专利名称：集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水利领域中江河河道泥沙沉积河床逐渐上升状况的治理，即集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置。尤其对江河大流量高流速河道泥沙沉积形成的地上河状况，进行集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置。
背景技术：
河道常年汇集着大量地面水流的同时也带着大量的泥沙等进入河道，随河道水流速度的渐慢，其水流中携带的泥沙也逐渐沉积于河道内，河道泥沙的沉积，使河床逐渐上升，甚至河道的河床高于地面。对江河河道沉积泥沙使河床逐渐上升状况的治理，人们都在以各种方式或角度进行大量、深入的探索、研究和实践。查阅相关资料表明，在治理江河河道泥沙沉积的过程中，人们采用了各种的治理方法，如人工或机械挖掘河道沉积的泥沙降低河床的治理；修筑提岸增加河道水流的流通量和引导水流流向的治理；上游修筑水库储水，定期放水冲刷河道泥沙，疏通河道降低河床高度的治理等。都在一定程度上起到疏通河道，降低或维持河床高度的效果。挖掘河床沉积泥沙疏通河道、修筑或增高加固江河提岸增加水流量等方法，工程与投资量都大；上游水库储水，定期放水冲刷河道沉积泥沙，大幅地降低河床高度的效果也有限，其原因在于定期放水冲刷的水流，对泥沙沉积平坦河床冲刷的作用力不大，水流总是向阻力小方向流去，很难较大幅度地加深对沉积河床的冲刷。一般的河道是这样，即使黄河的调水调沙试验，在控制一定水流量的条件下，也有同样的问题。几年来国家大规模的黄河调水调沙试验，控制了泥沙逐年沉积使河床继续上升的状况，取得使河床不再增高的良好效果。同时却很难使调出的水，冲刷更多的河道泥沙，使河床的高度在逐次冲刷中大幅或更显著地降低。
发明内容
为有效地利用河道的水流，冲刷治理河道沉积的泥沙，大幅或显著地降河床高度， 本发明提出采用集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置，即设计集水导向冲刷构件，通过舟船的钢绳卷扬牵引及控制机构牵引和控制，在舟船自身动力和船锚锚定河床的作用或与河道两岸稳固桩基形成强力稳定的牵引和控制机构，集水导向冲刷构件沉贴在河道的河床上，在河道的水流中拦截河道的部分水流，并通过集水导向冲刷构件的出口拦阻导向板， 引导水流改变流向，使水流出口时对着河床，冲刷河道沉积的泥沙，河道沉积的泥沙被冲刷后泛起由水流送沙至下游。不断冲刷泥沙的同时通过强力稳定牵引机构的牵引和控制，不断地向下游移动集水导向冲刷构件冲刷河道沉积泥沙，实现以河道之水流冲刷河道沉积泥沙，疏通治理河道，降低河床高度的效果。本发明为解决其技术问题所采用技术方案设计的集水导向冲刷构件为类扁平漏斗状，集水口大于出水口，出水口设计有拦阻导向板，拦阻导向板与集水导向冲刷构件的出口端上部采用铰链式连接，并设计有机械调节机构，可预先人工调节确定导向板的导向角度，引导出口水流的流向；集水导向冲刷构件还安装有河床深度探测装置，探测河床冲刷效果并反馈牵引控制机构，控制集水导向冲刷构件的移动；集水口前端设计有沉贴板，沉贴板由多块单向翻转的小块沉贴板铰链式连接而成，沉贴板与集水导向冲刷构件底板也采用单向翻转的铰链式连接，使沉贴板只能具有向下小于180度的夹角内翻转活动的沉贴结构， 沉贴板与集水导向冲刷构件底板连接后沉贴在河床上，并无法向上翻转影响集水进口，保证集水导向冲刷构件作业过程沉贴在河床上；集水导向冲刷构件将根据河道的具体状况 河道的沉积泥沙、桥洞、水流、冲刷效果及承受牵引力的条件设定其大小及进出口的大小比例。集水导向冲刷本体可设计固定小型的框架构件组合结构；集水导向冲刷本体框架也可以在相对部件的连接方式上设计成活动的、较大型的组合框架式结构，控制对角的卷扬钢绳收放，使集水导向冲刷本体框架可对角移动形成菱形变形构件，结合采用刚性材或与柔性且不易渗水的强韧性材料相结合制作，便于框架对角转动变形，以适当缩小宽度，易于穿过桥洞；集水导向冲刷构件都通过设计有强力的钢绳卷扬牵引和控制机构，强力稳定地牵引着集水导向冲刷构件并进行进退控制。