专利名称：用于从拦砂阱中除去沉积物的方法
背景在很多情况下，希望能除去沉淀的水下沉积物，同时不需要排去上面的水或降低水的高度。沉积物可以是颗粒，如砂砾、砂、淤泥、有机颗粒或其它颗粒。在河流、运河、地道或管中流动的水可以载有沉积物。当流速降低时，比水重的沉积物将沉到底部并沉淀。这可以在与发电站或灌溉站、拦砂阱相关的蓄水池、进入池或沉淀池中进行，或者在与处理厂相关的地道、槽或池中进行。通常希望利用水或空气来排空特定材料的储槽。在下面的说明中，为了简单，不管它们的用途如何，所有的沉积物池都表示为拦砂阱。
在发电站中，如果让沉积物与水一起流过涡轮，该沉积物将可能引起很大磨损。已经知道，由于沉积物的磨损，在某些电站中的涡轮需要在一年内修理或更换多次。而且，运河和地道可能充满沉积物。因此，拦砂阱通常与水电站布置在一起，特别是在河流将带有大量沉积物的区域。而且，通常希望它与灌溉站在一起，以便能在该站的水入口处分离至少较大的颗粒部分，因此，灌溉运河不会被堵塞，灌溉站不会喷洒砂质水。
在拦砂阱中沉淀的沉积物的范围为从岩石和砂砾直至非常细小的颗粒。在水电站中，分离的颗粒尺寸的通常标准是从0.15至0.5mm。
除去沉积物的已知技术包括排干和机械挖取，或者通过降低水位使沉积物上的水流速增加，从而进行冲洗。这两种方法的缺点是供给例如发电站的水将中断。因此将中断生产，且另外还需要与电站的停止和起动相关的成本。
而且，在希望进行生产和除去沉积物之间的冲突通常将导致除去沉积物的操作推迟进行，从而导致增加涡轮磨损。
其它技术包括冲洗在拦砂阱底部通向冲洗槽道的通孔。这些孔可选择地设有关闭机构(Bieri的专利提出的系统)。该系统的缺点是需要可以用来进行停机的马达、传动装置和活动部件。
SINTEF，Trondheim已经发展了称为“蛇形沉积物洗槽系统”的又一系统。该系统的特征在于在冲洗槽道上面的纵向狭槽暂时由柔性软管关闭。该软管可以排空或充满水，且当它浮起或沉下时将分别打开或关闭该冲洗槽道。该方法的缺点包括软管的成本较高，易受外来物质损坏，并且操作复杂。
前面已经介绍，在底侧具有纵向且至少部分连续的狭槽的管适用于抽吸沉积物并获得尽可能高的沉积物浓度，同时不会有沉积物堵塞管、软管或槽道的输出的危险。抽吸的沉积物将是沉淀在该有狭槽的管上的沉积物。该有狭槽的管在Gemina，No 3，1994年12月p 20-21(由SINTEF/NTNU出版)中进行了介绍。这种已知的有狭槽的管的方法的缺点是当在管上的沉积物的层厚与管长度相比较低，沉积物将只在一个远点进行抽吸，并不是如希望的除去整个管上的沉积物。
目的本发明的目的是提供一种用于从拦砂阱和沉积物进行沉淀的其它位置除去沉积物的方法。又一目的是在拦砂阱完全充满沉积物之前除去该沉积物，其中，不需要中断水的供给，且冲洗水的消耗尽可能低。
又一目的是使本发明的方法能够以便宜的方式进行，且使执行该方法的人员不需要进行技能学习和长时间培训。
本发明的又一目的是能够调节沉积物浓度，以便根据在拦砂阱中的水位以及沉积物的性质来优化该浓度。
又一目的是使该方法可靠，且所需的维护较小。
发明这些目的通过如权利要求1所述的本发明的方法来实现。
本发明的优选实施例在从属权利要求中介绍。
下面将参考附图详细介绍本发明
图1是采用本发明的方法的拦砂阱的纵剖图；图2是图1的拦砂阱的横剖图3是采用本发明的可选实施例的方法的拦砂阱的纵剖图；以及图4是本发明又一实施例的拦砂阱的纵剖图。
图1表示了拦砂阱1的纵剖图，该拦砂阱1只有在底部3中的狭窄沟渠2。有狭槽的管4布置在该沟渠2中，该有狭槽的管4在一端具有出口5，并具有升高的相对端6。靠近所述出口的阀8可以打开和关闭，以便调节该有狭槽的管4的操作。图中也显示了供给导管12，通过将阀13打开一定程度，可以从沉积物的下游通过该供给导管12向管4加水。
图2表示了图1中所示的拦砂阱的横剖图。在狭窄的沟渠2之上布置了栅格7或类似物，以防止较大物体例如树枝等落入该狭窄沟渠中。
图2表示了两个有狭槽的管，这两个管以一个在另一个上面的方式布置在沟渠2中。这些管既可以同时使用以增加能力，也可以是，第二管用作当第一管失去功能时的备用管。图2还表示了拦砂阱的底部3朝着该沟渠2向下倾斜，这构成本发明的优选实施例。
图3表示了在其端头具有出口5、5’的有狭槽的管4，因此，拦砂阱能够交替地以两条路线排空。该有狭槽的管在各端6、6’处升高至高于沉积物的上部高度，且它可以由阀11、11’封闭。
图4表示了几个部分地分开的拦砂阱，这些拦砂阱有单独的有狭槽的管。这表示了当拦砂阱具有较大尺寸时的方法，特别是当希望拦砂阱并不制成非常深时。而且，通过利用多个有狭槽的管，可以提高工作的可靠性。
设计将保证有狭槽的管沿它的整个长度由沉积物覆盖。这需要获得使管能够沿它的整个长度(不仅在远点)抽吸沉积物的液力条件。由于同样的原因，优选是以一定间隔进行操作。有狭槽的管通常通过打开靠近它的出口的阀来操作，并可以通过同时操作一个或多个泵来增加管中的吸力。
根据拦砂阱的使用面积和大小，沟渠的尺寸可以在很宽范围内变化。通常，宽度可以从0.25至1米，深度通常从1至5米。有狭槽的管的尺寸与需要相适应。
优选是，有狭槽的管的上游端升高至高于沉积物的高度。因此，将保证开始点高于所有的沉淀沉积物。
