在打开后为一块方形土工布，所述收集袋被提起四周后形成一个袋状，能收集沉淀的泥沙。

进一步，所述伞环由镀锌管制成，所述伞环内径和伞柄直径相匹配，所述伞环侧壁上对称设有两个u型拉手，所述u型拉手由柔性索构成，当需要清除泥沙时，人工抓住u型拉手向上可提起收集袋，所述伞环下端与伞骨、伞索铰接，带动伞骨和伞索沿伞柄做上下移动，人工推着伞环向下运行，此时与伞环相铰接的伞骨受到一个向下的力，在向下运行中，在定位块、袋环的重力和伞骨传递的作用力共同作用下，刚性的伞骨逐渐张开，同时带动收集袋逐渐展开，直至定位块到位后，收集袋完全铺开，此时，将伞环锁定。

进一步，所述伞索由柔性绳索制作，所述伞索为收集袋的边缘提供拉力，保证收集袋装有泥沙后能顺利被提起，所有的伞索对称设置，所述伞索的数量根据收集袋的边长而定。

进一步，所述伞柄由镀锌管道制成，所述伞柄的长度，根据收集袋收拢后的高度确定。

进一步，所述伞骨由镀锌钢管或者钢筋制成，当人工推着伞环向下运行时，与伞环相铰接的伞骨受到一个向下的力，在向下运行中，在定位块、收集袋的重力和伞骨的传递的力共同作用下，刚性的伞骨逐渐张开，同时带动收集袋逐渐展开，直至定位块到位后，收集袋完全铺开，此时伞柄上的锁卡将伞环锁定。

进一步，所述袋环具有重量，可在水中下沉，所述边索均由柔性材料制成。

进一步，所述收集袋上设有土工布加筋带，以确保收集袋的袋壁的强度满足要求。

进一步，所述收集袋在打开后铺满整个待收集泥沙的场地，从而能有效地收集沉淀的泥沙，所述收集袋的尺寸、形状与待收集泥沙的场地的一致。

一种用于水工程泥沙收集和清除的装置的操作方法，包括以下操作步骤：

(1)工厂加工制作伞柄、伞环、伞骨、伞索、袋环、袋索、边索、定位块和收集袋；

(2)工厂组装伞环、伞骨、伞索、袋环、袋索、定位块和收集袋，形成组装件；

(3)在水工程中需要清除泥沙的地方，在底板固定伞柄；

(4)套装组装件于伞柄，即可完成伞式收集袋。

收集袋形状为口大底小，由土工布制作。袋口的尺寸一般和收集位置处的平面尺寸相等，宜根据收集袋的布置和个数确定，单个袋的袋底四角设置预制混凝土块，以便于袋沉放于水底。袋口为塑料边索，收集袋袋壁的土工布缝制于边索上，从而形成袋，袋口四角与定位块固结。土工布的孔径必须与收集的泥沙粒径相匹配，既不使泥沙大量流失，又要使收集袋内的水能尽快排出，每次使用时间，应根据泥沙沉积情况确定。

当收集袋内的沉淀泥沙达到一定重量时，选择在最低水位时，采用人工抓住u型拉手向上慢慢提起，由伞环带动伞骨、伞索、袋环和袋索，所述伞索、袋环和袋索将收集袋的边索拉紧，泥沙重力向下形成袋状，向上不断提起，收集袋不断收拢，袋内的水在起吊过程中流净后，泥沙可集中堆放，再装车外运，人工双手拉住提袋索，即可将袋提起，倾倒泥沙于地面泥沙池，存储一定数量后再一并运走。

本发明的设计原理：本发明为水工程中一种泥沙收集和清除技术，为一种伞式泥沙收集袋，所谓伞式是指收集袋如同伞一样打开和收拢，是利用雨伞的模式启闭。不同于传统雨伞伞布的设置，利用雨伞原理，倒置的雨伞，而收集袋袋体是设置于伞骨的端头，展开后用为一块方形土工布，提起四周从而形成一个袋状，能收集沉淀的泥沙。收集袋的尺寸、形状与收集泥沙的场地形状一致，即袋体展开后铺满整个场地，尺寸较大时可以分设多个收集袋，以便于能有效地收集沉淀的泥沙。

有益效果：本申请的收集袋放置于水底(池底、河底)，随时都可以沉淀泥沙，张网以待，将被动清除沉积的泥沙，转换为主动地收集后再清除，既方便又快捷，能有效方便地对沉淀下来的淤泥进行清除。该方法由于其建设和运行费用低，收集方便，维护、更换快捷，已建和新建水工程中均可使用，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本申请泥沙收集和清除的装置的平面结构示意图。