对小流量江河的集水冲刷河道泥沙的治理，卷扬牵引及控制机构安装的舟船上，通过舟船的动力系统或舟船船锚构件形成强力稳定的牵引效果；对大江河或大流量、高流速状况下的集水冲刷河道泥沙的治理，舟船还将设置另一套钢绳卷扬牵引机构，通过该钢绳卷扬机构与两岸的固定桩基形成强力稳定的牵引系统；相对拦截高速水流的阻力太大的状态下，也可设计减少集水导向冲刷构件的进出口大小比例或缩小集水导向冲刷构件的尺度或减少构件的组合数量，减少集水导向冲刷构件拦截约束水流产生的阻力，减轻系统的牵引力；两岸固定桩基根据卷扬牵引钢绳的长度，设置相应距离稳固的桩基，为集水冲刷系统治理河道移动过程，提供接续的强力稳定牵引；集水导向冲刷构件还设计有河床冲刷深度探测装置，探测和控制集水导向冲刷构件的冲刷效果；集水导向冲刷构件还将通过其强力稳定的钢绳卷扬牵引系统，控制集水导向冲刷构件进退和转弯的简单动作，适应河道的走向。达到拦截河道的水流，集中引导其不断冲刷河道沉积的泥沙，并顺水流送沙，不断降低河床高度的效果。采用集水冲刷治理河道沉积泥沙的特点1.以疏通的方式治理河道；2.以河道之水流，冲刷河道之沉积的泥沙；3.卷扬牵引控制装置越强力稳定，拦截集中的水流越大，其生产的水流冲刷力也越大，形成对河道沉积泥沙的冲刷效果就越厉害，降低河床高度的效果就越显著；4.与能调控水流最佳携带泥沙量的流速配合，可以达到快速以水冲刷疏通和输送河道泥沙、明显降低河床高度的效果。采用集水冲刷治理河道沉积泥沙的有益效果1.装置构造简单，适应性强，相对投资小，易于见效；2.可明显降低河床高度，改变地上河的状况；3.通过集水冲刷治理，较方便地控制和改变主河道的流向；4.通过集水冲刷治理，也很容易地加深或加宽河道，较大限度地发挥河道的交通能力；5.冲刷的大量泥沙将为出海口沉积大片的沿海滩涂。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1为集水冲刷治理河道沉积泥沙的剖面结构示意图。图2为集水冲刷治理河道沉积泥沙的俯视结构示意图。图1和图2分别为集水冲刷治理河道沉积泥沙的剖面和俯视结构示意图，由以下各部分组成沉贴在河床(7)上的集水导向冲刷构件(3)，被安装在舟船⑴上的卷扬牵引及控制机构(2)通过钢绳(2. 1)强力稳定地牵引及控制。河道水面(6)上的舟船(1)强力稳定的牵引力由舟船自身的动力系统和通过钢绳(2. 1)与船锚(1. 1)锚定在河床(7)上构成。从图2的虚线所示，在大江河或大流量、高流速的河道中集水冲刷河道(8)泥沙的治理时，集水导向冲刷构件⑶还可以通过舟船⑴与两提岸(5)的固定桩基⑷由卷扬牵引及控制机构O)的钢绳(2. 1)形成强力稳定地牵引。集水导向冲刷构件(3)可设计成单体式的或组合式的或本体框架连接部位设计活动式的构件，都通过设计的卷扬钢绳控制机构的钢绳(2.2)控制。集水导向冲刷构件(3)由本体、拦阻导向板(3. 2)、沉贴板(3.4)和河床冲刷深度探测装置(3. 5)组成。沉贴板(3. 4)位于集水导向冲刷构件(3)进口(3. 1)前端下部、与本体形成只能向下翻转活动的铰链式连接，使集水导向冲刷构件(3)与沉贴板 (3. 4)沉贴在河床(7)上。拦阻导向板(3. 2)安装在集水导向冲刷构件(3)出口端上部，采用铰链式连接，并设计有机械的调节构件，人工预先确定调节导向角度并固定，拦阻导向板 (3.2)与集水导向冲刷构件(3)的出口形成向下的导向口(3.3)；河道泥沙的冲刷效果由河床冲刷深度探测装置(3. 5)探测，探测结果反馈到牵引及控制机构。
具体实施例方式下面结合具体实例说明集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置的工作状况。集水导向冲刷构件沉贴在将要治理河道的河床上，集水导向冲刷构件由安装在舟船上的卷扬牵引及控制机构通过钢绳连接、牵引及控制。舟船的牵引力由舟船自身的动力系统和舟船的船锚锚定的河床上形成，船锚轮换锚定河床，承受舟船移动过程的牵引；对大江河、大流量、高流速状况下的集水冲刷河道泥沙的治理，舟船还将设置另一套钢绳卷扬牵引机构，通过该钢绳卷扬机构与两岸的固定桩基形成强力稳定的牵引系统；两岸固定桩基根据卷扬钢绳的长度，设置相应距离稳固的桩基，为集水冲刷系统治理河道移动过程提供接续的强力稳定牵引。