通常优选是利用在拦砂阱中的水位和出口5之间的高度差作为将沉积物吸入有狭槽的管4内的驱动力。通过利用该高度或压力差，能够提高工作的可靠性，因为即使当供电中断时也可以继续工作。另外，出口管可以设计成完全光滑，这减小了堵塞的危险。可以使用一个或多个泵，以便获得更高的驱动力。从拦砂阱中抽吸出砂所需的压力差通常为1-10米。
有狭槽的管适于传送直到一定尺寸的颗粒。因此，优选是在沟渠中收集的颗粒不超过该尺寸。因此，优选是在该沟渠的主要部分或全部长度上，在该沟渠的顶部覆盖有栅格，该栅格将挡住尺寸大于一定界限的颗粒。
为了防止系统失效，优选是在一个相同的沟渠中布置两个或更多有狭槽的管。当一个管堵塞时，可以通过另一个有狭槽的管来继续该操作。当情况需要时，可以同时操作多个管，以便在例如涨水或其它极端情况下增加能力。
为了能够控制在出口5的容积中的沉积物浓度，优选是在有狭槽的管的下游端向该有狭槽的管供水12。在出口处的沉积物浓度通过添加的水的量来控制。
尽管通常全部沉积物都只沿一个方向导出，但优选是也可以沿有狭槽的管的可选方向来引导沉积物。为了实现该功能，必须形成图3中所示的系统，其中，有狭槽的管的两端分别与升高的管部分6’和6相连，并分别与底部出口5和5’相连。通过阀以及通过与合适“驱动源”配合，来确定沉积物抽吸的方向。
尽管上述说明涉及拦砂阱(这是最普通的情况)，但是应当知道，本发明也可用于周围流体不是水的情况，例如为油或气。
权利要求
1.一种用于从拦砂阱中利用液力除去沉积物的方法，所述沉积物由从岩石到细小颗粒的各种尺寸的颗粒构成，其中，沉积物通过至少一个狭槽(9)被吸入一个基本上水平或倾斜的有狭槽的管(4)中，该至少一个狭槽(9)基本上不间断地在该有狭槽的管(4)的大部分长度之上延伸，通过该有狭槽的管(4)，沉积物通过出口(5)从拦砂阱(1)中被引出；其特征在于所述拦砂阱(1)在其底部(3)设置有纵向延伸的沟渠(2)，该沟渠(2)基本上比拦砂阱窄，所述有狭槽的管(4)布置成靠近沟渠(2)的底部。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在拦砂阱(1)和出口(5)之间的压力差用作抽吸沉积物的驱动力，抽吸的开始点和过程由靠近出口(5)的阀(8)控制。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于驱动力至少部分地由一个或多个泵提供。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述拦砂阱(1)的底部(3)在其横向上朝着所述沟渠向下倾斜。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于沉积物通过所述有狭槽的管(4)的抽吸在该有狭槽的管(4)完全由沉积物覆盖之后开始进行。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于抽吸的沉积物的量由在狭槽的下游处的添加水(12)来控制。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述有狭槽的管(4)的与出口(5)相对的端头(6)被升高到高于沉淀的沉积物。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于栅格(7)布置在所述狭窄沟渠的上面，以防止尺寸不合适的物体集中在沟渠(2)中。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于多个有狭槽的管以一个在另一个上面的方式和/或并排方式靠近所述沟渠的底部布置。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述有狭槽的管(4)在两端具有出口(分别为5、5’)，且在两端与管端头(分别为6、6’)相连接，其中，该管端头在任何时候都布置成使它们的上端高于沉积物，并具有至少部分沿底部的狭槽(9)，且可通过阀(分别为11、11’)或类似物而关闭。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述有狭槽的管(4)布置在几个至少部分地分开的拦砂阱(1、1’)中，这些拦砂阱彼此串联或平行布置。
全文摘要
一种用于从拦砂阱中利用液力除去沉积物的方法，所述沉积物由各种尺寸的颗粒构成，从岩石到细小颗粒，其中，沉积物通过至少一个狭槽(9)被吸入一个基本上水平或倾斜的有狭槽的管(4)中，该至少一个狭槽(9)基本上不间断地在该有狭槽的管(4)的大部分长度之上延伸，通过该有狭槽的管(4)，沉积物从拦砂阱通过出口(5)被引出。该拦砂阱(1)在其底部(3)设有纵向延伸的沟渠(2)，该沟渠(2)基本上比拦砂阱窄，该有狭槽的管(4)布置成靠近沟渠(2)的底部。拦砂阱(1)和出口(5)之间的压力差通常用作沉积物抽吸的驱动力。沉积物的除去量可以通过在狭槽(9)的下游处添加水(12)而另外进行控制。
文档编号E02B9/00GK1505722SQ02809201
公开日2004年6月16日 申请日期2002年4月24日 优先权日2001年5月2日
发明者汤姆·雅各布森, 汤姆 雅各布森 申请人:汤姆·雅各布森, 汤姆 雅各布森