图2为本申请中收集袋在打开状态时的剖面结构示意图。

图3为本申请中u型拉手的放大结构示意图。

图4为本申请中收集袋在打开状态时的结构示意图。

图5为本申请中收集袋在收拢状态时的结构示意图。

图中各符号代表：收集袋1；伞柄2；伞环3；伞骨4；伞索5；定位块6；袋环7；袋索8；边索9；池底m；与底板固结处n。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-5所示，水工程泥沙收集和清除的装置，包括伞柄2、伞环3、伞骨4、伞索5、袋环7、袋索8、边索9、收集袋1，伞柄2为一根固定于底板上的立杆，伞柄2上部套接有圆环型的伞环3，伞柄2下部套接有袋环7，伞环3、袋环7可沿伞柄2做上下移动，袋索为柔性索下端与袋环7铰接，伞柄2侧壁上紧靠伞环3的顶部设有用以固定伞柄2和收集袋1的锁卡，伞骨4至少设有四根，四根伞骨4的一端分别与收集袋1的四个角处设置的定位6块固结，四根伞骨4的另一端与伞环3铰接，伞索5设有若干个，收集袋1可以被打开、收拢，收集袋1在收拢时折叠于伞骨4之间，收集袋1在打开后为一块平放的土工布，收集袋1周边设有边索9，伞索5的一端与收集袋1边索9拉结，伞索5的另一端与伞环3铰接，图中m为池底；n为伞柄2与底板固结处。

该装置形状类似一倒置的雨伞，收集袋1在打开后为一块方形土工布，收集袋1被提起四周后形成一个袋状，能收集沉淀的泥沙。伞索5由柔性绳索制作，伞索5为收集袋1的边缘提供拉力，保证收集袋1装有泥沙后能顺利被提起，所有的伞索5对称设置，伞索5的数量根据收集袋1的边长而定。

伞柄2由镀锌管道制成，伞柄2的长度，根据该装置收拢后所需要的高度确定。伞柄2的直径不宜太小，要保证具有一定的刚度，无基础的工程，如河道、湖泊工程中，伞柄2可以固定在一块预制的混凝土块上，以预制的混凝土块作为基础，预制的混凝土块上预留孔洞，孔洞中插入伞柄2即可。伞骨4由镀锌钢管或者钢筋制成，当人工推着伞环3向下运行时，与伞环3相铰接的伞骨4受到一个向下的力，在向下运行中，在定位块6、袋环7、收集袋1的重力和伞骨4的传递的力共同作用下，刚性的伞骨4逐渐张开，同时带动收集袋1逐渐展开，直至定位块6到位后，收集袋1完全铺开，此时伞柄2上的锁卡将伞环3锁定。袋环7具有一定的重量，可在水中下沉，边索均由柔性材料制成。

收集袋1上设有土工布加筋带，以确保收集袋1的袋壁的强度满足要求。制作收集袋的土工布规格、强度应按需要的强度，应根据起吊时收集袋内的泥沙重量计算确定。收集袋1在打开后铺满整个待收集泥沙的场地，从而能有效地收集沉淀的泥沙，收集袋1的尺寸、形状与待收集泥沙的场地的一致。

如图3所示，伞环3由镀锌管制成，伞环3内径和伞柄2直径相匹配，伞环3侧壁上对称设有两个u型拉手10，u型拉手10由柔性索构成，当需要清除泥沙时，人工抓住u型拉手10向上可提起收集袋1，伞环3下端与伞骨4、伞索5铰接，带动伞骨4和伞索5沿伞柄2做上下移动，人工推着伞环3向下运行，此时与伞环2相铰接的伞骨4受到一个向下的力，在向下运行中，在定位块6、袋环7的重力和伞骨4传递的力共同作用下，刚性的伞骨4逐渐张开，同时带动收集袋1逐渐展开，直至定位块6到位后，收集袋1完全铺开，此时，将伞环3锁定。

以滨海城市河道弯道处沉积为例：

一只4m×4m的收集袋，面积为16m²，在感潮型河道，一年至少可集淤0.4×16＝6.4m³，约10t。收集袋集淤、清淤方便，设备简单，维护更换方便、成本较低。根据清淤位置大小和起吊设备能力，确定收集袋的大小和个数。需要清淤时，慢慢吊起收集袋，让收集袋内的水流出，淤泥即可由汽车运走，减少环境污染。在城市河道易于沉积处，因该段过水断面较大、流速较小，便于泥沙淤积；随着水流缓慢流动，泥沙不断沉积于收集袋中。袋中淤泥一定量时，宜在最低水位时，人员站在船上，即可取袋清淤，倒去袋中淤泥后，将收集袋再原位放入河道中，又迎接下一次的泥沙沉积，如此循环。

本申请技术方案在具体实施时，包括以下步骤：

(1)工厂加工制作伞柄、伞环、伞骨、伞索、袋环、袋索、边索、定位块和收集袋；

(2)工厂组装伞环、伞骨、伞索、袋环、袋索、定位块和收集袋，形成组装件；

(3)在水工程中需要清除泥沙的地方，在底板固定伞柄；

(4)套装组装件于伞柄，即可完成伞式收集袋。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。