集水导向冲刷构件在牵引及控制系统强力稳定的牵引和控制下，集水导向冲刷构件在水流中，对河道的部分水流拦截集中约束，河道部门水流由其进口处进入集水导向冲刷构件内；河道水流因被拦截和集水导向冲刷构件的进口大于出口的比例约束，集水构件上下两边形成一定的水位差，促使水流加速从出口流出；由于沉贴结构的作用，集水导向冲刷构件沉贴于河床上，出水口的导向板迫使水流向下急速流出，向河道沉积的泥沙冲刷，被冲刷的泥沙泛起，由顺水水流送到下游。河床被冲刷后形成冲刷坑道，不断移动集水导向冲刷构件，冲刷坑道不断前移并加深，形成河道底部河床的冲刷坑道断层，冲刷坑道断层的上部被河道水流冲刷崩塌，先在河床上形成较大角度的V型冲刷斜面河床。集水导向冲刷构件在V型斜面河床的底部继续拦截集中约束水流、引导水流对V型河床的斜底面河床的持续不断冲刷，其冲刷的结果将继续形成河道底部更深的冲刷坑道断层，河道底部冲刷的坑道断层的存在和加深，将为河道的水流形成正面的冲刷面，河道的水流越急，其冲刷的河床泥沙断层的效果越明显；冲刷坑道断层上部在河道水流的正面冲刷和集水导向水流的下部冲刷下，河床冲刷断层不断崩塌，其崩塌的泥沙被水流携带送往下游。集水导向冲刷构件在冲刷过程中接受河床冲刷深度探测装置的探测，其结果反馈到牵引及控制机构，控制集水导向冲刷构件的移动，使每次被冲刷治理的河床的冲刷深度控制在一定的范围内，形成集水冲刷治理后的河床高度较均衡、平坦且明显地降低河床。在集水导向冲刷治理河道的过程中遇到桥梁，可采用减少组合构件数量的方式或采用集水导向冲刷活动的构件本体可通过牵引对角卷扬控制机构的钢绳控制收放位移量，使组合框架式结构产生对角转动成菱形状，适当缩小其宽度通过桥洞。对河道中的石块等障碍物等，可采用加深冲刷，使障碍物落入冲刷深坑或人为处理；在集水冲刷治理弯曲河道的过程中，可通过牵引及控制机构，控制集水导向冲刷构件两边的进退移动量，达到顺河道转弯的效果；同时可根据实际情况修正位移路线，达到改变或理顺、加深或加宽河道主航道的目的与效果。
权利要求
1.集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置，其特征是拦截河道部分水流，改变或引导拦截水流的流向，使之向下冲刷河道沉积泥沙，被冲刷泛起的泥沙由水流携带送往下游，以河道水流疏通治理河道，降低河床高度的办法和装置。
2.根据权利要求1所述的集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置，其特征是由集水导向冲刷构件、安装在舟船上的钢绳卷扬牵引及控制机构、船锚、沿岸桩基及其连接钢绳组成。
3.根据权利要求1所述的集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置，其特征是集水导向冲刷构件的集水进口大于出口，出口端与拦阻导向板铰链式连接，并的设计有机械调节导向角度的结构，形成向下导向冲刷口，集水导向冲刷构件为单体式、组合式或框架连接部位活动式的构件。
4.根据权利要求1所述的集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置，其特征是在进口前端设计有沉贴板与集水导向冲刷构件本体底板采用单向向下翻转活动的铰链式连接， 形成集水冲刷沉贴结构。
5.根据权利要求1所述的集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置，其特征是集水导向冲刷构件设计有河床深度探测装置与牵引及控制机构形成控制反馈系统。
全文摘要
本发明集水冲刷治理河道沉积泥沙的方法和装置，采用集水导向冲刷构件拦截河道部分水流，并改变或引导其流向，向下冲刷河道沉积泥沙，以河道的水流疏通治理河道的方式，降低河床高度的办法和装置。实现该方法将通过设计有强力稳定的卷扬牵引及控制机构，牵引及控制集水导向冲刷构件并使之沉贴在河床上，拦截集中河道部分水流并通过其出口的拦阻导向板导向，使水流在出口时改变流向，向下冲刷河床，迫使河道沉积的泥沙泛起，并顺水流将泥沙带往下游。继而不断地移动集水导向冲刷构件系统，不断地冲刷河床和不断地将泛起的泥沙顺水流携带向下游输送，起到集水冲刷河道沉积泥沙，水流送沙，疏通治理河道，降低河床高度的效果。
文档编号E02B3/02GK102535388SQ20101060348
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者孙利涵 申请人:孙利涵